La (vera) mappa del cervello umano

Tracciare una mappa completa del cervello umano: è un progetto all’apparenza impossibile, quello a cui lavorano Winfried Denk e i suoi colleghi dell’Istituto Max Planck di Heidelberg. Con 100 miliardi di neuroni e 100mila miliardi di sinapsi , occorrerebbero circa 3 miliardi di anni per completare la mappatura manualmente. Un tempo che presto potrebbe essere enormemente ridotto.

“Il cervello è come un computer che collega i fili da sé durante il suo sviluppo e può variare da sé la propria configurazione” spiega Sebastian Seung, esperto in materia del MIT: “Con una diagramma dei collegamenti nel cervello potremmo capire come funziona”. Ad esempio sarebbe possibile individuare quali aree del cervello siano responsabili delle diverse azioni, aiutando a comprendere meglio anche le conseguenze di danni accidentali e malattie .

La tecnica di mappatura elaborata da Denk e colleghi sfrutta un microscopio elettronico per studiare nel dettaglio il cervello: un pezzetto di tessuto viene analizzato per acquisire una immagine della sua struttura, poi si passa allo strato successivo posto appena 30 nanometri sotto. Ripetendo questo processo migliaia di volte, gli scienziati sono in grado di ricostruire un diagramma tridimensionale della struttura del campione.

Con questo metodo è stato possibile ricostruire la struttura della retina di un coniglio: un lavoro che sarebbe costato circa un anno di impegno di un dottorando, davvero troppo per rendere il tutto efficiente e realizzabile. È bastato introdurre una rete neurale in grado di imparare e replicare il lavoro del ricercatore per accelerare di 1000 volte la velocità del processo: “Ma dobbiamo riuscire ad aumentare la velocità di un milione di volte” spiega Denk.

Con una tale efficienza sarà possibile completare lo studio di un intero cervello in meno di due anni. Per gli scienziati tedeschi è un obiettivo distante circa 12 mesi di lavoro . Poi sarà possibile procedere alla mappatura del tessuto cerebrale umano: magari sfruttando la visione in technicolor ideata dai ricercatori di Harvard per distinguere le diverse aree funzionali del cervello di un ratto.

Luca Annunziata