La mappa più dettagliata di un pezzo di cervello umano

Anche gli scienziati di Google hanno partecipato a una ricerca che ha prodotto la mappa più dettagliata di un piccolo pezzo di cervello umano: 50.000 cellule nel totale collegate da più di 130 sinapsi, i punti di contatto tra le cellule attraverso i quali arrivano impulsi chimici ed elettrici.

Il complesso atlante denominato “H01″ è nato da un frammento di cervello delle dimensioni di un seme di estratto di sesamo da una paziente di 45 anni con epilessia farmacoresistente, la quale ha subito l’asportazione di parte dell’ippocampo: la parte celebrale da cui hanno avuto origine le convulsioni. Per raggiungere la struttura, il team dell’Università di Harvard ha dovuto rimuovere una piccola porzione di tessuto cerebrale sano, che è servita come base per il progetto di mappatura.

Il campione estratto è stato trattato con soluzioni conservanti, colorato con metalli pesanti per rendere visibili le membrane di ogni cellula e rinforzato con una resina speciale. Infine, è stato tagliato in 5.300 fette spesse 30 nanometri che sono state poi esaminate una ad una al microscopio elettronico. Sono state così ottenute 225 milioni di immagini bidimensionali che sono state poi assemblate grazie all’intelligenza artificiale di Google.

Dalle immagini 2D è stato possibile ricostruire la struttura tridimensionale delle cellule, il loro rivestimento mielinico, i vasi sanguigni e la fitta rete di dendriti e assoni: i rami che si sviluppano dal corpo cellulare e ricevono segnali in entrata e conducono i messaggi in uscita.

Grazie a questa scoperta, il team ha già osservato alcuni spunti interessanti su come l’informazione fluisce nel cervello: generalmente, quando l’estensione di un neurone passa vicino ad un altro, si forma solo una sinapsi, più raramente da due a quattro. Ma nella piccola parte del cervello analizzata, i ricercatori hanno notato che alcuni neuroni si collegavano più volte: una coppia era in comunicazione anche in 19 punti o sinapsi. Si sospetta che questo miglioramento della comunicazione possa essere utilizzato per trasmettere facilmente messaggi relativi a comportamenti da eseguire automaticamente, come la frenata ad uno stop.

Un’altra scoperta curiosa è quella di una nuova struttura la cui funzione è ancora sconosciuta, che sembra essere formata da una coppia di neuroni orientati in direzioni opposte esattamente sullo stesso asse.

L’ultima volta che il team di Google ne ha lanciato uno simile, ha mappato metà del cervello di un moscerino della frutta. Il nuovo lavoro rappresenta un decisivo passo in avanti, ma è ancora solo un inizio: per mappare l’intero cervello di un topo ci vorrebbe 1000 volte più “spazio”. Per mappare l’intero cervello umano invece, sarebbe necessario un insieme di dati ancora 1000 volte grande.

Tutti questi sforzi potrebbero promuovere qualche scoperta scientifica, ma in altri casi potrebbe rivelarsi essere la fine, specialmente se non si comprende come vengano archiviate le informazioni.

a cura di Luisa Ramaglia