Il cervello umano è capace di adattarsi continuamente per accogliere nuove informazioni, alterando il modo in cui è... cablato. Ora uno studio che ha indagato nel dettaglio come funzionano le sinapsi, ossia i punti di contatto tra cellule nervose, ha rivelato un'informazione sorprendente. E cioè che i diversi compartimenti dei dendriti (i prolungamenti dei neuroni che trasportano il segnale nervoso) non seguono tutti le stesse regole di apprendimento, ma seguono regole distinte.. Medicina e IA. La ricerca, pubblicata su Science, getta nuova luce sulla comprensione dei meccanismi di base della plasticità cerebrale, la capacità del cervello di modificare i propri circuiti in funzione dell'esperienza acquisita, per apprendere nuove informazioni sull'ambiente o per aggirare e riparare danni cerebrali. Potrebbe aprire la strada a nuove ricerche sulle malattie che, colpendo le sinapsi, generano disabilità cognitive, come avviene per alcuni disturbi del neurosviluppo. E, infine, potrebbe riorientare gli studi e la progettazione di reti neurali artificiali ispirate al funzionamento del cervello umano.. Antenne di ricezione. I dendriti sono fibre minori che si ramificano a partire dal neurone con una struttura ad albero e che trasportano l'impulso nervoso dalla periferia verso il corpo cellulare del neurone (soma). La maggior parte dei neuroni ha un numero molto elevato di dendriti che usa per ricevere segnali da altri neuroni. Questi prolungamenti, organizzati in distinti segmenti con proprietà differenti, funzionano come un sito di ricezione primario degli impulsi provenienti da altri neuroni, che arrivano sotto forma di input sinaptico.. Quante regole, e per chi? Quando impariamo, le nuove informazioni fanno sì che alcune sinapsi si rafforzino e che altre si indeboliscano, a causa di processi molecolari le cui "regole" non sono però del tutto chiare. Come fa il cervello a decidere quali sinapsi debbano essere modificate durante l'apprendimento? Valgono per tutte le cellule, e per i singoli comparti di una stessa cellula, le medesime regole? Un gruppo di neurobiologi dell'Università di San Diego, California, ha usato tecniche di imaging molto avanzate, come l'imaging a due fotoni, per osservare l'attività delle singole sinapsi in neuroni di topi impegnati nell'apprendimento di un nuovo compito motorio.. Ogni porzione per conto proprio. In questo modo hanno capito che le singole regioni dei neuroni seguivano "regole" diverse nelle attività di apprendimento a seconda della regione dove si trovavavano le sinapsi. In altre parole i neuroni non seguivano un unico insieme di regole in fase di apprendimento, ma i vari comparti dendritici seguivano diversi modelli di attività neurale in base alla loro posizione.. Nuovi livelli di comprensione. «La nostra ricerca fornisce una comprensione più chiara di come le sinapsi vengono modificate durante l'apprendimento, con implicazioni potenzialmente importanti per la salute, poiché molte patologie cerebrali comportano una qualche forma di disfunzione sinaptica», spiega William J. Wright, primo autore dello studio.
Inoltre, sapere che i neuroni sono in grado di utilizzare più regole diverse contemporaneamente, e di trarre vantaggio da questo, aiuta a rispondere a un dilemma delle neuroscienze: come facciano le sinapsi, che hanno accesso solo a informazioni locali, a contribuire a plasmare nuovi comportamenti nuovi che coinvolgono l'intero cervello.. Per l'IA futura. La ricerca suggerisce infine nuovi possibili modi di progettare le reti neurali, gli elementi centrali degli algoritmi di deep learning dell'Intelligenza Artificiale. Finora un'intera rete neurale doveva seguire un insieme comune di regole di plasticità, ma ora sappiamo che singole unità possono seguire regole diverse..
