Scienza

Mappate le reti neurali che percepiscono il movimento. Grazie a un videogioco

Un gioco interattivo on line ha permesso agli scienziati di capire come le cellule nervose degli occhi elaborano gli stimoli luminosi senza passare dal cervello

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– Credits: eyewire

Quante volte, schivando al volo con scatto felino un oggetto che ci viene addosso all’improvviso, esclamiamo d’istinto: “L’ho evitato così, senza pensarci”. In effetti, è proprio quello che succede: la mente non pensa.

I neuroni presenti nella retina riescono infatti a rilevare e a elaborare il movimento molto prima che l’informazione percepita sia recapitata al cervello.

Numerosi studi hanno evidenziato che nell’occhio ci sono particolari cellule nervose che si attivano solo in risposta alla luce riflessa da qualcosa che si sposta in una direzione ben precisa. Però i neuroscienziati non sono ancora riusciti a capire come funziona esattamente questo meccanismo, cioè come fanno i neuroni della retina ad agire come sensori di moto. Il perché è presto detto: è necessario sbrogliare l’intricata matassa di ramificazioni che connettono tra loro le cellule nervose, un’impresa ardua persino per i più potenti e moderni supercomputer, anche se programmati con sofisticati algoritmi.

Uno studio, riportato il 5 maggio su Nature, annuncia che al Massachusetts Institute of Technology (Mit) di Cambridge ci sono finalmente riusciti. Grazie all’aiuto di oltre centoventimila “neuroscienziati virtuali improvvisati” e a un videogioco online.

EyeWire è infatti un gioco messo in rete da un gruppo di ricercatori proprio del Mit nel 2012: chiunque può connettersi ed esplorare il groviglio di filamenti dei neuroni della retina dei topi , riprodotta virtualmente nel gioco, e colorare il percorso effettuato, accumulando così punti a discapito degli avversari.

Lo scopo, per i giocatori, è tracciare più collegamenti possibili, ciascuno in un pezzo di tessuto ottico grande qualche milionesimo di millimetro. Per i ricercatori, sfruttare la mappatura effettuata dalla comunità on line per capire il funzionamento delle reti neurali.

Neuroni-retina.jpg

Sono così stati in grado di ricostruire le connessioni tra due tipologie di cellule della retina: le amacrine, disposte perpendicolarmente alla luce (in giallo nell’immagine) e le bipolari, che avvolgono con i loro filamenti le amacrine come tentacoli di meduse. Le bipolari più esterne (in rosa chiaro nella foto) reagiscono più rapidamente agli stimoli luminosi, mentre le altre (quelle in viola scuro) si attivano con cinquanta millisecondi di ritardo.

Quindi solo la luce di qualcosa che si sposta dal centro verso l’esterno riesce a produrre un segnale simultaneo dai due tipi di cellule bipolari (rosa e viola). E solo questo segnale può attivare a sua volta le cellule amacrine. Se invece il moto avviene nella direzione opposta, il segnale non è sincrono e le cellule rimangono inattive. Cellule on o cellule off. Come in un circuito elettrico digitale: ecco com’è percepito l’avvicinamento o allontanamento.

“Poiché il meccanismo è simile a quello identificato nell’apparato visivo dei moscerini della frutta” ha commentato Alexander Borst, professore al Max Planck Institute of Neurobiology di Martinsried in Germania, “vuol dire che gli occhi dei mammiferi, uccelli, pesci e rettili, si sono specializzati a elaborare il movimento almeno cinquecento milioni di anni fa, quando insetti e vertebrati si sono differenziati dall’antenato comune”.

Sinora i partecipanti al progetto EyeWire hanno mappato quasi due milioni e mezzo di blocchi di tessuto neurale, che sono solo però meno del tre per cento dell’intera retina (e questo dà un’idea della complessità del sistema nervoso). Chissà cosa potranno scoprire gli scienziati quando il gioco sarà totalmente completato.

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