Come nasce un'illusione ottica? Scienziati svelano il mistero

(Adnkronos) - "Il cervello umano è eccezionalmente complicato: 86 miliardi di neuroni, ognuno dei quali ha 10mila sinapsi e ognuno interagisce con l'altro", spiegano gli esperti. Leggere e codificare queste interazioni è la sfida delle sfide. Un team di scienziati l'ha raccolta e in un nuovo studio, i cui risultati sono riportati su 'Nature Neuroscience', ha esplorato uno dei fenomeni più misteriosi: come nasce un'illusione ottica. Cosa succede, cioè, nella mente umana quando vediamo e percepiamo un oggetto che non corrisponde all'input sensoriale che raggiunge i nostri occhi. Nel lavoro appena pubblicato i ricercatori dell'University of California Berkeley, in collaborazione con colleghi dell'Allen Institute, con l'aiuto di laser, hanno identificato il circuito neurale chiave e il tipo di cellula che svolgono un ruolo fondamentale nel rilevamento di queste illusioni, più specificamente i loro bordi esterni o 'contorni', e come funziona questo circuito. Gli esperti Hyeyoung Shin (ora in forze all'Università di Seul), Hillel Adesnik e il loro team hanno scoperto uno speciale gruppo di cellule chiamate neuroni 'IC-encoder', che dicono al cervello di vedere cose che in realtà non ci sono, come parte di un processo chiamato completamento di schemi ricorrenti. "Poiché i neuroni IC-encoder hanno questa capacità unica di guidare il completamento di schemi, pensiamo che possano avere una connettività specializzata che consente loro di ricreare questo schema in modo molto efficace", spiega Shin. "Sappiamo anche che ricevono input dalle aree visive superiori. La rappresentazione dell'illusione nasce prima nelle aree visive superiori e poi viene restituita alla corteccia visiva primaria; e quando quell'informazione viene restituita, viene ricevuta" proprio dagli IC-encoder nella corteccia visiva primaria. E' come se un manager ordinasse a un dipendente di livello base di completare un compito. In questo caso, l'istruzione consisterebbe nel vedere o percepire qualcosa che in realtà non c'è. Gli scienziati portano un esempio in cui l'input sensoriale è costituito da 4 figure nere simili a 'Pac-man', poste ai 4 angoli. I livelli superiori del cervello interpretano l'immagine come un quadrato bianco (lo spazio interno delimitato dai 4 pac-man) e poi dicono alla corteccia visiva di livello inferiore di 'vedere un quadrato', anche se lo stimolo visivo è costituito da 4 cerchi neri semi-completi. Shin, Adesnik e il loro team hanno fatto la scoperta osservando i modelli di attività elettrica cerebrale dei topi quando venivano mostrate loro immagini illusorie. Gli esperti hanno 'sparato' fasci di luce laser sui neuroni IC-encoder, in assenza di immagini illusorie. Quando ciò accadeva hanno notato che, anche in assenza di un'illusione, i neuroni innescavano gli stessi modelli di attività cerebrale che si verificano in presenza dell'immagine illusoria. Sono riusciti così a emulare la stessa attività cerebrale stimolando questi neuroni specializzati. I risultati gettano luce sul funzionamento del sistema visivo e della percezione nel cervello e hanno implicazioni per le malattie in cui questo sistema non funziona correttamente. "In alcune patologie si verificano modelli di attività anomali nel cervello, e nella schizofrenia questi sono correlati a rappresentazioni di oggetti che compaiono casualmente", afferma Jerome Lecoq, ricercatore associato all'Allen Institute. "Se non si comprende come si formano quegli oggetti e come un insieme collettivo di cellule lavora insieme per far emergere quelle rappresentazioni, non si sarà in grado di curare la malattia; quindi capire con quali cellule e in quale strato si verifica questa attività è utile", precisa. I ricercatori del programma 'OpenScope' dell'Allen Institute, che consente a scienziati esterni di proporre esperimenti realizzabili utilizzando gli strumenti e le attrezzature all'avanguardia dell'istituto, hanno condotto alcuni degli esperimenti che facevano parte di questo studio. "OpenScope ha fornito al team di Berkeley l'accesso a registrazioni elettrofisiologiche uniche che coprono l'intero cervello. Con 6 sonde distribuite in tutto il cervello, hanno potuto osservare i circuiti di feedback in azione con una risoluzione di millisecondi in tempo reale", racconta Lecoq. I risultati dello studio cambiano il paradigma della visione e della percezione, da un processo passivo in cui semplicemente riceviamo e 'assorbiamo' informazioni dal mondo che ci circonda a un processo attivo in cui la nostra percezione della realtà viene interpretata e costruita da una serie di complessi calcoli cerebrali che poi influenzano ciò che effettivamente vediamo. La nostra vista, osservano gli studiosi, è meno simile a una macchina fotografica, che si limita a vedere il mondo così com'è, e più simile invece a un monitor di computer che ci mostra una scena o un'immagine basata su calcoli complessi e interpretazioni di dati basati su esperienze passate. Quest'ultima ipotesi, concludono, implica che ci sia molto più spazio per negoziare o manipolare ciò che effettivamente 'percepiamo'.

