Pensavamo che il cervello funzionasse come una macchina di precisione.
Una cellula per un lavoro. Una “cella di luogo” per la tua posizione. Una “cella Jennifer Aniston” per il viso. Aveva senso. Era pulito. Era elegante.
Era anche in gran parte sbagliato.
Stefano Fusi, ricercatore della Columbia University, ha esaminato i dati. Ciò che vede non è un insieme di esperti iperspecializzati. È una folla di generalisti. “Questi neuroni [precedenti] sono davvero l’eccezione, non la regola”, dice.
Le cellule abbondanti? Quelli che abbiamo ignorato perché non erano abbastanza appariscenti? Potrebbero effettivamente fare il lavoro pesante.
Il mito del neurone monouso
Nel 2013, Fusi ha notato qualcosa di strano nel cervello delle scimmie. Ha trovato neuroni con “selettività mista”. A queste cellule non importava solo una cosa. Sparavano quando più input li colpivano contemporaneamente. Relativo al compito? SÌ. Specifico per la posizione? No. A loro importava un mix.
Ma uno studio sulle scimmie non risolve il dibattito. Hai bisogno di scala. Devi sapere se questa è una stranezza o la norma.
Fusi allora si rivolse all’International Brain Laboratory. Hanno registrazioni di oltre 100 topi. Questi non erano semplicemente seduti lì. I topi stavano lavorando. Hanno visto un’immagine a sinistra o a destra. Hanno dovuto spostarlo al centro. Lo hanno fatto girando una ruota.
Compito semplice? Forse. Ma l’attività neurale raccontava una storia diversa.
Come la selettività mista domina la corteccia
I ricercatori hanno mappato l’attività. Hanno cercato gli specialisti.
Li hanno trovati. Ma solo in tasche specifiche. La corteccia visiva primaria, ad esempio, mantenne il suo status speciale. Quelle cellule si preoccupavano della vista. Quello era il loro lavoro.
Ovunque altro? Caos. O meglio, complessità.
I neuroni esterni alla corteccia visiva non si limitavano a elaborare l’immagine. A loro importava dove fosse sullo schermo. A loro importava la decisione di spostarsi a destra o a sinistra. A loro importava l’atto fisico di girare la ruota. Una cella. Molti lavori.
La cosa importante da sottolineare è che ci sono neuroni specializzati [come le cellule di luogo]. Ma queste non sono la norma.
Non si trattava solo del compito. Riguardava il modo in cui neuroni diversi rispondevano allo stesso stimolo. Prendi le aree somatomotorie. Queste regioni pianificano il movimento. Alcune cellule si attivavano all’impazzata quando i topi si leccavano o muovevano i baffi. Altri? Si sono mossi a malapena.
I singoli neuroni non sono focalizzati miopemente. Non si stanno concentrando su una sola informazione. Stanno gettando un’ampia rete.
Perché i generalisti potrebbero essere migliori
Ben Hayden del Baylor College of Medicine lo definisce un “enorme schiaffo in faccia” alla vecchia teoria.
Il problema con la ricerca di specialisti è la ricerca infinita. Ti manca una cella? Dici: “Forse ho solo bisogno di registrare di più”. Hayden sottolinea la portata di questo nuovo studio. Hanno registrato 14.000 neuroni.
Comunque, per lo più generalisti.
Ciò cambia il modo in cui vediamo la capacità del cervello. Se ogni neurone facesse solo una cosa, avresti bisogno di infinite cellule per gestire ogni possibile combinazione di input. I generalisti lo risolvono. Rispondendo a più input in modi leggermente diversi, massimizzano le informazioni che il cervello può elaborare.
Ciò probabilmente riguarda la memoria, la cognizione, il processo decisionale e la percezione. Non dipartimenti separati. Una maglia.
Dove andremo da qui?
Il compito del mouse era semplice. Un problema del mondo reale è multidimensionale. Fusi lo ammette. Vuole vedere quando i neuroni decidono di concentrarsi rispetto a quando si espandono.
Il prossimo passo non sono i topi. Sono i primati. Sono gli umani.
Il suo team sta collaborando con ricercatori che studiano pazienti affetti da epilessia. Questi pazienti sono coscienti durante l’intervento chirurgico a cervello aperto. È una finestra rara. Possono registrare i neuroni umani in tempo reale.
Fusi vuole spostare completamente l’obiettivo. Smetti di guardare una cella alla volta.
È difficile. È disordinato. Ma è necessario. Un neurone non parla con un altro neurone. Ogni neurone si connette a circa 10.000 altri neuroni sul suo albero dendritico. Vede l’intera rete.
Quindi dovremmo farlo anche noi.
