Il ritmo circadiano dell’attenzione

Come l’attenzione influisca sull’elaborazione delle informazioni durante la giornata

L’elaborazione delle informazioni è uno dei temi più studiati dalle neuroscienze e dalla psicologia cognitiva.

Comprendere come la capacità attentiva possa influire sulle performances cognitive è un processo che coinvolge non solo le funzioni esecutive ma anche i neurotrasmettitori implicati nella trasmissione degli input esterni.

Il ruolo dell’attenzione è infatti fondamentale per studiare nuovi strumenti applicabili nel campo dell’apprendimento, del lavoro e della riabilitazione. 

Vigilanza e attenzione: i meccanismi dell’elaborazione delle informazioni

Non esistono termini ideali per descrivere gli stati di attivazione della corteccia cerebrale che influiscono sulla capacità di elaborare le informazioni, così come non esistono marcatori fisiologici perfetti.

Arousal, velocità di elaborazione, attenzione e vigilanza sono i termini più utilizzati nel corso degli anni dagli studiosi. Il concetto di vigilanza, in particolar modo, è stato usato per descrivere la capacità di sostenere l’attenzione su un compito per un determinato periodo di tempo (Davies e Parasuraman, 1982; Parasuraman, 1998).

Gli psichiatri del comportamento animale invece lo usano per indicare l’attenzione verso potenziali minacce e pericoli, includendo l’ipervigilanza come sintomo fisiologico di disturbi post-traumatici da stress (APA, 1994). Qualsiasi sia la loro denominazione questi stati di attivazione possono essere tonici o fasici e si presentano in maniera globale o più localizzata.

Un altro termine che viene utilizzato in modo diverso è arousal e indica l’attivazione non specifica della corteccia cerebrale in relazione agli stati di sonno-veglia. Questo meccanismo è stato studiato attraverso soggetti che presentano disturbi del sonno o che assumono farmaci sedativi per gestire tali difficoltà.

L’importanza dei meccanismi di arousal è importante soprattutto in una popolazione che soffre sempre di più di privazione del sonno per cause differenti (Bonnet and Arand, 1995b; Levine et al., 1988). E' infatti un problema che influisce in gran parte sulle capacità attentive nella quotidianità delle persone.

I circuiti neurali implicati nell’attenzione sostenuta

L’attenzione sostenuta agli stimoli esterni coinvolge molteplici processi cerebrali e relativi costrutti psicologici. Oltre ad essere implicata nei ritmi sonno-veglia, questo meccanismo svolge un ruolo fondamentale anche negli stati di veglia prolungata.

Se l'attenzione in stato di sonno è dipendente dai processi generati nelle vie tronco-talamo-corticali, nello stato di veglia coinvolge invece:

• il ritmo suprachiasmatico (Dijk e Czeisler, 1995)
• l’asse ipotalamo-ipofisi-surrene
• il sistema limbico (inclusi amigdala e nucleo accumbens)

Lo stato di vigilanza inoltre può essere modulato da:

• sistema colinergico del tronco cerebrale (Dalley et al., 2004)
• sistema locus coeruleus-norepinefrina che, in maniera graduale, lavora sul potenziamento dell’elaborazione sensoriale grazie al miglioramento dei rapporti stimolo-risposta neuronale (Berridge & Waterhouse, 2003)

Tali sistemi alla base dello stato di sonno-veglia comprendono sia la promozione della veglia che lo stato di sonno e sono sistemi interconnessi che si inibiscono a vicenda.

Sono influenzati inoltre dagli stati psicologici (come catatonia e apatia), dall’utilizzo di farmaci e dalla presenza di disturbi come il deficit di iperattività e attenzione.

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Condizioni comuni di variazione dell’attenzione

Oltre al sistema di attivazione fisiologico esistono altre condizioni esterne capaci di influenzare la capacità di attenzione e di conseguenza l’accuratezza dell’elaborazione delle informazioni.

La motivazione infatti è uno dei costrutti psicologici che ha maggior impatto sui sistemi cerebrali coinvolti nell’attenzione sostenuta.

