Troppo semplice il modello neurobiologico di acquisizione di nuovi dati finora seguito: non è la generica formazione di nuove sinapsi, il punto di contatto e scambio tra neuroni, a generare apprendimento. Una nuova scoperta mostra come non ci sia una regola unica di comportamento per tutti i neuroni, e che ognuno di essi, così come ogni singola sinapsi, segue linee di funzionamento diverse. Lo stesso vale per differenti aree del cervello.
Lo studio che ha consentito questa scoperta è stato realizzato su topi che effettuavano sessioni di apprendimento. Apprendimento per topi, ovviamente, fatto di scoperte utili ai topi, ma i risultati sono ritenuti dai ricercatori applicabili anche all’apprendimento umano.
L’acquisizione di nuove informazioni si configura quindi come il risultato di tante modifiche diffuse a livello sinaptico: cambiamenti locali che contribuiscono a una finalità collettiva che è l’acquisizione di un nuovo bit di conoscenza. Un po’ quello che succede con il lavoro collettivo delle formiche. Ognuna svolge un suo piccolo compito e non è neppure «a conoscenza» del compito collettivo che sta perseguendo l’intero formicaio.
Questo sistema è stato definito credit assignment problem che si potrebbe tradurre come il problema dell’assegnazione del merito: ogni singola sinapsi non può «sapere» come la sua piccola modifica contribuisca al risultato finale di aggiungere una nuova informazione.
Gli stessi autori della scoperta, che hanno pubblicato i risultati sulla rivista Science, sono rimasti sorpresi dal complesso meccanismo neurobiologico che sta emergendo dietro l’apprendimento. La scoperta è stata possibile grazie all’utilizzo di una innovativa tecnica che consente di visualizzare gli input e gli output dei neuroni nel momento stesso in cui avvengono.
«La nuova visione cambia in maniera radicale il modo in cui comprendiamo come il cervello risolve il “problema dell’assegnazione del merito” attraverso computazioni diverse in parallelo» dice il coordinatore dello studio Takaki Komiyama, del Kavli Institute for Brain and Mind di La Jolla, in California.
La scoperta potrà avere ricadute sulle modalità di sviluppo dell’Intelligenza Artificiale, ma sarà utile anche per meglio comprendere e potenzialmente trattare alcuni disturbi psichici nei quali giocano un ruolo importante l’apprendimento di nuove informazioni o il suo opposto, la scomparsa di informazioni e conoscenze precedentemente acquisite, come il disturbo da stress post-traumatico e la malattia di Alzheimer.
18 aprile 2025
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