Come nel cervello umano sono legate cognizione ed evoluzione

 

 

GIOVANNI ROSSI

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XIX – 04 giugno 2022.

Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.

 

 

[Tipologia del testo: RECENSIONE]

 

Andrea I. Luppi e colleghi si sono chiesti: in che modo l’organizzazione dell’elaborazione dell’informazione neurale consente l’espressione delle sofisticate e per molti versi uniche risorse cognitive umane? Seguendo il fil rouge di questa domanda, i ricercatori hanno progettato un lavoro di ricerca molto interessante, concepito principalmente sulla combinazione del neuroimaging strutturale e funzionale con i risultati meta-analitici, e che ha consentito loro di sviluppare una lettura ricca e dettagliata della connettività funzionale del cervello umano. I ricercatori hanno scomposto la massa intricata delle interazioni multiverse fra sistemi di neuroni cerebrali in due categorie: 1) componenti sinergiche; 2) componenti ridondanti.

Lo studio ha rivelato una precisa identità neurofisiologica per ciascuna categoria, consentendo agli autori di ricostruire uno stretto rapporto tra l’evoluzione unica del cervello umano e le abilità cognitive sviluppate fino ad un livello incomparabilmente più elevato di quello dei primati di specie diversa dalla nostra.

(Luppi A. I., et al., A synergistic core for human brain evolution and cognition. Nature Neuroscience – Epub ahead of print doi: 10.1038/s41593-022-01070-0, 2022).

La provenienza degli autori è la seguente: The Alan Turing Institute, London (Regno Unito); Department of Clinical Neuroscience, University of Cambridge, Cambridge (Regno Unito); Department of Psychology, University of Cambridge, Cambridge (Regno Unito); Leverhulme Centre for the Future of Intelligence, University of Cambridge, Cambridge (Regno Unito); Division of Anaesthesia, School of Clinical Medicine, University of Cambridge, Cambridge (Regno Unito); Center for Complexity Science, Imperial College London, London (Regno Unito); Wolfson Brain Imaging Centre, University of Cambridge, Cambridge (Regno Unito).

Dopo l’epoca in cui la neurofisiologia classica cercava la sede di macrofunzioni psichiche nel cervello a partire dalla conoscenza dell’organizzazione morfo-funzionale macroscopica del sistema nervoso centrale e dalle inferenze anatomo-cliniche della neuropsicologia, si è compreso che il progresso delle conoscenze in questo campo richiede la codifica dei criteri biologici alla base delle architetture funzionali delle reti, che non sono certo quelli di una macchina costruita a moduli funzionali corrispondenti al modo in cui la nostra cultura suddivide le funzioni psichiche.

Il sistema complesso, che è l’encefalo dei mammiferi, ossia un sistema in cui le singole parti obbediscono a regole diverse da quelle che governano l’insieme, si è sviluppato secondo strategie evolutive ancora poco definite, ma la cui ratio, secondo la nostra scuola neuroscientifica, deve essere conosciuta per poter decifrare i criteri che legano la micro-organizzazione di reti, circuiti e sistemi delle varie regioni encefaliche ai ruoli funzionali che consentono la vita psichica e di relazione, oltre alle più note e studiate funzioni di base.

Per ricostruire il mosaico di informazioni necessario a decifrare questa ratio, una tessera di fondamentale importanza è costituita dal rapporto esistente tra i criteri che hanno guidato l’evoluzione del cervello, particolarmente nell’ultima fase della filogenesi che si compie con la comparsa di Homo sapiens, e i criteri alla base della neurofisiologia della cognizione. Lo studio qui recensito affronta proprio questo problema.

La distinzione delle interazioni funzionali in due categorie, ovvero 1) componenti sinergiche e 2) componenti ridondanti, ha consentito agli autori dello studio di riconoscerne i due ruoli distinti nell’elaborazione dell’informazione. Combinando, come si è detto, il neuroimaging strutturale e funzionale con le valutazioni meta-analitiche, Andrea I. Luppi e colleghi hanno dimostrato che le interazioni ridondanti (2) sono prevalentemente associate con l’elaborazione sensomotoria modulare accoppiata strutturalmente, mentre le interazioni sinergiche supportano i processi integrativi e la cognizione complessa mediante le reti neuroniche cerebrali di ordine superiore.

Il cervello umano – è risultato evidente dallo studio – promuove l’informazione sinergica per un’estensione maggiore di quella dei primati non-umani, con le regioni corticali di associazione ad alta sinergia che esibiscono il massimo grado di espansione evolutiva nell’ambito della corteccia cerebrale umana.

La mappatura della densità sinaptica, ottenuta sommando i dati rilevati mediante la tomografia ad emissione di positroni (PET) alle coerenti e convergenti evidenze di biologia molecolare e di biochimica metabolica, ha dimostrato che le interazioni sinergiche sono supportate dalla diversità recettoriale e dai geni umani accelerati, sottostanti la funzione sinaptica.

Questo approccio di risoluzione dell’informazione fornisce strumenti analitici per districare dal labirintico intreccio di miliardi di connessioni la specie dell’integrazione dell’informazione dall’accoppiamento, consentendo in tal modo delle interpretazioni della connettività funzionale più ricche, più accurate, più significative e più certe, e illuminando il modo in cui l’architettura neurocognitiva umana regola lo scambio tra stabilità e integrazione.

 

L’autore della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).

 

Giovanni Rossi

BM&L-04 giugno 2022

www.brainmindlife.org

 

 

 

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