Il sistema motivazionale è basato su:

• aree dei lobi frontali come il cingolato anteriore
• strutture limbiche e subcorticali

Coinvolge inoltre gran parte del sistema dopaminico come evidenziato dagli studi di Robbins & Everitt (1996).

Il sistema della dopamina è correlato alla ricompensa (Schultz, 2002) evidenziando come i soggetti che non sono interessati all’ambiente esterno non hanno lo stesso livello di attenzione rispetto a quelli che sono altamenti motivati.

Il meccanismo che soddisfa queste condizioni può essere stimolato con modalità di ricompensa estrinseca (esterna, come i premi) o intrinseca (interna al soggetto, come la gratificazione e la realizzazione personale) incidendo sul sistema attentivo in termini di durata ed intensità della vigilanza.

Lo stress è un altro fattore che incide sulle risposte fisiologiche e comportamentali ad un determinato evento e ha un fortissimo impatto sulle prestazioni dove è necessaria l’attenzione prolungata (Hancock & Warm, 2003).

L’amigdala e il sistema parasimpatico interagiscono con il sistema dell’asse ipotalamo-ipofisi-surrene ed il sistema nervoso simpatico influenzando lo stato di attivazione. In alcuni casi l’iperattività di questo circuito provoca difficoltà di concentrazione e ipersensibilità agli stimoli esterni (Davis & Whalen, 2001) come accade nei disturbi post traumatici da stress.

Uno dei problemi più diffusi negli ultimi anni è dato dagli effetti della privazione del sonno sui tempi di reazione soprattutto quando si sta guidando (Dinges, 1992). In alcuni casi la capacità di reazione è data anche dalle condizioni intrinseche al compito, come per tasks monotoni e semplici (Wilkinson, 1965).

Al contrario gli effetti della privazione del sonno vengono invertiti quando l’attività è più breve o vengono utilizzati feedback durante la performance (Steyvers & Gaillard, 1993). Non bisogna tuttavia trascurare come questi effetti vengano maggiormente complicati anche da caratteristiche proprie dei meccanismi attentivi come il loro ritmo circadiano (variazione diurna), rendendoli un vero e proprio problema su scala mondiale.

Alcuni studi infatti hanno cercato di identificare come la variazione degli stati di attivazione dell’attenzione potesse influire nella memoria di lavoro.

Utilizzando un protocollo basato sulle ore della giornata, gli studiosi hanno riscontrato:

• un migliore livello di memoria a breve termine al mattino (Baddeley, 1970) per compiti di conservazione numerica e lessicale
• un migliore livello di memoria a lungo termine nel pomeriggio (Petros et al., 1990) per compiti di natura acustica e semantica

Questi risultati dimostrano c’è ancora molto lavoro da fare sul ruolo giocato dai processi attentivi in molteplici aspetti della vita quotidiana. Dal lavoro all’apprendimento, all’attenzione alle norme comportamentali per la prevenzione di incidenti sulla strada e sui posti di lavoro, il futuro della ricerca potrebbe essere quello di definire in maniera chiara e operativa che cosa si intende per vigilanza, attenzione sostenuta, ecc. in modo tale da prevenire eventuali complicazioni per approfondimenti successivi.

Partendo da questa linea di pensiero gli studiosi potranno sviluppare riflessioni su come i sistemi attentivi possano essere stimolati al fine di ottenere performances a lungo termine più efficienti e su come la gestione di stimoli stressogeni può aiutare a prevenire difficoltà come quelle elencate sopra.

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I fattori predittivi del successo personale secondo gli studiosi 

Fonti:

American Psychiatric Association. Diagnostic and statistical manual of mental disorders. 4th ed.Washington, D.C: American Psychiatric Association; 1994. 

Baddeley A, Hatter JE, Scott AD, Snashall A. 1970. Memory and time of day. Q J Ex Psychol 22:605 – 609. 

Bonnet M, Arand D. We are chronically sleep deprived. Sleep 1995b;18:908–911.

Davies, DR.; Parasuraman, R. The psychology of vigilance. London: Academic Press; 1982 Davis M, Whalen PJ. The amygdala: vigilance and emotion. Mol Psychiatry 2001;6(1):13–34.