Mostrando il film di Orson Welles “Il tocco del male” ai topi, Chinmay Purandare e il Prof. Mayank Mehta dell’Università della California hanno scoperto nuove sorprendenti e importanti intuizioni su come i neuroni formano i ricordi. La scoperta indica nuovi modi per diagnosticare il morbo di Alzheimer e altri disturbi dell’apprendimento e della memoria, migliorando al contempo l’intelligenza artificiale. Ai topi è stato mostrato un breve spezzone del classico film noir del 1958 “Touch of Evil” mentre gli scienziati monitoravano la loro attività cerebrale. Si trattava di uno spezzone di film muto, in bianco e nero, che mostrava degli esseri umani che camminavano. Ci si aspetta che i topi non mostrino interesse per un film del genere e nemmeno i neuroni di una parte del loro cervello chiamata ippocampo, nota per essere cruciale per l’apprendimento e la memoria. Quando gli scienziati hanno guardato all’interno di questa parte del cervello dei topi, hanno scoperto che agisce solo come “sistema GPS”, che non è correlato all’apprendimento generale, ad esempio una conversazione. Questo era un grosso ostacolo per la ricerca sulla diagnosi della memoria e sui meccanismi di astrazione o IA. Tuttavia, i ricercatori hanno fatto una scoperta sorprendente: in risposta a questo film, nell’ippocampo si sono verificate esplosioni di attività sorprendenti ma altamente sistematiche. Gli scienziati sono riusciti persino a ricostruire segmenti specifici del film utilizzando queste misteriose esplosioni provenienti solo da una frazione di neuroni dell’ippocampo.
La trama si infittisce ulteriormente
Anche i neuroni di altre parti del cervello (la corteccia visiva primaria o il talamo), che si ritiene comunemente codifichino caratteristiche semplici come le linee verticali o orizzontali, hanno risposto in modo molto più robusto alle scene specifiche del film rispetto agli stimoli del libro di testo. In effetti, ogni parte del cervello analizzata, dai circuiti visivi semplici a quelli GPS, si è accesa in modo robusto in risposta a specifiche scene del film. Mehta ha detto che i risultati rappresentano un “importante cambiamento di paradigma” nel modo in cui gli scienziati possono studiare la capacità dei topi di ricordare un’esperienza o un evento specifico – o ciò che è noto come memoria episodica. Mehta ha detto che questo potrebbe aiutare gli scienziati ad affrontare una componente mancante nella ricerca sulle malattie della memoria come l’Alzheimer. “È una grande sfida creare eventi di questo tipo per i topi che imitino fedelmente gli eventi familiari agli esseri umani. Per questo ci siamo rivolti ai film”, ha detto Purandare, autore principale dello studio. “Secondo tutti i libri di testo, i filmati umani non dovrebbero generare alcun modello interpretabile nell’ippocampo dei topi”. Tuttavia, negli studi pubblicati su Nature nel 2021 e nel 2022, i ricercatori dell’UCLA hanno scoperto che i neuroni dell’ippocampo dei topi rispondevano a semplici stimoli visivi quando i topi esploravano la realtà virtuale, inducendo una robusta neuroplasticità. Pertanto, hanno ipotizzato che fosse possibile testare la memoria episodica nei topi mostrando loro un film e monitorando l’attività nel loro ippocampo. In questo nuovo studio, quasi la metà dei neuroni dell’ippocampo dei roditori ha codificato piccoli segmenti specifici del film, il che significa una notevole risposta agli eventi sullo schermo. La banalità del filmato muto, in bianco e nero, ha reso i risultati ancora più interessanti, ha detto Mehta. Infatti, i topi erano anche liberi di ignorare il filmato, se volevano.
“Se l’ippocampo si accende con questo filmato banale, senza alcuna richiesta di memoria, allora possiamo concludere con sicurezza che non è dovuto ad altri fattori, come l’aspettativa di ricompensa o l’eccitazione”, ha detto Mehta. “Siamo rimasti sbalorditi dalle risposte massicce nonostante la mancanza di queste componenti emotive”. Mehta ha detto che i dati preliminari indicano che rendere la scena più ricca aggiungendo elementi interessanti per i topi, come immagini di altri animali, suoni, ecc. potrebbe produrre una risposta ippocampale più forte, creando una risposta emotiva e ricordi episodici vivaci.
Risultati importanti anche per l’IA
Mehta ha detto che i risultati sono cruciali anche per migliorare l’intelligenza artificiale. “L’ippocampo è all’apice di una rete neurale profonda, con gli occhi all’estremità anteriore, seguiti dal talamo, dalle cortecce visive primarie e infine dall’ippocampo”. Ma, data la convinzione prevalente che l’ippocampo del topo sia “il sistema GPS”, gli esperimenti potrebbero studiare la corteccia visiva o l’ippocampo, ma non entrambi contemporaneamente. “I nostri risultati aprono la possibilità di studiare tutte queste aree cerebrali contemporaneamente e di determinare come il cervello crea un episodio da una serie di immagini che cadono sulla retina”, ha detto il dottor Purandare. “L’attivazione selettiva ed episodica dell’ippocampo del topo apre la possibilità di testare direttamente i disturbi della memoria episodica umana e le terapie utilizzando i neuroni del topo, un importante passo avanti”.
