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Sebbene la ricerca neuroscientifica sia fiorita negli ultimi dieci anni circa, il 2022 si è rivelato un anno eccezionale con alcune delle più grandi scoperte neuroscientifiche degli ultimi anni. Ecco 7 scoperte che mostrano il potenziale delle neuroscienze nel trasformare le nostre vite e persino la nostra definizione di vita stessa.
Queste firme EEG in stile battito cardiaco sono la prima prova indiretta che il cervello umano utilizza il calcolo quantistico. I potenziali evocati dall'EEG sono stati rilevati tramite una specifica tecnica MRI progettata per cercare rotazioni intrecciate nel cervello umano.
Attualmente sono spiegabili solo come giri di protoni nucleari nel cervello che sono entangled quantistici. Il fisico principale della scoperta ha riassunto:
"𝙒𝙚 𝙖𝙙𝙖𝙥𝙩𝙚𝙙 𝙖𝙣 𝙞𝙙𝙚𝙖, 𝙙𝙚𝙫𝙚𝙡𝙤𝙥𝙚𝙙 𝙛𝙤𝙧 𝙚𝙭𝙥𝙚𝙧𝙞𝙢𝙚𝙣𝙩𝙨 𝙩𝙤 𝙥𝙧𝙤𝙫𝙚 𝙩𝙝𝙚 𝙚𝙭𝙞𝙨𝙩𝙚𝙣𝙘𝙚 𝙤𝙛 𝙦𝙪𝙖𝙣𝙩𝙪𝙢 𝙜𝙧𝙖𝙫𝙞𝙩𝙮, 𝙬𝙝𝙚𝙧𝙚𝙗𝙮 𝙮𝙤𝙪 𝙩𝙖𝙠𝙚 𝙠𝙣𝙤𝙬𝙣 𝙠𝙣𝙤𝙬𝙣 𝙦𝙪𝙖𝙣𝙩𝙪𝙢 𝙨𝙮𝙨𝙩𝙚𝙢𝙨, 𝙬𝙝𝙞𝙘𝙝 𝙞𝙣𝙩𝙚𝙧𝙖𝙘𝙩 𝙬𝙞𝙩𝙝 𝙖𝙣 𝙪𝙣𝙠𝙣𝙤𝙬𝙣 𝙨𝙮𝙨𝙩𝙚𝙢. 𝙄𝙛 𝙩𝙝𝙚 𝙠𝙣𝙤𝙬𝙣 𝙨𝙮𝙨𝙩𝙚𝙢𝙨 𝙚𝙣𝙩𝙖𝙣𝙜𝙡𝙚, 𝙩𝙝𝙚𝙣 𝙩𝙝𝙚𝙣 𝙩𝙝𝙚 𝙪𝙣𝙠𝙣𝙤𝙬𝙣 𝙗𝙚 𝙗𝙚 𝙖 𝙦𝙪𝙖𝙣𝙩𝙪𝙢 𝙨𝙮𝙨𝙩𝙚𝙢, 𝙩𝙤𝙤. ''
In questo caso il sistema conosciuto era l'acqua cerebrale (fluido cerebrale) e il sistema sconosciuto era il cervello.
Inoltre, i livelli di entanglement erano correlati alle prestazioni della memoria a breve termine e alla consapevolezza cosciente, quindi è probabile che costituiscano una parte importante delle nostre funzioni cognitive di ordine superiore.
I processi quantistici sono stati ben consolidati nella biologia non umana. Ad esempio, senza il tunneling quantistico, la fotosintesi e, di conseguenza, la maggior parte della vita sulla terra, avrebbero potuto non esistere.
Questo studio non è nemmeno la prima prova della biologia quantistica umana.
I criptocromi trovati in Bird's Eye che sfruttano l'entanglement quantistico a stati di tripletto sono stati stabiliti come un meccanismo che consente loro di leggere il campo magnetico terrestre come una mappa. Anche gli occhi umani possiedono criptocromi, ma ad un certo punto della nostra evoluzione si sono disattivati.
I risultati di questo studio potrebbero segnare l’inizio di un cambiamento di paradigma nelle neuroscienze, oltre a rivelare modi chiave per far evolvere il calcolo quantistico basato sulle macchine e l’intelligenza generale artificiale.
