La mappa più dettagliata di un pezzo di cervello umano

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Sono stati coinvolti anche gli scienziati di Google in un progetto di ricerca che ha realizzato la mappa più dettagliata mai ottenuta di un piccolo pezzo di cervello umano: 50.000 cellule in tutto collegate da oltre 130 milioni di sinapsi, ossia i punti di contatto tra cellule nervose attraverso i quali si propagano gli impulsi chimici ed elettrici.

L’intricato atlante chiamato “H01″ (human sample 1) è nato da un frammento di tessuto celebrale grande come un seme di sesamo estratto da una paziente di 45 anni con epilessia resistente ai farmaci, che ha subito l’asportazione di una porzione di ippocampo: l’aria celebrale da cui avevano origini gli attacchi convulsivi. Per arrivare alla struttura l’equipe dell’Università di Harvard ha dovuto rimuovere una piccola porzione di tessuto celebrale sano, che è stata usata come base per il progetto di mappatura.

Il campione estratto è stato trattato con soluzioni conservanti, colorato con metalli pesanti per rendere evidenti le membrane di ogni cellula e rafforzato con un’apposita resina. Infine, è stato tagliato in 5.300 fettine spesse 30 nanometri (ancora più sottili di un capello umano) che sono state poi esaminate uno alla volta attraverso il microcopio elettronico. Si sono ottenute così 225 milioni di immagini bidimensionali che sono poi state assemblate grazie all’intelligenza artificiale dai ricercatori di Google.

A partire dalle immagini in 2D è stato possibile ricostruire la struttura tridimensionale delle cellule, del loro rivestimento a basa di mielina, dei vasi sanguigni e della fitta rete di dendriti e assoni: i rami che si sviluppano dal corpo cellulare e che ricevono i segnali in arrivo e conducono i messaggi in uscita.

Grazie a questa scoperta, il team ha già osservato alcune cose interessanti su come viaggiano le informazioni nel cervello: di solito, quando il prolungamento di un neurone passa vicino ad un altro, si forma una singola sinapsi, più raramente due o fino a quattro. Ma nella piccola porzione di cervello osservata, i ricercatori hanno notato alcuni neuroni che si connettevano più volte: una coppia era collegata addirittura in 19 punti o sinapsi. Il sospetto è che questo potenziamento di comunicazione possa servire a trasmettere facilmente messaggi relativi a comportamenti che vanno svolti in automatico, come frenare ad uno stop.

Un’altra scoperta curiosa è quella che riguarda una nuova struttura dalla funzione ancora ignota, che sembra formata da una coppia di neuroni rivolti in direzioni esattamente opposte sullo stesso asse.

L’ultima volta che il gruppo di Google si era lanciato in una ricerca simile, aveva mappato metà del cervello di un moscerino della frutta. Il nuovo lavoro rappresenta un deciso passo in avanti, ma è ancora l’inizio: per mappare l’intero cervello di un topo ci vorrebbe uno “spazio” 1000 volte superiore. Per mappare l’intero cervello umano invece, dovremmo avere una dataset altre 1000 volte più capiente.

Tutta questa fatica potrebbe favorire alcuni progressi scientifici, ma in altri casi potrebbe rivelarsi uno sforzo fine a se stesso, soprattutto se non si comprende in che modo l’informazione è conservata.

 

a cura di Luisa Ramaglia

1 Commento

  1. culturalside scrive:

    bellissimo articolo, come al solito.

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