Definizione di un nuovo caso: mappatura dell'attività cerebrale durante il processo decisionale
In una svolta epocale, un'ampia collaborazione internazionale di neuroscienziati ha svelato la prima mappa completa dell'attività del cervello. Questa mappa completa, una preziosa risorsa che ha portato a scoperte inaspettate secondo Matteo Carandini, PhD, professore di Neuroscienze Visive presso l'Università College di Londra, è stata creata utilizzando i dati di oltre mezzo milione di neuroni in topi di 12 laboratori, coprendo 279 aree cerebrali.
I ricercatori hanno utilizzato elettrodi all'avanguardia, sonde Neuropixels, per registrazioni neurali simultanee. In una serie di trial, i topi sono stati addestrati per indicare la posizione di uno stimolo di griglia visiva, gettando luce su come stimano la probabilità precedente e migliorano l'accuratezza della decisione.
Il primo articolo, intitolato "Una mappa cerebrale dell'attività neurale durante il comportamento complesso", ha dimostrato che i segnali di decisione sono distribuiti in tutto il cervello, non limitati a regioni specifiche. In modo sorprendente, le aspettative precedenti sono codificate in aree sensoriali precoci come il talamo.
La priorità soggettiva è codificata in almeno il 20% al 30% delle regioni cerebrali a tutti i livelli di elaborazione. La mappa dell'attività cerebrale mostra che la decisione è distribuita in molte regioni in modo altamente coordinato.
Il secondo articolo, "Rappresentazioni cerebrali delle informazioni precedenti", rivela ulteriormente che le aspettative precedenti sono codificate in tutto il cervello, non solo nelle aree cognitive. Questa scoperta mette in discussione il modello gerarchico tradizionale del funzionamento del cervello e sottolinea la costante comunicazione tra le aree cerebrali durante la decisione, l'inizio del movimento e persino la ricompensa.
L'attività di decisione, e in particolare la ricompensa, è stata trovata per "accendere" il cervello come un albero di Natale. Lo studio ha coinvolto topi che eseguono un compito di decisione, in cui una luce appariva sul lato sinistro o destro, e il topo doveva muovere una ruota per ricevere una ricompensa.
Il Laboratorio Internazionale del Cervello (ILB) ha utilizzato un modello collaborativo che utilizza un insieme standardizzato di strumenti e pipeline di elaborazione dei dati condivisi tra più laboratori. Questo approccio ha garantito la coerenza e l'accuratezza dei dati raccolti.
Le identità dei ricercatori coinvolti nel progetto internazionale per creare la prima mappa completa dell'attività del cervello non sono esplicitamente indicate nei risultati della ricerca disponibili. Tuttavia, tali progetti coinvolgono tipicamente ampie collaborazioni, comprese istituzioni come il Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) e probabilmente decine o centinaia di esperti internazionali di diversi campi come le neuroscienze, l'IA e l'imaging medico.
Tutti i dati di questi studi sono liberamente accessibili alla comunità delle neuroscienze per ulteriori analisi e ricerche. La mappa descrive l'attività di oltre 650.000 neuroni singoli con risoluzione di singoli spike, offrendo un'analisi dettagliata e senza precedenti del funzionamento del cervello.
I risultati dello studio potrebbero avere implicazioni per la comprensione di condizioni come la schizophrenia e l'autismo, che si ritiene siano causate da differenze nel modo in cui le aspettative sono aggiornate nel cervello. Questo importante progresso nella ricerca neuroscientifica promette di aprire nuove vie per la comprensione e il trattamento di queste condizioni complesse.
