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Rare registrazioni elettriche del cervello umano forniscono un quadro dettagliato dell’attività neurale

Un team di ricerca internazionale di scienziati ha catturato l’attività neurale umana con dettagli senza precedenti utilizzando i dati medici in modi per capire meglio come funziona il cervello nell’elaborazione delle immagini.

“Poiché ciò che vediamo e le nostre risposte ad esso cambiano continuamente, è difficile capire come funziona il cervello quando acquisisce nuove informazioni e poi le elabora”, afferma Jonathan Winawer, professore di psicologia e neuroscienze a New York University e l’autore senior dell’articolo, che appare su The Journal of Neuroscience . “Questo lavoro ci aiuta ad apprezzare più profondamente la dinamica delle nostre risposte neurali alle immagini visive e in modi che possono informare la ricerca futura”.

Il cervello umano è un organo estremamente complesso che è dinamico in modi che vanno oltre la nostra attuale comprensione. Ciò è particolarmente vero quando si tratta della sua attività nell’elaborazione delle immagini: la visualizzazione di un’immagine semplice e statica su uno schermo scatena una vasta rete di attività neurale nel nostro cervello.

Tuttavia, lo sviluppo di una solida comprensione di questi processi richiede tecniche invasive non tipicamente utilizzate con soggetti umani . Piuttosto, tali studi in genere misurano l’attività cerebrale utilizzando scanner fMRI, MEG o EEG, metodi che graffiano solo la superficie della complessità delle operazioni neurali.

Nello studio, Winawer e i suoi colleghi dell’Università di Amsterdam e dell’Università di Utrecht hanno adottato un approccio più invasivo per scoprire, a un livello di dettaglio e precisione senza precedenti, come il cervello elabora le immagini visive.

Per fare ciò, hanno studiato pazienti epilettici volontari a cui erano stati impiantati elettrodi per misurare un fenomeno specifico: l’attività cerebrale associata alle convulsioni.

I pazienti hanno preso parte alla ricerca guardando le immagini su un computer portatile posizionato al letto del loro ospedale, consentendo ai neuroscienziati di effettuare le rare e nuove misurazioni.

È importante sottolineare che le letture dell’attività cerebrale hanno mostrato che i modelli computazionali esistenti sviluppati per spiegare le risposte neurali possono essere applicati al cervello umano . Questi modelli, basati su studi precedenti su primati non umani, hanno mappato l’ attività neurale per i non umani. Ma, prima del lavoro su The Journal of Neuroscience , non era chiaro se questi modelli potessero essere applicati agli esseri umani.

Più specificamente, i risultati hanno mostrato che questi modelli possono prevedere con precisione i cambiamenti nell’attività del cervello umano per una varietà di cambiamenti in un’immagine presentata visivamente, ad esempio per quanto tempo i neuroni rimangono attivi quando uno stimolo rimane sullo schermo per il doppio del tempo o di quanto diminuiscono la loro attività quando un’immagine viene mostrata per la seconda volta.

Il fatto che un singolo modello computazionale possa prevedere questi diversi fenomeni, osservano gli scienziati, suggerisce che l’apparente complessità della dinamica neurale nel cervello dei primati sia umani che non umani potrebbe derivare da solo una manciata di calcoli neurali, conoscenze che potrebbero produrre progressi nella tecnologia.

“Abbiamo scoperto che sia il cervello umano che quello animale sembrano utilizzare un simile ‘toolkit’ di calcoli neurali per dare un senso al flusso continuo di input provenienti dai nostri sensi”, spiega Iris Groen, assistente professore all’Università di Amsterdam e al autore principale del giornale. “Capire come e perché queste dinamiche si svolgono in questo modo è una parte importante della comprensione di come il cervello rappresenti il ​​mondo esterno e ci aiuterà a imparare come possiamo rendere la visione artificiale più simile a quella umana”.

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