Joe Z. Tsien, "Noi registrerà i nostri ricordi su un disco rigido"

Joe Z. Tsien,

 Quante volte ho abbiamo sentito "Ho i brividi quando mi ricordo", o "Non ricordarmelo, per favore"? Il realismo con cui ricordiamo le nostre esperienze, se buono o cattivo, non cessa mai di stupire. Fino a poco tempo si è creduto che un richiamo era il prodotto di una semplice sequenza lineare di azioni di neuroni. Ma gli studi indicano una formula matematica più complessa, di una sinfonia di comunicazione tra le cellule nervose.
 Per decenni, neuroscienziati sfida è stata quella di sapere come i ricordi vengono registrati nel cervello. Oggi, il dottor Joe Z. Tsien, direttore del Centro per i sistemi Neurobiologia presso l'Università di Boston e colleghi hanno scoperto il meccanismo di base per estrarre informazioni vitali e tenerlo.
 ? Tutto è iniziato con un lavoro che stavamo facendo su apprendimento e memoria?, Spiega in un'intervista telefonica dal suo laboratorio. "Nel 1999 abbiamo creato una geneticamente migliorato l'apprendimento più veloce e ricordare le cose più a lungo SuperRatón. È stato allora che ho cominciato a chiedermi esattamente come il processo mnemonico".
 Potremmo visualizzare il pattern di attività dei neuroni quando una memoria viene costruito? E discernere i principi organizzativi che si possono trarre e registrare importanti dettagli di un esperienza? Ma per rispondere a queste domande ha dovuto progettare attrezzature migliori. "Fino a quel momento era possibile registrare i segnali elettrici da centinaia di neuroni in scimmie svegli, ma i ricercatori che lavorano con i topi sono stati solo in grado di farlo con 20 o 30 alla volta", scrive neurobiologo in un articolo pubblicato su Scientific American .
 In poco tempo, Tsien e il suo collega di laboratorio, Longnian Lin ha sviluppato un apparato di registrazione che controllano l'attività di un maggior numero di neuroni nei topi in movimento a vostro piacimento. "Abbiamo ottenuto molti piccoli elettrodi inseriti nel cervello", ricorda Tsien. Il passo successivo è stato quello di progettare diverse situazioni di stress per i roditori: un terremoto in miniatura in una scatola, una caduta libera da un vaso di biscotto e la simulazione di attacco di un uccello, con un soffio di aria nel improvviso lomo-. Queste esperienze negative hanno lasciato un segno indelebile nella memoria. "L'obiettivo era quello di utilizzare ciò che il cervello sembra fare meglio: ricordi record di eventi che influiscono profondamente la vita", dice Tsien.
 Tenere tali eventi richiede l'opera concertata di un gran numero di cellule. Questo rende il lavoro più facile quando somministrato con i neuroni che sono attivati ​​dall'esperienza e raccolgono dati sufficienti per decifrare i modelli di organizzazione coinvolta nel processo. Gli esperimenti consistevano sottoporre i topi di sette episodi di ogni evento separate da periodi di riposo. Il team ha registrato l'attività elettrica di circa 260 neuroni nella regione CA1 dell'ippocampo, una formazione della memoria chiave negli animali e nell'uomo zona.
 Con l'aiuto di un potente metodo matematico, in grado di proiettare un gran numero di dimensioni in questo caso, 520: 260 attività neuronale prima e dopo un evento-spazio in un grafico tridimensionale, i ricercatori hanno scoperto che vi sono neuroni con comportamento molto chiaro, e che il flusso lineare di segnali tra ciascun neurone non è sufficiente a spiegare come il cervello genera e memorizza una memoria. Quello che abbiamo trovato era che invece attivata in gruppi, che chiamarono cricche neurali? "Bande neurali"?. In particolare a seguito di un percorso triangolare attraverso l'ippocampo, un modello di sé ogni ripetuto tante volte, come un banco di pesci che si muovono all'unisono per sfuggire a un predatore. Secondo Tsien, "questo dimostra che l'informazione è stata registrata. Immaginiamo che i replay successivi per la memoria di questa esperienza."
 La sua teoria è che ciascuna delle cricche è responsabile per la cattura e la memorizzazione di più aspetti associati a un evento, dal più generale e astratta ai dettagli concreti. Ad esempio, in un terremoto deve essere un asso ciati gruppo allo stimolo della paura, un secondo per rispondere a qualsiasi alterazione del movimento, una terza parte che è attivo con il tremore e una quarta che riconosce la scena.
 Anche se l'idea che la percezione e la memoria sono rappresentati da "cricche" neurali non è una novità, il lavoro di Tsien ha fornito i primi dati sperimentali di come viene codificato e informazioni sugli ordini. "Le osservazioni supportano l'idea che l'organizzazione gerarchica e è un universale categorie principali all'interno del nostro cervello", dice neurobiologo. Nel caso della memoria, queste proprietà consentono "generano un numero praticamente illimitato di pattern di attivazione neurale, per quanti il ​​numero di esperienze che un organismo può vivere."
 Tsien ha iniziato ad applicare le loro scoperte per la progettazione di una nuova generazione di computer e reti avanzate. Per equiparare il cervello con un computer, ricercatori tradotti attività neuronali in un codice binario cricche -un sistema di zero e uno in cui il 0 simboleggia stato inattivo di neuroni e 1 activity per confrontare la mente di alcuni topi sottoposti la stessa esperienza. Tsien era un passo ulteriore e ha progettato un sistema che ha reso l'attività neuronale dei roditori a sentire un tremito in una sequenza binaria che era aperta una via di fuga.
 I computer di oggi non riescono a imitare alcune competenze umane, come riconoscimento di un compagno di scuola, anche se sono passati 20 anni e si è fatto crescere la barba. Ma Tsien osa prevedere un futuro in cui i nostri ricordi scaricano su un disco rigido. E forse allora computer dotati di sofisticati sensori e una simile architettura logica del nostro ippocampo, finito battendo le nostre capacità cognitive.
 Come se non bastasse, Tsien ritiene che "se siamo in grado di registrare simultaneamente l'attività di molti neuroni, in grado di leggere i pensieri della gente." Se vi è una tecnologia così sensibile, si potrebbe sapere, per esempio, se un malato di Alzheimer non può più parlare è in grado di capire una conversazione.
 María Iriondo
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