Un recente studio ha rivelato il ruolo critico della dopamina e della serotonina nelle decisioni basate sul contesto sociale, mostrando come queste sostanze chimiche influenzino le risposte a offerte in un gioco dell’ultimatum. Questa intuizione sulla dinamica dei neurotrasmettitori offre potenziali nuove terapie per il morbo di Parkinson e per condizioni psichiatriche.
La danza complessa di dopamina e serotonina nel cervello umano
In uno studio pubblicato su Nature Human Behavior, gli scienziati hanno esplorato il mondo dei neuromodulatori chimici nel cervello umano, in particolare la dopamina e la serotonina, per rivelare il loro ruolo nel comportamento sociale.
La ricerca, condotta su pazienti affetti da morbo di Parkinson sottoposti a chirurgia cerebrale da svegli, si è concentrata sulla substantia nigra del cervello, un’area cruciale associata al controllo motorio e all’elaborazione delle ricompense.
Guidati dal neuroscienziato computazionale della Virginia Tech, Read Montague, il team internazionale ha rivelato un meccanismo neurochimico precedentemente sconosciuto per una ben nota tendenza umana a prendere decisioni basate sul contesto sociale: le persone sono più propense ad accettare offerte da computer mentre rifiutano offerte identiche da giocatori umani.
Intuizioni da un gioco dell’ultimatum
Nello studio, quattro pazienti sottoposti a chirurgia di stimolazione cerebrale profonda per il morbo di Parkinson sono stati immersi nel gioco dell’ultimatum “prendere o lasciare”, uno scenario in cui dovevano accettare o rifiutare diverse divisioni di 20 dollari sia da giocatori umani che da computer. Ad esempio, un giocatore potrebbe proporre di tenere 16 dollari, mentre al paziente spettano i restanti 4 dollari. Se il paziente rifiuta la divisione, nessuno dei due riceve nulla.
“Si può insegnare alle persone cosa dovrebbero fare in questi tipi di giochi: dovrebbero accettare anche piccole ricompense piuttosto che nessuna ricompensa affatto”, ha detto Montague, professore della Virginia Tech Carilion Mountcastle presso il Fralin Biomedical Research Institute di VTC e autore senior dello studio. “Quando le persone sanno di giocare contro un computer, giocano perfettamente, proprio come gli economisti matematici: fanno ciò che dovrebbero fare. Ma quando giocano contro un essere umano, non possono fare a meno di punire l’offerta più piccola rifiutandola.”
La danza di dopamina-serotonina
L’idea che le persone prendano decisioni basate sul contesto sociale non è nuova nei giochi economici neurali. Ma ora, per la prima volta, i ricercatori mostrano l’impatto del contesto sociale che potrebbe derivare dalle interazioni dinamiche di dopamina e serotonina.
Quando le persone prendono decisioni, la dopamina sembra seguire e reagire a stretto contatto con il fatto che l’offerta corrente sia migliore o peggiore della precedente, come se fosse un sistema di tracciamento continuo. La serotonina, invece, sembra concentrarsi solo sul valore attuale dell’offerta specifica, suggerendo una valutazione più caso per caso.
Questa rapida danza avviene su uno sfondo più lento, dove la dopamina è complessivamente più alta quando le persone giocano contro altri esseri umani, in altre parole, quando entra in gioco la giustizia. Insieme, questi segnali contribuiscono alla valutazione complessiva del valore da parte del nostro cervello durante le interazioni sociali.
“Stiamo mettendo in luce vari processi cognitivi e finalmente ricevendo risposte a domande in dettagli biologici più fini”, ha detto il coautore dello studio Dan Bang, professore associato di medicina clinica e borsista della Lundbeck Foundation presso l’Università di Aarhus in Danimarca, e professore associato aggiunto presso il Fralin Biomedical Research Institute.
“I livelli di dopamina sono più alti quando le persone interagiscono con un altro essere umano rispetto a un computer”, ha detto Bang. “E qui era importante che misurassimo anche la serotonina per darci la certezza che la risposta complessiva al contesto sociale sia specifica per la dopamina.”