Università, Orlandi (UnimiB): "Iannantuoni ha fatto di Bicocca n luogo di eccellenza e inclusività"

(Adnkronos) - “La legacy che lascia Giovanna Iannantuoni è di avere fatto dell’università Bicocca di Milano una grande università pubblica di eccellenza e inclusività. L’impegno che prendo è quello di continuare con il mio mandato la sua stessa strada, proseguendo i progetti che ha già cominciato”. Lo ha detto il rettore eletto dell’università degli studi di Milano Bicocca Marco Orlandi, intervenendo nell’aula magna dell'ateneo all’evento ‘Connessioni. Sei anni del mandato di Giovanna Iannantuoni 2019-2025’. “Il primo progetto, la prima internazionalizzazione, è a quattro chilometri da qui: Parco Trotter. Lì vi è tutto un lavoro da fare sulle seconde generazioni. Il resto viene di conseguenza”, spiega il rettore eletto. Orlandi conclude, poi, ribadendo che il forte legame con il territorio rimarrà anche con l’avvento del suo mandato: “Un forte legame con Milano e con la Regione: è necessario riuscire ad essere internazionali, ma ben consolidati nel territorio milanese e lombardo, proseguendo esattamente sulla stessa strada di Giovanna Iannantuoni”.

Università Tor Vergata, al progetto Chopin finanziamento Ue Erc per la sostenibilità

(Adnkronos) - L'Erc, istituito dall'Unione Europea nel 2007, è il principale ente europeo di finanziamento della ricerca di frontiera di eccellenza. Finanzia ricercatori creativi di qualsiasi nazionalità ed età per la realizzazione di progetti in tutta Europa. Il progetto Chopin (acronimo di Atomistic approaches for plasmonic photo induced phenomena) di Tommaso Giovannini, docente di Fisica teorica della materia condensata al dipartimento di Fisica dell’Università di Roma Tor Vergata, si è aggiudicato l’ambito finanziamento europeo nella sezione Starting Grant (STG), unico Standing Grant per l’anno 2025 nell'Ateneo. “Il mio progetto - spiega Giovannini - riguarda lo sviluppo di modelli teorici per lo studio di processi fotoindotti da plasmoni superficiali localizzati. Questi vengono generati quando la luce che è una radiazione elettromagnetica interagisce con nanoparticelle metalliche, ad esempio d'oro o argento, che sono capaci di concentrare l’energia in spazi nanometrici dell'ordine di un miliardesimo di metro. I plasmoni superficiali localizzati sono oscillazioni elettroniche collettive in materiali nanostrutturati, eccitate dalla luce. Le proprietà uniche dei plasmoni superficiali consentono di attivare processi fotoindotti, come reazioni chimiche, utilizzando condizioni di gran lunga più sostenibili rispetto alla catalisi convenzionale. Il campo che studia questi fenomeni prende il nome di catalisi plasmonica. La catalisi plasmonica è un approccio innovativo che sfrutta le proprietà ottiche dei plasmoni superficiali per promuovere reazioni chimiche". “In questo modo - prosegue Giovannini - si possono generare campi elettrici molto intensi, che insieme ad altri fenomeni quantistici sono in grado di modificare la chimica di sistemi molecolari in prossimità della loro superficie e in particolare la loro reattività". Il grande interesse attuale verso la catalisi plasmonica in termini di sostenibilità è dovuto al fatto che essa consente di ridurre il consumo energetico associato alla catalisi convenzionale, sostituendo condizioni drastiche, come alte temperature o pressioni, con l’uso di luce visibile o solare. La catalisi plasmonica può infatti avere vari utilizzi, in particolare per la chimica sostenibile e l’energia verde. Alcuni esempi di reazioni di grande impatto che possono essere guidate o accelerate tramite processi plasmonici includono, tra le altre, la riduzione dell'anidride carbonica a combustibili o molecole di interesse chimico, la generazione di idrogeno tramite scissione fotoindotta dell’acqua, la fissazione dell’azoto in condizioni blande, l’attivazione di metalli abbondanti sulla Terra, come ad esempio il ferro, che sono normalmente cataliticamente inattivi. “Chopin ha l’obiettivo di costruire nuovi metodi teorici per modellizzare e prevedere questi fenomeni complessi, attraverso una descrizione atomistica sia dei sistemi molecolari che delle nanostrutture. Grazie a metodologie avanzate che uniscono chimica teorica, fisica della materia e elettrodinamica quantistica, sarà possibile descrivere in dettaglio come le nanoparticelle plasmoniche assorbono luce, trasferiscono energia e guidano reazioni chimiche in varie condizioni. Chopin creerà un ponte diretto tra teoria ed esperimento, aprendo la strada a una progettazione razionale di nanomateriali in grado di sfruttare la luce solare per processi chimici più efficienti e sostenibili”.

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