[pubblicato su Nature Italy il 20 gennaio 2022]
Rats and humans are sensitive to the same statistical features of visual textures. The finding could help design new experiments on the visual system.
Tag: neuroscienze
Neuralink, oltre l’hype
[pubblicato su Scienza in rete il 2 ottobre 2021]
Dall’età di 18 anni Nathan Copeland è confinato su una sedia a rotelle. Mentre guidava verso il campus della Fayette, una filiale della Penn State University 50 miglia a sud di Pittsburgh, è uscito di strada. L’impatto contro il guardrail lo ha lasciato paralizzato dal collo in giù. Conserva solo un parziale movimento delle spalle che gli permette di articolare i polsi e sfruttare un trackpad con la parte laterale dei pugni per usare un computer. Ma la sua capacità di interagire col mondo digitale e fisico è aumentata quando nel 2014 un gruppo di ricercatori dell’Università di Pittsburgh coordinati da Andrew Schwartz ha installato nella sua corteccia motoria due interfacce neurali che gli permettono di manovrare un braccio meccanico. Si tratta di dispositivi dotati di un centinaio di elettrodi ciascuno che penetrano all’interno del tessuto cerebrale e registrano i segnali elettrici che attraversano i neuroni e poi li trasmettono tramite cavi a un computer. Lì, un algoritmo li decodifica e li traduce in istruzioni di movimento di un arto robotico o di un cursore su uno schermo. Altre due interfacce sono state installate nella parte somatosensoriale della corteccia e gli hanno restituito una sensazione simile al tatto.
Letture per il finesettimana #36
[pubblicato su Scienza in rete il 12 giugno 2021]
Buon sabato,
questa settimana parliamo di come il cervello percepisce lo stato dei nostri organi interni, dell’intelligenza artificiale di sciame per automatizzare le diagnosi, del ruolo degli zoo nel costruire consapevolezza sulle questioni ambientali, dell’approvazione del primo trattamento contro Alzheimer negli Stati Uniti e di un approccio preventivo al trattamento della pedofilia. Buona lettura (per segnalare questa newsletter agli amici ecco il link per l’iscrizione)
1 Interocezione: come percepiamo lo stato interno del nostro corpo
Il neurochirurgo Wilder Penfield negli anni ’30 del Novecento studiò come le funzioni motorie associate a diverse parti del corpo, come braccia e gambe, erano mappate nel cervello. Il risultato fu l’ormai famoso omuncolo, una rappresentazione della superficie del nostro corpo disegnata sulla superficie rugosa del cervello. Ma quando Penfield provò a studiare la percezione degli organi interni, il quadro che emerse era molto meno chiaro. Dopo quasi un secolo, gli scienziati cominciano a illuminare questo intricato problema, anche grazie a nuove tecniche sperimentali. Le loro scoperte potrebbero mettere in discussione la distinzione che viene tradizionalmente fatta tra disturbi fisici e mentali [Science]
2 Diagnosi automatizzate: l’intelligenza artificiale di sciame può risolvere i problemi legati alla privacy
Gli algoritmi di machine learning utilizzati per automatizzare la diagnosi di una patologia hanno bisogno di campioni di dati estremamente grandi. Spesso si tratta di dati sensibili, archiviati nei sistemi di più ospedali o centri di cura. Normalmente i dati vengono raccolti in unico server per essere analizzati centralmente ma questo li rendere estremamente vulnerabili agli attacchi esterni. Un gruppo di ricercatori del German Center for Neurodegenerative Diseases ha mostrato, in uno studio pubblicato sulla rivista Nature, che un particolare tipo di machine learning, chiamato “di sciame”, è in grado di analizzare i dati in maniera decentrata e quindi più sicura [Die Spiegel]
