In che modo i miliardi di neuroni nel nostro cervello c’entrano con emozioni e comportamenti?

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Question Title: 
In che modo i miliardi di <font size="32">neuroni</font> nel nostro cervello c’entrano con emozioni e comportamenti?
Short answer: 

Cibo, sesso e rock 'n' roll: ecco quale potrebbe essere il motto di organismi complessi come i primati. Ma come si sono sviluppati questi comportamenti? Quanto dipendono dai meccanismi neuronali del cervello? All'ISTC il Laboratory of Computational Embodied Neuroscience (LOCEN) lavora per rispondere a questa domanda.

Extended answer: 

Se potessimo vedere il film della nostra vita, vedremmo prima un bambino curioso che impara attraverso l'interazione con l'ambiente, poi un ragazzino che sa fare azioni sempre più complesse, poi un adolescente in una tempesta di emozioni, e infine un adulto con un carattere ben delineato. Se potessimo dare un'occhiata al nostro cervello vedremmo 100 miliardi di neuroni connessi con piccoli "fili", in totale due volte più lunghi della circonferenza terrestre. Ed è proprio questo circuito neurale intricato e apparentemente disordinato che è il responsabile del film della nostra vita. Come? 

All'ISTC il  Laboratory of Computational Embodied Neuroscience (LOCEN) studia il modo in cui l'evoluzione ha costruito nel  nostro cervello quel macchinario motivazionale sofisticato, che guida i nostri processi di apprendimento e permette di adattarci in modo flessibile a situazioni impreviste. Costruendo così il motto dei primati, Cibo, sesso e rock 'n' roll.

Le motivazioni, guidate da neuromodulatori come la dopamina e la noradrenalina, sono legate al raggiungimento di ricompense biologiche, come cibo e compagni per la riproduzione. Negli organismi più sviluppati si sono via via costruiti meccanismi motivazionali che guidano l'acquisizione di un repertorio sempre più complesso di conoscenze. Questo è ben visibile nei bambini che giocano, con la loro la curiosità, il divertimento, il piacere di imparare: ecco il rock 'n' roll dell'evoluzione.

Sotto la spinta di queste motivazioni i miliardi di neuroni nel nostro cervello elaborano l'informazione da occhi, pelle e orecchie, le sfruttano nei nuovi contesti e così contribuiscono a farci raggiungere i nostri obiettivi. Per questo le azioni sono organizzate nel cervello in modo gerarchico e modulare per non interferire tra loro, ma allo stesso tempo possono essere facilmente assemblate per l'acquisizione di comportamenti sempre più complessi.

La missione del Laboratory Of Computational Embodied Neuroscience (LOCEN) è quella di comprendere i meccanismi cerebrali alla base di questi processi, e riprodurli con modelli computazionali. L'approccio seguito è fortemente interdisciplinare. I modelli vengono costruiti sulla base delle scoperte più recenti in neuroscienze, anatomia e fisiologia, e cercano quindi di riprodurre i comportamenti e i processi di apprendimento esibiti dagli organismi reali negli esperimenti psicologici e nelle osservazioni etologiche. Ciò permette di comprendere i principi generali dell'organizzazione e del funzionamento del cervello, e di realizzare previsioni che possono poi essere verificate in nuovi esperimenti.

I modelli costruiti dal gruppo LOCEN sono spesso incorporati in organismi simulati o persino robot reali (come il robot umanoide "iCub"), e vengono fatti muovere in ambienti simulati o reali. Testando così il rock 'n' roll del processo evolutivo. 

Contatti: Gianluca Baldassarre, Marco Mirolli

Gruppo ISTC: Laboratory Of Computational Embodied Neuroscience 

Pubblicazioni attinenti

Caligiore D., Borghi A., Parisi D., Baldassarre G. (2010). TRoPICALS: A Computational Embodied Neuroscience Model of Compatibility Effects. Psycological Review vol. 117, n. 4, pp. 1188-1228.

Mannella F., Mirolli M., Baldassarre G. (2010). The interplay of pavlovian and instrumental processes in devaluation experiments: a computational embodied neuroscience model tested with a simulated rat. In Tosh Colin and Ruxton Graeme (eds), Modelling Perception With Artificial Neural Networks, pp. 93-113. Cambridge, Cambridge University press. 

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CERVELLO / COGNIZIONE / EVOLUZIONE