I neuroni sono, di solito, dei tuttofare

I neuroni sono più simili ai "coltellini svizzeri" del cervello, che a utensili per compiti precisi come cacciaviti o martelli. Uno studio scientifico appena pubblicato su Nature prende una posizione netta, in un dibattito che da tempo divide i neuroscienziati: conclude, cioè, che i neuroni sono, nella maggior parte dei casi, cellule generaliste e tuttofare, e che i neuroni specializzati esistono, ma rappresentano un'eccezione alla regola. La scoperta e il processo che ha portato ad essa sono talmente significativi, per gli addetti ai lavori, che l'articolo è stato scaricato circa 11.000 volte prima della sua pubblicazione su Nature, quando era ancora liberamente consultabile sul server biorXiv.. La doppia natura dei neuroni: quale prevale?. Passate ricerche che hanno influenzato la comune rappresentazione del cervello hanno riportato l'immagine di popolazioni di neuroni altamente specializzate, per esempio nella percezione visiva o auditiva; d'altra parte, però, il cervello è estremamente versatile, in grado di rispondere a diverse situazioni con una sorprendente capacità di adattamento: difficile pensare che possa riuscirci soltanto con neuroni iper-specializzati. Gli studi che hanno affrontato questo dilemma hanno riportato risultati contrastanti, perché condotti su diversi modelli animali, perché hanno considerato diverse regioni cerebrali o perché sono stati svolti mentre i soggetti erano impegnati in compiti molto diversi. Era dunque difficile capire se i singoli neuroni fossero coinvolti soltanto in un tipo di azione, e se lo fossero soltanto in quel momento. . Se serve, ci si specializza. Ma non è la norma. Un gruppo di scienziati coordinati da Lorenzo Posani, neuroscienziato computazionale del Paris Brain Institute e del CNRS francese che ha condotto questo lavoro mentre lavorava presso lo Zuckerman Institute della Columbia University (negli USA), ha provato a dipanare il mistero cambiando un po' le condizioni sperimentali: ha deciso di studiare esclusivamente topi, e di osservare più aree cerebrali contemporaneamente mentre i roditori erano impegnati in uno stesso tipo di attività. Il team ha analizzato dati sull'attività neurale al livello del singolo neurone in 43 diverse regioni della corteccia di topi. Nelle aree sensoriali primarie, come per esempio nella regione deputata alla vista, i neuroni si comportavano come cellule specializzate. Ma se si guardava altrove, in altre aree, i neuroni generavano risposte molto più diversificate, comportandosi soprattutto da cellule tuttofare. In altre parole, i neuroni specializzati sembrerebbero essere una minoranza, più l'eccezione che la regola.. Posani avanza un paragone: in fase elettorale «emergono chiari raggruppamenti in cui le persone generalmente votano allo stesso modo. Ma quando si ingrandisce l'immagine e si va a vedere il singolo elettore, si notano opinioni diverse». Allo stesso modo, se si guardano le risposte di singoli neuroni a un dato compito, si riesce a intuire con grande accuratezza quale specifica mansione esso stia ricoprendo. Ma lo stesso neurone è comunque in grado di mostrare un comportamento generalista.. Cambiare paradigma. «Dobbiamo abbandonare l'immagine del cervello come una macchina fatta di ingranaggi, ognuno dei quali ha uno scopo preciso a cui possiamo attribuire un'etichetta» aggiunge Stefano Fusi, ricercatore principale dello Zuckerman Institute della Columbia e co-autore dell'articolo. «Il cervello non funziona così. Al contrario, la maggior parte dei neuroni può mostrare un'enorme varietà di risposte, e questo può aiutare il cervello a risolvere un gran numero di compiti diversi». . Un formidabile lavoro di squadra. Quest'ampia versatilità fa sì che ogni neurone possa, individualmente, codificare informazioni su diverse variabili - occuparsi per esempio di capire se una forma sia circolare o quadrata, o se sia rossa o nera. Collettivamente, i neuroni possono usare questi singoli pezzi di informazioni per formare rappresentazioni più complesse - per esempio un cerchio rosso, o un quadrato nero. Questo tipo di funzionamento permette al cervello di avere un elevato potere computazionale e una marcata flessibilità.. Siccome ogni neurone può occuparsi di più variabili, osservare il comportamento di un singolo neurone in un dato momento non permette di cogliere la natura generalista di queste cellule, che invece emerge quando si esaminano intere popolazioni di neuroni. Ora bisognerà capire se quanto osservato nei topi valga anche per l'uomo, e se il compito in cui il cervello è impegnato influisca sul comportamento - più generalista o più specializzato - dei singoli neuroni..