Un Frammento di Cervello Umano Ricostruito in 3D con Precisione Nanometrica

Una Mappa 3D del Cervello Umano in Alta Risoluzione

Un team di ricercatori dell’Università di Harvard e Google Research ha raggiunto un risultato senza precedenti: la ricostruzione in 3D di un frammento di corteccia cerebrale umana con una risoluzione nanometrica. Il campione, delle dimensioni di mezzo chicco di riso, è stato analizzato tramite microscopio elettronico, generando un’enorme quantità di dati, pari a circa 1.400 terabyte.
Grazie a sofisticati algoritmi di intelligenza artificiale, i ricercatori sono riusciti a ‘cucire’ insieme le centinaia di milioni di immagini ottenute, creando una mappa 3D dettagliata del frammento. Questa mappa rivela una complessità sorprendente: il frammento contiene 57.000 cellule, 230 millimetri di vasi sanguigni e quasi 150 milioni di sinapsi, le connessioni tra i neuroni.

Nuove Scoperte sulla Struttura del Cervello

La ricostruzione in 3D ha permesso di identificare nuovi aspetti della corteccia cerebrale umana finora sconosciuti. Ad esempio, è emerso che il numero delle cosiddette ‘cellule della glia’, cellule nervose che nutrono e sostengono i neuroni, è circa il doppio rispetto ai neuroni stessi. Questo dato evidenzia l’importanza cruciale delle cellule della glia nel funzionamento del cervello.
L’analisi delle migliaia di connessioni ha rivelato anche che alcuni rari neuroni possiedono assoni, le diramazioni che trasmettono gli impulsi nervosi, in grado di formare fino a 50 sinapsi. Questo numero di connessioni è estremamente elevato e indica un’elevata capacità di comunicazione e di elaborazione di informazioni da parte di questi neuroni.

Un Progetto Ambizioso per Mappare l’Intero Cervello

Questo risultato è il frutto di una collaborazione avviata quasi 10 anni fa, che mira a combinare le immagini ad altissima risoluzione ottenute tramite microscopio elettronico con algoritmi di Intelligenza Artificiale. L’obiettivo finale è quello di realizzare una mappa dettagliata dell’intero cervello di un topo, un’impresa che richiederebbe una quantità di dati circa 1.000 volte maggiore di quelli utilizzati per ricostruire il frammento di corteccia cerebrale umana.
I dati ottenuti dal progetto sono stati messi liberamente a disposizione della comunità scientifica, consentendo a chiunque di approfondire la conoscenza del cervello e delle sue malattie. La collaborazione tra Università di Harvard e Google Research rappresenta un passo importante verso la comprensione del cervello e delle sue funzioni, aprendo nuove strade per la ricerca e lo sviluppo di terapie innovative.

Il Potenziale di questa Ricerca per la Medicina

La possibilità di studiare la struttura del cervello con una precisione mai raggiunta prima apre nuove prospettive per la comprensione e il trattamento di malattie neurologiche come l’Alzheimer, il Parkinson e la depressione. La ricostruzione in 3D di un frammento di cervello può fornire informazioni preziose sulla formazione e il funzionamento delle connessioni neuronali, che sono alla base di molte funzioni cognitive.
Inoltre, la mappatura dei vasi sanguigni nel cervello può aiutare a comprendere meglio la vascolarizzazione del cervello e il ruolo che questa gioca nello sviluppo di malattie neurologiche. La ricerca su questo frammento di cervello potrebbe aiutare a identificare nuovi bersagli farmacologici per il trattamento di queste patologie.