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Un passo avanti nella comprensione del cervello umano attraverso la mappatura neurale della Drosophila melanogaster
La mappa neurale del cervello di un adulto di moscerino della frutta, noto scientificamente come Drosophila melanogaster, ha rappresentato una svolta storica per la neuroscienza. Grazie a una collaborazione internazionale, denominata FlyWire Consortium, è stato possibile creare la prima mappa completa delle connessioni neurali di un cervello adulto. Sono stati evidenziati quasi 140.000 neuroni e 50 milioni di connessioni tra di loro. Questo risultato, pubblicato in uno speciale di Nature, è frutto del lavoro di numerosi istituti, tra cui la Princeton University e la University of Vermont.
La mappa ha permesso di ricostruire in dettaglio il complesso reticolo di sinapsi che caratterizza il cervello del moscerino della frutta. È stato dimostrato come questo piccolo insetto condivida il 60% del DNA umano. Comprendere la struttura cerebrale della Drosophila, infatti, rappresenta un trampolino di lancio per lo studio di cervelli più complessi, come quello umano. Malattie genetiche come Alzheimer, Parkinson o disturbi neurodegenerativi potrebbero trarre benefici dalle scoperte legate a questa mappa.
Una pietra miliare per la neuroscienza: i primi passi verso nuove scoperte
La dottoressa Mala Murthy, direttrice del Princeton Neuroscience Institute, ha commentato la portata di questa scoperta. Ha definito questa mappa come una pietra miliare per la ricerca sul cervello. Un connettoma così dettagliato per un cervello adulto di questa complessità non era mai stato creato. In passato, solo il cervello di un verme, il C. elegans, con i suoi 302 neuroni, e quello di una larva di moscerino, con circa 3.000 neuroni, erano stati mappati. Tuttavia, il cervello del moscerino adulto offre una sfida ben più complessa, con un numero di neuroni che supera i 139.000.
Il FlyWire Consortium, composto da un team globale di 287 ricercatori provenienti da 76 laboratori, ha lavorato instancabilmente per costruire questa mappa. L’impresa è stata resa possibile grazie a diversi finanziamenti tra cui la Brain Initiative dei National Institutes of Health (NIH) statunitensi e il Bezos Center for Neural Circuit Dynamics.
Mappare il cervello per comprenderne il funzionamento
La mappa neurale è stata sviluppata grazie a 21 milioni di immagini, sono state scattate al cervello di una femmina di moscerino. Il team guidato da Davi Bock, allora parte del Janelia Research Campus dell’Howard Hughes Medical Institute, e ora affiliato alla University of Vermont. Grazie all’uso di avanzati modelli di intelligenza artificiale sviluppati dagli ingegneri della Princeton University, le immagini sono state elaborate per creare una mappa tridimensionale. Questa rappresentazione dettagliata include la classificazione di oltre 8.000 tipi di cellule cerebrali, consentendo ulteriori studi su sistemi specifici, come quelli legati alla vista o al movimento.
Il valore di questa mappa non risiede solo nella sua complessità, ma anche nella sua accessibilità. Sin dall’inizio, i ricercatori hanno scelto di rendere pubblicamente disponibili i loro dati, permettendo alla comunità scientifica di beneficiare di queste informazioni per ulteriori studi e applicazioni. La mappa, come spiegato da Sebastian Seung, co-leader del progetto insieme a Murthy, permette di tracciare con precisione le connessioni tra neuroni e i comportamenti che ne derivano.
L’intelligenza artificiale al servizio della neuroscienza per la mappa naurale
La creazione di questa mappa non sarebbe stata possibile senza i progressi nel campo dell’intelligenza artificiale. Il dottor John Ngai, direttore della Brain Initiative, ha sottolineato come questa tecnologia abbia permesso di ricostruire il complesso schema elettrico del cervello in modo automatico, una sfida impossibile da realizzare manualmente. Questa mappatura non solo aiuta a comprendere il funzionamento dei neuroni, ma potrebbe anche aprire la strada a trattamenti mirati per malattie cerebrali.
Il prossimo grande passo, come evidenziato da Sven Dorkenwald, uno degli autori principali della ricerca, sarà la mappatura completa del cervello di un topo, una sfida ambiziosa che potrebbe portare a ulteriori scoperte nel campo delle neuroscienze.
