cervello
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Gli esseri umani non hanno concorrenza nell’area della cognizione. Come le informazioni vengono elaborate nel cervello umano e il meccanismo che lo rende possibile è una domanda che provoca un fascino illimitato, ma senza risposte definitive. La nostra comprensione di come funzioni il cervello è cambiata nel corso degli anni. Ma gli attuali modelli teorici lo descrivono come un “sistema di elaborazione delle informazioni distribuito“.

Ciò significa che è dotato di componenti distinti strettamente collegati attraverso il cablaggio del cervello. Per interagire tra loro, le regioni si scambiano informazioni nonostante un sistema di segnali di input e output.

Tuttavia, questa è solo una piccola parte di un quadro più complesso. In uno studio pubblicato su Nature Neuroscience, un team di scienziati utilizza prove provenienti da specie diverse e da varie discipline neuroscientifiche per dimostrare che non esiste un solo tipo di elaborazione delle informazioni nel cervello. Il modo in cui le informazioni vengono elaborate varia anche tra gli esseri umani e gli altri primati, il che potrebbe spiegare perché le nostre capacità cognitive sono superiori.

Gli autori hanno ereditato concetti dal quadro matematico della teoria dell’informazione – che studia la misurazione, l’archiviazione e la comunicazione delle informazioni digitali, fondamentale per tecnologie come Internet e l’intelligenza artificiale – per tracciare il modo in cui il cervello elabora le informazioni. La conclusione è che le regioni del cervello usano strategie diverse per interagire.

 

Il cervello diviso per regioni

Alcune regioni del cervello scambiano informazioni con altre in modo molto stereotipato, utilizzando input e output. Ciò garantisce che i segnali attraversino in modo riproducibile e affidabile. È il caso delle aree specializzate in funzioni motorie e sensoriali.

Negli occhi, ad esempio, i segnali vengono inviati alla parte posteriore del cervello per l’elaborazione. La maggior parte delle informazioni inviate viene duplicata, inviata da ciascun occhio. La metà di queste informazioni non è necessaria ed è ridondante. Ma questa ridondanza dà robustezza e sicurezza: è ciò che ci permette di vedere con un solo occhio. Questa capacità è essenziale per la sopravvivenza. In effetti, è così cruciale che le connessioni tra queste regioni cerebrali siano anatomicamente assicurate nel cervello, quasi come una linea telefonica.

Tuttavia, non tutte le informazioni fornite dagli occhi sono ridondanti. La combinazione delle informazioni di entrambi gli occhi consente infine al cervello di elaborare la profondità e la distanza tra gli oggetti. Questa è la base di molti tipi di occhiali 3D nel cinema. Ed è un esempio di un modo fondamentalmente diverso di elaborare le informazioni, maggiore della somma delle sue parti. Questo tipo di elaborazione, quando segnali complessi provenienti da varie parti delle reti del cervello sono integrati, è “sinergetico”.

L’elaborazione sinergica è prevalente nelle regioni del cervello che supportano un’ampia varietà di funzioni cognitive più complesse, come l’attenzione, l’apprendimento, la memoria e la cognizione sociale e numerica. Non è progettato nel senso che può cambiare in risposta alle nostre esperienze, collegando reti diverse in modi diversi. Questo facilita la combinazione di informazioni.

Queste aree in cui c’è molta sinergia – principalmente nella parte anteriore e centrale della corteccia (lo strato esterno del cervello) – integrano diverse fonti di informazioni da tutto il cervello. Sono quindi collegati in modo più ampio ed efficiente con il resto del cervello rispetto alle regioni che gestiscono le informazioni primarie relative al movimento e alle sensazioni.

Le aree di alta sinergia che supportano l’integrazione delle informazioni hanno in genere anche molte sinapsi, le connessioni microscopiche che consentono alle cellule nervose di comunicare.

 

La sinergia è quel che ci rende speciali?

Gli scienziati erano interessati a scoprire se questa capacità di accumulare e costruire informazioni attraverso reti complesse è diversa tra gli esseri umani e gli altri primati. Per fare ciò, hanno esaminato i dati di imaging cerebrale e le analisi genetiche di specie diverse e hanno notato che le interazioni sinergiche sono una proporzione maggiore del flusso di informazioni nel cervello umano rispetto al cervello delle scimmie. Al contrario, entrambe le specie sono uguali in termini di dipendenza dalle informazioni ridondanti.

Nella corteccia prefrontale – l’area nella parte anteriore del cervello che supporta il funzionamento cognitivo più avanzato – delle scimmie, l’elaborazione delle informazioni ridondante è più diffusa, mentre negli esseri umani questa è un’area ricca di sinergie.

È stata eseguita anche un’analisi genetica su donatori umani. Ciò ha dimostrato che le regioni del cervello associate all’elaborazione sinergica delle informazioni hanno maggiori probabilità di esprimere geni che sono unicamente umani e correlati allo sviluppo e alla funzione del cervello, come l’intelligenza.

Ciò ha portato alla conclusione che ulteriore tessuto umano, acquisito come risultato dell’evoluzione, può essere principalmente dedicato alla sinergia. Si è tentati di ipotizzare che i vantaggi di una maggiore sinergia possano, in parte, spiegare le capacità cognitive aggiuntive della nostra specie.