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Inserito il - 21/09/2016 : 10:19:00
La prima mappatura completa del cervello umano
20 settembre 2016
Permette di zoomare dall'architettura cerebrale generale fino ai minuti dettagli neuronali: il primo atlante generale digitale del cervello umano. La mappatura ha un dettaglio e una completezza finora mai raggiunti per l'essere umano e si pone come punto di riferimento comune per tutti i neuroscienziati
di Catherine Caruso / Scientific American
La maggior parte di noi ormai si è abituata ad aprire Google Maps per guardare a volo d'uccello un intero continente fino a osservare una specifica via – accuratamente indicizzata come tutte le altre - da una prospettiva stradale. Grazie a un atlante digitale pubblicato questa settimana, è ora possibile fare la stessa con il cervello umano.
Ed Lein e colleghi dell'Allen Institut for Brain Science a Seattle hanno creato un atlante digitale generale del cervello umano, ad accesso pubblico, che è stato pubblicato la scorsa settimana su “The Journal of Comparative Neurology”.
"In sostanza, volevamo creare un nuovo standard di riferimento per una mappa strutturale molto fine dell'anatomia dell'intero cervello umano", dice Lein, responsabile scientifico del progetto. "Può sembrare strano, ma per la mappatura del cervello umano siamo un po' indietro rispetto ai materiali di riferimento di base di cui disponiamo per organismi come il topo o la scimmia, e questo in gran parte a causa della complessità e delle dimensioni enormi del nostro cervello."
Il progetto, che ha richiesto cinque anni di lavoro, si è concentrato sul cervello sano di una donna di 34 anni, analizzato post mortem. I ricercatori hanno iniziato definendo il quadro generale: hanno fatto una scansione completa del cervello con due tecniche di visualizzazione (imaging con risonanza magnetica e immagini pesate in diffusione, o DWI), che ha permesso loro di catturare sia la struttura generale del cervello sia la connettività delle fibre cerebrali.
I ricercatori hanno quindi “affettato” il cervello in 2716 sezioni molto sottili per un'analisi cellulare a scala fine. Hanno usato una parte delle sezioni per colorarle con il tradizionale metodo di Nissl e raccogliere così informazioni sull'architettura generale delle cellule. Hanno quindi usato altre due tecniche di colorazione per marcare selettivamente alcuni aspetti del cervello, fra cui gli elementi strutturali delle cellule, delle fibre nella materia bianca e specifici tipi di neuroni.
I ricercatori hanno anche preso un sottoinsieme delle sezioni marcate con il metodo di Nissl per catalogare 862 diverse strutture cerebrali, tra cui nuove sottoregioni del talamo e dell'amigdala, e altre due strutture che in precedenza erano state descritte solo nei primati non umani.
Il passaggio chiave per la creazione di un atlante completo del cervello è stata la combinazione dei dati di imaging cerebrale su larga scala e ad alta risoluzione con la dettagliata mappatura a livello cellulare, che i ricercatori hanno poi annotato con le strutture cerebrali identificate. L'intera mappa è disponibile online. Lein spiega che all'atlante si può accedere da un portale, che permette di "navigare, e passare dal livello macro fino al livello cellulare."
Lein ritiene che l'atlante possa essere uno strumento molto utile per i neuroscienziati, che possono usarlo come punto di partenza comune per poi aggiungere altri livelli di annotazioni sulla base dei propri criteri di suddivisione del cervello.
La mappatura del cervello umano è da molto tempo un obiettivo dei neuroscienziati che, come noi altri, sono ansiosi di capire come va esattamente suddivisa questa essenziale massa di tessuto all'interno dei nostri crani, e quali sono effettivamente le diverse aree. Nel 1909, l'anatomista tedesco Korbinian Brodmann usò il metodo di colorazione di Nissl per creare una mappa del cervello a scala cellulare, che ha costituito il punto di riferimento di molti tentativi di mappatura successivi.
I ricercatori del Progetto connettoma umano (Human Connectome Project) hanno pubblicato una loro dettagliata mappa del cervello all'inizio di quest'anno. Usando un approccio su larga scala hanno prodotto una serie di immagini del cervello a partire da più misurazioni MRI effettuate su 210 adulti sani.
Concentrando gli sforzi su un solo cervello, Lein e dei suoi colleghi sono però riusciti a scendere molto più nel dettaglio. "L'intensità di lavoro necessaria [per raggiungere questo dettaglio], richiede di operare alla scala di un singolo cervello" dice Lein, "e senza risparmiarsi, per capire quanto più possibile su quel singolo cervello."
Matthew Glasser della Washington University School of Medicine – che ha partecipato al Progetto connettoma umano, ma non a quest'ultimo studio – dice che questo atlante del cervello è "impressionante", in particolare a livello neuroanatomico, ma sottolinea che può essere difficile generalizzare le informazioni a partire da un solo individuo. "La vera sfida è mettere in relazione un singolo cervello studiato così in profondità con altri cervelli," dice.
Tuttavia, questo lavoro segna un progresso sostanziale nella nostra comprensione dell'anatomia cerebrale. "Non è mai esistita una mappa completa del cervello umano che serva da riferimento per chi studia qualsiasi parte del cervello", dice Lein.,"E questo è un elemento essenziale per fare ricerca."
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cne.v524.16/issuetoc
http://brain-map.org/
L'originale di questo articolo è stato pubblicato su "Scientific American" il 16 settembre 2016. Traduzione ed editing a cura di Le Scienze.
Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.
http://www.scientificamerican.com/article/human-brain-map-gets-a-bold-new-update/?WT.mc_id=SA_FB_MB_NEWS
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