Prima ancora che uno stimolo raggiunga i sensi, il cervello potrebbe già predisporre i circuiti necessari a elaborarlo. Uno studio su 80 adulti, pubblicato su Nature Neuroscience, individua nel collicolo superiore un ruolo inatteso nei meccanismi di anticipazione sensoriale.
Il cervello non aspetta necessariamente che uno stimolo visivo o tattile arrivi per iniziare a elaborarlo: potrebbe prepararsi in anticipo, attivando schemi di attività specifici. È quanto emerge da una ricerca condotta da studiosi del Massachusetts Institute of Technology (MIT), della Northeastern University e del Massachusetts General Hospital, negli Stati Uniti. Lo studio, pubblicato il 7 ottobre 2026 su Nature Neuroscience. I ricercatori hanno esaminato 80 adulti, suddivisi in due gruppi di 40 persone, utilizzando la risonanza magnetica funzionale a 7 Tesla per osservare una piccola struttura del mesencefalo, il collicolo superiore. L’obiettivo era verificare se quest’area, nota soprattutto per il suo coinvolgimento nell’elaborazione sensoriale e nell’orientamento degli occhi e del corpo, fosse in grado di mostrare segnali predittivi prima della comparsa dello stimolo. I risultati indicano che l’attività cerebrale anticipa la modalità sensoriale attesa, con configurazioni simili a quelle osservate durante la percezione effettiva.
Il collicolo superiore è una struttura situata nel mesencefalo, una regione del tronco encefalico coinvolta in numerose funzioni sensoriali e motorie. È noto soprattutto per il suo ruolo nell’elaborazione delle informazioni visive e nel controllo dei movimenti degli occhi, della testa e del corpo in risposta a ciò che accade nell’ambiente. Le evidenze provenienti dagli studi sugli animali suggeriscono, tuttavia, che questa struttura partecipi anche all’elaborazione di informazioni provenienti da altri sensi, tra cui il tatto.
La ricerca pubblicata su Nature Neuroscience amplia le conoscenze sul suo funzionamento nell’essere umano. In particolare, gli autori hanno osservato che il collicolo superiore risponde sia agli stimoli visivi sia a quelli somatosensoriali, cioè alle informazioni che riguardano il contatto e le sensazioni corporee. Inoltre, l’attività non è uniforme all’interno della struttura: presenta differenze tra gli strati più superficiali e quelli più profondi, coerenti con la modalità sensoriale coinvolta.
Per distinguere con maggiore precisione le diverse componenti dell’attività cerebrale, i ricercatori hanno utilizzato una risonanza magnetica funzionale ad altissimo campo, con intensità di 7 Tesla. Questa tecnologia permette di ottenere immagini con una risoluzione spaziale superiore rispetto a quella delle apparecchiature cliniche più comuni, rendendo possibile studiare in modo più dettagliato una struttura piccola e complessa come il collicolo superiore. Il campione finale comprendeva 80 adulti, con un’età media di circa 27 anni. Quaranta partecipanti sono stati sottoposti a stimoli visivi, attraverso immagini, mentre gli altri quaranta hanno ricevuto stimoli somatosensoriali, mediante una pressione sul pollice. I partecipanti hanno svolto un compito sperimentale articolato in diverse fasi: osservazione di forme, decisione e successiva presentazione dello stimolo sensoriale. Questa organizzazione ha permesso di confrontare l’attività precedente allo stimolo con quella registrata durante la sua effettiva presentazione. Un aspetto importante del disegno sperimentale è che, nella fase precedente allo stimolo, le richieste del compito erano comparabili nei due gruppi. In questo modo, gli studiosi hanno potuto verificare se le differenze nell’attività del collicolo superiore fossero associate alla modalità sensoriale attesa, anziché alla semplice esecuzione di azioni diverse.
Il risultato centrale riguarda proprio la fase che precede la stimolazione. Prima che i partecipanti vedessero un’immagine o ricevessero la pressione sul pollice, il collicolo superiore mostrava già configurazioni di attività differenti a seconda dello stimolo atteso. Questi schemi presentavano somiglianze con quelli osservati durante la successiva elaborazione sensoriale.
Le differenze emergevano anche in relazione alla profondità degli strati della struttura. Nel gruppo che si preparava a ricevere stimoli somatosensoriali, l’attività risultava maggiore negli strati profondi rispetto a quelli superficiali. Nel gruppo destinato agli stimoli visivi, invece, non è stata rilevata una differenza statisticamente significativa tra i due livelli durante la fase anticipatoria, pur osservando un andamento coerente con quello della risposta visiva. Ulteriori analisi hanno rafforzato l’interpretazione dei risultati. I ricercatori hanno verificato che i segnali non fossero semplicemente residui dell’attività registrata nelle fasi precedenti dell’esperimento. Inoltre, mediante tecniche di classificazione dei dati cerebrali, hanno confermato che i modelli osservati prima dello stimolo permettevano di distinguere la modalità sensoriale prevista. Il cervello mostrava quindi informazioni riconoscibili sulla natura dello stimolo prima che questo fosse presentato.
Il collicolo superiore non è stata l’unica struttura coinvolta. Gli studiosi hanno osservato segnali analoghi anche in alcuni nuclei del talamo, una regione cerebrale che svolge un ruolo fondamentale nella trasmissione e nell’elaborazione delle informazioni sensoriali dirette alla corteccia.
Nel dettaglio, i risultati hanno mostrato un’attività anticipatoria coerente con la modalità sensoriale attesa anche nelle regioni talamiche esaminate. Questo dato suggerisce che la preparazione percettiva non dipenda necessariamente da una singola area, ma possa coinvolgere una rete di strutture sottocorticali che contribuiscono a organizzare l’elaborazione degli stimoli in arrivo. La scoperta è rilevante anche perché amplia una prospettiva di ricerca sul funzionamento del cervello: quella secondo cui il sistema nervoso non si limita a reagire agli eventi esterni, ma utilizza le informazioni disponibili per prepararsi a ciò che potrebbe accadere. In questo quadro, le strutture sensoriali possono partecipare non soltanto alla risposta allo stimolo, ma anche alla sua previsione.
I risultati sono coerenti con i modelli di elaborazione predittiva, secondo i quali il cervello costruisce aspettative sugli stimoli e prepara i circuiti coinvolti nella loro elaborazione. Questa capacità potrebbe contribuire a rendere più efficiente l’interazione con un ambiente in continuo cambiamento, consentendo al sistema nervoso di predisporre le risposte prima che le informazioni sensoriali siano completamente disponibili.
La ricerca, tuttavia, non dimostra che il cervello possa prevedere qualsiasi stimolo né che la percezione avvenga interamente prima dell’arrivo delle informazioni sensoriali. Mostra piuttosto che, nelle condizioni sperimentali analizzate, l’attività del collicolo superiore e di alcune regioni talamiche varia in funzione dello stimolo atteso. Si tratta di un’evidenza a sostegno dei meccanismi predittivi, non della prova definitiva di un unico modello generale della percezione. Gli autori sottolineano, inoltre, la necessità di ulteriori studi per chiarire come questi segnali anticipatori vengano generati e coordinati con le informazioni provenienti dai sensi e con i comandi motori. Le nuove ricerche potranno contribuire a definire meglio il ruolo delle strutture sottocorticali nelle reti che regolano attenzione, percezione e comportamento.