Reti cerebrali globali: come decidiamo utilizzando il cervello intero

RomeScienziati del Sainsbury Wellcome Centre dell'Università di Londra hanno svelato come gli input sensoriali si trasformano in azione motoria nei topi, coinvolgendo diverse regioni del cervello. Il loro studio, pubblicato su Nature, dimostra che il processo decisionale avviene in tutto il cervello ed è influenzato dall'apprendimento. Utilizzando sonde Neuropixels avanzate, hanno registrato l'attività di centinaia di neuroni in diverse aree cerebrali mentre i topi eseguivano un compito decisionale.

Questo studio dimostra che:

• Nessuna singola area del cervello è responsabile dell'integrazione delle prove sensoriali.
• I neuroni coinvolti nel processo decisionale sono distribuiti in modo sparso ma ampio nel cervello.
• L'apprendimento trasforma il modo in cui le informazioni sensoriali vengono elaborate e integrate nel cervello.

Gli scienziati hanno utilizzato le sonde Neuropixels per registrare l'attività cerebrale di oltre 15.000 cellule in 52 aree del cervello di topi addestrati. Nell'esperimento, i topi dovevano rimanere immobili e rispondere a cambiamenti di schemi visivi per ottenere una ricompensa. Questo approccio ha permesso ai ricercatori di distinguere chiaramente tra elaborazione sensoriale e controllo motorio, offrendo uno sguardo dettagliato sui processi decisionali.

I topi inesperti, che non avevano ancora appreso il compito, utilizzavano principalmente le aree visive e alcune regioni del mesencefalo per elaborare gli stimoli visivi. Al contrario, i topi addestrati mostravano un'attività cerebrale coinvolgendo l’intero cervello, suggerendo che l'apprendimento diffonde lo sforzo mentale necessario per prendere decisioni.

Questo studio offre importanti implicazioni. Sfida l'idea tradizionale che aree specifiche del cervello siano responsabili di compiti particolari. Al contrario, dimostra che il cervello opera in modo più interconnesso, con diverse aree che collaborano per elaborare informazioni e controllare il comportamento. Questa visione avvalora la teoria secondo cui i compiti complessi sono gestiti da diversi network cerebrali sovrapposti, garantendo che vengano eseguiti in modo affidabile e flessibile.

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I risultati potrebbero rivoluzionare l'intelligenza artificiale, facilitando la creazione di reti più flessibili e distribuite. Gli attuali modelli di IA si basano solitamente su sistemi centralizzati per compiti specifici. Imitando il modo in cui il cervello prende decisioni, si potrebbero sviluppare intelligenze artificiali capaci di gestire meglio dati incerti o in evoluzione.

Lo studio ci aiuta a comprendere come certe aree del cervello collegano ciò che percepiamo a come agiamo. Questa conoscenza è cruciale per sviluppare terapie per disturbi cerebrali che influenzano il processo decisionale e la percezione sensoriale.

I ricercatori intendono analizzare come i neuroni si modificano nel tempo durante il processo di apprendimento. Vogliono anche indagare su come le aspettative influenzano il modo in cui elaboriamo le informazioni sensoriali, con l'obiettivo di comprendere meglio come l'intero cervello prende decisioni.

Questa ricerca permette di comprendere meglio come il cervello prenda decisioni in maniera flessibile e distribuita. Inoltre, apre nuove prospettive di progresso sia in neuroscienze che in intelligenza artificiale.