giovedì 25 Luglio 2024

Cervello, quando è a riposo ottimizza le prestazioni future

Ricercatori italiani ipotizzano che il cervello a riposo, in assenza di particolari compiti da svolgere, funzioni come una classe di algoritmi computazionali chiamati 'modelli generativi' e che l’attività spontanea che genera sia necessaria per ottimizzarne l'apprendimento e la preparazione a svolgere compiti futuri

Quando siamo a riposo, ossia nel sonno o in assenza di compiti particolari, il nostro cervello produce attività spontanea che somiglia a quella registrata durante il comportamento attivo, ma il cui ruolo rimane ancora dibattuto.

Una possibile descrizione di questa attività arriva da uno studio teorico pubblicato sulla rivista Trends in Cognitive Sciences a firma di Giovanni Pezzulo dell’Istituto di scienze e tecnologie della cognizione del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Istc) di Roma, di Marco Zorzi del Dipartimento di Psicologia Generale dell’Università di Padova e Irccs Ospedale San Camillo Venezia, e di Maurizio Corbetta del Dipartimento di Neuroscienze dell’Università di Padova, Padova Neuroscience Center (PNC) e Veneto Institute of Molecular Medicine (VIMM).

Cervello e algoritmi computazionali

Nell’articolo “The secret life of predictive brains: what’s spontaneous activity for” i ricercatori ipotizzano, sintetizzando i risultati di molti esperimenti comportamentali, neurofisiologici, e di neuroimmagini, che il cervello si comporti in maniera simile ad una particolare classe di algoritmi computazionali. «L’attività spontanea del cervello potrebbe riflettere il funzionamento di un modello generativo», spiegano Giovanni Pezzulo e Marco Zorzi.

«I modelli generativi sono molto usati in Intelligenza Artificiale per la loro capacità di generare spontaneamente, in un senso allegorico ‘immaginare’, degli stimoli come immagini o video simili a quelli che hanno appreso. Allo stesso modo il ‘modello generativo’ del cervello è utile per la risoluzione di compiti particolari come il riconoscimento di un volto o la pianificazione di un’azione da svegli, ma rimane attivo anche quando è a riposo. In questo stato, dunque in assenza di un preciso compito da svolgere e di forti stimoli esterni, l’attività spontanea potrebbe servire ad ottimizzarne le capacità di apprendimento e le prestazioni future del cervello».

Consuma più energia il cervello che il resto degli organi 

«Quando sogniamo l’attività spontanea genera impressioni, emozioni, comportamenti, e perfino giudizi morali che sono indistinguibili da quelli che eseguiamo da svegli», conclude Maurizio Corbetta.

«Il cervello è l’organo del corpo che in assoluto consuma più energia, circa il 20-25% del budget metabolico totale contro solo il 2% della massa corporea, e questo fabbisogno elevato dipende in gran parte dall’attività spontanea. In analogia con l’universo, in cui la maggioranza della massa è invisibile, l’attività spontanea cerebrale è stata definita la ‘materia oscura’ del cervello ma le sue funzioni rimangono misteriose. La nostra ipotesi fornisce una nuova chiave di lettura per comprendere più a fondo queste funzioni e ci proponiamo di testarla ulteriormente attraverso nuovi esperimenti e modelli computazionali».

I finanziamenti 

Questa linea di ricerca è finanziata dai progetti ThinkAhead (European Research Council), Human Brain Project (H2020, FET Flagship), Dipartimenti di Eccellenza del MIUR ai Dipartimenti di Psicologia Generale e Neuroscienze, Fondazione CARIPARO, Fondazione BIAL, FLAG-ERA, Horizon 2020 European School of Network Neuroscience.

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