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connettogrammi

16_02_fascettaNon c’è da stupirsi se, delle neuro-immagini che abbiamo fin qui presentato, le più colorate sono quelle collegate al connettoma, all’insieme cioè delle connessioni che, all’interno del cervello, permettono la comunicazione tra le diverse aree della corteccia. Il colore si è infatti dimostrato indispensabile per distinguere i filamenti che compongono l’intricata matassa di questi collegamenti, matassa che veniva genericamente denominata “materia bianca” e che, dicevamo già, è molto difficile da dipanare, anche ex vivo.
Nel numero di febbraio 2009 abbiamo visto che, allo scopo di ricostruire l’intreccio dei filamenti nervosi, sono stati addirittura bio-ingegnerizzati dei topini, detti brainbow (gioco tra le parole inglesi che significano “cervello” e “arcobaleno”), i cui neuroni sono stati geneticamente programmati per colorarsi a caso di colori diversi alla luce del microscopio laser.
A livello d’organo, sulle scale dei millimetri, l’interesse per il connettoma è molto cresciuto recentemente, soprattutto da quando i fasci di assoni che lo formano possono essere discriminati in vivo con le tecniche trattografiche basate sulla risonanza magnetica di cui abbiamo iniziato a parlare dal maggio 2005. E anche nelle visualizzazioni dei dati ottenuti con queste tecniche (vedi i numeri di aprile e maggio 2012, rispettivamente su DTI e DSI), il colore è stato presto utilizzato per visualizzare le direzioni dei fasci nervosi e aiutare così a discernerne le connessioni.
L’immagine di questo numero si riallaccia anche a un altro tema su cui siamo tornati a più riprese: quello dei grafi di rete. Il connettoma può essere infatti studiato come una rete, cioè in termini di vertici (nodi) e di collegamenti (archi). Nella figura, i nodi rappresentano circa 160 cosiddette regioni di interesse (il termine, mutuato dalla cartografia, è spesso usato nella mappatura della corteccia, con l’acronimo inglese ROI) e gli archi, con diversa curvatura e in numero disuguale, partono da ciascuna regione, per raggiungere altre regioni dello stesso o dell’altro emisfero.
I connettogrammi permettono di evidenziare certe proprietà matematiche su scala macroscopica, mostrando, per esempio, che, in varie aree, il connettoma si struttura come una rete “piccolo mondo” (le reti i cui nodi sono connessi da una gerarchia distribuita di archi, in modo che tutti gli elementi siano collegabili con un massimo di 6 passaggi; ne abbiamo parlato nel settembre 2009).
Come il genoma umano, anche il connettoma ha sia caratteristiche generali, che definiscono la nostra specie rispetto ad altre specie animali (e un cervello sano rispetto a uno malato o che ha subito lesioni), sia caratteristiche proprie al singolo individuo. Per apprezzare queste ultime occorre però ritornare alla scala microscopica (per ora accessibile solo alla sperimentazione animale), cioè alle reti i cui nodi sono i singoli neuroni e i cui archi l’incalcolabile numero di sinapsi che formano quelle vie preferenziali dei segnali nervosi che chiamiamo memoria. Ne parleremo ancora nel prossimo numero, con altre coloratissime immagini.

Connettogramma

Connettogramma di un soggetto sano. I settori rappresentano un’ottantina di regioni corticali per ciascun emisfero. L’immagine è stata prodotta presso il LONI (Laboratory Of Neuro Imaging) dell’Università della California a Los Angeles (USA).

2016-03-07T12:34:44+00:00 lunedì 1 febbraio 2016|Categories: cartoline dalla scienza|Tags: , , , , |