Pronta la prima mappa completa di un cervello adulto, svelata rete di neuroni e sinapsi
ScienzeA realizzarla, sul modello animale del moscerino della frutta, con il supporto dell'Intelligenza artificiale, è stato il team di ricerca FlyWire che comprende quasi 300 ricercatori di 76 laboratori di tutto il mondo. "Un risultato importante", ha commentato la direttrice del Princeton Neuroscience Institute, che potrebbe portare a nuovi trattamenti su misura per le malattie cerebrali
Il cervello adulto ha finalmente una mappa completa, con tutti i neuroni e le sue connessioni. Realizzarla è stato possibile grazie all'intelligenza artificiale che mostra l’insieme di collegamenti del cervello del moscerino della frutta, ovvero uno dei modelli animali più utilizzati nella ricerca biomedica. Il cervello del moscerino della frutta, pur essendo molto più semplice di quello umano, è comunque formato da 140.000 neuroni e oltre 50 milioni di sinapsi. Per la prima volta è quindi possibile realizzare la la mappa completa delle connessioni (connettoma) di un cervello adulto di un animale in grado di camminare e vedere: un trampolino per arrivare in futuro a mappare il cervello di specie più grandi e complesse come quella umana.
Lo studio
Si tratta di un risultato storico per gli studiosi delle neuroscienze, raggiunto grazie al consorzio di ricerca FlyWire che comprende quasi 300 ricercatori di 76 laboratori di tutto il mondo. In precedenza era stato ottenuto il connettoma di cervelli molto più piccoli, come quello della larva del moscerino della frutta (che ha 3.016 neuroni) e quello del verme nematode (con 302 neuroni). Questa volta il balzo in avanti è stato possibile grazie all'intelligenza artificiale, con cui gli scienziati hanno analizzato oltre 100 terabyte di dati ottenuti scansionando al microscopio elettronico il cervello di una femmina di moscerino, tagliato in settemila fettine ciascuna spessa solo 40 nanometri. Lo studio di 21 milioni di immagini ha permesso di identificare più di 8.400 tipi di cellule, di cui 4.581 sconosciuti finora. Si è inoltre scoperto che lo 0,5% dei neuroni presenta variazioni dello sviluppo che possono causare un cablaggio errato delle connessioni.
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Leader del team: “Risultato importante”
Alla “roadmap” neurone per neurone e sinapsi per sinapsi creata dal team guidato dall’università di Princeton è dedicato l'articolo di punta in un numero speciale della rivista Nature. "Si tratta di un risultato importante", ha commentato Mala Murthy, direttrice del Princeton Neuroscience Institute e co-leader del team di ricerca. "Non esiste un altro connettoma cerebrale completo per un animale adulto di questa complessità", ha aggiunto. "Quello che abbiamo costruito è, per molti versi, un atlante", ha spiegato Sven Dorkenwald, autore principale dell'articolo di Nature. "Proprio come non vorresti guidare verso un posto nuovo senza Google Maps, non puoi esplorare il cervello senza una mappa. Quello che abbiamo fatto è stato costruire un atlante e aggiungere annotazioni per tutte le ‘attività', gli 'edifici', i nomi delle 'strade'. Ora i ricercatori sono ora attrezzati per navigare attentamente nel cervello mentre cerchiamo di capirlo".
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Studio che potrebbe portare a nuove cure
Il co-leader del team di ricerca, Sebastian Seung, ha anche spiegato l’importanza di condividere la loro mappa neurale con comunità scientifica già in fase di elaborazione. Sviluppare questo filone di ricerca potrebbe infatti portare a trattamenti su misura per le malattie cerebrali. "La mappatura dell'intero cervello è stata resa possibile dai progressi nell'Ai - ha puntualizzato Seung - Non sarebbe stato possibile ricostruire manualmente l'intero schema elettrico. Questa è una dimostrazione di come può far progredire la neuroscienza".
