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Nuove tecnologie aiutano a svelare la complessità della vista e del cervello

Il cervello visivo umano è in grado di apprendere e adattarsi a un ambiente visivo in continua evoluzione. Aumentare la nostra conoscenza della stabilità e plasticità del cervello visivo può stimolare l’innovazione nel settore sanitario e tecnologico, ad esempio nell’intelligenza artificiale.

Salute

Il rapido sviluppo di ausili visivi e tecnologie di ripristino quali gli impianti retinici richiede una comprensione dei meccanismi neurali sottostanti. Con il supporto del programma Marie Curie, il progetto NextGenVis si è proposto di comprendere la capacità adattativa del sistema visivo e come la sua macchina neurale sia in grado di riorganizzarsi. Formare la prossima generazione di neuroscienziati visivi Per raggiungere questi obiettivi, il programma di formazione alla ricerca NextGenVis ha finanziato 15 dottorandi in tutta Europa per farli lavorare su problematiche importanti legate alla visione umana. Il progetto ha unito competenze e risorse esclusive in imaging cerebrale, psicologia, neurologia, oftalmologia e informatica. Come spiega il prof. Frans Cornelissen, coordinatore del progetto, «il nostro obiettivo era quello di formare la prossima generazione di neuroscienziati della vista e gettare le basi per future scoperte e innovazioni in neuroscienze, neurologia e oftalmologia». Gli studenti hanno approfondito argomenti che spaziavano da domande cliniche di base sulle malattie oculari e cerebrali fino ai modelli computazionali della vista che informano il settore dell’apprendimento automatico in rapida espansione. Solidi algoritmi di apprendimento profondo che assomigliano più fedelmente al modo in cui il cervello umano funziona possono contribuire ulteriormente alla comprensione della corteccia visiva. L’obiettivo era quello di comprendere il sistema visivo nel suo insieme, inclusi gli occhi, i percorsi visivi e il cervello. Il lavoro pionieristico fornisce informazioni molto dettagliate sul cervello visivo La rete ha prodotto risultati promettenti, alcuni con conseguenze direttamente commercializzabili. Una procedura di valutazione rapida basata sul tracciamento oculare ha il potenziale di rivoluzionare alcuni aspetti dello screening visivo precoce e di aiutare nella diagnosi di glaucoma e di molte altre malattie oculari e neurologiche. È stata inoltre sviluppata una tecnica basata sulla risonanza magnetica funzionale (RMF) per mappare il campo recettivo della popolazione neuronale. Ciò ha contribuito ad aumentare la precisione con cui è possibile valutare il cervello. I ricercatori hanno anche creato una pipeline all’avanguardia che consente un’analisi accurata dell’elaborazione del cervello e aiuta a svelare il flusso di informazioni tra i diversi strati del cervello stesso. La tecnica RMF è stata utilizzata per valutare l’attività cerebrale al fine di supportare la riabilitazione di pazienti con atrofia corticale posteriore, una malattia del cervello associata a deficit di visione e attenzione che potrebbe essere un precursore del morbo di Alzheimer. Per aiutare a diagnosticare la perdita della vista in pazienti con albinismo, una malattia congenita caratterizzata da ridotta pigmentazione negli occhi e nella pelle, i ricercatori hanno eseguito con successo misurazioni RM dei nervi ottici. RM e RMF sono state anche utilizzate per mappare sia la struttura che la funzione visiva nel cervello di pazienti con daltonismo. Al tempo stesso, i ricercatori hanno dimostrato che il monitoraggio della visione potrebbe essere impiegato per la diagnosi di disturbi neurodegenerativi quali il morbo di Parkinson. Per comprendere meglio come funziona il cervello visivo, i ricercatori di NextGenVis hanno esaminato l’elaborazione visiva dei volti, un parametro importante nelle interazioni sociali. Attraverso una descrizione matematica, sono stati in grado di determinare in che modo le proprietà visive dei volti vengono rilevate e riconosciute dal cervello. Secondo il prof. Cornelissen: «Comprendere la stabilità corticale e la plasticità nel sistema visivo umano è dunque di significativa rilevanza scientifica e clinica». NextGenVis continuerà a fornire informazioni fondamentali sulla corteccia visiva e sulla sua potenziale riorganizzazione in condizioni di salute e di malattia.

Parole chiave

NextGenVis, visuale, cervello, RM, corteccia visiva, albinismo, morbo di Parkinson, glaucoma, morbo di Alzheimer, mappatura del campo recettivo della popolazione neuronale, apprendimento automatico

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