Scoperta rivoluzionaria nel campo delle neuroscienze
Un’avventura scientifica ha preso avvio da un minuscolo frammento di tessuto cerebrale, grande quanto un granello di sabbia, e ha raggiunto un traguardo che sembrava irraggiungibile. Un team internazionale di ricercatori ha recentemente svelato il diagramma di collegamento più complesso mai realizzato per il cervello di un mammifero. Questo straordinario lavoro, frutto del progetto MICrONS (Machine Intelligence from Cortical Networks), ha prodotto una mappa tridimensionale ad alta risoluzione di una sezione della corteccia visiva di un topo, rivoluzionando la nostra comprensione della struttura e della funzionalità cerebrale. La scoperta offre nuove prospettive per la ricerca neuroscientifica e potrebbe avere implicazioni significative per il trattamento di diverse patologie neurologiche.
Dati impressionanti e impatti futuri
I dati raccolti sono straordinari: si parla di ben 1,6 petabyte di informazioni, che includono l’attività elettrica di oltre 200.000 neuroni, 4 chilometri di assoni ramificati e più di 500 milioni di connessioni sinaptiche. Questa ricostruzione digitale, accessibile liberamente attraverso il MICrONS Explorer, rappresenta un punto di svolta significativo per il campo delle neuroscienze. David A. Markowitz, coordinatore del progetto, ha paragonato i progressi ottenuti a momenti cruciali nella storia della scienza, simili al Progetto Genoma Umano, per il loro potenziale trasformativo. La disponibilità di tali dati potrebbe accelerare la ricerca e migliorare la comprensione delle malattie neurologiche.
Collaborazione tra istituzioni di prestigio
Il progetto MICrONS è stato reso possibile grazie a una collaborazione sinergica tra istituzioni di prestigio, tra cui l’Università di Princeton, l’Allen Institute e il Baylor College of Medicine. La ricerca è iniziata con l’osservazione dell’attività neurale nella corteccia visiva di un topo mentre questo guardava video selezionati. L’Allen Institute ha quindi proceduto a catturare immagini di quella porzione di tessuto cerebrale, utilizzando la microscopia elettronica per sezionarlo in oltre 25.000 strati ultra-sottili, ognuno dei quali è più sottile di un capello umano. Questa metodologia innovativa ha permesso di ottenere una visione dettagliata e senza precedenti della struttura cerebrale.
Applicazione di algoritmi avanzati
Gli esperti di intelligenza artificiale dell’Università di Princeton hanno applicato algoritmi avanzati di apprendimento automatico per tracciare e ricostruire il cablaggio neuronale e sinaptico, creando un modello tridimensionale dell’architettura cellulare. Clay Reid, ricercatore senior, ha descritto questa scoperta con entusiasmo, evidenziando come dentro quel piccolo granello ci sia un’intera architettura simile a una foresta squisita. Ci sono tutti i tipi di regole di connessione che conoscevamo da varie parti delle neuroscienze, e all’interno della ricostruzione stessa possiamo testare le vecchie teorie e sperare di trovare nuove scoperte che nessuno ha mai visto prima. Questo approccio innovativo potrebbe portare a nuove scoperte nel campo delle neuroscienze.
Nuove scoperte sui neuroni inibitori
Una delle scoperte più sorprendenti riguarda il funzionamento dei neuroni inibitori, tradizionalmente considerati responsabili della riduzione dell’attività cerebrale. I risultati hanno rivelato che questi neuroni sono molto più selettivi di quanto si pensasse: alcuni operano in sincronia per contenere interi gruppi di cellule eccitatorie, mentre altri si concentrano su un singolo tipo di cellula. Questa complessa interazione di restrizione e contro-restrizione suggerisce un equilibrio inaspettato nella coordinazione neurale, sfidando teorie consolidate sul processamento delle informazioni nel cervello. Queste scoperte potrebbero avere un impatto significativo sulla nostra comprensione delle funzioni cerebrali.
Implicazioni per la diagnosi e il trattamento delle malattie cerebrali
Andreas Tolias, uno dei principali scienziati coinvolti, ha affermato che il MICrONS rappresenterà un punto di riferimento per costruire modelli fondamentali del cervello che spaziano su vari livelli di analisi, dal comportamento all’attività neurale, fino a quella molecolare. Oltre a svelare l’architettura del pensiero, questa ricerca ha il potenziale di aprire nuove strade nella diagnosi e nel trattamento di disturbi cerebrali come l’Alzheimer, l’autismo e la schizofrenia. La possibilità di confrontare il cablaggio cerebrale sano con quello malato potrebbe rivoluzionare il modo in cui affrontiamo queste patologie.
Un diagramma di circuito per il cervello sano
Fornendo un “diagramma di circuito” del tessuto cerebrale sano, gli scienziati possono iniziare a confrontarlo con modelli di malattia, identificando le interruzioni nella comunicazione neuronale. Nuno da Costa, ricercatore associato all’Allen Institute, ha illustrato l’importanza di questo approccio, paragonando la ricerca a una mappa di Google per il cervello. In futuro, potremo utilizzare questo per confrontare il cablaggio cerebrale in un topo sano con quello in un modello di malattia. I risultati di questo studio sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista scientifica Nature, segnando un passo avanti significativo nel campo delle neuroscienze e aprendo la strada a nuove scoperte.