Studio: Indicazioni sperimentali delle funzioni cerebrali non classiche , Christian Matthias Kerskens e David López Pérez.
Per la prima volta nella storia, gli animali potrebbero acquisire alcuni aspetti dell’intelligenza umana attraverso trapianti integrativi di cervello.
Gli organoidi (o assembloidi ) sono gruppi funzionanti di neuroni cresciuti in vitro, solitamente da cellule staminali della pelle. Queste formazioni cerebrali viventi relativamente complesse, che possono essere animali o umani, vengono utilizzate per studiare la meccanica neurale in laboratorio, al di fuori di un cervello reale.
Tuttavia, il loro valore di ricerca è piuttosto limitato dalle dimensioni e dalla complessità in cui possono crescere. Per superare questo problema, un nuovo approccio pubblicato su Nature, ha trapiantato gli organoidi della corteccia umana nel cervello di ratti viventi (nella foto sopra).
6 mesi dopo l'integrazione, i neuroni umani hanno raggiunto un nuovo ordine di maturazione, crescendo 6 volte più di quanto fosse possibile in vitro. La loro attività emulava meglio alcuni dei comportamenti più sofisticati riscontrati quando osservati nel cervello umano.
In un esperimento successivo, i ricercatori hanno attivato specificatamente i neuroni umani geneticamente modificati utilizzando l’optogenetica e sono riusciti con successo a influenzare la frequenza con cui i ratti cercavano una ricompensa.
Sebbene affascinante, questo nuovo ambito della ricerca biologica, e anche la biologia stessa, può essere irto di complicazioni etiche, incluso anche il modo in cui classificare un organismo ibrido di questo tipo.
Studio: Maturazione e integrazione del circuito di organoidi corticali umani trapiantati , Omer Revah et al.Stu
Questo video è più di quanto sembri: in realtà è la prima ibridazione riuscita di neuroni biologici e chip di silicio che imparano a giocare a un gioco simulato.
Come abbiamo appena visto, gli organoidi sono attualmente uno dei settori scientifici in più rapida evoluzione. Questa ricerca va in una direzione diversa, ma altrettanto sbalorditiva, sintetizzando un mix di organoidi umani/roditori con chip di computer.
L'obiettivo, soprannominato "intelligenza biologica sintetica" (SBI), è quello di unire sinergicamente queste forme di intelligenza un tempo divergenti.
In particolare, i ricercatori hanno cercato di sfruttare la potenza della complessità del terzo ordine riscontrata negli organoidi, cosa che non è mai stata ottenibile con l'informatica tradizionale. E inoltre, per raggiungere la definizione formale di sensibilità nelle culture neurali, dimostrando efficacemente l’apprendimento tramite feedback sensoriale.
In questo studio gli organoidi in vitro sono stati integrati con il calcolo "in silico" tramite una matrice multielettrodica ad alta densità. Utilizzando un feedback strutturato a circuito chiuso attraverso la stimolazione elettrofisiologica, l'esperimento denominato "BrainDish" è stato incorporato in una simulazione dell'iconico gioco per computer Pong.
La capacità dei neuroni riuniti in gruppi di rispondere in modo adattivo agli stimoli esterni è la base di tutto l'apprendimento degli animali. Sebbene questo esperimento iniziale sia una simulazione molto semplice, ha dimostrato un comportamento intelligente e senziente in un mondo di gioco simulato attraverso un comportamento diretto a uno scopo.
Questo approccio fornisce una nuova e promettente strada di ricerca per supportare o sfidare le teorie che spiegano come il cervello interagisce con il mondo e per studiare l’intelligenza in generale.
Studio: I neuroni in vitro apprendono e mostrano la sensibilità quando incorporati in un mondo di gioco simulato , Brett J. Kagan et al.
I ricercatori hanno fatto una scoperta potenzialmente rivoluzionaria per la salute umana nel 2022. I muscoli sono la massa magra più grande del nostro corpo, ma in termini di metabolismo ossidativo dell’intero corpo, bruciano solo il 15% del glucosio a riposo. Ciò è associato ai rischi per la salute derivanti da una seduta eccessiva .
