Inferenza rappresentata nei neuroni
ippocampali umani
ROBERTO
COLONNA
NOTE E NOTIZIE - Anno XX – 02 dicembre
2023.
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]
La rappresentazione dei processi mentali astratti nel
cervello continua ad essere una sfida appassionante per la ricerca e, sebbene
di tanto in tanto si registrino risultati rilevanti, siamo ancora lontani da
una decodifica esaustiva dei vari livelli di rappresentazione. Dopo l’epoca
delle ingenue pretese di localizzazione frenologica ed organologica, la neuropsicologia
ha cominciato a individuare le sedi corticali del controllo specializzato di
alcune abilità connesse alla comunicazione e alla cognizione, ma si rimaneva
ancora lontani dalle basi delle rappresentazioni neurali; poi, dal lavoro di
Hubel e Wiesel sulle classi di cellule specializzate della corteccia visiva, e dalla
comprensione del funzionamento molecolare e cellulare dei circuiti della
memoria, è cominciata l’epoca attuale in cui si riportano le attività di
segnalazione a probabili codici in grado di specificare un processo. Ben presto
è stato evidente che i criteri “on-off” e “frequenza di scarica” dei neuroni
erano insufficienti per decodificare le rappresentazioni, che sembravano essere
scritte a livello di circuito in una sorta di “linguaggio macchina biologico”
incomprensibile. E qui si è rivelata l’estrema complessità di quel sistema di
sistemi che è il cervello. Oggi si procede isolando attività discrete,
abolendole, ristabilendole e riproducendole per dedurne il ruolo
neurofisiologico.
La capacità della nostra specie di adattamento
cognitivo ai cambiamenti ambientali è stupefacente: al centro di questa capacità
c’è l’abilità di formare rappresentazioni astratte di alto livello, che
impiegano regolarità del mondo a supporto di generalizzazioni. Ma finora, come
si è detto più sopra, non è stato possibile definire come queste rappresentazioni
siano codificate in popolazioni di neuroni, come emergono attraverso l’apprendimento
e come si rapportino al comportamento.
Hristos S. Courellis e colleghi hanno
studiato la geometria rappresentazionale di numerose popolazioni neuroniche
cerebrali di pazienti neurochirurgici volontari, impegnati nell’esecuzione di
un compito sperimentale consistente in un ragionamento inferenziale. I
risultati emersi sono qui presentati perché di rilevante interesse
neuroscientifico.
(Hristos
S. Courellis et al., Abstract representations
emerge in human hippocampal neurons during inference behavior. bioRxiv – preprint[1] doi: 10.1101/2023.11.10.566490, 2023).
La provenienza degli autori è la seguente: Cortical
Systems and Behavior Laboratory, University of California, San Diego, San
Diego, California (USA); Werner Reichardt Centre for Integrative Neuroscience,
Tübingen University, Tübingen (Germania); Hertie
Institute for Clinical Brain Research, Tübingen University, Tübingen (Germania);
Center for Theoretical Neuroscience, Columbia University, New York, NY (USA);
Department of Neurosurgery, Cedars-Sinai Medical Center, Los Angeles (USA).
La caratterizzazione della “geometria rappresentazionale”
delle popolazioni neuroniche è stata realizzata da Hristos
S. Courellis e colleghi mediante la registrazione di singole
unità nell’ippocampo, nell’amigdala, nella corteccia
frontale mediale e nella corteccia temporale ventrale dei volontari durante
l’esecuzione di un compito di ragionamento inferenziale. Fra tutte le
unità studiate, i ricercatori hanno rilevato che solo le rappresentazioni
neurali formate nell’ippocampo codificavano simultaneamente più variabili
del compito in un formato astratto e non legato alla forma tipologica.
Questa geometria rappresentazionale si osservava esclusivamente
dopo che i pazienti avevano imparato ad esercitare l’inferenza, e
consisteva in variabili del compito indipendenti direttamente osservabili o
latenti e scoperte dai pazienti. È interessante notare che l’apprendimento dell’inferenza,
per tentativo ed errore o grazie a istruzioni verbali, portava alla formazione
di rappresentazioni ippocampali con proprietà geometriche simili. La
relazione osservata tra il format rappresentazionale e il comportamento
inferenziale suggerisce che le geometrie rappresentazionali astratte sono
importanti per la cognizione complessa.
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”).
Roberto Colonna
BM&L-02 dicembre 2023
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16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484, come organizzazione scientifica
e culturale non-profit.
[1] Lo studio non è stato ancora
sottoposto a peer-review, ma la sua correttezza è garantita dai National
Institutes of Health (NIH).