È sempre più stretto il rapporto che lega la fisica alle neuroscienze, e allo studio delle strutture e dei meccanismi cerebrali alla base delle funzioni cognitive. Grazie alle metodologie sviluppate nel campo dell’indagine teorica e sperimentale sui costituenti ultimi della materia, la fisica è, infatti, in grado di fornire strumenti efficaci per lo sviluppo e la verifica di modelli e simulazioni che descrivono il complesso sistema neurale. Sono queste ricerche interdisciplinari, e i risultati finora raggiunti dallo Human Brain Project (HBP), il progetto scientifico che vuole arrivare a simulare il funzionamento del cervello umano grazie ai progressi nei settori della diagnostica per immagini e dell’analisi computazionale, al centro del workshop BASSES (Brain Activity across Scales and Species: Analysis of Experiments and Simulations), organizzato dalla sezione INFN di Roma e dal LENS (Università di Firenze), che si svolgerà il 13, il 14 e il 15 giugno a Roma.
“Il principale contributo dell’INFN in questo workshop - spiega Giulia de Bonis, ricercatrice della sezione INFN di Roma e Scientific Chair del BASSES Workshop - riguarda le ricerche sull’origine delle funzioni cognitive, in particolare l’analisi dei dati, lo sviluppo di modelli e le simulazioni, e lo studio e la realizzazione di algoritmi ispirati dalla biologia”. “È su queste attività, infatti, che si concentra il lavoro del nostro gruppo, che sfrutta, per l’analisi dei dati di fenomeni e meccanismi cerebrali, un approccio basato sulle metodologie nate nel settore della fisica.”
In particolare, durante il workshop saranno presentati alcuni recenti risultati ottenuti dai ricercatori INFN, quali metodi innovativi per l’analisi di dati corticali e per la costruzione e validazione di modelli, l’implementazione di simulazioni in grado di riprodurre l’insieme degli impulsi neurali (spiking) e nuovi modelli di apprendimento elaborati a partire dello studio dei meccanismi cerebrali. Tra i più recenti, un articolo apparso sulla rivista Plos Computational Biology, che dimostra come un modello talamo-corticale calibrato per esprimere stati cerebrali analoghi a quelli della veglia e del sonno apprenda in maniera più rapida e riconosca più velocemente i segnali in un contesto rumoroso.
BASSES è finanziato dallo HBP (https://www.humanbrainproject.eu/), dal Comitato dell’Istruzione dell’Unione Europea e da EBRAINS (https://ebrains.eu/), infrastruttura europea per la promozione della ricerca sulle funzioni e sulle malattie cerebrali, grazie alle risorse assegnate all’INFN a seguito di una call competitiva. Un riconoscimento che testimonia il contributo dell’INFN, dal 2015 coinvolto nello HBP come capofila del consorzio WAVESCALES (WAVE SCALing Experiments and Simulations), alle ricerche nella modellizzazione e nella simulazione del funzionamento cerebrale su grande scala.
Link utili:
Comunicato stampa HBP su BASSES: https://www.humanbrainproject.eu/en/follow-hbp/news/2022/06/17/event-recap-ebrains-workshop-brain-activity-across-scales-and-species-analysis-experiments-and-simulations-basses/
Pagina web del convegno: https://www.humanbrainproject.eu/en/education/ebrains-workshops/basses/
Paper Plos Computational Biology: https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1009045
