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
________________________________________________________________________________
La Società
Nazionale di Neuroscienze BM&L-Italia, affiliata alla International Society
of Neuroscience, è registrata presso l’Agenzia delle Entrate di Firenze, Ufficio
Firenze 1, in data 16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484, come organizzazione
scientifica e culturale non-profit.