Perché il cervello umano esibisce maggiore intelligenza?

Un nuovo studio dei neuroscienziati del MIT può aiutare a spiegare la potenza del calcolo umano.

Fonte: ktsdesign / BigStockPhoto

Uno studio innovativo di neuroscienza rappresenta una svolta nella comprensione della biofisica della potenza di calcolo del cervello. In un recente studio di ricerca pubblicato il 18 ottobre 2018 a Cell , un team di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e del Massachusetts General Hospital hanno scoperto caratteristiche distinte del neurone umano che potrebbero aiutare a spiegare perché il cervello umano è più potente di altri specie.

La corteccia umana è generalmente la più spessa tra i mammiferi che indica che i neuroni umani hanno dendriti piuttosto allungati e compartimentati. I dendriti sono i rami lunghi che si estendono da un neurone che funge da portatori di segnali elettrici dalla sinapsi (lo spazio tra la fine delle cellule nervose) al corpo cellulare del neurone. Nello studio, gli scienziati hanno osservato l’unico modo in cui i segnali elettrici sono gestiti dai dendriti dei neuroni umani rispetto ai neuroni roditori.

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Gran parte della sfida della ricerca neuroscientifica è la disponibilità di tessuti umani per la sperimentazione, quindi la ricerca è per lo più condotta su roditori da laboratorio. Quindi è insolito quando viene condotto uno studio di ricerca sul tessuto cerebrale umano. Nello studio, i neuroscienziati hanno utilizzato il tessuto cerebrale umano reale ex vivo , oltre a campioni di roditori.

Questi ricercatori hanno utilizzato il sottoprodotto cerebrale del trattamento chirurgico per i pazienti epilettici – il tessuto cerebrale sano che è stato rimosso per consentire ai chirurghi di accedere alla porzione malata. I neuroscienziati hanno testato l’attività elettrica dei dendriti da queste piccole porzioni della corteccia del lobo temporale anteriore umana da tessuto non patologico di pazienti epilettici e la hanno confrontata con i dendriti dei roditori.

Nella ricerca, il team di scienziati ha scoperto che quando una corrente elettrica viene iniettata nei dendriti umani, vi è una maggiore compartimentazione elettrica e una minore densità del canale ionico rispetto ai dendriti dei roditori. Secondo lo studio pubblicato, “i dendriti umani forniscono un’eccitazione limitata al soma, anche in presenza di punte dendritiche”. La compartimentalizzazione modifica le proprietà di input dei neuroni umani, che possono anche svolgere un ruolo nelle nostre capacità cognitive amplificate.

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“Nei neuroni umani, c’è una maggiore compartimentazione elettrica, e questo permette a queste unità di essere un po ‘più indipendenti, portando potenzialmente a maggiori capacità computazionali dei singoli neuroni.” – Mark Harnett, McGovern Institute for Brain Research del MIT

I ricercatori mostrano che “il filtro sia resistivo che capacitivo è più pronunciato nei neuroni umani a causa della loro maggiore lunghezza e suggerisce l’assenza di meccanismi compensatori”. Questo studio è una pietra miliare nella comprensione del ruolo dei dendriti nella cognizione umana – è un altro indizio nel dipanare il mistero generale del cervello umano.

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Riferimenti

Beaulieu-Laroche, Lou; Toloza, Enrique HS; van der Goes, Marie-Sophie; Lafourcade, Mathieu; Barnagian, Derrick; Williams, Ziv M .; Eskandar, Emad N .; Frosch, Matthew P .; Cash, Sydney S .; Harnett, Mark T .. “Compartimentalizzazione dendritica avanzata nei neuroni corticali umani.” Cella . 18 ottobre 2018.