Il soleo è un muscolo minore del polpaccio del peso di appena un chilo, ma possiede al suo interno uno speciale meccanismo, finora sconosciuto. Un nuovo studio presso l’Università di Houston ha dimostrato che quando questo muscolo specifico viene attivato con precisione, il metabolismo del glucosio in tutto il corpo aumenta drasticamente fino al 30-45%. Ciò si verifica con un dispendio energetico trascurabile derivante dalla contrazione effettiva del soleo.
L'esercizio consiste in un semplice sollevamento ripetitivo del tallone mantenendo la pianta del piede a terra, che può essere eseguito stando seduti sul pavimento o su una sedia. È stato soprannominato il " soleo push-up ", che innesca l'uso di una miscela di carburante sconosciuta in precedenza.
È interessante notare che questo tipo di contrazione del soleo viene disattivato mentre si cammina o si corre. Di conseguenza, il dispendio energetico muscolare degli arti inferiori è stato testato anche su un tapis roulant.
Sorprendentemente, il soleo push-up ha bruciato più del doppio di ossigeno rispetto alla corsa e decine di volte di più rispetto alla camminata. Gli effetti sono stati osservati negli adulti di età compresa tra 22 e 82 anni.
La conclusione è che la regolazione metabolica sistemica può essere notevolmente migliorata attivando un muscolo minore del polpaccio. I risultati di questa ricerca rivelano un modo ampiamente accessibile e pratico per contrastare i rischi significativi per la salute derivanti da una seduta prolungata, anche per le persone che fanno attività fisica regolarmente.
Studio: Un potente metodo fisiologico per amplificare e sostenere il metabolismo ossidativo del soleo migliora la regolazione del glucosio e dei lipidi , Marc T. Hamiliton, et al.
Una nuova scoperta accidentale pubblicata su Nature ha rivelato una nuova importante caratteristica della neuroplasticità nel cervello dei mammiferi adulti.
Un team di neuroscienziati dell’MTI stava studiando il cervello dei topi per mostrare come i dendriti dei neuroni elaborano gli input sinaptici in modi diversi, a seconda della loro posizione. Poiché ciò richiede tecniche ad altissima risoluzione, hanno scoperto incidentalmente un’abbondanza di microscopiche sinapsi silenziose , note come filopodi , sulle punte dei dendriti.
Il ricercatore capo ha commentato:
"𝙏𝙝𝙚 𝙛𝙞𝙧𝙨𝙩 𝙩𝙝𝙞𝙣𝙜 𝙬𝙚 𝙨𝙖𝙬, 𝙬𝙝𝙞𝙘𝙝 𝙬𝙖𝙨 𝙨𝙪𝙥𝙚𝙧 𝙗𝙞𝙯𝙖𝙧𝙧𝙚 𝙖𝙣𝙙 𝙬𝙚 𝙙𝙞𝙙𝙣'𝙩 𝙚𝙭𝙥𝙚𝙘𝙩, 𝙬𝙖𝙨 𝙩𝙝𝙖𝙩 𝙩𝙝𝙚𝙧𝙚 𝙬𝙚𝙧𝙚 𝙬𝙚𝙧𝙚 𝙛𝙞𝙡𝙤𝙥𝙤𝙙𝙞𝙖."
Le sinapsi sono i meccanismi neurali che consentono al cervello di collegarsi in modo flessibile in configurazioni quasi infinite. Tuttavia, le sinapsi già cablate funzionalmente richiedono un'elevata soglia di stimolazione per disaccoppiarsi e ricablarsi.
Le sinapsi silenziose hanno una soglia molto bassa e sono essenzialmente pronte a collegarsi con altri neuroni. Anche se in precedenza si credeva che i filopodi esistessero solo nei cervelli molto giovani. Ciò ha lasciato molte domande sui meccanismi su come i cervelli adulti siano ancora capaci di alti livelli di neuroplasticità.
Si è scoperto che i filopodi adulti sono anche molto sensibili alla plasticità hebbiana , dove un neurone può influenzare direttamente la plasticità sinaptica di un altro.
La scoperta offre una nuova comprensione su come la connettività funzionale possa essere guidata da questo nuovo meccanismo, consentendo un controllo flessibile del cablaggio sinaptico che espande le capacità di apprendimento del cervello maturo.
