Il neuroscienziato italiano Stefano Fusi, docente alla Columbia University di New York, ha guidato una ricerca destinata a ridefinire la nostra comprensione del funzionamento cerebrale. Analizzando l’attività di oltre 14.000 neuroni in più di 100 topi impegnati in compiti decisionali, il team coordinato da Fusi ha dimostrato che le cellule cerebrali altamente specializzate rappresentano l’eccezione e non la regola. La maggior parte dei neuroni opera invece come “tuttofare”, elaborando simultaneamente informazioni visive, scelte e comandi motori. I risultati mettono in discussione decenni di teorie basate sull’idea di un cervello composto prevalentemente da unità ultraspecializzate.
- La maggior parte dei neuroni elabora più informazioni contemporaneamente invece di svolgere un unico ruolo.
- La ricerca si basa su dati dell’International Brain Laboratory estratti da oltre 14.000 neuroni in più di 100 topi.
- I neuroni specializzati sono stati individuati quasi esclusivamente nelle cortecce sensoriali primarie.
I neuroni specializzati rappresentano una rara eccezione
Per lungo tempo le neuroscienze si sono concentrate sull’individuazione di neuroni aventi funzioni specifiche, come le cellule di luogo incaricate della navigazione spaziale o cellule capaci di reagire a singoli stimoli specifici. Tuttavia, la nuova indagine condotta da Fusi rivela che tale iperspecializzazione non costituisce l’architettura prevalente del cervello dei mammiferi.
Sfruttando la banca dati dell’International Brain Laboratory su cavie impegnate a individuare un’immagine su uno schermo e a centrarla ruotando una manopola, i ricercatori hanno notato che i neuroni situati al di fuori della corteccia visiva primaria partecipavano contemporaneamente a diversi aspetti dell’azione: dall’analisi visiva alla decisione della direzione, fino al movimento meccanico.
I neuroni con un’unica mansione specifica esistono, ma la loro presenza è ristretta principalmente alle aree sensoriali primarie.
La selettività mista e l’organizzazione dei circuiti cerebrali
Già nel 2013 Stefano Fusi aveva identificato nei primati la presenza di neuroni a “selettività mista”, ovvero cellule capaci di rispondere a più input contemporaneamente. La nuova ricerca conferma che questo fenomeno è ampiamente diffuso. Negli esperimenti, anche se le aree somatomotorie mostravano una risposta dominante ai movimenti dei baffi e al leccamento, molte altre regioni cerebrali continuavano a reattivarsi di fronte ai medesimi stimoli con intensità differenti.
Ben Hayden, ricercatore presso il Baylor College of Medicine in Texas, ha evidenziato come l’ampio campione di 14.000 neuroni analizzato smentisca in modo solido l’ipotesi che la specializzazione sia la norma nel sistema nervoso.
Ciascun neurone riceve input da circa 10.000 altre cellule sulla propria struttura dendritica, rendendo necessaria un’analisi collettiva dell’attività cerebrale.
Dalle indagini sui topi alle prospettive per l’uomo
Disporre di una popolazione di neuroni che rispondono in modo leggermente diversificato agli stessi stimoli consente al cervello di massimizzare la quantità di informazioni elaborate, sostenendo funzioni complesse come memoria, cognizione e percezione. Per verificare se questa struttura sia propria anche dell’essere umano, Fusi e il suo team stanno estendendo le analisi a primati non umani e a pazienti svegli durante interventi chirurgici cerebrali per la cura dell’epilessia.
Questo cambio di prospettiva implica che per comprendere i processi cognitivi occorra superare l’esame del singolo neurone e concentrarsi sui modelli d’insieme generate dalle reti di cellule.
Cosa ne pensate di questa nuova visione del cervello umano e delle sue reti di neuroni tuttofare? Condividete le vostre riflessioni nei commenti.
