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05.12.2020 - 08:000

Il primo atlante 3D del cervello umano

Un team di ricercatori ha realizzato la mappa digitale più completa dell’architettura cellulare del nostro cervello

Al giorno d’oggi sono ormai numerose le mappe del cervello umano, come ad esempio le mappe che mostrano i neuroni in una data regione o quelle che rivelano le connessioni funzionali tra questo tipo di cellule. Ma una mappa generale della struttura cerebrale è difficile da realizzare in quanto ogni cervello è diverso da un altro.
Tuttavia, alcuni mesi fa, un team di scienziati tedeschi guidato dalla professoressa Katrin Amunts dell’Università di Düsseldorf ha presentato, in un articolo pubblicato sulla prestigiosa rivista Science, il primo atlante 3D del cervello umano che riflette la variabilità della struttura del cervello.
Si chiama Julich-Brain e non si tratta di un PDF statico di una mappa del cervello, bensì di un atlante dinamico, in quanto cambia continuamente per incorporare i risultati delle mappature cerebrali più recenti.
Con questo atlante, i ricercatori hanno proposto la mappa digitale più completa dell’architettura cellulare del cervello, resa poi disponibile in tutto il mondo tramite l’infrastruttura di ricerca EBRAINS dell’European Human Brain Project (HBP). In tal modo, Julich-Brain funge da interfaccia per collegare le informazioni sul cervello in modo spazialmente preciso.
Julich-Brain presenta quasi 250 aree strutturalmente distinte, ognuna basata sull’analisi di 10 cervelli. Più di 24.000 sezioni del cervello estremamente sottili sono state digitalizzate, assemblate in 3D e mappate da esperti. Sono stati necessari più di 25 anni di ricerca per realizzare l’atlante, in cui dozzine di esperti hanno utilizzato l’analisi delle immagini e algoritmi matematici per valutare le sezioni di tessuto e determinare i confini tra le aree del cervello, che insieme compongono una lunghezza di quasi 2 chilometri.
La mappatura ha mostrato che le aree variano tra cervelli diversi, ad esempio in termini di dimensioni e posizione. I ricercatori hanno così scoperto che nell’area di Broca, coinvolta nell’apprendimento e nell’uso del linguaggio, è possibile un gran numero di variazioni, mentre l’area visiva primaria sembra piuttosto uniforme.
«Al microscopio si può vedere che il cervello umano non è strutturato in modo uniforme, ma diviso in aree chiaramente distinguibili, che differiscono nella distribuzione e nella densità delle cellule nervose e nella funzione assolta», ha spiegato Amunts. «Da un lato, l’atlante cerebrale digitale aiuterà a interpretare i risultati degli studi di neuroimaging in modo più appropriato. D'altra parte, sta diventando la base per una sorta di mappa delle regioni cerebrali».
Questo innovativo progetto si sta già rivelando utile per collegare i dati sull’espressione genica, la connettività e l’attività funzionale, fornendo agli scienziati la possibilità di comprendere meglio le funzioni cerebrali e i meccanismi che possono causare malattie e problemi patologici. «EBRAINS ci consente di effettuare simulazioni o di applicare l’intelligenza artificiale all’esplorazione delle funzioni cerebrali. Speriamo che questi progressi possano aiutarci a comprendere meglio la complessa organizzazione del cervello e scoprire come intervenire nelle specifiche situazioni», ha concluso Amunts.

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