Un singolo neurone può essere un supercomputer, secondo uno studio cinese
Per decenni, l’immagine standard di come il cervello pensa è stata quella di una rete di molti neuroni semplici, simili a punti, che si passano segnali fino a che il calcolo emerge in qualche modo. Un nuovo studio di ricercatori cinesi mette in discussione questa immagine: un singolo neurone, sostengono, non è affatto un nodo semplice. I suoi dendriti ramificati equivalgono a un “supercomputer” in grado di eseguire da soli un calcolo cognitivo avanzato.
Il lavoro proviene da un team guidato da Xu Ninglong, ricercatore presso il Centro per l’Eccellenza in Scienze del Cervello e Tecnologie Intelligenti, parte dell’Accademia Cinese delle Scienze, con sede a Shanghai. I risultati sono stati pubblicati online il 16 ottobre su Science, una delle riviste scientifiche generali più citate al mondo.
“È come il lavoro di diversi computer in rete tra loro: un singolo ‘supercomputer’ dendritico può farlo”, ha detto Xu, secondo un articolo di Science and Technology Daily, il giornale del ministero della Scienza e della Tecnologia cinese. I dendriti sono i rami simili ad alberi che si estendono dal corpo di un neurone e ricevono i segnali in arrivo, una caratteristica familiare in ogni diagramma di una cellula nervosa.
Nel modello tradizionale, un neurone somma i segnali che arrivano alle sue numerose sinapsi e si attiva se il totale supera una soglia: un compito piuttosto modesto per ogni cellula, con la vera intelligenza che emerge da un numero enorme di connessioni. La nuova ricerca suggerisce che i dendriti stessi eseguono un’elaborazione sostanziale prima che qualsiasi segnale raggiunga il corpo cellulare, eseguendo di fatto un calcolo all’interno di una singola cellula.
Le implicazioni vanno oltre le neuroscienze di base. Comprendere come i neuroni biologici calcolino in modo così efficiente è da tempo un’ispirazione per gli ingegneri informatici che cercano di costruire macchine più capaci e parsimoniose dal punto di vista energetico, e per i ricercatori che cercano di capire l’apprendimento, la memoria e le malattie neurologiche a livello di singole cellule.
La scoperta si inserisce anche in un quadro più ampio delle neuroscienze cinesi, dove i ricercatori hanno investito molto in tecniche di imaging, registrazione e modellizzazione che permettono di osservare i neuroni viventi al lavoro. Poter mostrare il calcolo all’interno di un singolo dendrite richiede sia esperimenti delicati sia una seria modellizzazione teorica.
Lo studio è stato riportato come una delle principali notizie scientifiche del giorno dai media cinesi, presentato come una riscrittura di un’assunzione da manuale piuttosto che come un risultato incrementale. Per il pubblico generale, il messaggio è semplice: i mattoni del cervello potrebbero essere molto più intelligenti di quanto suggerisca il diagramma standard, e il confine tra “una cellula” e “una rete” è più sfumato di quanto gli scienziati pensassero una volta.
Restano delle domande, come per qualsiasi nuovo risultato. Quanto sia diffuso questo calcolo dendritico tra le regioni cerebrali e le specie, e come contribuisca al comportamento reale, richiederà anni di lavoro successivo. Ma l’affermazione stessa è sorprendente: se un singolo neurone può eseguire un calcolo cognitivo, le decine di miliardi di neuroni stimati nel cervello rappresentano una potenza di calcolo molto maggiore di quanto il vecchio modello riconoscesse loro.