Memoria del cervello, 10 volte maggiore di quanto finora ritenuto

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Immagine – In una ricostruzione al computer del tessuto cerebrale, dell’ippocampo, gli scienziati del Salk Institute e dell’Università del Texas, Austin hanno scoperto l’evento insolito di due sinapsi provenienti dall’assone di un neurone (striscia nera traslucida) sopra due spine su uno stesso dendrite di un secondo neurone (giallo). Terminali separati dall’assone di un neurone sono mostrati nel contatto sinaptico con due spine (frecce di colore bianco) sullo stesso dendrite di un secondo neurone nell’ippocampo. I volumi della testa della spina dendritica, le zone di contatto sinaptico (rosso), i diametri del collo (grigio) e il numero di vescicole presinaptiche (sfere di colore bianco) di queste due sinapsi sono quasi identici. Credits: Salk Institute.

La capacità di memoria del cervello umano potrebbe essere 10 volte più grande di quanto creduto fino ad ora. Ad affermarlo sono alcuni ricercatori americani che hanno condotto un nuovo studio sui neuroni dell’ippocampo nella funzione del cervello con basso consumo energetico ma ad alta potenza computazionale.

«Si tratta di una vera e propria bomba nel campo delle neuroscienze» afferma Terry Sejnowski prof. e coautore dello studio del Salk Institute for Biological Studies. «Le nuove misurazioni della capacità di memoria del cervello che abbiamo effettuato aumentano le stime conservative di un fattore 10, siamo intorno almeno a un petabyte, una dimensione approssimativamente simile all’intero World Wide Web» prosegue il ricercatore.

Ricostruzione 3D del tessuto dell’ippocampo del ratto
I ricercatori hanno realizzato una ricostruzione 3D del tessuto dell’ippocampo del ratto, il centro della memoria del cervello, scoprendo qualcosa di strano. Le sinapsi, le giunzioni che si formano tra i neuroni, sono state duplicate in circa il 10 per cento dei casi. Per misurare le differenze tra queste sinapsi duplicate, il team del prof. Sejnowski ha ricostruito la connettività, le forme, i volumi e l’area di superficie del tessuto del cervello del ratto a livello nano-molecolare, utilizzando la microscopia avanzata e gli algoritmi di calcolo.

26 categorie di dimensioni diverse per le sinapsi
La scoperta che le sinapsi possono variare la loro dimensione attraverso degli incrementi sottili pari solo all’8 per cento suggerisce che possano esserci ben 26 categorie di dimensioni diverse per le sinapsi, piuttosto che solo alcune dimensioni. Secondo i ricercatori, questa complessità supplementare nelle dimensioni sinaptiche si traduce in una spinta enorme nella capacità potenziale di memorizzazione del cervello.

Video: Gli scienziati del Salk Institute hanno ricostruito al computer il tessuto cerebrale dell’ippocampo per studiare le dimensioni delle connessioni (sinapsi). Più grande è la sinapsi maggiore sarà la probabilità che il neurone invii un segnale ad un neurone vicino. Il team di ricercatori ha scoperto che invece di alcune dimensioni finora ipotizzate per le sinapsi ne esistono in realtà 26 ed esse possono cambiare nell’arco di pochi minuti, il cervello quindi ha una capacità molto grande di memorizzazione delle informazioni.

Un ordine di grandezza inimmaginabile
«Questo è pressappoco un ordine di grandezza che nessuno aveva mai immaginato. Le implicazioni di ciò che abbiamo trovato sono di ampia portata. Nascosta sotto l’apparente caos e disordine del cervello si trova una precisione sia nelle dimensioni sia nelle forme che sta alla base delle sinapsi» afferma Sejnowski.

I calcoli dei ricercatori suggeriscono che le sinapsi cambiano le loro dimensioni e capacità a seconda delle trasmissioni neurali. Circa 1.500 trasmissioni provocano un cambiamento nelle sinapsi piccole (impiegando circa 20 minuti), mentre un paio di centinaia di trasmissioni (tempo impiegato da 1 a 2 minuti) modificherà le sinapsi grandi.

«Questo significa che, a seconda delle trasmissioni sinaptiche, ogni 2 minuti oppure ogni 20 minuti le tue sinapsi stanno cambiando dimensione diventando più grandi o più piccole» afferma Bartol. «Le sinapsi si adeguano al tipo di segnali che ricevono» prosegue il ricercatore.

Scenari futuri
I risultati, pubblicati sulla rivista eLife, potrebbero portare a dei progressi dell’Informatica, con macchine ultraprecise ed efficienti dal punto di vista energetico attraverso l’impiego di tecniche di apprendimento approfondito e reti neurali.

«Quello che abbiamo scoperto indica la strada per progettare computer migliori. L’uso di trasmissioni probabilistiche risulta essere accurato e richiede un’energia molto più bassa sia per i computer sia per i cervelli» scrive Sejnowski.

lswn.it

Memoria del cervello, 10 volte maggiore di quanto finora ritenuto ultima modifica: 2016-02-07T17:22:08+00:00 da Richard
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Richard

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