Un viaggio nel cervello in tre giorni: è l’incredibile scommessa vinta da un gruppo di ricercatori di Harvard, Massachusetts Institute of Technology e Berkeley, che con il premio Nobel per la chimica Eric Betzig hanno messo a punto una tecnica ‘espresso’ capace in meno di tre giorni di mappare ad alta risoluzione l’intero cervello di un moscerino, ricostruendo in 3D oltre 40 milioni di connessioni nervose. La tecnica, pubblicata su Science, permette di ottenere in poche ore quello che prima si faceva in anni di lavoro ed è già stata sperimentata con successo anche su piccole porzioni di cervello di topo, nella speranza di arrivare in un futuro non troppo lontano a quello dell’uomo, che conta 80 miliardi di neuroni e circa 7.000 connessioni per neurone.
Viaggio nel cervello di un moscerino (fonte: Gao et al., Science 2019)
Per mettere il turbo alla ricerca sul cervello, riducendo di quasi mille volte il tempo necessario alla mappatura, i ricercatori hanno combinato due tecnologie di frontiera, la microscopia a espansione e la microscopia Llsm (lattice light-sheet microscopy): la prima consente di espandere il cervello come un pallone (mantenendo invariate le posizioni relative delle sue strutture interne) semplicemente fissandolo dentro a un gel assorbente di poliacrilammide che immerso in una soluzione si gonfia; la seconda tecnica, messa a punto dal Nobel Betzig, consente invece di focalizzare i raggi di luce per assemblare rapidamente l’immagine 3D di un oggetto una ‘fettina’ alla volta. In questo modo è possibile mappare circuiti nervosi su larga scala non perdendo di vista quello che accade nei singoli neuroni.
Ogni scansione completa produce un’enorme mole di dati, pari a decide di migliaia di gigabyte che vengono poi rielaborati al computer in un’immagine tridimensionale del cervello navigabile come in un videogioco.
In futuro questa tecnica potrà essere usata per tracciare i circuiti nervosi che controllano la formazione e il recupero dei ricordi, per indagare come gli input sensoriali inducono comportamenti, per analizzare come le emozioni sono legate al processo decisionale e, al di là delle neuroscienze, potrebbe essere usata per vedere come le cellule tumorali interagiscono con l’ambiente circostante o come il virus Hiv elude il sistema immunitario.