3 Gli zoo sono davvero così impegnati nella conservazione delle specie a rischio?
Alla fine del Novecento, gli zoo hanno iniziato a proporsi attivamente come promotori della conservazione animale. Gli animali dello zoo, secondo questa nuova narrativa, sarebbero popolazioni di riserva per gli animali selvatici minacciati, nonché “ambasciatori” per le loro specie, insegnando agli umani a prendersi cura della fauna selvatica. Ma come, esattamente, gli zoo contribuiscono alla conservazione degli animali selvatici? Nel 2018, un’analisi degli articoli scientifici prodotti tra il 1993 e il 2013 dai membri di una delle associazioni più grandi al mondo (e che richiede agli iscritti di avere un ruolo attivo nella conservazione) tra il 1993 e il 2013 ha mostrato che solo il 7% ogni anno riguarda la “conservazione della biodiversità”. La reintroduzione in natura, poi, è il destino di pochissimi animali tenuti negli zoo, che più di frequente muoiono di vecchiaia o vengono sottoposti a eutanasia. Diverse ricerche condotte sui visitatori degli zoo, hanno rivelato che il loro obiettivo non è conoscere la crisi della biodiversità, ma piuttosto divertirsi. Esattamente le stesse ragioni che motivavano i visitatori dell’Ottocento. Un estratto dal libro di prossima uscita “Wild Souls: Freedom and Flourishing in the Non-Human World.” di Emma Marris [The New York Times]
4 L’approvazione negli Stati Uniti della prima cura per l’Alzheimer genera molti dubbi
Lunedì la Food and Drug Administration, l’agenzia dei farmaci statunitense, ha concesso autorizzazione condizionale al farmaco contro la malattia di Alzheimer Aduhelm (aducanumab). Si tratta del primo trattamento diretto a un meccanismo che viene ritenuto una delle cause della malattia, ovvero l’accumulazione di una proteina tossica che distruggerebbe i neuroni provocando la demenza. La decisione dell’agenzia arriva nonostante il parere contrario di un comitato di esperti indipendenti convocato lo scorso anno. A essere in dubbio è l’efficacia del farmaco a livello cognitivo. L’FDA ha concesso autorizzazione condizionale per capire, dall’uso su larga scala nella popolazione malata (circa 6 milioni negli Stati Uniti), se l’eliminazione di questa proteina tossica si traduca in un beneficio a livello cognitivo. Si tratta di un approccio regolatorio molto inusuale che l’agenzia non seguiva da decenni. Ora bisognerà capire se i medici prescriveranno il farmaco, che se avesse ampia distribuzione farebbe guadagnare miliari di dollari alla società Biogen che lo commercializza [STAT News]
5 Trattare la pedofilia preventivamente (ma senza riportare gli abusi già commessi)
È questo l’approccio del Prevention Project Dunkenfeld, avviato nel 2005 dal sessuologo tedesco Klaus Beier in Germania. In questi 15 anni migliaia di persone, quasi tutti uomini, si sono rivolti al programma, i cui esiti sono difficili da valutare per ora. Alcuni di loro hanno confessato di aver già commesso abusi su bambini, ma non sono stati denunciati. Questo è possibile perché in Germania non esiste una legge che obbliga i meidici a riportare incidenti del genere di cui siano venuti a conoscenza durante la propria attività professionale. Ma questo modello è esportabile fuori dal paese? [Undark]
6 Aggiornamenti COVID-19
× “Durante una pandemia, la salute di nessuno è completamente nelle sue mani. Nessun campo di ricerca dovrebbe saperlo più della sanità pubblica. […] Forse è per questo che così tanti esperti di salute pubblica sono stati colti di sorpresa quando, il 13 maggio, i Centers for Disease Control and Prevention hanno annunciato che gli americani completamente vaccinati non avevano più bisogno di indossare la mascherina nella maggior parte dei luoghi chiusi”. Il giornalista Ed Yong, vincitore di uno dei due premi Pulitzer assegnati quest’anno nella categoria “explanatory reporting”, riflette sulle origini e le conseguenze dell’approccio individualistico degli Stati Uniti alla gestione della pandemia [The Atlantic]
× Solo dieci paesi africani, tutti piccoli, saranno probabilmente in grado di raggiungere l’obiettivo fissato dall’OMS sulle vaccinazioni (10% della popolazione vaccinata entro settembre 2021) [The New York Times]
