Nuovi progressi nella difficile sfida della mappatura delle connessioni del cervello umano, grazie anche all’Italia

Di tutti gli organi che compongono il nostro corpo, sicuramente il più misterioso ed ancora inesplorato è il cervello.
Pur rappresentando in media solo circa il 2% del peso di tutto il corpo, il cervello usa approssimativamente il 20% di tutta l’energia che consumiamo vivendo. Capire come funziona il nostro cervello potrebbe essere la chiave di volta che porterà alla vera comprensione della natura umana oltre al fatto che aprirà la strada alla cura di malattie per le quali oggi non esiste una cura.

L’insieme delle discipline che si occupano dello studio del cervello, prendono il nome di neuroscienze. Si tratta come si può immaginare di discipline anche molto diverse fra loro, tra queste vorrei soffermarmi brevemente sulle tecniche di neuroimmagini.

Immagine  - attività del cervello

Le tecniche di neuroimmagini, permettono la visualizzazione del cervello, sia nei suoi dettagli strutturali e anatomici, sia nel corso di esecuzione di particolari compiti motori e cognitivi.

Agli albori dell’informatica,  i ricercatori hanno iniziato ad utilizzare i computer per analizzare le informazioni che si ottengono da un fascio di raggi-x quando attraversa il cervello (TAC). Negli anni 80, grazie al progresso della ricerca si è aggiunto un nuovo strumento la RMN (risonanza magnetica nucleare) che è in grado di fornire immagini anatomiche ancora più precise. Infine, nella metà degli anni 90, si sono sviluppati i primi modelli realistici, basati su risonanza magnetica, per identificare le sedi precise dell’attività elettrica del cervello, rilevata mediante elettroencefalografia (EEG).

Gli studi rivolti ad interpretare e comprendere il funzionamento reale del cervello,  passano per la comprensione del connettoma ovvero la mappatura delle connessioni cerebrali dei neuroni che formano il cervello.

Sebastian Seung – ogni individuo ha connessioni nervose che dipendono dal proprio
genoma ma anche dalle proprie esperienze personali ed ambientali.

Nella sfida della mappatura delle connessioni del cervello umano, la più grande comunità internazionale di imaging radiologico (Ismrm, International society for magnetic resonance in medicine) ha indetto una delle più imponenti competizioni internazionali (The Tractometer Challenge: http://www.tractometer.org/ismrm_2015_challenge/) allo scopo di valutare lo stato dell’arte dei metodi avanzati di mappatura completa dei ‘fili’ che collegano il cervello umano. A questo progetto ha partecipato l’Istituto di bioimmagini e fisiologia molecolare del Consiglio nazionale delle ricerche (Ibfm-Cnr) di Catanzaro, come unica realtà italiana, insieme ad altri 20 centri di neuroscienze tra i più avanzati al mondo che hanno ‘gareggiato’ tra loro. Lo studio è pubblicato sulla rivista Nature Communications.

Alessia Sarica, ricercatrice italiana che ha partecipato attivamente allo studio, ci dà qualche informazione in più per capire l’importanza dei risultati raggiunti. Il connettoma, l’insieme di connessione neurali, sono le autostrade da cui passano le informazioni scambiate tra neuroni. Ad esempio, il segnale visivo per afferrare un oggetto viene elaborato nella corteccia visiva che poi manda il comando alla mano attraverso la corteccia motoria, tutte le aree della corteccia comunicano fra loro grazie alle connessioni tra i neuroni.

“Per mettere alla prova i software di neuroimaging è stato creato un cervello sintetico, le cui connessioni erano sconosciute ai partecipanti. Ai concorrenti veniva dato un cervello ‘sintetico’ ricostruito manualmente da esperti tenendo presente dati post-mortem, quindi senza possibilità di errore. I partecipanti alla competizione erano invitati a provare i loro metodi di ricostruzione su queste immagini modificate ad hoc. La deviazione dal modello o il numero di fasci in più o meno determinava i parametri di performance della singola unità di ricerca: accuratezza nella ricostruzione e percentuali di errori”

L’esperimento ha verificato come il complesso groviglio di fibre interne delle connessioni neuronali può essere ricostruito con esattezza, utilizzando le sequenze di risonanza magnetica e i software di analisi.

Per approfondimenti ai più esperti, consiglio di leggere la pubblicazione delle ricerca sulla prestigiosa rivista Nature

http://rdcu.be/yalv

Comunicato del CNR

https://www.cnr.it/it/comunicato-stampa/7787/cosi-il-nostro-cervello-sfugge-alle-immagini

Per saperne di più riguardo lo studio del cervello e il connettoma

http://estropico.blogspot.it/2011/10/dal-genoma-al-connettoma-pensieri.html#axzz4zMN6JPKI

http://nanoimmondizia.ge.ibf.cnr.it/index.php/19/Il_cervello_e_il_sistema_nervoso

https://www.unibs.it/sites/default/files/ricerca/allegati/Neuroscienze_per%20iniziare_testo%20complementare.pdf

 

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