Il cervello umano è stato definito il pezzo di materia più complesso dell’Universo, ed è infatti l’unico luogo a noi conosciuto in cui l’Universo può essere in qualche modo compreso. Le coloratissime immagini trattografiche che abbiamo visto nei numeri di aprile e maggio 2012 ci hanno dato un’idea della complessità di quella che una volta era chiamata genericamente materia bianca e che oggi invece si spera possa dischiudere importanti informazioni sulla specificità della nostra mente e di quella di ciascun individuo.

Ciò che mostrano quelle immagini è però solo un primo livello del groviglio di connessioni che mette ordinatamente in comunicazione i diversi strati delle diverse aree della corteccia, la cosiddetta materia grigia. Le immagini trattografiche, per quanto fini e discriminanti, possono infatti visualizzare solo fasci di assoni, sulle scale cioè che arrivano fino ai millimetri, dove le connessioni tra i singoli neuroni non si possono rilevare.

Per studiare il connettoma (termine coniato – sul calco di genoma e proteoma – per indicare la mappa completa delle connessioni neurali) a livello microscopico, i ricercatori devono necessariamente passare alla sperimentazione animale. I primi connettomi studiati sono stati quelli di vermi nematodi dotati di circa 300 neuroni. Anche il connettoma di mosche, granchi e altri invertebrati è stato studiato abbastanza a fondo. Il salto ai milioni (e poi miliardi) di cellule nervose degli animali superiori pare però ancora molto oltre le nostre forze.

Nel febbraio 2009, nel numero precedente a quello in cui abbiamo introdotto il tema del connettoma, abbiamo presentato delle micrografie di tessuti nervosi di topi brainbow, le cui cellule nervose vengono trasformate con tecniche di ingegneria genetica in modo da apparire di diversi colori al microscopio laser. Quelle immagini (che sono entrate nel logo della “BRAIN Initiative”, lanciata quest’anno dalla Casa Bianca con un impegno di spesa di 3 miliardi di dollari per i prossimi 10 anni) sono comunque troppo confuse e complicate.

Per i primi passi verso la ricostruzione del connettoma di un mammifero, un possibile approccio è quello di affrontare intanto un circuito semplice, composto interamente da motoneuroni (che non si sovrappongono l’uno sull’altro), come il circuito neuromuscolare periferico che collega il cervello con la base delle orecchie visualizzato dalle immagini che presentiamo in questo numero. Anche in questo caso gli animali che sono stati usati per la ricerca sono dei topi bioingegnerizzati in modo da poter facilmente distinguere ciascun motoneurone.

La ricerca che ha prodotto le immagini ha intanto dimostrato che il circuito in questione può variare considerevolmente da individuo a individuo (e anche dal lato destro a quello sinistro dello stesso individuo). Se l’Universo può in qualche modo essere compreso dal nostro cervello, è abbastanza ovvio che il nostro cervello è ancora molto lontano dall’essere compreso.

Mappatura delle connessioni tra i neuroni che innervano il muscolo interscutulare del topo.
In alto, la ramificazione degli assoni del lato sinistro, colorati dal rosso al blu in base al numero decrescente delle diramazioni dell’unità motoria. In basso, confronto tra i circuiti di sinistra e di destra (i colori si riferiscono alla percentuale di giunzioni innervate da ciascun tratto del fascicolo nervoso). Le immagini sono state ricavate da The Interscutularis Muscle Connectome, pubblicato da un gruppo di ricercatori della Harvard University e del MIT (Cambridge, MA) nel febbraio 2009 su “PLOS Biology” (doi:10.1371/journal.pbio.1000032).

 

2013-09-06T09:56:42+00:00sabato 1 giugno 2013|Categories: cartoline dalla scienza|Tags: , , , , |

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