O lungă perioadă de timp, oamenii de știință au fost fascinați de complexa rețea de conexiuni între neuroni din creier. Cercetările recente au relevat că, în timp ce majoritatea conexiunilor între neuroni sunt mai slabe, există câteva care se evidențiază prin conexiuni remarcabil de puternice. Această tipar, cunoscut sub numele de „conectivitate heavy-tailed”, a stârnit curiozitate între oamenii de știință cu privire la formarea sa și dacă este specifică anumitor specii sau guvernată de un principiu universal.
Pentru a arunca lumină asupra acestui fenomen, cercetătorii de la CUNY Graduate Center Initiative for the Theoretical Sciences (ITS), Yale, University of Chicago și Harvard s-au adâncit în seturi extinse de date privind conexiunile neuronale la muște de fructe, șoareci și două specii de viermi. Folosind modele matematice bazate pe plasticitatea Hebbiană, un principiu care sugerează că neuroni care se activează împreună se conectează, oamenii de știință au demonstrat cum acest mecanism ar putea duce la conexiuni heavy-tailed.
Studiul a scos la iveală și o altă caracteristică semnificativă: clusterizarea. Neuronii au tendința de a forma grupuri strâns conectate, indicând un nivel mai înalt de organizare în cadrul rețelei neuronale. Cercetarea avea ca scop dezlegarea originii conectivității heavy-tailed în diferite specii.
Christopher Lynn, autorul principal al studiului și acum profesor asistent de fizică la Yale, a explicat că modelul lor se baza pe ideea că neuronii se rearanjează și se conectează prin combinația de dinamici Hebbiană și aleatorii. În timp ce unele conexiuni servesc scopuri specifice, altele se formează în mod aleator.
Concluziile echipei sugerează că principiile auto-organizării celulare pot explica formarea conexiunilor puternice și a rețelelor strâns conectate în creier în diferite specii. Aceasta implică faptul că formarea rețelei neuronale nu depinde doar de mecanisme specifice speciei, ci este condusă de un simplu principiu de auto-organizare.
Implicațiile acestor cercetări depășesc înțelegerea conexiunilor intricate din creier. Cunoștințele nou descoperite ar putea servi ca o bază pentru studierea structurii creierului în alte animale și, în mod potențial, să contribuie la înțelegerea funcționării creierului uman.
Referință de jurnal:
Lynn, C.W., Holmes, C.M. & Palmer, S.E. Conectivitatea neuronală heavy-tailed rezultă din auto-organizarea Hebbiană. Nat. Phys. (2024). DOI: 10.1038/s41567-023-02332-9