Offre anche spiegazioni su come possono formarsi nuovi ricordi.
“𝙏𝙝𝙚𝙨𝙚 𝙨𝙞𝙡𝙚𝙣𝙩 𝙨𝙮𝙣𝙖𝙥𝙨𝙚𝙨 𝙖𝙧𝙚 𝙡𝙤𝙤𝙠𝙞𝙣𝙜 𝙛𝙤𝙧 𝙣𝙚𝙬 𝙘𝙤𝙣𝙣𝙚𝙘𝙩𝙞𝙤𝙣𝙨, 𝙖𝙣𝙙 𝙬𝙝𝙚𝙣 𝙞𝙢𝙥𝙤𝙧𝙩𝙖𝙣𝙩 𝙣𝙚𝙬 𝙞𝙣𝙛𝙤𝙧𝙢𝙖𝙩𝙞𝙤𝙣 𝙞𝙨 𝙥𝙧𝙚𝙨𝙚𝙣𝙩𝙚𝙙, 𝙘𝙤𝙣𝙣𝙚𝙘𝙩𝙞𝙤𝙣𝙨 𝙗𝙚𝙩𝙬𝙚𝙚𝙣 𝙩𝙝𝙚 𝙧𝙚𝙡𝙚𝙫𝙖𝙣𝙩 𝙣𝙚𝙪𝙧𝙤𝙣𝙨 𝙣𝙚𝙪𝙧𝙤𝙣𝙨 𝙖𝙧𝙚. 𝙏𝙝𝙞𝙨 𝙡𝙚𝙩𝙨 𝙩𝙝𝙚 𝙗𝙧𝙖𝙞𝙣 𝙘𝙧𝙚𝙖𝙩𝙚 𝙣𝙚𝙬 𝙢𝙚𝙢𝙤𝙧𝙞𝙚𝙨 𝙬𝙞𝙩𝙝𝙤𝙪𝙩 𝙤𝙫𝙚𝙧𝙬𝙧𝙞𝙩𝙞𝙣𝙜 𝙩𝙝𝙚 𝙞𝙢𝙥𝙤𝙧𝙩𝙖𝙣𝙩 𝙢𝙚𝙢𝙤𝙧𝙞𝙚𝙨 𝙨𝙩𝙤𝙧𝙚𝙙 𝙞𝙣 𝙢𝙖𝙩𝙪𝙧𝙚 𝙢𝙖𝙩𝙪𝙧𝙚, 𝙬𝙝𝙞𝙘𝙝 𝙖𝙧𝙚 𝙝𝙖𝙧𝙙𝙚𝙧 𝙝𝙖𝙧𝙙𝙚𝙧 𝙩𝙤. ”
Un aspetto fondamentale di questa ricerca è che il nostro cervello è neuroanotomicamente preparato in modo tale da consentire loro di rimanere altamente adattivi per tutta l’età adulta, potenzialmente pronti a subire cambiamenti trasformativi.
Studio: I filopodi sono un substrato strutturale per le sinapsi silenziose nella neocorteccia adulta , Dimitra Vardalaki, Kwanghun Chung e Mark T. Harnett
La stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) prevede l'applicazione di una debole stimolazione elettrica al cuoio capelluto per aumentare potenzialmente l'attività cerebrale, noto anche meno scientificamente come "zapping cerebrale". Esiste da un po', ad esempio la DARPA lo ha studiato circa dieci anni fa. La maggior parte della ricerca si è concentrata su popolazioni sane o ad alte prestazioni, ma sono emerse poche prove convincenti.
Uno studio appena pubblicato suggerisce che i benefici di questo metodo potrebbero effettivamente essere specifici per gli anziani con problemi di memoria.
I ricercatori hanno valutato gli effetti dell’allenamento della memoria come una valutazione composita complessiva della capacità di memoria di lavoro, confrontando gli anziani con quelli con problemi di memoria.
Hanno scoperto che, mentre tutti gli individui hanno migliorato le proprie prestazioni durante l’allenamento, la tDCS con l’allenamento della memoria di lavoro ha beneficiato selettivamente gli individui anziani (OO) con una capacità di memoria di lavoro inferiore.
