In che modo il cervello analizza le informazioni rilevanti e irrilevanti

Con la raffica di informazioni che ci arrivano - così come un mondo sempre più rumoroso - come facciamo a sapere cosa è importante e cosa non lo è?

Un nuovo studio mostra come il cervello separa le informazioni rilevanti da quelle irrilevanti.

"È fondamentale per la nostra vita di tutti i giorni che il nostro cervello elabori le informazioni più importanti di tutto ciò che ci viene presentato", ha affermato il dottor Xiao-Jing Wang, professore globale di scienze neurali presso la New York University e la New York University di Shanghai e senior dello studio autore.

"All'interno di un circuito neurale estremamente complicato nel cervello, deve esserci un meccanismo di gating per instradare le informazioni rilevanti al posto giusto al momento giusto."

L'analisi, basata su un modello computazionale, si concentra sui neuroni inibitori - i vigili urbani del cervello che aiutano a garantire risposte neurologiche adeguate agli stimoli in arrivo sopprimendo altri neuroni e lavorando per bilanciare i neuroni eccitatori, che mirano a stimolare l'attività neuronale.

"Il nostro modello utilizza un elemento fondamentale del circuito cerebrale, che coinvolge più tipi di neuroni inibitori, per raggiungere questo obiettivo", ha spiegato Wang. "Il nostro modello computazionale mostra che i neuroni inibitori possono consentire a un circuito neurale di collegarsi a percorsi di informazione specifici mentre filtra il resto".

Nell'analisi, condotta da Guangyu Robert Yang, un dottorando nel laboratorio di Wang, i ricercatori hanno ideato un modello che mappa un ruolo più complicato per i neuroni inibitori rispetto a quanto precedentemente suggerito.

Di particolare interesse per il team è stato un sottotipo specifico di neuroni inibitori che prende di mira i dendriti dei neuroni eccitatori, componenti di un neurone in cui si trovano gli input di altri neuroni. Questi neuroni inibitori che prendono di mira i dendriti sono etichettati da un marker biologico chiamato somatostatina e possono essere studiati selettivamente dagli scienziati.

I ricercatori hanno proposto di controllare non solo gli input complessivi a un neurone, ma anche gli input dai percorsi individuali, ad esempio i percorsi visivi o uditivi che convergono su un neurone.

"Si pensava che questo fosse difficile perché le connessioni dai neuroni inibitori ai neuroni eccitatori apparivano dense e non strutturate", ha detto Yang. "Una scoperta sorprendente del nostro studio è che la precisione richiesta per il gating specifico del percorso può essere realizzata dai neuroni inibitori".

I ricercatori hanno utilizzato modelli computazionali per dimostrare che, anche con connessioni apparentemente casuali, questi neuroni che prendono di mira i dendriti possono bloccare percorsi individuali allineandosi con input eccitatori attraverso percorsi diversi. Hanno dimostrato che questo allineamento può essere realizzato attraverso la plasticità sinaptica, un meccanismo cerebrale per l'apprendimento attraverso l'esperienza.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Communications.

Fonte: New York University