Puoi contare sul tuo cervello?

Hai mai sentito che il tuo cervello ti ha giocato brutti scherzi? Una nuova ricerca ha scoperto che la prossima volta che pensi che il tuo cervello ti stia "incasinando", potresti avere ragione.

I risultati, pubblicati sulla rivista Natura, suggeriscono che il cervello è intrinsecamente inaffidabile.

Questo può non sembrare sorprendente alla maggior parte di noi, ma ha lasciato perplessi i neuroscienziati per decenni. Dato che il cervello è il dispositivo informatico più potente conosciuto, come può funzionare così bene anche se il comportamento dei suoi circuiti è variabile?

Un'ipotesi di vecchia data è che i circuiti del cervello siano effettivamente affidabili - e l'apparentemente alta variabilità è dovuta al fatto che il tuo cervello è impegnato in molte attività contemporaneamente, che si influenzano a vicenda.

È questa l'ipotesi che i ricercatori dell'University College di Londra hanno testato direttamente.

Il team - una collaborazione tra sperimentatori del Wolfson Institute for Biomedical Research e un teorico, Peter Latham, della Gatsby Computational Neuroscience Unit - si è ispirato al celebre effetto farfalla, il fatto che il battito d'ali di una farfalla in Brasile potrebbe partire un tornado in Texas.

La loro idea era di introdurre una piccola perturbazione nel cervello, l'equivalente neurale delle ali di farfalla, e chiedersi cosa sarebbe successo all'attività nel circuito. La perturbazione crescerebbe e avrebbe un effetto a catena, interessando così il resto del cervello, o si estinguerebbe immediatamente?

Si è scoperto che ha avuto un enorme effetto a catena. La perturbazione era un singolo "picco" o impulso nervoso in più, introdotto a un singolo neurone nel cervello di un ratto. Quel singolo picco extra ha causato circa trenta nuovi picchi extra nei neuroni vicini nel cervello, la maggior parte dei quali ha causato altri trenta picchi extra, e così via.

Potrebbe non sembrare molto, dato che il cervello produce milioni di picchi ogni secondo. Tuttavia, i ricercatori hanno stimato che alla fine quel picco in più ha colpito milioni di neuroni nel cervello.

"Questo risultato indica che la variabilità che vediamo nel cervello può essere effettivamente dovuta al rumore e rappresenta una caratteristica fondamentale della normale funzione cerebrale", ha detto l'autore principale, il dottor Mickey London, del Wolfson Institute for Biomedical Research, UCL.

Questa rapida amplificazione dei picchi significa che il cervello è estremamente "rumoroso", molto, molto più rumoroso dei computer.

Tuttavia, il cervello può eseguire compiti molto complicati con un'enorme velocità e precisione, molto più velocemente e con maggiore precisione del computer più potente mai costruito (e che probabilmente verrà costruito nel prossimo futuro).

I ricercatori dell'UCL suggeriscono che affinché il cervello funzioni così bene di fronte a livelli elevati di rumore, deve utilizzare una strategia chiamata codice di frequenza. In un codice di frequenza, i neuroni considerano l'attività di un insieme di molti neuroni e ignorano la variabilità individuale, o rumore, prodotto da ciascuno di essi.

Quindi ora sappiamo che il cervello è veramente rumoroso, ma ancora non sappiamo perché.

I ricercatori dell'UCL suggeriscono che una possibilità è che sia il prezzo che il cervello paga per l'elevata connettività tra i neuroni (ogni neurone si connette a circa 10.000 altri, risultando in oltre 8 milioni di chilometri di cablaggio nel cervello umano).

Presumibilmente, quell'elevata connettività è almeno in parte responsabile della potenza di calcolo del cervello. Tuttavia, come mostra la ricerca, maggiore è la connettività, più rumoroso è il cervello. Pertanto, sebbene il rumore possa non essere una caratteristica utile, è almeno un sottoprodotto di una caratteristica utile.

Fonte: University College London