La scienza ha compiuto un enorme passo avanti nella comprensione del cervello umano grazie a una sorprendente scoperta: per la prima volta è stato possibile ricostruire in 3D un frammento di corteccia cerebrale umana con una risoluzione nanometrica senza precedenti. Questo frammento, delle dimensioni della metà di un chicco di riso, contiene 57.000 cellule, 230 millimetri di vasi sanguigni e quasi 150 milioni di sinapsi, le connessioni tra i neuroni. Questa straordinaria realizzazione apre nuove possibilità di conoscere in modo più approfondito il funzionamento del cervello umano e le malattie che possono colpirlo.
Il risultato di questa incredibile impresa scientifica è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista Science da un team di ricercatori dell’Università di Harvard e di Google Research. Per raggiungere questo traguardo, i ricercatori hanno utilizzato una quantità impressionante di dati, pari a circa 1.400 terabyte (dove un terabyte corrisponde a 1.000 miliardi di byte). Questa collaborazione, che è stata avviata quasi 10 anni fa, mira a combinare immagini ad altissima risoluzione ottenute tramite microscopio elettronico con algoritmi di Intelligenza Artificiale per mappare la complessità del tessuto cerebrale.
L’obiettivo finale di questa collaborazione è quello di creare una mappa dettagliata dell’intero cervello di un topo, il che richiederebbe l’elaborazione di una quantità di dati circa 1.000 volte maggiore rispetto a quelli utilizzati attualmente. Questo progetto è coordinato da Jeff Lichtman di Harvard e Viren Jain di Google Research. Lichtman commenta con ironia che la parola “frammento” in questo caso suona strana, poiché un terabyte è considerato gigantesco per la maggior parte delle persone, eppure per analizzare un minuscolo pezzettino di cervello umano sono necessari migliaia di terabyte di dati.
I risultati ottenuti da questa ricerca sono stati resi liberamente disponibili alla comunità scientifica, in quanto gli autori ritengono che l’investimento fatto per questo progetto debba essere sfruttato da tutti. Il cervello umano è un organo estremamente complesso e ancora oggi si sa poco sulla sua struttura a livello cellulare. Questo è dovuto a diverse sfide, tra cui le limitazioni tecnologiche e le difficoltà nel reperire e conservare adeguatamente campioni di tessuto cerebrale.
In questo caso, il campione di corteccia cerebrale è stato ottenuto da un paziente affetto da epilessia durante un intervento chirurgico per altre ragioni. I ricercatori hanno analizzato ogni sezione del frammento tramite microscopio elettronico, ottenendo centinaia di milioni di immagini che sono state poi combinate per ottenere la mappa tridimensionale.
Grazie ai dati così ottenuti, gli autori dello studio hanno scoperto nuovi aspetti della corteccia cerebrale umana che finora erano stati sottovalutati. Ad esempio, la ricostruzione ha evidenziato il numero sproporzionato delle cellule della glia, che sono le cellule nervose che nutrono e sostengono i neuroni. Sorprendentemente, queste cellule sono circa il doppio rispetto ai neuroni stessi. Inoltre, dall’analisi delle migliaia di connessioni, è emerso che alcuni rari neuroni possiedono assoni in grado di formare fino a 50 sinapsi, un numero molto elevato e potente di connessioni con altre cellule.
Questa scoperta rappresenta un enorme progresso nella comprensione del cervello umano e potrebbe avere importanti implicazioni per la ricerca sulle malattie cerebrali. La mappa dettagliata del cervello potrebbe fornire nuove informazioni sulla struttura e il funzionamento del cervello umano, aprendo la strada a nuovi trattamenti e terapie per malattie come l’Alzheimer, il morbo di Parkinson e l’epilessia.
In conclusione, la sorprendente ricostruzione 3D di un frammento di corteccia cerebrale umana rappresenta un importante passo avanti nella ricerca sul cervello umano. Grazie a questa scoperta, i ricercatori possono ora esplorare in modo più approfondito il funzionamento del cervello e le malattie ad esso correlate. Questo studio pionieristico potrebbe aprire nuove strade per la ricerca sulle malattie cerebrali e portare a importanti progressi nella diagnosi e nel trattamento di queste patologie.