Una mappa 3D ad alta risoluzione rivela la complessità sinaptica in un millimetro cubico di corteccia cerebrale, aprendo nuove prospettive nella neuroscienza.
Un’impresa straordinaria è stata compiuta: una mappa 3D ad alta risoluzione di una sezione del cervello umano, la più grande mai realizzata, è stata creata. Questo vivido arcobaleno di cellule rivela la complessa rete di 57.000 cellule, connesse da 150 milioni di sinapsi e centinaia di millimetri di vasi sanguigni, che compongono una piccola sezione della corteccia umana, grande solo un millimetro cubico, approssimativamente la metà di un chicco di riso.
Per oltre un decennio, un team di ricercatori dell’Università di Harvard e Google ha lavorato insieme per raggiungere l’obiettivo ambizioso di mappare il cervello del topo in alta risoluzione. Questo traguardo rappresenta un passo significativo verso la realizzazione di una mappa completa del cervello, svelando dettagli sinaptici mai visti prima in un frammento di tessuto cerebrale.
Jeff Lichtman, l’autore principale dello studio, ha sottolineato l’ironia nel definire questo risultato un “frammento”, considerando che anche un minuscolo pezzettino di cervello umano equivale a migliaia di terabyte di dati. Grazie agli algoritmi di intelligenza artificiale sviluppati da Google Research, le immagini microscopiche del team di Harvard sono state elaborate per rivelare dettagli senza precedenti, codificate a colori e ricostruite per offrire una visione dettagliata.
Una delle scoperte più sorprendenti è stata che le cellule gliali di supporto superavano in numero i neuroni, con gli oligodendrociti, responsabili della produzione di mielina, che si sono rivelati essere il tipo di cellula più abbondante. Il tessuto cerebrale analizzato ha mostrato neuroni collegati tramite più di 50 sinapsi ciascuno, assoni gonfi riempiti di materiale insolito e assoni disposti in estese spirali, creando un quadro affascinante della complessità cerebrale.
Il campione di tessuto, originariamente prelevato da un paziente con epilessia, ha presentato caratteristiche uniche che potrebbero offrire nuove intuizioni sulla malattia e sul funzionamento cerebrale. La mappatura dettagliata a questa scala è fondamentale per comprendere meglio le connessioni neurali e il loro impatto sulle funzioni cerebrali e sulle malattie, un campo di studio noto come “connectomica”.
Questo studio si inserisce in un contesto più ampio di progressi nel settore, con progetti internazionali per mappare le connessioni cerebrali e la pubblicazione di atlanti cellulari dettagliati. Per facilitare ulteriori ricerche e garantire un accesso più ampio a questi strumenti, il team di Harvard e Google ha reso disponibili pubblicamente una serie di strumenti analitici.
Nonostante i progressi significativi, gli autori riconoscono che la comprensione dei dati sulla connettività neurale è ancora agli inizi. Tuttavia, questo dataset petascale rappresenta un punto di partenza fondamentale per future scoperte nel campo della neuroscienza. Il lavoro è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista Science, aprendo la strada a nuove ricerche e scoperte nel campo della mappatura cerebrale.
Links:
