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Il cervello non avrà più segreti

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Un importante passo avanti verso lo sviluppo di un modello computerizzato del cervello arriva da un gruppo di neuroscienziati dell’University College di Londra (UCL). Lo studio, pubblicato su Nature, è stato in parte finanziato dal Consiglio europeo della ricerca nell’ambito del Settimo programma quadro.

Secondo le stime dei ricercatori ci sarebbero 100 milioni di cellule nervose nel cervello, ognuna connessa a migliaia di altre cellule: il che significa un totale di circa 150 miliardi di miliardi di connessioni, ossia sinapsi.

Sul modello della genomica, che mappa la nostra struttura genetica, questo nuovo tipo di ricerca è stato chiamato “connettomica” poiché  mira a mappare le sinapsi del cervello.

“Come possiamo capire come funzionano i collegamenti neurali del cervello? – si è domandato il dott. Tom Mrsic-Flogel -, uno dei ricercatori dell’UCL -. Prima dobbiamo capire la funzione di ogni neurone e scoprire a quale altra cellula cerebrale è connesso. Se riusciamo a trovare il modo di mappare le connessioni tra le cellule nervose di certe funzioni, potremo cominciare a sviluppare un modello computerizzato per spiegare come le complesse dinamiche delle reti neurali generano i pensieri, le sensazioni e i movimenti”.

Il team ha utilizzato una tecnica sviluppata sui topi che ha permesso loro di mettere insieme informazioni sulla funzione dei neuroni e i dettagli delle loro connessioni sinattiche. Usando imaging ad alta risoluzione all’interno della corteccia visiva del cervello del topo, che contiene migliaia di neuroni e milioni di diverse connessioni, il team è riuscito a rilevare quali di questi neuroni risponde a un particolare stimolo.

I ricercatori hanno poi studiato un altro sottogruppo di neuroni per vedere quali rispondono allo stesso stimolo: questo ha permesso loro di stabilire se i neuroni sono sinatticamente connessi al primo gruppo di neuroni.

Hanno scoperto che i neuroni che rispondevano in maniera molto simile allo stesso stimolo visivo – come superfici con la stessa orientazione o a caratteristiche visive più complesse come i visi -, tendevano a connettersi di più tra di loro rispetto a quelli che rispondevano a stimoli diversi.

I risultati di questo studio fanno quindi avanzare le nostre conoscenze volte a stabilire se le connessioni locali tra neuroni avvengono sporadicamente e a prescindere dalla funzione oppure se i neuroni si connettono ad altri dopo aver risposto a particolari stimoli.

“Stiamo cominciando a capire la complessità del cervello – dice Mrsic-Flogel -. Una volta compresa la funzione e la connettività delle cellule nervose che si estendono per diversi strati del cervello, potremo cominciare a sviluppare una simulazione al computer del funzionamento di questo straordinario organo. Ci vorranno però anni di lavoro in collaborazione tra scienziati e un’enorme potenza di elaborazione da parte dei computer”.

La comprensione del complesso funzionamento interno del cervello è adesso più vicina grazie a questo studio che fornisce agli scienziati un nuovo strumento con il quale esplorare più a fondo il più misterioso degli organi umani.

O.O.

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