× Oltre il 90% dei nuovi casi registrati nel Regno Unito sono dovuti alla variante Delta, emersa in India, che è ritenuta la principale responsabile dell’aumento dei casi nel paese che ha messo in dubbio le riaperture previste per il 21 giugno prossimo [The Guardian]
× Avremo bisogno di una terza dose di vaccino? Se sì, quando e perché? [The New York Times]
× Le quattro domande più urgenti sulla sindrome post Covid [Nature]
× Fare il richiamo con il vaccino Pfizer/BioNTech dopo aver ricevuto il vaccino la prima dose del vaccino AstraZeneca potrebbe conferire una protezione paragonabile a quella di chi ha ricevuto Pfizer/BioNTech in entrambe le somministrazioni [Science]
Letture per il finesettimana #32
[pubblicato su Scienza in rete il 15 maggio 2021]
1 I modelli di linguaggio potrebbero rivoluzionare i motori di ricerca
Un gruppo di ricercatori di Google ha proposto un cambiamento radicale nel modo di progettare i motori di ricerca, abbandonando l’approccio di PageRank, l’algoritmo al cuore del motore di ricerca della compagnia progettato più di vent’anni fa. Sarebbe sostituito con un modello statistico di linguaggio, simile a BERT o GPT-3, che permetterebbe agli utenti di porre una domanda e ricevere una risposta elaborata sulla base della “lettura” dei contenuti web più rilevanti e corredata dai riferimenti alle fonti [MIT Technology Review]
2 Un nuovo rapporto dell’EPA avverte che negli Stati Uniti non c’è paese, città o comunità rurale che non sia colpita dagli effetti del cambiamento climatico
La pubblicazione di questo rapporto è stata a lungo rimandata dall’amministrazione Trump che per quattro anni ha minimizzato gli impatti delle emissioni di gas serra. Questi impatti si vedono ormai molto bene anche sul territorio degli Stati Uniti, con la diminuzione dei ghiacci perenni in Alsaka e di quelli invernali nei Grandi Laghi, l’aumento nella frequenza delle ondate di calore, e con le stagioni degli incendi e dei pollini che cominciano prima e durano più a lungo. L’agenzia di protezione ambientale avverte che il paese è entrato in un “territorio sconosciuto” in cui gli effetti del cambiamento climatico sono più visibili, variano più velocemente e diventano più estremi [The Washington Post]
3 Nell’inferno della dipendenza dagli oppiacei
I farmaci oppiacei, tra cui tramadolo, ossicodone, morfina e fentanyl, hanno creato un’emergenza sanitaria negli Stati Uniti, con 40 mila morti di overdose nel 2018. La Francia non è immune a questo fenomeno, anche se con numeri molto più contenuti ma in continua crescita (200 morti nel 2017). Spesso il rapporto con questi farmaci comincia con una prescrizione per controllare il dolore, ma in poco tempo diventa dipendenza e costringe le persone ad aumentare sempre di più le dosi assunte. Il racconto di alcuni cittadini francesi che ne stanno uscendo grazie all’aiuto di centri anti-dipendenza in un reportage di Le Monde [Le Monde]
4 Un dispositivo impiantato nel cervello di un uomo paralizzato gli ha permesso di digitare “col pensiero” 94 caratteri al minuto
Il risultato, pubblicato sulla rivista Nature da un gruppo della Stanford University, è stato ottenuto con un sistema costituito da un’interfaccia cervello-computer e un software di intelligenza artificiale. In un precedente lavoro, il gruppo aveva analizzato i movimenti “immaginati” delle braccia e delle mani durante la scrittura a computer per trasformarli in caratteri, ma aveva raggiunto una velocità di 40 caratteri al minuto, contro quella media di 190. Il nuovo esperimenta ha più che raddoppiato la velocità di battitura, avvicinandola notevolmente a quella media degli anziani sugli smartphone, pari a 115 al minuto. Il paziente coinvolto aveva 65 anni al momento dell’esperimento [Scientific American]
5 Con la pandemia che sembra sotto controllo, i ricercatori americani pianificano conference in modalità ibrida
