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Legge matematica propone una grande teoria unificata del cervello


Il professor Karl Friston del Wellcome Trust Centre for Neuroimaging ha messo a punto una legge matematica che si avvicina ad un grande teoria unificante del modo in cui funziona il cervello

Il 16 marzo 2010 la STOA (Valutazione delle scelte scientifiche e tecnologiche) del Parlamento europeo ha organizzato la Settimana del cervello (Brain Awareness Week). Come parte della manifestazione, il professor Karl Friston del Wellcome Trust Centre for Neuroimaging è stato invitato a presentare un lavoro che potrebbe rivoluzionare la ricerca sul cervello.

Il professor Friston ha messo a punto una legge matematica che si avvicina ad un grande teoria unificante del modo in cui funziona il cervello. Una teoria unificante - seguendo una semplice equazione - potrebbe svelare i misteri che avvolgono i disturbi neurogenetici, altre malattie e il modo in cui funzionano i processi decisionali e dell'apprendimento dell'uomo. Circa il 35 per cento di tutte le patologie umane sono originate nel cervello.

In Europa, ciò potrebbe implicare una revisione del modo in cui è condotta la ricerca sul cervello. Secondo Paul Rübig, presidente della STOA, solo lo scorso anno l'UE ha speso oltre 400 milioni di euro per curare i disturbi e le malattie degenerative del cervello. Capire il funzionamento del cervello aiuta i ricercatori a trovare terapie per trattare queste patologie. Ne potrebbero trarre vantaggio non soltanto le persone, ma anche obiettivo UE di finanziamento della ricerca sul cervello.

Per decenni scienziati e ricercatori hanno cercato di creare la mappa del cervello, usando tecniche di dissezione invasive e l'elaborazione e visualizzazione di immagini attraverso l'uso della risonanza magnetica, radiografie e scansioni CAT.
Così, mentre ora sono più chiare le rappresentazioni fisiche delle aree del cervello umano, rimangono un mistero l'integrazione funzionale e i principi che sono alla base delle interazioni neuronali. Almeno fino a quando il professor Friston ha sviluppato la sua teoria.

"Si tratta di una modellazione fondamentale del cervello. È un sogno che si avvera, perché ora disponiamo di una teoria con cui lavorare per capire cosa succede nel cervello", dice il dottor Thierry Metens dal reparto di radiologia dell'ospedale Erasmus dell'Université libre de Bruxelles, che ha partecipato all'evento.

"È stato un momento Eureka", ha detto il professor Friston, quando ha realizzato appieno il suo potenziale. "Tutto dall'azione alla percezione era volto a ridurre al minimo l'energia libera. La sfida è di capire l'accoppiamento e l'integrazione della zona del cervello".

Il lavoro del professor Friston si basa sulla teoria bayesiana del funzionamento del cervello, ovvero su un principio di probabilità in base al quale il cervello compie costantemente previsioni sul mondo circostante, che poi aggiorna in base a ciò che sente.

Teoria del professor Friston dice che l'azione e la percezione - secondo il principio dell'energia libera - porta all'ottimizzazione delle attività neuronali e neuromuscolari, per eliminare gli errori di previsione per l'energia libera basandosi su modelli generativi di dati sensoriali. L'energia libera è essenzialmente un meccanismo di previsione dell'errore. Quest'energia può essere utilizzata all'interno di un sistema, una volta rimossa l'energia non utilizzata del sistema.

Ad esempio, le migliaia di uccelli negli storni, che si muovono come una massa unica, si auto-organizzano per ridurre al minimo la sorpresa. Mentre gli uccelli non possono misurare la sorpresa, sono però in grado di misurare l'energia libera, che secondo la teoria di Friston è sempre più grande della sorpresa. Gli uccelli, pertanto, ridurranno al minimo l'energia libera, in modo che piccoli errori possano causare solo sorprese minime.

A parte l'azione e la percezione, la riduzione al minimo dell'energia ha anche implicazioni per l'apprendimento, lo sviluppo neurologico e l'evoluzione.

"L'omeostasi ci mantiene in vita. Rimaniamo vivi riducendo al minimo la sorpresa nel nostro ambiente", aggiunge il professor Friston.

Al convegno è seguito un workshop sulla misurazione della funzione cerebrale. I relatori del workshop hanno discusso i recenti progressi nel campo dell'imaging cerebrale, la direttiva UE 2004/40/CE e il suo rapporto con la risonanza magnetica.

STOA fornisce valutazioni specialistiche e indipendenti delle opzioni scientifiche e tecnologiche nei settori della politica, ai comitati presso il Parlamento europeo. STOA ha inoltre co-organizzato la Settimana del cervello, insieme alla European Dana Alliance e al Belgian Brain Council.

Redazione MolecularLab.it (22/03/2010)
Pubblicato in Medicina e Salute
Tag: Friston, matematica, neuroscienze, cervello, bayesiano, STOA
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