Ricerche

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

Il numero di neuroni in una rete del cervello non è importanteUn gruppo di accumulatori modello sovrapposti ad un disegno di neuroni corticali, fatto dal neuroscienziato del 19° secolo Santiago Ramòn y Cajal. (Fonte: Bram Zandbelt / Vanderbilt)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.


neuron quorum teamDa sinistra a destra, il borsista postdottorato Bram Zandbelt, i professori Jeffrey Schall, Gordon Logan e Thomas Palmeri. (Foto: Joe Howell / Vanderbilt)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:

 


 

 

Annuncio pubblicitario

NOTA! Questo sito utilizza i cookie e tecnologie simili.

Se non si modificano le impostazioni del browser, l'utente accetta. Per saperne di piu'

Approvo

Privacy e sicurezza dati - Informativa ex Art. 13 D. Lgs. 196/03

Gentile visitatore,

l'Associazione tratterà i Tuoi dati personali nel rispetto del D. Lgs. 196/G3 (Codice della privacy), garantendo la riservatezza e la protezione dei dati.

Finalità e modalità del trattamento: I dati personali che volontariamente deciderai di comunicarci, saranno utilizzati esclusivamente per le attività del sito, per la gestione del rapporto associativo e per l'adempimento degli obblighi di legge. I trattamenti dei dati saranno svolti in forma cartacea e mediante computer, con adozione delle misure di sicurezza previste dalla legge. I dati non saranno comunicati a terzi né saranno diffusi.

Dati sensibili: Il trattamento di dati sensibili ex art. 1, lett. d del Codice sarà effettuato nei limiti di cui alle autorizzazioni del Garante n. 2/08 e n. 3/08, e loro successive modifiche.

Diritti dell'interessata/o: Nella qualità di interessato, Ti sono garantiti tutti i diritti specificati all'art. 7 del Codice, tra cui il diritto di chiedere e ottenere l'aggiornamento, la rettificazione o l'integrazione dei dati, la cancellazione, la trasformazione in forma anonima o il blocco dei dati trattati in violazione di legge, e il diritto di opporsi, in tutto o in parte, per motivi legittimi, al trattamento dei dati personali che Ti riguardano.

Titolare del trattamento è l'Associazione di volontariato "Associazione Alzheimer o.n.l.u.s.”, con sede a Riese Pio X – Via Schiavonesca, 13 – telefax 0423 750 324.

Responsabile del trattamento è la segretaria dell’Associazione in carica.

Gestione «cookies»

Un cookie è una breve stringa di testo che il sito web che si sta visitando salva automaticamente sul computer dell'utente. I cookies sono utilizzati dagli amministratori di molti siti web per migliorarne funzionamento ed efficienza e per raccogliere dati sui visitatori.

Il nostro sito non utilizza i cookies per identificare i visitatori, ma per raccogliere informazioni al fine di arricchirne i contenuti e rendere il sito più fruibile.

Come cambiare le impostazioni del browser per la gestione dei cookies

È possibile decidere se permettere ai siti web che vengono visitati di installare i cookies modificando le impostazioni del browser usato per la navigazione. Se hai già visitato il nostro sito, alcuni cookies potrebbero essere già stati impostati automaticamente sul tuo computer. Per sapere come eliminarli, clicca su uno dei link qui di seguito:

Notizie da non perdere

Chiarito il meccanismo che porta all'Alzheimer e come fermarlo

30.08.2017 DaNonPerdere

Nel cervello delle persone con Alzheimer ci sono depositi anomali di proteine ​​amiloide-beta e ​...

Scienziati dicono che si possono recuperare i 'ricordi persi' per l'Alzheimer

04.08.2017 DaNonPerdere

Dei ricordi dimenticati sono stati risvegliati nei topi con Alzheimer, suggerendo che la...

Alzheimer, Parkinson e Huntington condividono una caratteristica cruciale

26.05.2017 DaNonPerdere

Uno studio eseguito alla Loyola University di Chicago ha scoperto che delle proteine ​​a...

Immagini mai viste prima delle prime fasi dell'Alzheimer

14.03.2017 DaNonPerdere

I ricercatori dell'Università di Lund in Svezia, hanno utilizzato il sincrotrone MAX IV ...

