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Mercoledì, Dicembre 13, 2017
Scienza e Futuro Verso il controllo della mente: creati e impiantati i primi ricordi artificiali ed il mimetismo fotonico dei camaleonti

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Verso il controllo della mente: creati e impiantati i primi ricordi artificiali ed il mimetismo fotonico dei camaleonti

Durante il sonno è possibile creare ricordi artificiali, utilizzando una stimolazione transcranica di alcune aree cerebrali in una particolare fase di attività dell'ippocampo: lo ha dimostrato uno studio condotto su topi di laboratorio da Gaetan de Lavilléon dell'Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris e colleghi di altri istituti francesi che firmano un articolo su “Nature Neuroscience”. In seguito alla stimolazione, i roditori hanno infatti dimostrato di ricordare un particolare punto del proprio ambiente dove in realtà non sono mai stati.

L'ippocampo è la regione cerebrale che fa da substrato neuronale alle mappe mentali che consentono di muoversi in un certo ambiente. Un ruolo particolarmente importante in questo processo è quello delle cellule di posizione che, rilevando costantemente le coordinate spaziali del corpo costituiscono una sorta di "GPS biologico", come dimostrato nelle ricerche di John O’Keefe, May-Britt Moser e Edvard Moser, che per questo hanno ottenuto il premio Nobel per la medicina nel 2014.

Creati ricordi artificiali durante il sonno

Rappresentazione artistica dell'ippocampo: l'attività di questa regione cerebrale durante il sonno indica il consolidamento dei ricordi degli eventi vissuti durante la veglia

Il sistema di posizionamento biologico è strettamente connesso a quanto avviene nel cervello mentre si dorme. Numerose ricerche infatti hanno dimostrato che, durante il sonno dei mammiferi, gli schemi di attività dei neuroni ippocampali riproducono l'attivazione che hanno avuto durante la veglia, in un processo che viene interpretato come il consolidamento dei ricordi degli input spaziali. L'attivazione di questa fase di consolidamento è testimoniata da un caratteristico schema di onde cerebrali note come SPW-R (sharp wave ripples).

De Lavilléon e colleghi hanno condotto alcuni test per verificare se interferendo con la fase di consolidamento dei ricordi durante il sonno fosse possibile modificare il comportamento di alcuni topi. Usando elettrodi intracranici, hanno stimolato in cinque topi addormentati i cammini neurali connessi ai processi di ricompensa, esattamente nelle fasi in cui gli strumenti mostravano un'intensa attività dell'ipocampo, e in particolare in alcune cellule di posizione. Altri due topi hanno invece ricevuto una stimolazione non legata ai cammini di ricompensa.

Una volta svegli, gli animali che avevano ricevuto la stimolazione ai processi di ricompensa trascorrevano più tempo in un punto dell'ambiente in cui non erano mai stati, probabilmente quello associato alle cellule di posizione attive durante la stimolazione stessa, indicando che nel loro cervello si erano formati ricordi artificiali. Nei topi in cui la stimolazione non era legata ai cammini di ricompensa il comportamento non si manifestava.

Il risultato, secondo i ricercatori, dimostra che l'attività delle cellule durante il sonno elabora una quantità significativa d'informazione necessaria alla navigazione nello spazio, confermando le ipotesi fin qui formulate sul consolidamento dei ricordi all'interno dell'ippocampo.

Il mimetismo "fotonico" dei camaleonti


Molti camaleonti hanno la straordinaria capacità di esibire cambiamenti di colore complessi e rapidi non solo per mimetizzarsi, ma anche durante le interazioni sociali, come il corteggiamento o la competizione con un rivale. Questa capacità è particolarmente spiccata nei camaleonti pantera (Furcifer pardalis), una specie originaria del Madagascar, di cui qui sono mostrate diverse immagini.

A differenza di altre creature in grado di mimetizzarsi, nel camaleonte i cambiamenti di colore non si basano sull'accumulo o la dispersione di pigmenti, ma su cambiamenti strutturali che influenzano la riflessione della luce da parte della pelle. In un articolo pubblicato su “Nature Communications” Michel Milinkovitch e colleghi  dell'Università di Ginevra hanno in particolare dimostrato che in questi animali sono presenti più strati sovrapposti di cellule che riflettono la luce in modo differente, e che la disposizione strutturale delle cellule dello strato superiore è differente a seconda che l'animale sia in uno stato di rilassamento o di eccitazione. Di fatto, osservano i ricercatori, il cambiamento di colore avviene con un meccanismo analogo a quella delle cosiddette strutture a cristalli fotonici attivi. Infine, un terzo strato di cellule ancora più profondo e più spesso ha la funzione di riflettere una parte sostanziale della luce nello spettro dell'infrarosso vicino.

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