Spiegazione delle azioni contraddittorie dei neuroni

I neuroni nel cervello hanno lasciato perplessi gli scienziati per qualche tempo. Perché, quando iniziano a innescare movimenti nel corpo, alcuni sembrano svolgere spontaneamente l'azione opposta a quella prevista?

Gli scienziati di Stanford pensano di aver capito.

Se si confronta il comportamento di un neurone con un pendolo in un orologio, le cose iniziano ad avere un senso, ha detto Mark Churchland, Ph.D., un ricercatore post-dottorato in ingegneria elettrica.

"Un'idea classica è che i neuroni siano codificati secondo una sorta di modello, in cui ogni neurone ha un movimento che preferisce", ha detto.

Ciò significa che un neurone diventa più attivo prima e durante il suo movimento preferito, spiega. Ad esempio, se una persona volesse muovere la gamba a destra, tutti i neuroni sarebbero attivi, ma i neuroni che preferiscono destra mostrerebbero la maggior attività.

"Ma quello che abbiamo scoperto è che un neurone potrebbe essere molto attivo prima, diciamo, un movimento verso destra, ma poi in realtà si spegne appena prima del movimento verso destra", ha detto Churchland.

“Oppure potrebbe essere completamente inattivo prima di un movimento a sinistra, ma poi diventare fortemente attivo durante il movimento a sinistra. Se stai cercando di mettere in relazione l'attività di un singolo neurone con l'azione che ha luogo, sembra folle ".

Churchland spiega ulteriormente l'analogia del pendolo dicendo che per far oscillare un pendolo a destra, devi prima tirarlo a sinistra. Mentre il pendolo oscilla a sinistra ea destra, si muoverà in direzioni diverse in momenti diversi, ma tutta l'azione sta ancora lavorando per mantenere il tempo corretto.

"Se dicessi che il neurone sta effettivamente votando per il suo movimento preferito, diresti che sta votando per muoversi a sinistra in questo momento e un decimo di secondo dopo sta votando per muoversi a destra e un decimo di secondo dopo che sta votando per qualcos'altro ", ha detto Churchland. "Non avrebbe alcun senso."

“Mentre un voto è qualcosa che dovrebbe rimanere piacevole e coerente nel tempo, un pendolo può oscillare in direzioni diverse in momenti diversi. Ma un pendolo ha dinamiche che sono coerenti nel tempo anche se la posizione del pendolo non lo è ", ha detto Churchland.

Churchland e Krishna Shenoy, Ph.D., professore associato di ingegneria elettrica, sono stati in grado di studiare queste azioni del pendolo neurale con scimmie macaco rhesus, la cui attività neurale era monitorata da un computer.

Durante il test, le scimmie giocavano a un videogioco "schiaccia la mosca" in cui un quadrato oscillava sullo schermo, come una mosca ronzante. Quando atterrava (smetteva di oscillare), la scimmia lo colpiva.

Il gioco ha permesso ai ricercatori di registrare l'attività neurale non solo durante il movimento di schiacciamento delle mosche, ma anche durante il periodo in cui le scimmie si stavano preparando a muoversi.

La ricerca si trova nel numero del 4 novembre di Neurone.

Fonte: Stanford University