La scienza delle deviazioni cognitive

Un nuovo test comportamentale non invasivo condotto dai ricercatori del Caltech fornisce una diagnosi precoce Il morbo di Alzheimer Rischio analizzando il modo in cui gli individui affrontano le deviazioni, fornendo una svolta nella gestione precoce della malattia.

La malattia di Alzheimer è una malattia neurodegenerativa che compromette la capacità di una persona di pensare, ricordare ed eseguire funzioni di base. secondo Istituto Nazionale della SaluteLa malattia di Alzheimer colpisce più di 6 milioni di americani, la maggior parte dei quali ha 65 anni o più. Sebbene il danno ai nervi causato dalla malattia non possa essere invertito, la sua progressione può essere rallentata con interventi precoci come programmi di esercizio fisico e nutrizione. Pertanto, la diagnosi precoce del rischio di malattia di Alzheimer può essere essenziale per aiutare le persone a gestire e pianificare i propri sintomi.

Le sfide della diagnosi precoce

Tuttavia, prima che compaiano i sintomi fisici dell'Alzheimer, il modo principale per misurare il rischio di un individuo di sviluppare la malattia è misurare i livelli di alcune proteine ​​nel liquido cerebrospinale (livelli più alti indicano un rischio più elevato). Questo test è invasivo, doloroso e costoso.

Una svolta nei test comportamentali

Un team del California Institute of Technology e dell'Huntington Medical Research Institutes sta attualmente conducendo un progetto per sviluppare un semplice test comportamentale per rilevare il rischio di una persona di sviluppare la malattia di Alzheimer, un test non invasivo quanto risolvere un puzzle informatico. Nel 2022, il team ha sviluppato un test comportamentale i cui risultati sono correlati esattamente alle misurazioni del liquido cerebrospinale.

Mostra un'altra GIF di un tentativo tipico. “Pronto” indica l'inizio della prova. Ai partecipanti viene chiesto di nominare il colore della parola sottolineata, oppure di nominare la parola stessa se non è sottolineata. Ogni prova contiene due parole e prima della seconda parola viene presentato un primo ad alta velocità mascherato dal rumore. Il mascheramento è un modo utilizzato dai ricercatori per rendere le cose “invisibili”: simboli privi di significato occupano la stessa posizione della parola “invisibile” e lampeggiano appena prima e dopo la parola. Il cervello si concentra sullo stimolo forte e luminoso ed elabora inconsciamente solo la parola nascosta. Credito: per gentile concessione di S. Hong

Ora il team ha utilizzato il test per saperne di più sulla capacità delle persone ad alto rischio di prestare attenzione e concentrarsi. Il lavoro è descritto in un articolo pubblicato sulla rivista GiroscienzaCiò suggerisce che gli individui a rischio usano la loro attenzione per elaborare stimoli distraenti piuttosto che sopprimerli. La ricerca è stata condotta nel laboratorio del Caltech di Shinsuke Shimojo, professoressa di psicologia sperimentale di Gertrude Baltimora. Shimojo è membro della facoltà affiliata al Tianqiao and Chrissy Chen Institute for Neuroscience del Caltech.

Nuovo approccio ai test

“Ogni ricercatore in questo campo sognava di proporre un modello psicologico altamente sensibile per rilevare sottili pre-sintomi negli anziani ad alto rischio”, afferma Shimojo. “Tuttavia, questo era quasi impossibile perché queste persone anziane sono così vulnerabili NO Viene diagnosticato attraverso gli attuali test standard ufficiali. Il nostro successo è dovuto a due nuovi sviluppi: in primo luogo, l’elaborazione cognitiva implicita che richiede attenzione. In secondo luogo, l’ipotesi secondo cui i deficit cognitivi si manifesteranno solo in condizioni di carico di lavoro elevato.

Nel test, il partecipante esegue quello che viene chiamato compito del paradigma Stroop. Questo è un puzzle popolare in cui a una persona viene mostrata una parola (la parola è il nome di un colore) visualizzata sullo schermo di un computer come testo colorato. Tuttavia, la parola stessa non corrisponde necessariamente al colore in cui viene visualizzata. Ad esempio, la parola “ROSSO” può essere visualizzata in verde. In ogni ripetizione del compito, al partecipante è stato chiesto di nominare il colore della parola o la parola stessa. Rispetto al nominare la parola stessa, nominare il colore del testo è un po' una “faticosa” – è più difficile di quanto sembri. (Puoi provarlo tu stesso qui sotto.)

Cosa dice questa parola? Di che colore è questa parola? È più facile leggere la parola o pronunciarne il colore? Crediti. Hong

Ma i ricercatori hanno anche aggiunto una svolta in più per rendere il compito più difficile. Poco prima che venisse presentato il bersaglio vero e proprio, una parola (bianca su sfondo bianco e “oscurata” da diversi simboli senza senso) lampeggiava rapidamente sullo schermo, troppo velocemente perché il partecipante potesse rilevarla consapevolmente. (Guarda il video a destra del testo per un esempio.)

