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La rete sociale del cervello: i neuroni interagiscono come amici su Facebook
I neuroni nel cervello sono collegati come in una rete sociale, secondo quanto riferiscono i ricercatori del Biozentrum dell'Università di Basilea. Ogni cellula nervosa ha legami con molte altre, ma i legami più forti si formano tra le poche cellule più simili tra loro.
I risultati sono pubblicati sulla rivista Nature.
Le cellule nervose formano un reticolo sbalorditivo di connessioni chiamate sinapsi, fino a diverse migliaia per cellula. Ma non tutte le connessioni sinaptiche sono uguali. La stragrande maggioranza delle connessioni sono deboli, e le cellule fanno solo pochi collegamenti forti.
"Volevamo vedere se ci sono delle regole che spiegano come i neuroni si connettono in reti complesse, comprendenti milioni di neuroni", dice il professor Thomas Mrsic-Flogel, il leader del gruppo di ricerca del Biozentrum (Università di Basilea) e della University College London (UCL). "E salta fuori che una delle regole è molto semplice: i neuroni di tipo simile sono fortemente accoppiati, mentre i neuroni che si comportano in modo molto diverso tra loro si collegano debolmente o non si collegano affatto".
Connessioni forti tra amici
I ricercatori si sono focalizzati sulla zona visiva della corteccia cerebrale, che riceve informazioni dall'occhio e dà luogo alla percezione visiva. I neuroni in questa parte del cervello rispondono a particolari schemi visivi, ma è difficile districare quali cellule sono collegate sinapticamente perché molte migliaia di loro sono densamente stipate (quasi 100.000 per millimetro cubo).
Usando una combinazione di scansioni ad alta risoluzione e di misurazioni elettriche sensibili, i ricercatori hanno scoperto che le connessioni tra i neuroni circostanti sono organizzate come un social network. I siti come Facebook ci tengono in contatto con un gran numero di conoscenti, ma la maggior parte delle persone hanno una cerchia molto più piccola di amici intimi. Questi sono di solito gli amici con i quali abbiamo di più in comune, e le loro opinioni possono essere più importanti per noi che non il punto di vista degli altri.
"I contatti deboli nel cervello hanno poco impatto, pur essendo in maggioranza", dice Mrsic-Flogel. "Le poche connessioni forti tra neuroni con funzioni simili esercitano l'influenza più forte sull'attività dei partner. Questo potrebbe aiutarli a lavorare insieme per amplificare specifiche informazioni del mondo esterno".
Connessioni deboli importanti per l'apprendimento
Ma perché i neuroni condividono un così grande numero di connessioni deboli? "Pensiamo che questo potrebbe avere a che fare con l'apprendimento", spiega il dr. Lee Cossell, uno degli autori principali dello studio. "Se i neuroni devono cambiare il loro comportamento, sono già disponibili connessioni deboli da rafforzare, forse per garantire una rapida plasticità del cervello". Come risultato, il cervello potrebbe adattarsi rapidamente ai cambiamenti dell'ambiente.
Questa ricerca fa parte dello sforzo mondiale teso a capire come il cervello genera percezioni, pensieri e azioni, mappandone il diagramma di connessioni. "Esso rivela che le reti di neuroni interagiscono tra loro per elaborare le informazioni. Capire come i neuroni si connettono aprirà la strada alla costruzione di simulazioni computerizzate dettagliate del cervello", spiega Mrsic-Flogel.
La ricerca che esplora come si connettono i neuroni sarà importante anche per capire le malattie neurologiche. "Se sappiamo come dovrebbe essere lo schema delle connessioni nel cervello, allora potremo cominciare a capire cosa succede quando le cose vanno male, per esempio, nella schizofrenia o nell'autismo", aggiunge Mrsic-Flogel.
Fonte: University of Basel (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Lee Cossell, Maria Florencia Iacaruso, Dylan R. Muir, Rachael Houlton, Elie N. Sader, Ho Ko, Sonja B. Hofer, Thomas D. Mrsic-Flogel. Functional organization of excitatory synaptic strength in primary visual cortex. Nature, 2015; DOI: 10.1038/nature14182
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