L'immagine mentale con cui riconosciamo un oggetto o più in generale una forma non emerge nella regione corticale in cui è stata assemblata per la prima volta, ma viene costruita grazie a rappresentazioni già parzialmente elaborate e che si accumulano seguendo un processo gerarchico
Nella rappresentazione cerebrale del mondo che ci circonda, le aree corticali che presiedono alle prime fasi della sua elaborazione hanno un ruolo e un peso superiore a quello finora ritenuto. A questa conclusione è giunta una ricerca effettuata da neuroscienziati dell'Università di Tokyo, che firma un articolo a prima firma Toshiyuki Hirabayashi pubblicato su “Science”.
Il cervello riconosce e ricorda gli oggetti e le strutture che osserviamo sviluppando per le loro caratteristiche (colore, forma e così via) rappresentazioni neuronali distinte e coordinate. Per lungo tempo gli scienziati hanno ipotizzato che queste rappresentazioni neuronali emergano attraverso un processo gerarchico che avviene nella stessa regione corticale in cui le rappresentazioni sono state elaborate per la prima volta.
Tuttavia, gli studi mirati a scoprire la gerarchia funzionale coinvolta in questo processo hanno cercato di caratterizzare questa gerarchia analizzando l'attività delle singole cellule nervose, senza approfondire le correlazioni che queste possono avere con i neuroni vicini.
Le informazioni visive sul mondo esterno che arrivano al cervello sono elaborate da differenti aree specializzate a trattare diverse caratteristiche come il colore e la forma. La “rappresentazione” interna dell'oggetto è il data base complessivo delle diverse informazioni, organizzato gerarchicamente. (© 2013 Department of Physiology/The University of Tokyo School of Medicine)
Per colmare questa lacuna, Hirabayashi e colleghi si sono concentrati non sui singoli neuroni, ma sui rapporti tra coppie di neuroni. In particolare hanno addestrato due macachi ad associare diversi oggetti, per poi registrare le risposte neuronali agli stimoli visivi di coppie di neuroni appartenenti a due aree della corteccia, l'area TE, che si trova a un livello gerarchico basso dell'elaborazione delle rappresentazioni, e l'area 36, gerarchicamente superiore. Dall'esame delle registrazioni, i ricercatori hanno potuto rilevare l'esistenza di associazioni fra coppie di neuroni, ma la loro distribuzione è apparsa differente da quella che si aspettavano.
Le rappresentazioni dettagliate degli oggetti, infatti, non sono risultate frutto
dell'accumulo di più rappresentazioni in un'unica zona gerarchicamente elevata, l'area 36; piuttosto si formano direttamente nell'area gerarchicamente precedente (area TE), per essere solo successivamente trasferite all'area superiore. In termini semplificati, l'area gerarchicamente superiore non assembla l'immagine dai suoi singoli componenti, ma coordina dei “semilavorati” che le arrivano quando il livello precedente ha accumulato elementi di una certa complessità.
Ora i ricercatori intendono approfondire e ampliare lo studio delle interazioni tra i vari microcircuiti corticali che operano nella codifica della memoria che, ipotizzano potrebbe avere nella corteccia una struttura e un'organizzazione più diffusa e ramificata di quanto finora supposto.
La gerarchia neuronale della rappresentazione del mondo - Le Scienze

Nella rappresentazione cerebrale del mondo che ci circonda, le aree corticali che presiedono alle prime fasi della sua elaborazione hanno un ruolo e un peso superiore a quello finora ritenuto. A questa conclusione è giunta una ricerca effettuata da neuroscienziati dell'Università di Tokyo, che firma un articolo a prima firma Toshiyuki Hirabayashi pubblicato su “Science”.
Il cervello riconosce e ricorda gli oggetti e le strutture che osserviamo sviluppando per le loro caratteristiche (colore, forma e così via) rappresentazioni neuronali distinte e coordinate. Per lungo tempo gli scienziati hanno ipotizzato che queste rappresentazioni neuronali emergano attraverso un processo gerarchico che avviene nella stessa regione corticale in cui le rappresentazioni sono state elaborate per la prima volta.
Tuttavia, gli studi mirati a scoprire la gerarchia funzionale coinvolta in questo processo hanno cercato di caratterizzare questa gerarchia analizzando l'attività delle singole cellule nervose, senza approfondire le correlazioni che queste possono avere con i neuroni vicini.

Le informazioni visive sul mondo esterno che arrivano al cervello sono elaborate da differenti aree specializzate a trattare diverse caratteristiche come il colore e la forma. La “rappresentazione” interna dell'oggetto è il data base complessivo delle diverse informazioni, organizzato gerarchicamente. (© 2013 Department of Physiology/The University of Tokyo School of Medicine)
Per colmare questa lacuna, Hirabayashi e colleghi si sono concentrati non sui singoli neuroni, ma sui rapporti tra coppie di neuroni. In particolare hanno addestrato due macachi ad associare diversi oggetti, per poi registrare le risposte neuronali agli stimoli visivi di coppie di neuroni appartenenti a due aree della corteccia, l'area TE, che si trova a un livello gerarchico basso dell'elaborazione delle rappresentazioni, e l'area 36, gerarchicamente superiore. Dall'esame delle registrazioni, i ricercatori hanno potuto rilevare l'esistenza di associazioni fra coppie di neuroni, ma la loro distribuzione è apparsa differente da quella che si aspettavano.
Le rappresentazioni dettagliate degli oggetti, infatti, non sono risultate frutto
dell'accumulo di più rappresentazioni in un'unica zona gerarchicamente elevata, l'area 36; piuttosto si formano direttamente nell'area gerarchicamente precedente (area TE), per essere solo successivamente trasferite all'area superiore. In termini semplificati, l'area gerarchicamente superiore non assembla l'immagine dai suoi singoli componenti, ma coordina dei “semilavorati” che le arrivano quando il livello precedente ha accumulato elementi di una certa complessità.
Ora i ricercatori intendono approfondire e ampliare lo studio delle interazioni tra i vari microcircuiti corticali che operano nella codifica della memoria che, ipotizzano potrebbe avere nella corteccia una struttura e un'organizzazione più diffusa e ramificata di quanto finora supposto.
La gerarchia neuronale della rappresentazione del mondo - Le Scienze