La parola vuota, tecnicamente chiamata “distrazione implicita”, ha lo scopo di distrarre inconsciamente il partecipante. Oltre alla raccolta cosciente e deliberata di informazioni, nota come “percezione palese”, il nostro cervello ha la capacità di elaborare le informazioni sensoriali senza che ne siamo consapevoli. Questa è chiamata “cognizione implicita”.

Risultati dello studio e loro implicazioni

Lo studio ha coinvolto 36 persone con un’età media di 75 anni e in buona salute cognitiva. Ciascuno di essi è stato sottoposto a una miriade di test relativi al rischio di Alzheimer: risonanza magnetica cerebrale, sequenziamento del genoma e misurazioni invasive del liquido spinale sopra menzionate. Sulla base di questi marcatori biologici, gli individui possono essere classificati come ad alto o basso rischio.

In uno studio del 2022, il team ha scoperto che le persone ad alto rischio di malattia di Alzheimer (misurato dai livelli del liquido spinale) rallentavano di circa il 5% in presenza di distrazione implicita in condizioni di sforzo elevato. Questa interferenza implicita non è stata riscontrata negli individui a basso rischio. Questi risultati suggeriscono che la cognizione implicita può essere compromessa anni prima che compaiano i sintomi classici della malattia di Alzheimer.

Uno schema del test, suddiviso in immagini fisse. Crediti. Hong

Il nuovo studio si è concentrato sulla comprensione commento I soggetti hanno utilizzato la loro attenzione durante il test. Pensa all’attenzione come a una sorta di valuta, una risorsa limitata che la tua mente può spendere. Abbiamo tutti scoperto che la nostra attenzione viene distratta da un compito specifico. Forse le notifiche del tuo telefono o di una stanza rumorosa ti distrarranno dalla lettura di questo articolo in questo momento. Il team mira a determinare se le popolazioni ad alto rischio prestano attenzione pratico La parola che distrae invece di allontanare e bloccare la distrazione.

“Il tuo cervello riconoscerà inconsciamente la parola che ti distrae se hai un rischio alto o basso di sviluppare la malattia di Alzheimer”, dice Shao Min (Shun) Hong, ex ricercatore post-dottorato nel gruppo di Shimojo e ora assistente professore alla Waseda University in Giappone. e co-primo autore dello studio. “Ma noi volevamo studiare cosa fa il tuo cervello dopo? Stai usando i tuoi sforzi per eliminare la distrazione o stai usando i tuoi sforzi per elaborare la distrazione? Le persone sane a rischio di deterioramento cognitivo dovrebbero essere in grado di sopprimere la distrazione.”

Per esaminarlo, il team ha chiesto agli stessi volontari di completare l’attività due volte, a due settimane di distanza. L'idea è questa pratico Riduce il carico mentale del compito e permette di avere più attenzione a disposizione. Ad esempio, se sei un giocatore di calcio esperto, potresti essere in grado di dribblare facilmente la palla mentre usi parte della tua attenzione per elaborare altri elementi nel tuo ambiente. Ma se sei nuovo al calcio, devi usare molta attenzione e concentrazione per dribblare correttamente la palla. La pratica libera l'attenzione della tua mente per usarla altrove.

I ricercatori hanno scoperto che dopo aver praticato il compito, gli individui a basso rischio hanno prestato maggiore attenzione repressione La parola distrae e quindi distrae meno. Al contrario, le persone a rischio prestano particolare attenzione a se stesse pratico Parola di distrazione: assorbimento di informazioni non necessarie che li distrae dal compito da svolgere e porta a una maggiore interferenza con le loro prestazioni. Queste distrazioni non hanno portato a prestazioni complessive significativamente inferiori, ma la distrazione era evidente, poiché gli individui ad alto rischio che avevano un effetto di allenamento (più veloci nel secondo compito) rallentavano maggiormente in presenza della parola distraente.

“Questi risultati suggeriscono un forte legame tra cognizione implicita e attenzione, e che i cambiamenti nella cognizione implicita in una popolazione ad alto rischio possono riflettere un cambiamento molto precoce nel modo in cui viene utilizzata l'attenzione”, spiega Hong.

Sarah Adams (BS'21), assistente di ricerca presso Caltech, è una co-prima autrice insieme a Hong. Oltre a Hong, Adams e Shimojo, altri coautori sono Kathleen Molloy e Xianghong Arakaki dell'Huntington Medical Research Institutes e lo scienziato senior del Caltech Dao-An Wu (PhD '06). Il finanziamento è stato fornito da una borsa di studio post-dottorato James Boswell, una borsa di studio post-dottorato in biologia e bioingegneria presso il Caltech e dall’allineamento della ricerca sulla coscienza con i meccanismi di finanziamento statunitensi della Templeton Global Philanthropies, della Whittier Foundation e del National Institutes of Health.