Indirizzare il morbo di Parkinson
“Ad un certo punto, dopo aver valutato abbastanza persone, saremo in grado di affrontare la patologia del morbo di Parkinson che ci ha dato questa finestra di opportunità”, ha detto Montague, che è anche professore presso il Virginia Tech College of Science.
Nel morbo di Parkinson, una significativa perdita di neuroni produttori di dopamina nel tronco encefalico è una caratteristica chiave che di solito coincide con l’insorgenza dei sintomi.
Questa perdita influisce sullo striato, una regione cerebrale fortemente influenzata dalla dopamina. Man mano che la dopamina diminuisce, i terminali della serotonina iniziano a germogliare, rivelando un’interazione complessa, come osservato nei modelli di roditori.
“Già esistono prove precliniche che l’attrito del sistema dopaminergico sta dicendo al sistema serotoninergico: ‘Ehi, dobbiamo fare qualcosa’. Ma non siamo mai stati in grado di osservare la dinamica”, ha detto Montague. “Quello che stiamo facendo ora è il primo passo, ma si spera che una volta arrivati a centinaia di pazienti, saremo in grado di correlare questo alla sintomatologia e fare alcune affermazioni cliniche sulla patologia del Parkinson.”
In questo senso, i ricercatori hanno detto che si sta aprendo una finestra per conoscere una vasta gamma di disturbi cerebrali.
“Il cervello umano è come una scatola nera”, ha detto Kishida. “Abbiamo sviluppato un altro modo per guardare all’interno e capire come funzionano questi sistemi e come sono stati colpiti da varie condizioni cliniche.”
Michael Friedlander, direttore esecutivo del Fralin Biomedical Research Institute e neuroscienziato che non è stato coinvolto nello studio, ha detto: ”Questo lavoro sta cambiando l’intero campo delle neuroscienze e la nostra capacità di interrogare la mente e il cervello umano, con una tecnologia che non era nemmeno immaginata fino a pochi anni fa.”
La psichiatria è un esempio di campo medico che potrebbe beneficiare di questo approccio, ha detto.
“Abbiamo un enorme numero di persone nel mondo che soffrono di una varietà di condizioni psichiatriche e, in molti casi, le soluzioni farmacologiche non funzionano molto bene”, ha detto Friedlander, che è anche vicepresidente di Virginia Tech per le scienze della salute e la tecnologia. “Dopamina, serotonina e altri neurotrasmettitori sono in qualche modo intimamente coinvolti in quei disturbi. Questo sforzo aggiunge vera precisione e quantificazione per comprendere quei problemi. L’unica cosa di cui possiamo essere sicuri è che questo lavoro sarà estremamente importante in futuro per sviluppare trattamenti.”
Più di un decennio di lavoro
Lo sforzo di misurare i neurotrasmettitori in tempo reale nel cervello umano è iniziato più di 12 anni fa quando Montague ha riunito un team di esperti che “pensano molto al pensiero”.
In osservazioni senza precedenti nel cervello umano pubblicate su Neuron nel 2020, i ricercatori hanno rivelato che dopamina e serotonina lavorano a velocità sub-secondarie per plasmare come le persone percepiscono il mondo e agiscono in base alla loro percezione.
Più recentemente, in uno studio pubblicato a ottobre sulla rivista Current Biology, i ricercatori hanno utilizzato il loro metodo di registrazione dei cambiamenti chimici in umani svegli per ottenere informazioni sul sistema della noradrenalina del cervello, che è stato a lungo un bersaglio per i farmaci per trattare i disturbi psichiatrici.
E, a dicembre sulla rivista Science Advances, il team ha rivelato che i cambiamenti rapidi nei livelli di dopamina riflettono un calcolo specifico relativo a come gli esseri umani imparano dalle ricompense e dalle punizioni.
“Abbiamo effettuato misurazioni attive dei neurotrasmettitori più volte in diverse regioni del cervello, e ora siamo arrivati al punto in cui stiamo toccando elementi cruciali di ciò che ci rende esseri umani”, ha detto Montague.
