Neuroni sintonizzati

Il cervello visto come una radio, dove gruppi di neuroni fisicamente distanti si coordinano sintonizzandosi su determinate frequenze. È questa l’immagine che emerge da uno studio della University of California (Berkeley) e pubblicato su Proceedings of the National Academy of Science (Pnas). La ricerca aggiunge nuove informazioni su come funziona il cervello di fronte a compiti complessi, come afferrare una palla in movimento. Fondamentali per la sintonizzazione coordinata sarebbero le oscillazioni dei neuroni corticali.

“Uno dei principali problemi delle neuroscienze è capire il meccanismo che fa agire miliardi di neuroni diversi e indipendenti come un sistema unificato, in grado di agire e sopravvivere in un mondo complesso”, spiega Jose Carmena, docente presso il Dipartimento di Energia Elettrica e Informatica di Berkeley. “La nostra ricerca supporta l’idea che le oscillazioni neuronali abbiano un ruolo fondamentale nell’organizzare l’attività di singoli neuroni in gruppi funzionali più ampi”.

Per il loro studio, i ricercatori hanno analizzato l’attività neuronale di quattro macachi, due impegnati in compiti di interfaccia cervello-macchina, due alle prese con compiti di memorizzazione. I ricercatori hanno osservato la relazione tra la l’attivazione delle cellule nervose e i ritmi corticali in varie zone del cervello. L’analisi dei dati ha dimostrato che la tempistica dei picchi neuronali è sincronizzata in diverse aree del cervello sulla base di ritmi corticali identificati da frequenze ben precise. Per esempio, la frequenza compresa tra 25 e 40 hertz sembra essere particolarmente importante per l’attivazione di neuroni anche lontani coinvolti nel controllo del movimento e nella pianificazione.

Due neuroni sensibili a frequenze diverse avranno un’attività elettrica distinta, non importa quanto vicini essi siano. Viceversa, due neuroni in aree diverse del cervello ma sensibili allo stesso “richiamo” avranno pattern di attivazione simili. “E’ come una comunicazione radiofonica tra diverse unità impegnate in un’emergenza”, hanno spiegato gli autori: “Ogni gruppo si sintonizza su una frequenza e ha il suo canale: così non c’è il rischio di sovrapporsi e si può comunicare anche a distanza”. Secondo i ricercatori, la scoperta potrebbe essere utile sia per migliorare le performance di interfacce uomo-computer, sia per trovare nuove strategie di intervento sulle disfunzioni di reti neuronali tramite la stimolazione elettrica. Un esempio è il trattamento dei disordini del movimento tramite la stimolazione del cervello: di solito l’azione si concentra su una singola area; i risultati fanno ipotizzare l’efficacia di stimolazioni ritmiche più leggere su aree diverse.

Riferimento: doi: 10.1073/pnas.1008306107