L'AI svela i segreti del nostro cervello

Abbiamo tanti neuroni quante sono le stelle nella Via Lattea: circa 100 miliardi. Pertanto, capire come funziona il nostro cervello senza l'aiuto della tecnologia sarebbe come scrutare il cielo notturno senza un telescopio. La ricerca scientifica sta usando l'AI proprio come un osservatorio astronomico per studiare il cervello più da vicino: i neuroscienziati di un'università della Florida hanno sperimentato un metodo tecnologicamente avanzato di mappatura del cervello che potrebbe aiutarci a comprendere meglio l'Alzheimer, l'autismo e i disturbi correlati e a creare trattamenti più efficaci per le lesioni cerebrali traumatiche.

Intelligenza artificiale e realtà virtuale

Il team del laboratorio di sviluppo uditivo della University of South Florida (USF) utilizza l'Intelligenza Artificiale e la Realtà Virtuale per creare rappresentazioni 3D ad altissima definizione della formazione del cervello in topi neonati, i cui neuroni sono simili a quelli umani per tipologia e modalità di connessione. In particolare, alcune complesse tecniche di imaging catturano dapprima le immagini della crescita di miliardi di neuroni, le quali vengono poi elaborate dai modelli di AI che ne analizzano i cambiamenti nel tempo. La piattaforma VR - sviluppata da George Spirou - consente infine di importare queste enormi quantità di dati in un ambiente tridimensionale, rendendo possibile uno studio approfondito delle connessioni sinaptiche.

Durante il quarto e il quinto mese gestazionale, il numero di neuroni nel sistema nervoso aumenta esponenzialmente, con sinapsi che si formano a un ritmo di circa un milione al secondo. Questo processo, sebbene sia stato oggetto di numerosi studi, non era mai stato esaminato con una tale combinazione di risoluzione temporale e spaziale.

Il Calice di Held e lo sviluppo cerebrale

Il focus degli scienziati è soprattutto sul Calice di Held, il più grande terminale nervoso del cervello di tutti i mammiferi, preposto all'elaborazione del suono. La disfunzione uditiva è ampiamente riconosciuta in quanto la fonte dei sintomi dei disturbi che in genere comportano difficoltà sociali e cognitive, come l'autismo. Dunque, comprendere lo sviluppo di questa regione potrebbe fornire indizi preziosi, come sostiene George Spirou, professore di ingegneria medica dell'USF: "L'informazione può aiutarci a comprendere gravi disturbi dello sviluppo che si verificano quando il cervello non si forma correttamente nelle prime fasi. È come avere un percorso da New York a Chicago e qualcuno devia a Cleveland. Puoi capire perché c'è stata una deviazione non prevista e tornare indietro per correggerla. Forse troveremo le chiavi di alcuni disturbi dello sviluppo."

"L'informazione può aiutarci a comprendere gravi disturbi dello sviluppo che si verificano quando il cervello non si sviluppa correttamente nelle prime fasi" - ha dichiarato il dottor George Spirou, professore di ingegneria medica all'USF" - "È come avere un percorso da New York a Chicago e qualcuno devia a Cleveland. Puoi capire perché c'è stata una deviazione non prevista e tornare indietro per correggerla. Forse troveremo le chiavi di alcuni disturbi dello sviluppo. E in caso di lesione fisica traumatica o degenerazione neurale, c'è un modo per ricapitolare lo sviluppo? Se potessimo indurre una parte del cervello a credere di essere in fase di sviluppo e necessitare di crescere più sinapsi, potrebbe essere terapeutico. Anche senza riuscire completamente in questo ambito, sembra certamente ragionevole."

Il progetto mira anche a esplorare la possibilità di indurre il cervello a ricreare il processo di sviluppo in risposta a lesioni traumatiche o degenerazione neuronale. "Se potessimo convincere una parte del cervello a credere di essere ancora in fase di sviluppo, potremmo stimolare la crescita di nuove sinapsi, offrendo potenzialmente nuove terapie", conclude Spirou.

Fonte: The Guardian