Attività neuronale e codifica sensoriale
La depolarizzazione o l’iperpolarizzazione del potenziale di membrana a riposo o l’attività di picco che si verifica quando si supera una determinata soglia di depolarizzazione sono misure dell’attività neuronale. L’attività elettrica può essere registrata in singoli neuroni o in popolazioni con una media del potenziale di campo. I singoli neuroni corticali hanno inoltre mostrato di passare spontaneamente da uno stato “up” (leggermente depolarizzato) a uno stato “down” (iperpolarizzato). con fluttuazioni più evidenti durante le oscillazioni a onde lente sincronizzate registrate dalle popolazioni di cellule. I due stati sono probabilmente correlati tra loro. Gli scienziati hanno approfondito la natura stocastica delle reti corticali grazie al progetto NETDYNCORTEX (Network dynamics of auditory cortex and the impact of correlations on the encoding of sensory information), finanziato dall’UE. Gli animali sottoposti ad anestesia con uretano mostrano modelli di attività corticale simili a quelli registrati negli animali non anestetizzati. Gli scienziati hanno studiato i periodi di attività up e down della corteccia uditiva dei ratti anestetizzati durante un’attività simile a quella del sonno a onde lente. I periodi si sono dimostrati più irregolari di quanto previsto, un’indicazione che i due fenomeni potrebbero non essere correlati. I modelli di reti computazionali indicano la possibile esistenza di meccanismi di attività e funzioni “up” e “down”. Il team ha quindi studiato le correlazioni del rumore a coppie, un fenomeno in base al quale due cellule vicine tendono a condividere un parte della variabilità statistica dei modelli di picco, mostrando che le correlazioni erano dovute principalmente ai periodi durante i quali tutti i neuroni non hanno attività di picco, a differenza di studi precedenti, secondo i quali le correlazioni sono dovute a un input anatomico condiviso. Un modello ha confermato questa possibilità. Il consorzio ha utilizzato un modello computazionale che abbina un circuito sensoriale standard a un circuito decisionale standard per formulare previsioni sull’influenza delle fluttuazioni neuronali sulle decisioni percettive. Il modello ha spiegato un’importante contraddizione presente nelle pubblicazioni di settore e le previsioni sono state confermate dalle registrazioni eseguite sui primati. Altri studi hanno approfondito il ruolo dell’esperienza recente sulle previsioni di stimoli simili nei ratti che eseguono un’attività di discriminazione uditiva. Il consorzio NETDYNCORTEX ha evidenziato la complessità del rapporto esistente tra le dinamiche non lineari stocastiche presenti nei circuiti corticali, i meccanismi sottostanti e la percezione. I dati raccolti hanno fatto luce sui possibili meccanismi corticali dell’elaborazione delle informazioni e hanno permesso di creare strumenti idonei ai futuri approfondimenti.
Parole chiave
Attività neuronale, codifica sensoriale, reti corticali, corteccia uditiva, informazioni sensoriali
