In questo articolo
Ti sei mai chiesto come il cervello pensa?
Immagina di poter osservare il cervello in azione, neurone per neurone, sinapsi per sinapsi. Non in un laboratorio, ma all’interno di un computer. Questa non è fantascienza: è il risultato di una simulazione sofisticata del cervello dei mammiferi, realizzata grazie a un potente software chiamato SpikeFun.
Un cervello digitale da 16,7 milioni di neuroni per scoprire come il cervello pensa
Nel progetto che stiamo per raccontarvi, gli scienziati hanno ricreato una porzione del cervello in particolare il sistema che collega il talamo (una sorta di centralina sensoriale) con la corteccia cerebrale (dove si formano pensieri, percezioni e azioni).
Il Talamo: la stanza nascosta della coscienza tra neuroscienze, meditazione e mito
Il talamo: cuore nascosto della consapevolezza Il talamo è una piccola ma cruciale struttura situata al centro del cervello. Per anni considerato un semplice smistatore di segnali sensoriali, oggi la
Hanno utilizzato 16,7 milioni di neuroni virtuali, ciascuno modellato secondo regole biologiche molto vicine a quelle reali. Per dare un’idea della complessità, questi neuroni comunicano attraverso 2,1 miliardi di connessioni (sinapsi).
Cosa rende questa simulazione così realistica?
Non si tratta solo di “accendere” e “spegnere” neuroni. Questa simulazione prende in considerazione:
- Recettori chimici come AMPA, NMDA e GABA, fondamentali per il passaggio dei segnali
- Sinapsi dinamiche, che si stancano (sinapsi “deprimenti”) o diventano più forti (sinapsi “facilitanti”) con l’uso
- Assoni, cioè i “fili” che collegano i neuroni, modellati come mielinizzati (veloci) o non mielinizzati (più lenti)
- Plasticità sinaptica, la capacità delle sinapsi di rafforzarsi o indebolirsi nel tempo, che è alla base dell’apprendimento
Tutte queste caratteristiche sono state tradotte in formule matematiche, usando il modello fenomenologico del neuroscienziato Henry Markram, uno dei pionieri delle neuroscienze computazionali.
Un modello basato su dati reali
Per rendere la simulazione il più fedele possibile, i ricercatori hanno usato dati biologici veri. I neuroni sono stati modellati a partire da quelli studiati nella corteccia visiva primaria del gatto, una zona del cervello che elabora le immagini.
Inoltre, per mappare come gli assoni (le “autostrade” del cervello) si muovono attraverso la sostanza bianca, è stato usato un tipo speciale di risonanza magnetica, chiamato Diffusion Spectrum Imaging (DSI), effettuato su cervelli umani sani.
Un Cervello che comunica a distanza
Una delle scoperte più affascinanti è come gli assoni dei neuroni piramidali – tra i principali protagonisti della corteccia – si biforchino e si colleghino a zone lontane del cervello, sia sullo stesso emisfero sia su quello opposto, o addirittura al talamo.
Queste connessioni a lungo raggio permettono al cervello di integrare informazioni provenienti da sensi diversi, di costruire pensieri complessi e di prendere decisioni coordinate.
Perché è importante
Simulazioni di questo tipo non servono solo a fare “cervelli digitali per sport”. Sono strumenti cruciali per:
- Capire meglio malattie neurologiche come l’epilessia, la schizofrenia o l’autismo
- Sviluppare intelligenze artificiali ispirate al funzionamento del cervello
- Esplorare il mistero della coscienza, una delle ultime grandi frontiere della scienza
La simulazione del sistema talamo-corticale con milioni di neuroni è una delle imprese più ambiziose della neuroscienza moderna.
Grazie a una combinazione di dati biologici reali, modelli matematici e potenza di calcolo, stiamo iniziando a “vedere” come il cervello pensa, sente e si adatta.
Un passo alla volta, stiamo costruendo il ponte tra mente e macchina.
Dottore in Psicologia, Facilitatore in Mindfulness (ric. IPHM), Master DCA (Disturbi del Comportamento Alimentare), Master in Sessuologia Clinica, Master in Linguaggi della Psiche, Conoscitore in psicosomatica, Poeta, Studioso di filosofia e psicologia del profondo