Il ritorno alla “normalità” delle conferenze in presenza lascia perplessi molti scienziati. Nell’anno appena trascorso, infatti, la virtualità degli incontri scientifici ha permesso di coinvolgere un pubblico molto più ampio senza spendere una fortuna. Le società scientifiche non vogliono rinunciare a questa possibilità e, in vista del ritorno alle attività in presenza, pianificano eventi ibridi, con una parte del pubblico in persona e un’altra parte connessa online. L’organizzazione di questo tipo di eventi non è semplice, spesso richiede due diversi gruppi di coordinamento, ma gli scienziati sono convinti ne valga la pena. Se avranno successo, potrebbero cambiare il modello per le conferenze scientifiche, un po’ come è successo alle pubblicazioni con la diffusione di internet. La modalità ibrida potrebbe facilitare la partecipazione dei ricercatori che hanno bambini piccoli da accudire a casa, o disabilità che gli impediscono di viaggiare [Science]
6 Aggiornamenti COVID-19
× Una proposta di vaccino efficace su diversi tipi di coronavirus, compresi quelli dei pipistrelli, per prevenire la prossima pandemia [Nature]
× Ritardare la seconda dose del vaccino di Pfizer/BioNTech conferisce un’immunità più forte ai più anziani [Nature]
× Il direttore dell’OMS chiede ai paesi ricchi di rimandare la vaccinazione di bambini e adolescenti per donare dosi ai paesi in via di sviluppo [BBC]
× La richiesta arriva dopo che mercoledì i CDC statunitensi avevano raccomandato l’utilizzo del vaccino Pfizer/BioNTech per i ragazzi fra 12 e 15 anni [The New York Times]
× Un comitato di esperti indipendenti nominato dall’OMS critica fortemente la reazione globale alla pandemia [Science]
× In una lettera pubblicata su Science, un gruppo di 18 influenti biologi chiede di condurre una nuova indagine sull’origine del SARS-CoV-2 che consideri seriamente tutte le opzioni, compresa quella della fuoriuscita da un laboratorio [MIT Technology Review]
× L’allentamento delle misure anti Covid-19 nel Regno Unito potrebbe essere messo in discussione dall’ampia diffusione della variante B.1.617.2, emersa in India [The Guardian]
× Gli ECDC hanno pubblicato un rapporto sulle varianti del lignaggio B.1.617 e rilevate in un numero sempre maggiore di paesi del mondo [ECDC]
Ecco come il nostro cervello elabora le negazioni
[originariamente pubblicato su talk.iit.it, 24 ottobre 2016]
Un gruppo di neuroscienziati, appartenenti all’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) e al Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) francese, ha sfruttato le connessioni esistenti sulla corteccia cerebrale tra la zona motoria e quella del linguaggio, per capire come il nostro cervello elabora il significato delle negazioni.
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Elettroencefalogrammi collettivi
Tre anni fa, durante la notte bianca di Toronto, è stata l’installazione più visitata. File di oltre due ore si allungavano all’esterno del duomo geodesico di 18 metri di diametro che ospitava “My Virtual Dream“. Si tratta di un esperimento neuroscientifico unico nel suo genere. I partecipanti, oltre cinquecento alla fine dell’evento, sono stati letteralmente “immersi” in un’esperienza artistica e musicale prodotta dai loro stessi cervelli, monitorati tramite elettroecefalogramma (EEG). L’obiettivo era quello di studiare il fenomeno del neurofeedback, ovvero l’effetto che la visualizzazione della propria attività cerebrale produce sull’attività stessa. Ideato da un gruppo di neuroscienziati del Rotman Research Institute presso il Baycrest hospital di Toronto, il progetto è stato realizzato grazie al coinvolgimento di figure molto diverse tra loro: multi-media artist, esperti di brain imaging e brain computer interface, musicisti. L’esperimento è unico nel suo genere per due motivi. Per la prima volta i dati relativi alle oscillazioni neuronali sono stati raccolti fuori da un laboratorio, in un ambiente ricco di stimoli e disturbi, molto più simile a quello in cui viviamo quotidianamente. In secondo luogo il campione di dati raccolto ha una dimensione (523 soggetti) mai raggiunta prima. I risultati raccolti durante l’evento “My Virtual Dream”, hanno permesso di confermate effetti già osservati in laboratorio e scoprirne di nuovi.