Gli occhi ce l’hanno
Nuove informazioni acquisite su come si sviluppa il sistema visivo nei topi
Un nuovo studio sui topi ha rivelato dettagli mai visti prima su come si forma la complicata rete visiva al loro interno. Questa ricerca potrebbe informare la ricerca futura sul trattamento della cecità congenita. Ma dati i parallelismi tra il tessuto neurale biologico e l’intelligenza artificiale digitale, questa ricerca potrebbe anche aiutare gli ingegneri del software a sviluppare intelligenze artificiali migliori e più generiche.
Se potessi vedere la natura simile a una ragnatela dei neuroni e delle strutture che compongono il cervello e i sistemi sensoriali degli animali, potresti pensare che sia solo un pasticcio complicato e casuale. Ma ricercatori come i neuroscienziati sono in grado di guardare a questo caos e dedurre non solo strutture discrete, ma anche accertarne le funzioni. Di recente, il professor Kenichi Ohki e l’assistente professore Tomonari Murakami del Dipartimento di Fisiologia dell’Università di Tokyo e il loro team hanno studiato una formazione particolare per imparare come si forma: il sistema di visione.
“Gli occhi, alcune parti del cervello e la rete neurale che le collega formano il sistema di visione. Una cruda analogia potrebbe essere una telecamera collegata tramite un filo a uno schermo che il tuo io cosciente può guardare. Ma una descrizione biologica accurata di questo sistema è estremamente complicata”, ha affermato Murakami. “C’è un gran numero di aree corticali visive coinvolte e queste sono disposte in strati che formano una sorta di struttura gerarchica. Questa idea non è nuova, ma non è noto come si formino durante lo sviluppo le connessioni tra le prime fasi di questa rete, o aree primarie, e le aree coinvolte nell’elaborazione dei segnali visivi, o aree corticali visive superiori. Abbiamo deciso di scoprire come ciò avvenga”.
Il team ha studiato i sistemi di visione in via di sviluppo dei topi. In particolare hanno esaminato le aree chiamate regioni corticali e talamiche. Vedendo come le reti di neuroni in queste regioni si sono sviluppate nei topi neonati e quando queste reti sono diventate attive, il team è stato in grado di descrivere in modo più generale i meccanismi che governano la crescita del sistema visivo.
“Mentre registravamo la rete sempre più fitta di connessioni nel tempo, è saltato fuori qualcosa che ci ha sorpreso”, ha detto Murakami. “Ci aspettavamo che la rete visiva formasse prima molte connessioni tra l’area corticale, riflettendo la struttura gerarchica dell’intero sistema. Ma in effetti, i percorsi neurali paralleli dalle retine negli occhi che portano alle aree corticali si formano prima di quelli tra le aree corticali. Questo nuovo fatto cambia ciò che sappiamo su quest’area di sviluppo corticale”.
Questo studio è stato condotto non solo per soddisfare la curiosità, ma anche perché una ricerca fondamentale di questo tipo può costituire la base della futura ricerca medica in grado di migliorare la vita delle persone: in questo caso, l’ipotesi del team che la loro ricerca sui topi possa probabilmente spiegare lo sviluppo visivo nei primati, compreso l’uomo. E questo a sua volta potrebbe aiutare i ricercatori che mirano a curare la cecità congenita.
“C’è anche un altro campo di ricerca che può imparare da ciò che abbiamo fatto qui”, ha affermato Ohki. “L’intelligenza artificiale è spesso basata su reti neurali artificiali digitali. Questi sono solitamente strutturati in più livelli, che possono conferire loro funzionalità complesse. Ma ora che abbiamo mostrato che almeno alcuni sistemi neuronali biologici sviluppano strutture parallele prima di quelle stratificate, gli ingegneri del software potrebbero trarre ispirazione da questo per sperimentare nuove metodologie di progettazione. È concepibile che questo possa aiutarli nel loro obiettivo di creare intelligenze sempre più generiche in grado di risolvere un’ampia varietà di problemi.
Articolo di giornale: Tomonari Murakami, Teppei Matsui, Masato Uemura, Kenichi Ohki. “ Strategia modulare per lo sviluppo di reti gerarchiche nel sistema visivo del topo ”, Natura. DOI: 10.1038/s41586-022-05045-w https://www.nature.com/articles/s41586-022-05045-w
