Pi greco nel cervello? Uno studio pubblicato su Science nel 2010.
Perché alcune forme, come la circonferenza, ci appaiono perfette? Come fanno gli animali a riconoscere forme (come le forme di altri animali) e situazioni di pericolo (come un dirupo)? In uno studio pubblicato su Science il 19 novembre 2010 un gruppo di
ricerca internazionale coordinato da Matthias Kaschube
(Max-Planck-Institute for Dynamics and Self-Organization, Bernstein
Center for Computational Neuroscience, Faculty of Physics,
Göttingen University) ha misurato alcuni
parametri dei gruppi di neuroni
specializzati nel riconoscimento di una particolare categoria di forme:
gli orientamenti di un bordo. E dall'analisi delle posizioni di particolari raggruppamenti di neuroni in relazione a una serie di altri parametri fornisce un numero
costante in tutte le tre specie: 3,14.
Chi studia la corteccia visiva sta disegnando una mappa del cervello basata sul riconoscimento degli stimoli visivi. Lo studio dell’attivazione dei neuroni secondo alcuni autori mostra che il riconoscimento degli stimoli avviene intorno a un punto fisso: paragonabile all'asse di rotazione di una girandola (pinwheel in inglese). Secondo questo modello i neuroni si attivano a grappoli intorno ai pinwheel per rispondere agli stimoli visivi. Sfruttando la teoria degli attrattori instabili di Lorenz (il primo esempio di un sistema di equazioni differenziali in grado di descrivere un comportamento complesso, introdotte da Edward N. Lorenz al MIT nel 1963), l'analisi, condotta su tre specie (il furetto, la tupaia e il galagone) ha mostrato che il rapporto fra la densità dei centri dei pinwheels è proprio pigreco.
Universality in the Evolution of Orientation Columns in the Visual Cortex
Science 19 November 2010: vol. 330 no. 6007 pp. 1113-1116
Matthias Kaschube, Michael Schnabel, Siegrid Löwel, David M. Coppola, Leonard E. White, Fred Wolf
Abstract
π = Visual Cortex (Science, 19 November 2010)
Chi studia la corteccia visiva sta disegnando una mappa del cervello basata sul riconoscimento degli stimoli visivi. Lo studio dell’attivazione dei neuroni secondo alcuni autori mostra che il riconoscimento degli stimoli avviene intorno a un punto fisso: paragonabile all'asse di rotazione di una girandola (pinwheel in inglese). Secondo questo modello i neuroni si attivano a grappoli intorno ai pinwheel per rispondere agli stimoli visivi. Sfruttando la teoria degli attrattori instabili di Lorenz (il primo esempio di un sistema di equazioni differenziali in grado di descrivere un comportamento complesso, introdotte da Edward N. Lorenz al MIT nel 1963), l'analisi, condotta su tre specie (il furetto, la tupaia e il galagone) ha mostrato che il rapporto fra la densità dei centri dei pinwheels è proprio pigreco.
Universality in the Evolution of Orientation Columns in the Visual Cortex
Science 19 November 2010: vol. 330 no. 6007 pp. 1113-1116
Matthias Kaschube, Michael Schnabel, Siegrid Löwel, David M. Coppola, Leonard E. White, Fred Wolf
Abstract
The brain’s visual cortex processes
information concerning form, pattern, and motion within functional maps
that reflect the
layout of neuronal circuits. We analyzed
functional maps of orientation preference in the ferret, tree shrew, and
galago—three
species separated since the basal radiation of
placental mammals more than 65 million years ago—and found a common
organizing
principle. A symmetry-based class of models for
the self-organization of cortical networks predicts all essential
features
of the layout of these neuronal circuits, but
only if suppressive long-range interactions dominate development. We
show mathematically
that orientation-selective long-range
connectivity can mediate the required interactions. Our results suggest
that self-organization
has canalized the evolution of the neuronal
circuitry underlying orientation preference maps into a single common
design.
π = Visual Cortex (Science, 19 November 2010)
The pinwheel density is π (The Mostly Color Channel, December 15, 2010)
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