Équipe di scienziati svela i misteri dell'organizzazione del cervello
Un'équipe di ricercatori provenienti da Regno Unito e Germania ha gettato nuova luce sulla comprensione dei fattori che controllano il funzionamento e la struttura del cervello. In passato si credeva che, per funzionare nel modo più efficiente, i collegamenti tra le cellule nervose dovessero essere costituiti prevalentemente da fibre nervose molto brevi. Questa teoria si basava sull'idea che la creazione e il mantenimento delle connessioni neurali comportassero un dispendio metabolico significativo, possibilmente da ridurre. I ricercatori hanno sottoposto a sofisticate analisi computerizzate alcuni studi anatomici del cervello del verme nematode Caenorhabditis elegans e del macaco. I risultati sono pubblicati dalla rivista online "PLoS Computational Biology". Gli scienziati hanno rilevato con stupore che entrambe le specie presentavano un numero sorprendentemente elevato di connessioni a lunga distanza, al punto che, in presenza di collegamenti ottimali, la lunghezza totale del "circuito" avrebbe potuto ridursi sino ad un massimo del 50 per cento. Essi si sono quindi chiesti per quale motivo i sistemi nervosi di queste due specie molto diverse sembravano essere caratterizzati da collegamenti così inefficienti. I ricercatori hanno scoperto che collegamenti minimi all'interno della rete aumentavano considerevolmente la lunghezza media del percorso (dal punto di vista del numero di punti di connessione) tra punti distanti della rete. Secondo gli autori dell'articolo, il mantenimento di un elevato numero di fibre lunghe fornisce alla rete vantaggi che suppliscono al dispendio metabolico necessario al loro mantenimento. Innanzitutto un segnale deve compiere meno tappe rispetto a quelle richieste dalle fibre corte, dove i nodi intermedi potrebbero comportare interferenze. In secondo luogo la velocità di elaborazione del segnale, e le decisioni comportamentali prese di conseguenza, aumentano in modo inversamente proporzionale ai ritardi di trasmissione. In terzo luogo, grazie alle connessioni a lunga distanza il segnale viene ricevuto contemporaneamente da regioni vicine e lontane, agevolando in questo modo l'elaborazione simultanea dell'informazione. Infine le fibre lunghe aumentano l'affidabilità del sistema, in quanto ogni nodo comporta un rischio di perdita parziale o totale dell'informazione contenuta nel segnale. Il dott. Marcus Kaiser dell'Università di Newcastle, responsabile dell'équipe di ricerca, paragona il sistema a un viaggio in treno da Newcastle (nell'estremo nord dell'Inghilterra) a Londra. "Prendendo un treno diretto per Londra il viaggio sarebbe molto più comodo e veloce", ha spiegato. "Tuttavia, passando per Durham, Leeds e Stevenage e cambiando treno ad ogni città, il viaggio sarà più lungo e prima o poi si correrà il rischio di perdere una coincidenza. Lo stesso avviene nel cervello umano". "Molti hanno comparato il cervello a un computer, sostenendo che per fornire prestazioni ottimali le connessioni tra le cellule nervose dovrebbero essere brevi", ha aggiunto il dott. Claus Hilgetag dell'Università internazionale di Brema. "La nostra ricerca suggerisce invece che una combinazione di varie lunghezze di proiezioni neurali è essenziale". Benché sia improbabile che lo studio consenta di sviluppare a breve termine trattamenti clinici, gli scienziati ritengono che possa contribuire alla comprensione di patologia quali l'Alzheimer e dell'autismo. L'elettroencefalogramma di pazienti colpiti da questi disturbi ha rivelato che essi sono privi di alcune connessioni neurali a lunga distanza.
Paesi
Germania, Regno Unito