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Aree lontane del cervello umano comunicano attraverso pochissime connessioni
È difficile capire come funziona il cervello, in particolare il modo in cui vengono elaborate le informazioni durante diverse attività, senza sapere quanti assoni ci sono nel cervello e quanti collegano diverse regioni funzionali.
Un approccio di Burke Rosen ed Eric Halgren dell'Università della California di San Diego, pubblicato il 24 marzo su PLOS Biology, mostra che nonostante l'importanza funzionale delle connessioni tra regioni molto lontane del cervello, il numero effettivo di queste connessioni è basso.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno combinato i dati delle scansioni MRI a diffusione combinate dello Human Connectome Project, con sezioni trasversali istologiche del corpo calloso, il tratto principale che collega i lati sinistro e destro del cervello.
Lo Human Connectome mappa la forza di tutti i collegamenti nel cervello ma non fornisce il numero effettivo di assoni, mentre le sezioni trasversali istologiche consentono stime del numero di assoni inclusi in un determinato volume. Combinare la forza delle connessioni con le densità di assoni ha prodotto stime del numero di assoni nella corteccia cerebrale.
L'analisi ha indicato che ci sono quasi 2,5 miliardi di assoni a lungo raggio che attraversano la corteccia cerebrale. Tuttavia, nonostante questo grande numero, hanno scoperto che le connessioni tra regioni funzionali diverse del cervello erano piuttosto poche.
Ad esempio, tra i 130 milioni di assoni stimati nel tratto del fascicolo arcuato, solo circa 1-2 milioni (meno del 2%) erano collegati direttamente alle aree di Broca e di Wernicke, una connessione necessaria per la normale capacità di linguaggio.
Il modello prevede che altri collegamenti lunghi, come quelli tra l'ippocampo e la corteccia frontale, necessari per recuperare la memoria, sono in realtà effettuati in più passaggi. I risultati miglioreranno quindi i modelli della cognizione, specialmente i processi che si affidano a connessioni tra regioni distali del cervello.
"Un problema irrisolto importante è il modo in cui la corteccia umana integra l'elaborazione delle informazioni con i 16 miliardi di neuroni nell'intera sua superficie, per unificare la consapevolezza", aggiunge Rosen. "La nostra scoperta che le aree corticali sono scarsamente collegate implica che questa integrazione sia raggiunta o tramite il collegamento di connessioni locali dense o con assoni a lungo raggio, rari e straordinariamente vantaggiosi".
Fonte: PLOS via Science Daily (> English) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Burke Rosen, Eric Halgren. An estimation of the absolute number of axons indicates that human cortical areas are sparsely connected. PLOS Biology, 2022, DOI
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