È interessante notare che hanno anche scoperto che le prestazioni con la stimolazione tDCS erano peggiori negli anziani più giovani, che in realtà mostravano punteggi di memoria di lavoro significativamente più alti con la stimolazione fittizia.
Sono necessarie ulteriori ricerche, ma questa potrebbe essere una rara prova che i benefici della neurostimolazione o della neuromodulazione possano essere altamente neurologicamente specifici.
Inoltre, una tecnica simile di stimolazione elettrica chiamata stimolazione transcranica a corrente alternata (tACS), che utilizza correnti elettriche CA a basso livello per innescare un’intensificata attività cerebrale, ha dimostrato per la prima volta che può innescare cambiamenti significativi nella cognizione.
In uno studio pubblicato su Nature, 150 persone di età compresa tra 65 e 88 anni hanno svolto un compito di richiamo della memoria con un elenco di parole della durata di 20 minuti mentre venivano colpiti dal cervello. Questo è stato ripetuto per 4 giorni.
In contrasto con la stimolazione simulata, i risultati hanno mostrato che le prestazioni della memoria sono migliorate nel corso dei quattro giorni e che questi guadagni sono persistiti anche un mese dopo.
Forse in modo più convincente, quando le regioni della corteccia prefrontale associate alla memoria a lungo termine sono state mirate alla stimolazione, le prestazioni sono migliorate nel ricordare le parole all’inizio dell’elenco. Quando sono state prese di mira le regioni del lobo parietale coinvolte nella memoria di lavoro, il ricordo è stato potenziato per le parole vicine alla fine dell’elenco.
I risultati sono molto più convincenti rispetto ad altri studi in questo campo. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che lo zapping è stato effettuato nell'arco di diversi giorni anziché in una singola sessione. In ogni caso, ora sembra che il tACS possa svolgere un ruolo positivo nel miglioramento delle funzioni cerebrali.
Studio 1: Gli anziani con una capacità di memoria di lavoro inferiore beneficiano della stimolazione transcranica con corrente continua se combinata con l'allenamento della memoria di lavoro , Sara Assecondi et al.
Studio 2: Miglioramento duraturo e dissociabile della memoria di lavoro e della memoria a lungo termine negli anziani con neuromodulazione ripetitiva , Shey Grover, et al.
Sebbene vi sia stato un ampio dibattito scientifico sull’efficacia delle applicazioni dell’allenamento cerebrale, una nuova ricerca ha dimostrato con forza che un intervento di allenamento cognitivo di 4 settimane può migliorare significativamente la mentalità di crescita nei bambini di età compresa tra 7 e 10 anni.
La mentalità della crescita si basa sulla convinzione che la propria intelligenza possa cambiare con lo sforzo associato a: -
- aumento del desiderio di apprendere
- opinioni positive sullo sforzo
- disponibilità ad affrontare le sfide
Oltre a utilizzare valutazioni pre e post della mentalità di crescita, sono state eseguite scansioni fMRI dettagliate prima e dopo l'allenamento. Oltre al trasferimento diretto nelle valutazioni, le scansioni hanno rivelato cambiamenti neurologici positivi in più regioni del cervello cruciali per il controllo cognitivo, la motivazione e la memoria.
La plasticità dei circuiti cortico-striatali è emersa come un forte predittore di quali bambini abbiano tratto i maggiori benefici dall’allenamento.
Le misure della mentalità di crescita prima della formazione erano anche associate a competenze matematiche più elevate post-formazione, suggerendo che livelli più elevati di mentalità di crescita portavano a migliori prestazioni in matematica con la formazione. Tuttavia, è interessante notare che i bambini con competenze matematiche inferiori prima della formazione mostrano maggiori guadagni nella mentalità di crescita in risposta alla formazione.
Poiché le influenze positive sulla mentalità di crescita in giovane età possono influenzare notevolmente il percorso di sviluppo di un bambino, i risultati mostrano che gli interventi di formazione cognitiva hanno il potenziale per migliorare i risultati complessivi della vita.
Studio: L'allenamento cognitivo migliora la mentalità di crescita nei bambini attraverso la plasticità dei circuiti cortico-striatali , Lang Chen, et al.
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