Iscriviti alla newsletter



Registrati alla newsletter (giornaliera o settimanale):
Ricevi aggiornamenti sulla malattia, gli eventi e le proposte dell'associazione. Il tuo indirizzo email è usato solo per gestire il servizio, non sarà mai ceduto ad altri.


Il numero di neuroni in una rete del cervello non è importante

La scorsa primavera, il presidente Obama ha istituito la «BRAIN Initiative» federale per dare agli scienziati gli strumenti necessari per avere un quadro dinamico del cervello in azione.


Per farlo, gli architetti dell'iniziativa prevedono di registrare simultaneamente l'attività di intere reti neurali che consistono di migliaia o addirittura milioni di neuroni. Tuttavia, un nuovo studio indica che potrebbe essere possibile caratterizzare accuratamente queste reti registrando l'attività di campioni selezionati opportunamente di un massimo di 50 neuroni, un'alternativa che è molto più facile da realizzare.


Lo studio è stato condotto da un team di neuroscienziati cognitivi alla Vanderbilt University e riportato in un articolo pubblicato la settimana del 3 febbraio nell'edizione online dei Proceedings of National Academy of Sciences.


Il documento illustra i risultati di una ambiziosa simulazione al computer che il team ha progettato per capire il comportamento delle reti di centinaia di migliaia di neuroni che innescano movimenti diversi del corpo: in particolare, come si coordinano i neuroni per innescare un movimento in un particolare punto nel tempo, chiamato «tempo di risposta». I ricercatori sono stati sorpresi di scoprire che la gamma dei tempi di risposta prodotta dalla popolazione simulata di neuroni non cambia con l'ordine di grandezza: una rete di 50 neuroni simulati ha risposto con la stessa velocità di una rete di 1.000 neuroni.


Da decenni il tempo di risposta è una misura di base in psicologia. "Gli psicologi hanno sviluppato potenti modelli di risposte umane che spiegano la variazione del tempo di risposta sulla base del concetto di singoli accumulatori", ha detto Gordon Logan, «Centennial Professor» di Psicologia. In questo modello, il cervello agisce come un accumulatore che integra le informazioni in entrata relative a un dato compito e produce un movimento quando la quantità di informazioni raggiunge una soglia prefissata. Il modello spiega le variazioni casuali dei tempi di risposta con la velocità del cervello ad accumulare le informazioni necessarie per agire.


Nel frattempo, i neuroscienziati hanno collegato i tempi di risposta alle misurazioni dei singoli neuroni. "Venti anni fa abbiamo scoperto che l'attività di particolari neuroni ricorda gli accumulatori dei modelli di psicologia. Non abbiamo capito fino ad ora come un gran numero di questi neuroni possono agire collettivamente per avviare i movimenti", ha detto Jeffrey Schall, «Ingram Professor» di Neuroscienze.


Nessuno sa realmente la dimensione delle reti neurali coinvolte nell'avvio dei movimenti, ma i ricercatori stimano che siano coinvolti circa 100.000 neuroni nel lancio di un semplice movimento degli occhi. "Una delle principali domande che abbiamo affrontato è come insiemi di 100.000 neuroni accumulatori possano produrre un comportamento che si spiega anche con un solo accumulatore", ha detto Schall.


"Il modo in cui il tempo di risposta di questi gruppi varia con la dimensione dell'insieme, dipende chiaramente dalle «regole di arresto» che seguono", ha spiegato il co-autore Thomas Palmeri, professore associato di psicologia. Ad esempio, se un insieme non risponde finché tutti i suoi neuroni componeneti non hanno accumulato abbastanza attività, allora il suo tempo di risposta sarebbe più lento per reti di grandi dimensioni. D'altro canto, se il tempo di risposta è determinato dai primi neuroni che reagiscono, allora il tempo di risposta in reti più grandi sarebbe più breve di quello delle reti più piccole.


Un altro fattore importante è il grado in cui l'insieme è coordinato. "Quanto più l'insieme è coordinato, tanto più il collettivo assomiglia a un singolo accumulatore. Ciò che non si sa è quanto coordinamento è necessario perchè l'insieme agisca all'unisono", ha dichiarato Bram Zandbelt, borsista post-dottorato e autore principale dello studio.


Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo tipo di simulazione al computer, modellando il comportamento collettivo di un numero diverso di accumulatori, in relazione a diversi livelli di variazione dei tassi di accumulazione. La simulazione ha richiesto una potenza enorme di elaborazione. Anche usando il supercomputer interno del «Centro di Calcolo Avanzato per la Ricerca e l'Istruzione» della Vanderbilt, Zandbelt si è dovuto limitare a reti di modellazione contenenti 1.000 neuroni.


"Siamo rimasti sorpresi di scoprire che le reti neuronali si comportavano con una uniformità notevole, eccetto che nelle ipotesi estreme", ha detto Schall. I ricercatori hanno scoperto che le reti non producono tempi di risposta realistici se le risposte sono iniziate quando solo pochi, o quasi tutti i neuroni simulati finivano di accumulare, o se i neuroni simulati avevano tassi di accumulazione molto diversi. Tuttavia, le reti producono tempi di risposta realistici su una vasta gamma di regole di arresto e con tassi di accumulazione similari, mostrando che all'interno di questi ampi limiti, le dimensioni non sono importanti. "E' stata una sorpresa scoprire che le reti si comportano con una notevole uniformità tranne in ipotesi estreme", ha detto Schall.


"Per quanto riguarda il tempo di risposta, la linea di fondo che abbiamo trovato è che la dimensione della rete neurale non è importante in un grande insieme di condizioni. Se questo è vero per le reti che vanno da 10 a 1.000 neuroni, dovrebbe valere anche per le reti da 10.000 a 100.000 neuroni", ha detto Palmeri.


La ricerca è stata finanziata dal National Eye Institute e dalla National Science Foundation.

 

 

 

 

 


FonteVanderbilt University.

Riferimenti:  Bram Zandbelt, Braden A. Purcell, Thomas J. Palmeri, Gordon D. Logan, and Jeffrey D. Schall. Response times from ensembles of accumulators. PNAS, February 2014 DOI: 10.1073/pnas.1310577111

Pubblicato da David Salisbury in news.vanderbilt.edu (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Copyright: Tutti i diritti di eventuali testi o marchi citati nell'articolo sono riservati ai rispettivi proprietari.

Liberatoria: Questo articolo non propone terapie o diete; per qualsiasi modifica della propria cura o regime alimentare si consiglia di rivolgersi a un medico o dietologo. Il contenuto non dipende da, nè impegna l'Associazione Alzheimer onlus di Riese Pio X. I siti terzi raggiungibili da eventuali links contenuti nell'articolo e/o dagli annunci pubblicitari sono completamente estranei all'Associazione, il loro accesso e uso è a discrezione dell'utente. Liberatoria completa qui.

Nota: L'articolo potrebbe riferire risultati di ricerche mediche, psicologiche, scientifiche o sportive che riflettono lo stato delle conoscenze raggiunte fino alla data della loro pubblicazione.

Sostieni l'Associazione; una donazione, anche minima, ci aiuterà ad assistere malati e famiglie e continuare ad informarti. Clicca qui a destra:

 


 

 

Notizie da non perdere

Subiamo un 'lavaggio del cervello' durante il sonno?

4.11.2019 | Ricerche

Una nuova ricerca eseguita alla Boston University suggerisce che questa sera durante il ...

Scoperta nuova causa di Alzheimer e di demenza vascolare

21.09.2023 | Ricerche

Uno studio evidenzia la degenerazione delle microglia nel cervello causata dalla tossicità del ferro...

36 abitudini quotidiane che riducono il rischio di Alzheimer

2.07.2018 | Esperienze & Opinioni

Sapevi che mangiare carne alla griglia potrebbe aumentare il rischio di demenza? O che s...

Ricercatori del MIT recuperano con la luce i ricordi 'persi'

29.05.2015 | Ricerche

I ricordi che sono stati "persi" a causa di un'amnesia possono essere richiamati attivando le cel...

È lo scopo o il piacere la chiave della felicità mentre invecchiamo?

