Cervello al microscopio: elaborazione ottimale delle informazioni decodificate!

Cervello al microscopio: elaborazione ottimale delle informazioni decodificate!

Il 9 marzo 2025 l’Università Tecnica di Dresda ha pubblicato scoperte rivoluzionarie su come funziona il cervello umano in relazione all’elaborazione delle informazioni. In uno studio effettuato nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze è stato pubblicato, gruppi di ricerca internazionali di Dresda, Tubinga, Parigi e Shanghai hanno spiegato come il cervello elabora le informazioni in modo efficiente e si adatta in modo flessibile alle mutevoli sfide. Questa nuova ricerca fornisce informazioni sui principi di criticità e codifica efficiente, riducendo così i segnali ridondanti.

Gli scienziati hanno sviluppato un modello matematico che simula le reti neurali per studiare le prestazioni del cervello. Hanno condotto un esperimento in cui hanno variato il livello di rumore nelle reti. I risultati hanno mostrato che un livello medio di rumore porta alle massime prestazioni. Un livello moderato di rumore migliora l’elaborazione delle informazioni, mentre troppo poco o troppo rumore compromette la flessibilità e l’efficienza. Questi risultati supportano l’ipotesi che il cervello possa raggiungere un equilibrio tra precisione e flessibilità in condizioni di rumore ottimali.

Criticità nel sistema nervoso

La concettualizzazione della criticità descrive uno stato in cui il cervello risponde in modo ottimale alle influenze esterne. Secondo lo studio si sono verificati tipici segnali di criticità, tra cui le cosiddette “valanghe neurali”. Troppa sincronicità tra i neuroni ne limita la flessibilità, mentre schemi caotici con rumore eccessivo possono ridurre l’efficienza dell’elaborazione delle informazioni. Un ordine eccessivo nei circuiti neurali potrebbe portare a disturbi psicologici, una tendenza osservata nella patogenesi della schizofrenia, della depressione e del disturbo ossessivo-compulsivo.

Le conoscenze acquisite da questi studi sull’equilibrio del cervello potrebbero aprire nuove opzioni di trattamento per i disturbi mentali. Pertanto, l’iperconnettività nella schizofrenia evidenzia un’attività neuronale caotica, mentre la depressione si basa su un ordine eccessivo. Questi aspetti di criticità potrebbero anche aprire la strada allo sviluppo di sistemi di intelligenza artificiale più adattabili e robusti ispirati al cervello umano.

Il ruolo delle neuroscienze cognitive

Anche l'Università Christian Albrechts di Kiel è coinvolta nella ricerca sull'elaborazione neurale delle informazioni. Qui studiamo come l'elaborazione delle informazioni biologiche può essere trasferita a sistemi tecnici al fine di sviluppare architetture informatiche efficienti dal punto di vista energetico. Ultimi risultati, pubblicati sulla rivista Rapporti scientifici, mostrano che il cervello umano utilizza nella vita di tutti i giorni circa 25 Watt, mentre i computer e gli smartphone moderni richiedono molta più energia. La cosiddetta “ipotesi del cervello critico” serve come base per comprendere perché il cervello funziona più velocemente e in modo più efficiente dal punto di vista energetico in uno stato critico.

I risultati della ricerca mostrano che non solo i meccanismi interni ma anche le influenze esterne possono contribuire alla formazione dello stato critico. Questi risultati sono stati ottenuti attraverso la modellizzazione matematica di reti artificiali che imitano il comportamento delle reti neurali umane.

In sintesi, una visione più approfondita della criticità del cervello non solo fa avanzare la comprensione della cognizione e della salute mentale, ma getta anche le basi per i futuri sviluppi dell’intelligenza artificiale. Lo studio continuo di questi aspetti potrebbe rivoluzionare l’approccio a molte malattie neurologiche e mentali.