Mappare il cervello umano per comprenderne meglio funzioni e malattie
Immagina di sviluppare un atlante 3D del cervello umano, l’organo più complesso nel corpo, e infine simularlo per contribuire a migliorare la ricerca e il trattamento relativi a condizioni quali epilessia e cancro. È ciò che il progetto HBP SGA3, finanziato dall’UE, si è prefisso di fare e gli scienziati hanno recentemente presentato la mappa digitale più esaustiva dell’architettura cellulare del cervello, resa accessibile attraverso l’infrastruttura di ricerca EBRAINS del progetto europeo Human Brain Project (HBP). I risultati sono stati pubblicati sulla rivista «Science». «Abbiamo introdotto Julich-Brain, un atlante tridimensionale che contiene mappe citoarchitettoniche di aree corticali e nuclei subcorticali. L’atlante è probabilistico e ciò gli consente di considerare le variazioni tra i cervelli degli individui». Come osservato dai ricercatori nel medesimo articolo della rivista, un tale atlante dovrebbe «integrare le recenti conoscenze sulla parcellizzazione del cervello, considerare le variazioni tra i singoli cervelli, basarsi su flussi di lavoro riproducibili e fornire collegamenti web ad altre risorse e database». I ricercatori hanno «sviluppato un quadro computazionale e perfezionato gli attuali confini del cervello umano in base a modelli citoarchitettonici». Un comunicato stampa sul sito web del progetto spiega come l’atlante Julich-Brain dimostri «la variabilità della struttura cerebrale con una risoluzione microscopica. L’atlante presenta inoltre quasi 250 aree strutturalmente distinte, ognuna basata sull’analisi di 10 cervelli. Sono state digitalizzate, assemblate in 3D e mappate dagli esperti più di 24 000 sezioni cerebrali estremamente sottili». Secondo l’autrice dello studio, la professoressa Katrin Amunts, direttrice dell’Istituto di neuroscienza e medicina presso il Forschungszentrum Jülich, partner del progetto HBP SGA3, «l’atlante digitale del cervello contribuirà all’interpretazione dei risultati degli studi di neuroimaging, ad esempio di pazienti, in modo più accurato». All’interno dello stesso comunicato stampa, Amunts commenta che l’atlante «sta diventando la base per una sorta di “Google Earth” del cervello, visto che il livello cellulare rappresenta la migliore interfaccia per il collegamento di dati relativi a sfaccettature molto diverse del cervello».
Non esistono due cervelli uguali
Lo studio dimostra che le aree del cervello variano tra individui diversi, «ad esempio in termini di dimensioni e ubicazione. L’atlante Julich-Brain mostra dunque la posizione e la forma delle singole regioni come “mappe di probabilità”». Come osservato nel comunicato stampa, erano presenti «differenze piuttosto marcate nella regione di Broca, implicata nel linguaggio. Al contrario, l’area visiva primaria appariva molto più uniforme». I partner del progetto evidenziano come il loro atlante «sia il punto di partenza per unire struttura e funzione. L’atlante sta già contribuendo a collegare, ad esempio, dati sull’espressione genica, sulla connettività e sull’attività funzionale per comprendere meglio le funzioni cerebrali e i meccanismi della malattia». Grazie alla piattaforma EBRAINS, le mappe sviluppate dai ricercatori potrebbero essere utilizzate «per simulazioni o per applicare l’intelligenza artificiale con l’obiettivo di esplorare la divisione del lavoro tra le aree cerebrali». HBP SGA3 (Human Brain Project Specific Grant Agreement 3) si protrarrà fino a marzo 2023. Si tratta della fase finale di HPB, un progetto dell’iniziativa faro Tecnologie future ed emergenti fra i più grandi mai finanziati dall’UE. Come affermato nella scheda informativa del progetto, «il piano prevede che, una volta terminata l’iniziativa faro, abbia inizio un’infrastruttura europea di ricerca scientifica nuova e duratura, EBRAINS, auspicabilmente sulla tabella di marcia del Forum strategico europeo sulle infrastrutture di ricerca (ESFRI)». Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto HBP SGA3
Parole chiave
HBP SGA3, Human Brain Project, EBRAINS, cervello, Julich-Brain
