I neuroscienziati dell’Università di Harvard negli Stati Uniti hanno rivelato immagini dettagliate di un millimetro cubo del cervello umano. Secondo le informazioni sul sito web, il lavoro durato quasi un decennio è la versione più grande e dettagliata dell’organo mai realizzata fino ad oggi. Avviso scientifico. L’immagine di una singola parte del cervello, che misura 1 millimetro su ciascun lato, è più di… 57.000 cellule, 150 milioni di sinapsi e 230 mm di microvena.
“La parola ‘parte’ è ironica”, ha detto Jeff Lichtman, neuroscienziato dell’Università di Harvard. Ha aggiunto: “Per la maggior parte delle persone, un terabyte è enorme, ma una parte del cervello umano – solo una piccola parte del cervello umano – è ancora migliaia di terabyte”.
La ricostruzione si è basata su un campione di cervello umano che è stato rimosso da un paziente epilettico durante un intervento chirurgico per accedere alla lesione sottostante. Il campione è stato fissato, colorato con metalli pesanti per far risaltare i dettagli, annegato in resina e sezionato in 5.019 fette, dello spessore medio di 33,9 nanometri, raccolte su nastro adesivo.
I ricercatori hanno utilizzato la microscopia elettronica ad alto rendimento per visualizzare in dettaglio questo piccolo pezzo di tessuto, generando 1.400 terabyte di dati. Questi dati sono stati poi analizzati utilizzando algoritmi appositamente sviluppati, ottenendo, secondo i ricercatori, “una ricostruzione 3D di praticamente ogni cellula e processo nel volume allineato”.
Questa ricostruzione, chiamata H01, ha già rivelato alcuni dettagli senza precedenti sul cervello umano. Il team è stato sorpreso di notare che le cellule gliali, o cellule non neuronali, superavano in numero i neuroni nel campione, e il tipo di cellula più comune erano gli oligodendrociti, cellule che aiutano ad avvolgere gli assoni nella mielina protettiva, una sostanza ricca di grassi che include queste strutture e aiuta con la velocità di comunicazione.
Ogni neurone aveva migliaia di connessioni relativamente deboli, ma i ricercatori hanno trovato rari e forti gruppi di assoni collegati da 50 sinapsi. Hanno scoperto che un piccolo numero di assoni sono organizzati in eliche insolite su larga scala.
Poiché il campione è stato prelevato da un paziente affetto da epilessia, non è chiaro se queste caratteristiche siano normali ma rare per il cervello umano o correlate al disturbo del paziente. In ogni caso, il lavoro ha rivelato l’ampiezza e la profondità del divario nella comprensione del cervello.
Studi sul cervello
L’immagine rappresenta un enorme passo avanti nella comprensione del complesso cervello umano. In tutto il regno animale, le funzioni svolte dalla maggior parte degli organi vitali sono più o meno le stesse, ma il cervello umano appartiene a una classe a parte.
Ogni cervello umano contiene miliardi di neuroni che inviano segnali attraverso trilioni di sinapsi, il centro di comando da cui opera il corpo umano.
Una comprensione più profonda di come funziona questo organo fornirebbe profondi benefici per gli studi sulle funzioni e sui disturbi cerebrali, dalle lesioni alle malattie mentali.
A tal fine, Lichtman e i suoi colleghi hanno lavorato su quella che chiamano “rete neurale” – una mappa del cervello e di tutte le sue connessioni che può aiutarci a capire meglio quando tali connessioni sono distorte.
L’obiettivo attuale del progetto è riprodurre un cervello di topo completo. Il prossimo passo nel lavoro del team consiste nel cercare di comprendere la formazione dell’ippocampo nel topo, un’area del cervello fortemente coinvolta nell’apprendimento e nella memoria.
“C’è un livello di comprensione del cervello che attualmente non esiste. Conosciamo le manifestazioni esterne del comportamento. Conosciamo alcune molecole che sono disordinate. Ma tra gli schemi elettrici, fino ad ora, non c’è stato modo di capirli .” “Ora c’è un modo”, ha concluso Lichtman.
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