Studio dimostra il ruolo dei batteri intestinali nelle neurodegenerazioni

07.10.2016 DaNonPerdere

L'Alzheimer (AD), il Parkinson (PD) e la sclerosi laterale amiotrofica (SLA) sono tutte ...

Il Protocollo Bredesen: si può invertire la perdita di memoria dell'Alzheimer …

16.06.2016 DaNonPerdere

I risultati della risonanza magnetica quantitativa e i test neuropsicologici hanno dimostrato dei...

Alzheimer e le sue proteine: bisogna essere in due per ballare il tango

21.04.2016 DaNonPerdere

Per anni, i neuroscienziati si sono chiesti come fanno le due proteine ​​anomale...

Scoperto il punto esatto del cervello dove nasce l'Alzheimer: non è l'ippocamp…

17.02.2016 DaNonPerdere

Una regione cruciale ma vulnerabile del cervello sembra essere il primo posto colpito da...

10 cose da non fare con i malati di Alzheimer

10.12.2015 DaNonPerdere

Mio padre aveva l'Alzheimer.

Vederlo svanire è stata una delle esperienze più difficili d...

Vecchio farmaco per l'artrite reumatoide suscita speranze come cura per l'Alzh…

22.09.2015 DaNonPerdere

Scienziati dei Gladstone Institutes hanno scoperto che il salsalato, un farmaco usato per trattar...

La consapevolezza di perdere la memoria può svanire 2-3 anni prima della compa…

27.08.2015 DaNonPerdere

Le persone che svilupperanno una demenza possono cominciare a perdere la consapevolezza dei propr...

Con l'età cala drasticamente la capacità del cervello di eliminare le proteina…

31.07.2015 DaNonPerdere

Il fattore di rischio più grande per l'Alzheimer è l'avanzare degli anni. Dopo i 65, il rischio r...

L'esercizio fisico dà benefici cognitivi ai pazienti di Alzheimer

29.06.2015 DaNonPerdere

Nel primo studio di questo tipo mai effettuato, dei ricercatori danesi hanno dimostrato che l'ese...

I ricordi più belli e appassionati sono i primi a sparire nell'Alzheimer

17.06.2015 DaNonPerdere

Ricercatori della Johns Hopkins University hanno pubblicato un nuovo studio questa settimana sugl...

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

29.05.2015 DaNonPerdere

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

Trovato legame tra amiloide-beta e tau: è ora possibile una cura per l'Alzheim…

27.04.2015 DaNonPerdere

Dei ricercatori hanno assodato come sono collegate delle proteine che hanno un ruolo chiave nell...

Le cellule immunitarie sono un alleato, non un nemico, nella lotta all'Alzheim…

30.01.2015 DaNonPerdere

L'amiloide-beta è una proteina appiccicosa che si aggrega e forma picco...

I ricordi perduti potrebbero essere ripristinati: speranza per l'Alzheimer

21.12.2014 DaNonPerdere

Una nuova ricerca effettuata alla University of California di ...

Colpi in testa rompono i 'camion della spazzatura' del cervello accelerando la…

05.12.2014 DaNonPerdere

Un nuovo studio uscito ieri sul Journal of Neuroscience dimost...

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

21.11.2014 DaNonPerdere

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

Smontata teoria prevalente sull'Alzheimer: dipende dalla Tau, non dall'Amiloid…

02.11.2014 DaNonPerdere

Una nuova ricerca che altera drasticamente la teoria prevalente sull'or...

Preoccupazione, gelosia e malumore alzano rischio di Alzheimer per le donne

06.10.2014 DaNonPerdere

Le donne che sono ansiose, gelose o di cattivo umore e angustiate in me...

Invertita per la prima volta la perdita di memoria associata all'Alzheimer

01.10.2014 DaNonPerdere

La paziente uno aveva avuto due anni di perdita progressiva di memoria...

Rivelato nuovo percorso che contribuisce all'Alzheimer ... oppure al cancro

21.09.2014 DaNonPerdere

Ricercatori del campus di Jacksonville della Mayo Clinic hanno scoperto...