Gli scienziati sono da tempo affascinati dalla complessa rete di connessioni tra i neuroni nel cervello. Ricerche recenti hanno rivelato che, sebbene la maggior parte delle connessioni tra i neuroni siano deboli, ce ne sono alcune che si distinguono per connessioni notevolmente forti. Questo modello, noto come “connessione a coda pesante”, ha suscitato curiosità tra gli scienziati riguardo alla sua formazione e se sia specifico per determinate specie o sia governato da un principio universale.
Per fare luce su questo fenomeno, ricercatori del CUNY Graduate Center Initiative for the Theoretical Sciences (ITS), Yale, University of Chicago e Harvard hanno esaminato ampie raccolte di dati sulle connessioni neurali in mosche della frutta, topi e due specie di vermi. Utilizzando modelli matematici basati sulla plasticità di Hebb, un principio che suggerisce che i neuroni che si attivano insieme si connettono insieme, gli scienziati hanno dimostrato come questo meccanismo potrebbe portare a connessioni a coda pesante.
Lo studio ha anche rivelato un’altra caratteristica significativa: il clustering. I neuroni tendono a formare gruppi strettamente connessi, indicando un livello più elevato di organizzazione all’interno della rete neurale. La ricerca mirava a svelare le origini della connettività a coda pesante tra diverse specie.
Christopher Lynn, primo autore dello studio e ora professore assistente di fisica a Yale, ha spiegato che il loro modello si basava sull’idea che i neuroni si riorganizzano e si connettono sotto una combinazione di dinamiche di Hebb e casuali. Mentre alcune connessioni servono a scopi specifici, altre si formano casualmente.
I risultati del team suggeriscono che i principi dell’auto-organizzazione cellulare possano spiegare la formazione di connessioni forti e reti strettamente connesse nel cervello di diverse specie. Ciò implica che la formazione della rete neurale non dipende esclusivamente da meccanismi specifici della specie, ma è guidata da un semplice principio di auto-organizzazione.
Le implicazioni di questa ricerca vanno oltre la comprensione delle connessioni intricate nel cervello. La nuova conoscenza potrebbe servire come base per lo studio della struttura cerebrale in altri animali e potenzialmente migliorare la nostra comprensione della funzione cerebrale umana.
Riferimento del giornale:
Lynn, C.W., Holmes, C.M. & Palmer, S.E. L’alta connettività neuronale deriva dall’auto-organizzazione di Hebb. Nat. Phys. (2024). DOI: 10.1038/s41567-023-02332-9
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