Una teoria che spiega le abilità di perlustrazione animale
DIANE RICHMOND
NOTE
E NOTIZIE - Anno X – 21 aprile 2012.
Testi pubblicati sul sito
www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a
notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la
sezione “note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici
selezionati fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori
riviste e il cui argomento rientra negli oggetti di studio dei soci componenti
lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.
[Tipologia del testo:
RECENSIONE]
Gli animali
sono capaci di percorrere e perlustrare uno spazio anche in assenza di
contrassegni territoriali che fungano da punti di repere
topograficamente caratterizzanti e facilitanti l’orientamento. Una tale abilità
può essere considerata come una dimostrazione comportamentale di path integration,
funzione assolta grazie a sistemi di neuroni come le cellule di luogo (place cells) e le cellule
griglia (grid cells) capaci
di risposte invarianti rispetto al percorso anche al buio, e che, insieme con
altre popolazioni neuroniche specializzate, costituiscono un navigatore in
grado di fornire elementi razionali di base per lo spostamento in qualsiasi
ambiente. L’attività di questi neuroni dipende primariamente dalla
localizzazione spaziale dell’animale, indipendentemente da quale traiettoria
sia stata seguita per giungere in quella posizione. La comprensione dell’esatta
fisiologia di questi sistemi sta impegnando numerosi gruppi di ricerca e,
sebbene siano stati proposti vari modelli di path integration, nessun singolo quadro teorico finora ipotizzato
si adatta a tutti i meccanismi computazionali di cui sono capaci questi sistemi
neuronici. John Issa e Kechen Zhang
hanno derivato un insieme di condizioni necessarie
e sufficienti per una classe
generale di sistemi che eseguono una esatta path integration (John B. Issa & Kechen Zhang, Universal conditions for exact path integration
in neural systems. Proceedings of the National Academy
of Science USA [Epub ahead of print
doi:10.1073/pnas.1119880109], 2012).
Gli autori provengono dal Department of
Biomedical Engineering, The Johns Hopkins University School of Medicine,
Baltimore, MD (USA).
Le condizioni necessarie e sufficienti individuate dai due ricercatori includono 1) la modulazione moltiplicativa degli inputs di velocità e 2) una condizione di path-invariance che limita la struttura delle connessioni nella rete neurale sottostante. In particolare, perché un sistema lineare soddisfi la condizione di path invariance, le matrici del peso sinaptico effettivo devono commutare per differenti velocità.
La teoria, dettagliatamente ed efficacemente esposta dai due autori dell’articolo, subsume vari modelli di esatta path integration come casi speciali. In particolare, Issa e Zhang hanno impiegato le cellule griglia della corteccia entorinale come esempio per dimostrare che il loro quadro teorico può fornire una guida utile per trovare soluzioni inattese a problemi di path integration. Questa cornice teorica sembra molto promettente e in grado di fornire supporto a futuri studi sperimentali o di costruzione di modelli funzionali, in quanto sembra potersi applicare ad un’ampi classe di sistemi di integrazione neuronica.
L’autrice della nota ringrazia la
dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla
lettura delle numerose recensioni di lavori di argomento connesso che compaiono
nelle “Note e Notizie” (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA” del
sito).