Una regola sorprendentemente semplice  potrebbe aiutare a spiegare come una singola cellula possa costruire un cervello intelligente.

I ricercatori del Cold Spring Harbor Laboratory ora credono che la risposta possa essere sorprendentemente semplice. Il loro nuovo lavoro offre spunti su come il cervello si organizza durante lo sviluppo e potrebbe in futuro influenzare la ricerca in campi che spaziano dalla biologia all’intelligenza artificiale.

Come le cellule cerebrali determinano la propria identità

Stan Kerstjens, ricercatore post-dottorato nel laboratorio del professor Anthony Zador, spiega la sfida in termini di informazioni posizionali.

“L’unica cosa che una cellula ‘vede’ è se stessa e le cellule vicine”, spiega. “Ma il suo destino dipende da dove si trova. Una cellula nel posto sbagliato diventa la cosa sbagliata e il cervello non si sviluppa correttamente. Quindi, ogni cellula deve rispondere a due domande: Dove mi trovo? E cosa devo diventare?”

In uno studio pubblicato su Neuron , Kerstjens, Zador e i loro collaboratori dell’Università di Harvard e del Politecnico di Zurigo (ETH) propongono una nuova teoria che descrive come il cervello in via di sviluppo raggiunga questo straordinario livello di organizzazione.

Oltre i segnali chimici

Per decenni, gli scienziati hanno creduto in larga misura che le cellule comunicassero le informazioni sulla posizione attraverso segnali chimici. Secondo Kerstjens, questa spiegazione funziona bene in sistemi relativamente piccoli con un numero limitato di cellule.

Il cervello in via di sviluppo, tuttavia, contiene miliardi di neuroni, ognuno dei quali deve raggiungere la posizione corretta. Poiché i segnali chimici si indeboliscono durante il tragitto, i ricercatori si sono a lungo chiesti come le cellule situate nelle profondità di un cervello in crescita possano determinare con precisione la propria posizione.

Kerstjens suggerisce che parte della risposta potrebbe provenire da un processo simile al modo in cui le popolazioni umane si diffondono nel corso delle generazioni.

“Pensiamo a come le popolazioni umane si diffondono in un paese nel corso delle generazioni”, afferma. “I discendenti si stabiliscono vicino ai genitori, quindi le persone che condividono la stessa ascendenza finiscono per vivere in regioni limitrofe, creando strutture geografiche su larga scala senza bisogno di comunicazioni a lungo raggio. Sosteniamo che un principio simile operi nello sviluppo del cervello. Le cellule che discendono dallo stesso progenitore tendono a rimanere vicine tra loro.”

Test di un modello basato sulla discendenza

Per approfondire l’idea, i ricercatori hanno sviluppato quello che definiscono un “modello di informazione posizionale scalabile basato sulla genealogia“.

Inizialmente, hanno utilizzato calcoli teorici per verificare la fattibilità del concetto. Successivamente, hanno esaminato i modelli di espressione genica nei cervelli di topi in via di sviluppo, analizzando sia le singole cellule che gruppi cellulari più ampi. Infine, hanno testato il modello sui pesci zebra, ottenendo risultati simili e suggerendo che il meccanismo possa operare in cervelli di diverse dimensioni.

I risultati indicano che la segnalazione chimica e il lignaggio cellulare potrebbero agire in sinergia per fornire informazioni posizionali durante lo sviluppo.

Implicazioni per la biologia e l’intelligenza artificiale

Sebbene la ricerca si concentri sul cervello, Kerstjens afferma che il principio alla base potrebbe essere applicato a molti altri tessuti in via di sviluppo, compresi i tumori.

Questa teoria potrebbe avere rilevanza anche per i futuri sistemi di intelligenza artificiale autoreplicanti. Così come le cellule cerebrali possono ereditare informazioni attraverso le generazioni, i futuri modelli di intelligenza artificiale che trasmettono informazioni da una generazione all’altra potrebbero potenzialmente basarsi su principi organizzativi simili.

Forse l’implicazione più significativa riguarda ciò che questo lavoro potrebbe rivelare sull’intelligenza stessa. Comprendere come una singola cellula si sviluppa in un cervello altamente organizzato potrebbe aiutare gli scienziati a rispondere ad alcune delle domande più profonde sulla mente.

“Il cervello, in qualche modo, ci rende intelligenti”, afferma Kerstjens. “Come ha fatto ad accumulare questa capacità, non solo nel corso del suo sviluppo, ma anche nel corso dell’evoluzione? Questo è un tassello di questo grande puzzle.”

Stan Kerstjens, Florian Engert, Rodney J. Douglas, Anthony M. Zador. A lineage-based model of scalable positional information in vertebrate brain development. Neuron, 2026; 114 (9): 1623 DOI: 10.1016/j.neuron.2025.12.043