Gli scienziati hanno scoperto che i dendriti nel nostro cervello e in quello dei ratti trasportano i segnali elettrici in modi diversi.

I neuroni nel cervello umano, ricevono segnali elettrici da migliaia di altre cellule. Lunghe estensioni neurali, chiamati dendriti, giocano un ruolo critico nell’immagazzinare tutte quelle informazioni, in modo tale che le cellule possano rispondere in modo appropriato.

Usando alcuni campioni di tessuto umano, i neuroscienziati al MIT hanno scoperto che i dendriti umani hanno proprietà elettriche diverse da quelle delle altre specie. I loro studi rivelano che i segnali elettrici, si indeboliscono di più mentre scorrono tra i dendriti umani. Come risultato, piccole sezioni dei dendriti possono comportarsi indipendentemente dal resto del neurone.

“Non è che gli umani sono intelligenti perché abbiamo più neuroni ed una corteccia più larga. Ma perché i neuroni si comportano in maniera totalmente differente.”, dice Mark Harnett, professore di Scienze cognitive.

Nei neuroni umani, c’è più compartimentazione elettrica, che permette a queste unità di essere un po’ più indipendenti, portando potenzialmente a capacità computazionali migliorate nei singoli neuroni.

Harnett, membro del McGovern Institute for Brain Research, e Sydney Cash, professore assistente di neurologia alla Harvard Medical School e Massachusetts General Hospital, sono gli autori più anziani dello studio che appare nell’edizione del 18 Ottobre di Cell. L’autore capo del saggio è Lou Beaulieu-Laroche, uno studente laureato nel dipartimento di Scienze Cognitive del MIT.

I dendriti possono essere pensati come l’analogo dei transistor nei computer, fanno semplici operazioni usando segnali elettrici. I dendriti ricevono input da molti altri neuroni e trasportano questi segnali al corpo della cellula. Se stimolato a sufficienza, un neurone invia un’azione potenziale, un impulso che stimola altri neuroni. Larghe reti di questi neuroni comunicano con ogni altro per generare pensieri e comportamento.

La struttura di un singolo neurone, spesso assomiglia ad un albero, con molti rami che portano informazioni che arrivano da ben più lontano. Ricerche precedenti hanno scoperto che la forza del segnale elettrico che arriva al corpo della cellula, dipende, in parte, da quanto lontano viaggiano nel dendrite. Nel propagarsi del segnale infatti, diventano più deboli. Così il segnale che arriva che arriva da lontano al corpo della cellula, ha meno impatto di quello che arriva vicino ad esso.

I dendriti nella corteccia del cervello umano sono molto più lunghi di quelli nei ratti e molte altre specie, perché la corteccia umana si è evoluta per essere molto più grossa di quella delle altre specie. Negli umani, la corteccia costituisce il 75% del volume totale del cervello, a confronto col 30% del cervello dei ratti.

Sebbene la corteccia umana sia dalle 2 alle 3 volte più grossa di quella dei ratti, mantiene la stessa organizzazione complessiva, consistente di 6 livelli distinti di neuroni. I neuroni dal 5° livello hanno dendriti lunghi a sufficienza da raggiungere il 1°, ovvero, i dendriti umani si sono dovuti allungare con l’evolversi del cervello, e i segnali elettrici devono viaggiare tanto a lungo.

Le differenze, possono contribuire alla migliore capacità computazionale del cervello umano, dicono i ricercatori.

Nel nuovo studio, il team del MIT ha voluto investigare sul come queste differenze possano influenzare le proprietà elettriche dei dendriti. Sono stati in grado di comparare l’attività elettrica nei dendriti umani e quelli di ratto, usando piccoli pezzi di tessuto cerebrale.

Il tessuto è stato posto in una soluzione simile al fluido cerebrospinale, in modo da tenerlo vivo fino a 48 ore. In questo tempo, hanno usato una tecnica conosciuta come elettrofisiologia patch-clamp, per misurare come i segnali elettrici viaggiano tra i dendriti dei neuroni.

Nelson Spruston, direttore dei programmi scientifici alla Howard Huges Medical Institute Janelia Research Campus, ha descritto l’analisi dei ricercatori come “un risultato notevole”.

La domanda che rimane è: come hanno effetto queste differenze sulla potenza di calcolo umana? L’ipotesi di Harnett è che per queste differenze, che permettono a più regioni di un dendrite di influenzare la forza di un segnale in arrivo, i neuroni possono effettuare computazioni più complesse sull’informazione da soli.

Ci sono molte altre differenze tra i neuroni umani e quelli di altre specie, aggiunge Harnett, che rendono difficile ottenere gli effetti delle proprietà elettriche del dendrite. In studi futuri, spera di esplorare più a fondo il preciso impatto di queste proprietà elettriche e di come interagiscano con altre funzioni uniche dei neuroni umani per produrre più potenza computazionale.

Fonte: News.mit.edu

Vuoi ricevere anche tu le buone notizie di epeira.it? Unisciti agli altri 284 iscritti. Ti manderemo una mail a settimana con una accurata selezione di buone notizie.

Riguardo l'autore

Luca D'Amato

Luca D'Amato

Studia informatica all'Università. E’ un geek, un’amante della conoscenza, e una persona molto curiosa fin dalla nascita. Ha un concetto tutto suo di equilibrio e nonostante si reputi una persona creativa rimane molto razionale, a volte fin troppo. Gli piace trasformare le cose banali in cose nuove e approcciarsi ai problemi con idee originali. Amante della musica metal, segue con interesse gli argomenti scientifici di tutti i tipi.

Scrivi un Commento

16 − 8 =