Hubel e Wiesel & la base neurale della percezione visiva

Snap! Crepitio! Papà!

Questi sono i suoni che i professori David Hubel e Torsten Wiesel sentito nei primi anni 1950 quando hanno registrato da neuroni nella corteccia visiva di un gatto, come si muovevano una linea luminosa attraverso la sua retina. Durante le loro registrazioni, hanno notato alcune cose interessanti: (1) i neuroni sparavano solo quando la linea era in un punto particolare sulla retina, (2) l’attività di questi neuroni cambiava a seconda dell’orientamento della linea e (3) a volte i neuroni sparavano solo quando la linea si muoveva in una particolare direzione.

Alza il volume e ascolta l’attività neuronale di questi neuroni della corteccia visiva!

Gli esperimenti classici di Hubel e Wiesel sono fondamentali per la nostra comprensione di come i neuroni lungo il percorso visivo estraggono informazioni sempre più complesse dal modello di luce proiettata sulla retina per costruire un’immagine. Per uno, hanno dimostrato che c’è una mappa topografica nella corteccia visiva che rappresenta il campo visivo, dove le cellule vicine elaborano le informazioni dai campi visivi vicini. Inoltre, il loro lavoro ha determinato che i neuroni nella corteccia visiva sono disposti in un’architettura precisa. Le cellule con funzioni simili sono organizzate in colonne, minuscole macchine computazionali che trasmettono informazioni a una regione superiore del cervello, dove si forma un’immagine visiva. In tutto, il loro lavoro ha rivelato come i neuroni corticali visivi codificavano le caratteristiche dell’immagine, le proprietà fondamentali degli oggetti che ci aiutano a costruire la nostra percezione del mondo che ci circonda.

Ma non hanno iniziato con risultati così chiari e registrazioni meticolose. Piuttosto, la loro scoperta iniziale è stata il risultato di pura fortuna! Lavorando in un piccolo laboratorio seminterrato alla Johns Hopkins, Hubel e Wiesel lottato per trovare qualsiasi attività neuronale nel cervello del gatto che correlata con le immagini di macchie scure e chiare. Diventando sempre più frustrati, hanno agitato le braccia, saltato in giro, e anche visualizzato immagini di donne glamour da riviste! Ahimè, niente.

Poi, mentre spostavano una diapositiva nell’oftalmoscopio, sentirono una cellula nella corteccia visiva del gatto sparare. Il bordo della diapositiva aveva gettato una linea debole, dritta e stretta sulla retina del gatto. Hanno studiato la cella per nove ore e poi sono corsi giù per il corridoio urlando di gioia!

Puoi sentire il Dr. Hubel descriverlo qui:

Poco dopo che fu annunciato che Hubel e Wiesel avrebbero ricevuto il premio Nobel per la Fisiologia e la Medicina nel 1981, il dottor Hubel disse: “C’è stato un mito che il cervello non può capire se stesso. È paragonato a un uomo che cerca di sollevarsi dai suoi stessi bootstrap. Riteniamo che sia una sciocchezza. Il cervello può essere studiato proprio come il rene può.”

Touché, Dr. Hubel, touché.

~

Immagine di Jooyeun Lee.