IA e neuroscienze: un modello cerebrale impara come gli animali riducendo la sperimentazione
Con l'IA si costruisce da zero un cervello per scoprire come si formano le connessioni neuronali e le loro azioni. Un racconto incredibile tra scienza e ricerca.
Un team internazionale di ricercatori (Dartmouth College, MIT e università statale di New York) è riuscito a sviluppare un modello computazionale del cervello basato su principi biologici. Tra i primi risultati raggiunti, la capacità di replicare l’apprendimento visivo degli animali da laboratorio. Ma il modello non è costruito su dati animali ma su connessioni neuronali.
Riesce a simulare perfettamente il loro sistema di comunicazione chimico ed elettrico, come avviene tra le diverse regioni cerebrali. In quest’area agiscono corteccia, tronco encefalico, striato e sistemi modulati dall’acetilcolina. I comportamenti di apprendimento mostrati sono simili a quelli animali per ora.
Si sono registrati progressi irregolari e dinamiche neurali caratteristiche, come la sincronia beta tra regioni durante decisioni corrette. C’è anche un gruppo di neuroni incongruenti, il 20% sul totale. La loro attività prevedeva errori nei compiti di categorizzazione. La scoperta è stata poi confermata analizzando dati reali sugli animali; ci sono anche segnali neurali nuovi, mai osservati prima.
Da modello neuronale causale a piattaforma biomimetica: identifica errori e l’inizio delle decisioni sbagliate. In più sarà utile alla ricerca medica neurologica
Il modello presenta anche dettagli su piccola scala: sono state individuate coppie di neuroni eccitatori e inibitori importanti nelle attivazioni, anche se in competizione. Su larga scala sono state osservate delle architetture impegnate nella simulazione di cognizioni più complesse. I neuroni eccitatori ricevono input visivi tramite glutammato, mentre gli inibitori regolano l’attività di forza in uno schema classico, sintetizzabile nel motto “Chi vince prende tutto”. TAN è una sigla che sta per neurone tonicamente attivo, consente l’esplorazione delle azioni e dei risultati. Il rafforzamento delle connessioni tra corteccia e striato si è scoperto che aumenta la coerenza delle decisioni.
Il modello computazionale del cervello così creato prende il nome di piattaforma biomimetica. Gli studiosi sono arrivati non solo a individuare ma a definire in quale misura i circuiti neurali elaborano informazioni e commettono errori. La piattaforma può simulare anche stati patologici e testare interventi neuroterapeutici in silico. Un modello predittivo importante, non solo per le scoperte che porta sul cervello naturale, ma anche per le sperimentazioni, in misura minore, e utilizzi clinici che deriveranno dai suoi studi.
