In un progresso monumentale per le neuroscienze, un gruppo di oltre 150 ricercatori è riuscito a mappare tutte le neuroni di un millimetro cubico del cervello di un topo. Questo straordinario traguardo, che sembra uscito da un film di fantascienza, si basa su un campione di tessuto cerebrale più piccolo di un granello di sabbia.
Dopo sette anni di lavoro e dedizione, il risultato si presenta come un intreccio colorato che non solo mette in risalto la bellezza dell’anatomia cerebrale, ma offre anche il registro più dettagliato del cervello di un mammifero fino ad oggi. In questa minuscola porzione si trovano oltre 200.000 neuroni e 523 milioni di sinapsi, che sono le connessioni tra le cellule nervose.
Un lavoro di precisione straordinaria
Per raggiungere questo risultato, gli scienziati hanno posizionato i topi di fronte a schermi dove guardavano video di YouTube, mentre registravano l’attività cerebrale di una piccola porzione dei loro cervelli. Per mettere in prospettiva l’entità dello studio, un millimetro cubico è mille volte più piccolo di un centimetro cubico, il che equivale a meno di una goccia d’acqua.
Il campione è stato diviso in 25.000 strati, ognuno dei quali è così sottile da risultare 400 volte più sottile di un capello umano. Con queste immagini, un team di ricercatori ha utilizzato intelligenza artificiale per ricostruire la struttura cellulare in un volume 3D, aprendo così nuove porte nello studio delle neuroscienze.
Storicamente, tracciare la connettività e misurare l’attività delle neuroni su tale scala sembrava un compito impossibile. Tuttavia, i progressi nella computazione e nell’intelligenza artificiale stanno permettendo che questo lavoro, che in precedenza richiedeva un lavoro manuale arduo e esteso, venga svolto in modo più efficiente.
I risultati di questo progetto, denominato MICrONS (Machine Intelligence from Cortical Networks), sono stati pubblicati in dieci articoli sulla prestigiosa rivista Nature. Inoltre, il diagramma delle connessioni cerebrali e tutti i dati sono disponibili gratuitamente attraverso il MICrONS Explorer, occupando un impressionante volume di 1,6 petabyte, equivalente a 22 anni di video in alta definizione.
Clay Reid, uno dei ricercatori principali, ha descritto questo minuscolo campione come un “architettura simile a una fitta giungla”. Questo lavoro non solo consente di testare teorie esistenti nelle neuroscienze, ma apre anche la porta a scoperte che potrebbero rivoluzionare la nostra comprensione del cervello.
Il progetto ha rivelato nuovi tipi di cellule e un innovativo meccanismo di inibizione cerebrale, segnando un progresso significativo nella classificazione e comprensione della funzione cerebrale. Come ha concluso Nuno da Costa, un altro dei ricercatori, “è come avere una mappa del circuito di una radio rotta; ci mette in una posizione migliore per ripararla”.