SCIENZIATI SCOPRONO STRUTTURE "NASCOSTE" ALL'INTERNO DEL CERVELLO

SCIENZIATI SCOPRONO STRUTTURE "NASCOSTE" ALL'INTERNO DEL CERVELLO

I neuroscienziati hanno scoperto strutture geometriche precedentemente sconosciute all'interno del cervello che potrebbero spiegare come ricordiamo le cose e svolgiamo compiti intricati.
Un team di ricercatori, tra cui il professor Ran Levi dell'Istituto di matematica dell'Università di Aberdeen, ha scoperto un "universo" di strutture geometriche multidimensionali all'interno delle reti cerebrali utilizzando la topologia algebrica, una branca della matematica che utilizza gli strumenti dell'algebra astratta per studiare gli oggetti geometrici.
Utilizzando questa tecnica sofisticata in un modo mai usato prima nelle neuroscienze, hanno fatto un'importante scoperta che potrebbe avere implicazioni significative per la nostra comprensione del cervello.
Il professor Levi ha spiegato: "Per un topologo il cervello è come una gigantesca rete con punti (neuroni) e percorsi (connessioni tra di essi).
"Da ciò è naturale dedurre l'esistenza di strutture geometriche che nascono quando un gruppo di neuroni forma una cricca, con ogni neurone che si connette a ogni altro neurone del gruppo per generare un oggetto geometrico preciso: tre neuroni formano un triangolo, quattro un tetraedro e così via.
"Abbiamo scoperto decine di milioni di strutture di questo tipo nelle reti cerebrali, che in alcuni casi hanno fino a sette dimensioni, cioè una rete di otto neuroni collegati tra loro in modo molto organizzato. La nostra ricerca suggerisce che ci possono essere strutture che possono avere fino a undici dimensioni o più".
La ricerca è stata condotta dal Blue Brain Project, un istituto di ricerca con sede presso l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in Svizzera che mira a costruire ricostruzioni digitali dettagliate e simulazioni del cervello.
Sono stati eseguiti numerosi test sul tessuto cerebrale virtuale per dimostrare che le strutture cerebrali multidimensionali scoperte non potevano essere prodotte per caso. Sono stati poi eseguiti esperimenti su tessuto cerebrale reale nel laboratorio di Blue Brain a Losanna, che hanno confermato che le precedenti scoperte nel tessuto virtuale sono biologicamente rilevanti.
I risultati suggeriscono anche che il cervello si ricrea costantemente durante l'attività per costruire una rete con il maggior numero possibile di strutture ad alta dimensione, che il team ha descritto come un cervello che crea e poi disintegra continuamente "castelli di sabbia".
Il professor Levi ha dichiarato: "Quando vengono stimolate, le cricche di dimensioni progressivamente più elevate si assemblano momentaneamente per racchiudere buchi o 'cavità' ad alta dimensione.
"La comparsa di queste cavità quando il cervello sta elaborando informazioni significa che i neuroni della rete reagiscono agli stimoli in modo estremamente organizzato. Si tratta di un'intuizione entusiasmante che comincia a svelare i segreti architettonici più profondi del cervello".
Il professor Levi ha lavorato insieme al fondatore del Blue Brain Project, il professor Henry Markram, e alla professoressa Kathryn Hess, matematica dell'EPFL. Il loro lavoro è stato pubblicato su Frontiers in Computational Neuroscience.
Il professor Markram ha dichiarato: "La grande domanda che ci poniamo ora è se la complessità dei compiti che possiamo svolgere dipenda dalla complessità dei 'castelli di sabbia' multidimensionali che il cervello può costruire".
"Le neuroscienze hanno anche lottato per trovare dove il cervello immagazzina i suoi ricordi. Potrebbero essere 'nascosti' in queste cavità ad alta dimensione".
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