Cervello, le dimensioni contano: si organizza come un castello di sabbia

13 giugno 2017 ore 12:23, Stefano Ursi
La complessità del cervello era cosa nota ma il progetto Blue Brain, partito nel 2005 grazie alla collaborazione fra Politecnico di Losanna e Ibm, ha scoperto che essa potrebbe essere ancora più ampia di quanto si pensi: ogni qualvolta il cervello immagazzina nuove informazioni, infatti, le cellule che lo compongono si collegano le une alle altre, prima in strutture semplici a due dimensioni fino ad arrivare ad altre molto più articolate, fino a 11 dimensioni. I risultati sono stati pubblicati il 12 giugno 2017 sulla rivista Frontiers in Computational Neuroscience. "I nostri precedenti approcci matematici hanno lottato per dare un senso all'attività generata dai neuroni", afferma il neuroscienziato EPFL Henry Markram, responsabile del progetto Blue Brain.

Cervello, le dimensioni contano: si organizza come un castello di sabbia
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"Quando mappiamo l'attività in geometrie ad elevata dimensione, l'attività comincia a avere un senso: questa emozionante collaborazione ha aperto una porta completamente nuova per comprendere il cervello". Conducendo esperimenti virtuali sulla ricostruzione digitale di un microcircuito nel cervello di un ratto, un modello di computer composto da 31.000 neuroni – e un insieme di 8 milioni di connessioni – tutti basati su dati fisiologici, gli scienziati hanno scoperto e descritto in modo quantitativo la straordinaria organizzazione geometrica dei neuroni, fornendo un nuovo e potente strumento per capire il cervello. Il modo in cui le reti di neuroni possono essere descritte usando oggetti matematici multi-dimensionali. Inoltre, questi oggetti rispondono a stimoli esterni con un modello caratteristico nel tempo, mai prima osservato.

Nella sostanza le strutture con cui il cervello si organizza sono come ''castelli di sabbia multi-dimensionali'' che continuamente si realizzano per poi disfarsi successivamente. Con questa classificazione astratta dei neuroni, gli scienziati hanno osservato per la prima volta – si legge sul portale ufficiale del Politecnico di Losanna – modelli ricorrenti quando sottoponevano il microcircuito virtuale del roditore a stimoli esterni. È ben noto che solo alcune parti del cervello vengono attivate in risposta a un dato stimolo, ma come i segnali si propagano attraverso il cervello e attraverso i quali i neuroni sono un mistero, su cui questa ricerca ha fatto luce.

''Sfogliando'' i baffi virtuali del roditore, gli scienziati hanno stimolato l'attività nel microcircuito e hanno osservato quali 'cliques' sono attivate e come ciò si evolve nel tempo. Indipendentemente dal tipo di stimolo, queste si assemblano insieme per formare cavità di varie dimensioni, che gli scienziati hanno seguito nel tempo. Hanno notato che queste cavità appaiono sempre, in primo luogo in dimensioni ridotte, poi in dimensioni sempre più elevate, poiché le informazioni vengono elaborate dal microcircuito virtuale, finché tutte le cavità si disintegrano improvvisamente bruscamente.

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autore / Stefano Ursi
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