19.11.2021 | Esperienze & Opinioni

I benefici di avere un senso di scopo nella vita sono davvero incredibili. Le persone co...

Scoperta inaspettata: proteine infiammatorie possono rallentare il declino cog…

5.07.2021 | Ricerche

Finora la ricerca aveva collegato l'infiammazione al morbo di Alzheimer (MA), però scien...

Meccanismo neuroprotettivo alterato dai geni di rischio dell'Alzheimer

11.01.2022 | Ricerche

Il cervello ha un meccanismo naturale di protezione contro il morbo di Alzheimer (MA), e...

Dosi basse di radiazioni possono migliorare la qualità di vita nell'Alzhe…

6.05.2021 | Ricerche

Individui con morbo di Alzheimer (MA) grave hanno mostrato notevoli miglioramenti nel co...

Identificazione dei primi segnali dell'Alzheimer

7.03.2022 | Ricerche

Un team multidisciplinare di ricerca, composto da ricercatori del progetto ARAMIS, dell...

Come una collana di perle: la vera forma e funzionamento dell'assone dei …

30.12.2024 | Ricerche

Con un nuovo studio provocatorio, degli scienziati sfidano un principio fondamentale nel...

'Ingorgo' di proteine nei neuroni legato alla neurodegenerazione

12.09.2022 | Ricerche

Un nuovo studio condotto da ricercatori dell'EPFL rivela che un complesso proteico malfunzionante pu...

Qualità della vita peggiora quando l'Alzheimer è complicato dal cancro

28.04.2023 | Esperienze & Opinioni

Che considerazioni si possono fare per una persona con Alzheimer che riceve anche la diagnosi di can...

Riprogrammare «cellule di supporto» in neuroni per riparare il cervello adulto…

21.11.2014 | Ricerche

La porzione del cervello adulto responsabile del pensiero complesso, la corteccia cerebrale, non ...

Il ciclo dell'urea astrocitica nel cervello controlla la lesione della me…

30.06.2022 | Ricerche

Nuove scoperte rivelano che il ciclo dell'urea negli astrociti lega l'accumulo di amiloide-beta e la...

I dieci psicobiotici di cui hai bisogno per un cervello felice

9.09.2019 | Esperienze & Opinioni

Psicobiotici? Cosa sono gli psicobiotici?? Bene, cosa penseresti se io dicessi che la tu...

Sempre più giovani con Alzheimer e demenza: colpa delle tossine ambientali, me…

6.05.2020 | Denuncia & advocacy

È abbastanza straziante quando le persone anziane sviluppano condizioni di perdita di me...

Curare l'Alzheimer: singolo proiettile magico o sparo di doppietta?

20.03.2025 | Esperienze & Opinioni

Perché i ricercatori stanno ancora annaspando nella ricerca di una cura per quella che è...

Un singolo trattamento genera nuovi neuroni, elimina neurodegenerazione nei to…

1.07.2020 | Ricerche

Xiang-Dong Fu PhD, non è mai stato così entusiasta di qualcosa in tutta la sua carriera...

Marito riferisce un miglioramento 'miracoloso' della moglie con Alzh…

28.09.2018 | Annunci & info

Una donna di Waikato (Nuova Zelanda) potrebbe essere la prima persona al mondo a miglior...

Età degli organi biologici prevede il rischio di malattia con decenni di antic…

11.03.2025 | Ricerche

I nostri organi invecchiano a ritmi diversi e un esame del sangue che determina quanto ciascuno è...

Logo AARAssociazione Alzheimer OdV
Via Schiavonesca 13
31039 Riese Pio X° (TV)

Seguici su

 
enfrdeites

We use cookies

Utilizziamo i cookie sul nostro sito Web. Alcuni di essi sono essenziali per il funzionamento del sito, mentre altri ci aiutano a migliorare questo sito e l'esperienza dell'utente (cookie di tracciamento). Puoi decidere tu stesso se consentire o meno i cookie. Ti preghiamo di notare che se li rifiuti, potresti non essere in grado di utilizzare tutte le funzionalità del sito.