Quando prendiamo anche semplici decisioni su come interagire con il mondo, facciamo affidamento su calcoli eseguiti da reti di neuroni che abbracciano il nostro cervello. Ma che cosa sono esattamente queste reti neurali? Per rispondere a questa domanda è necessario misurare l’attività di molti neuroni in tutto il cervello mentre un animale prende una decisione. Ora un team di ricercatori di Stanford ha sviluppato una tecnica ottica in grado di registrare contemporaneamente l’attività dei neuroni diffusa su tutta la superficie superiore di un corteccia cerebrale del topo, una parte chiave del cervello coinvolta nel prendere decisioni. Hanno pubblicato le loro scoperte a maggio sulla rivista Neuron. Gli studi ottici sul cervello non sono del tutto nuovi. I ricercatori sanno già come monitorare l’attività cerebrale usando coloranti fluorescenti e proteine ​​che emettono luce quando un neurone si accende. Fino ad ora, tuttavia, tali tecniche ottiche non sono state in grado di registrare questi deboli lampi di luce da molti neuroni, distribuiti attraverso la superficie curva della corteccia cerebrale e lavorando insieme per prendere una decisione come se prendere o meno un bicchiere d’acqua. Per superare questa barriera, i ricercatori di Stanford hanno progettato un microscopio bifocale – analogo agli occhiali bifocali – che consente loro di mantenere a fuoco l’intera superficie curva del cervello. Il microscopio bifocale utilizza una singola telecamera per catturare contemporaneamente due filmati di attività neurale: uno focalizzato sui lati del cervello e l’altro focalizzato sul centro, per fornire una vista affiancata mostrata in un video. I ricercatori hanno quindi estratto i segnali computazionalmente – riflettendo i tempi, l’intensità e la durata di quando i neuroni si attivano – da entrambi questi film per ottenere una misurazione completa dell’attività neurale su tutta la superficie. I ricercatori chiamano questo sistema Cortical Observation per Synchronous Multifocal Optical Sampling, o COSMOS. Oltre a studiare il controllo motorio e il processo decisionale, il team sta anche usando COSMOS per studiare la percezione sensoriale negli animali e come tecnica di screening per sviluppare migliori farmaci psichiatrici. Il prototipo del sistema COSMOS è relativamente semplice da costruire e costa meno di $ 50.000, che costa centinaia di migliaia di dollari in meno rispetto ad altri sistemi ottici per la registrazione delle dinamiche della popolazione neurale. Per incoraggiare l’ulteriore adozione e sviluppo della tecnica, gli autori hanno creato un sito Web con istruzioni per aiutare altri ricercatori a costruire i propri sistemi COSMOS. La speranza è che questa nuova metodica possa dare un contributo al progredire della ricerca neuroscientifica.

Daniele Corbo

Bibliografia: “Cortical Observation by Synchronous Multifocal Optical Sampling Reveals Widespread Population Encoding of Actions”. by Karl Deisseroth et al. Neuron

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