Ecco le mappe del cervello

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Ecco le mappe del cervello

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di Anna Lisa Bonfranceschi | Pubblicato il 03 Aprile 2014 09:00


Resta ancora la più misteriosa di tutte le macchine che conosciamo, ma da oggi, se non altro, lo sarà un po’ meno. Con la pubblicazione di due importanti paper sulle pagine di Nature i ricercatori dell’ Allen Institute for Brain Science di Seattle infatti svelano alcune caratteristiche del cervello che lo rendono un po’ meno sconosciuto . Gli studi in questione infatti forniscono uno una mappa dell’ espressione dei geni in un cervello (umano) in via di sviluppo, l’altro un atlante delle connessioni neurali di un cervello di topo. Tutto ad appena un anno dall’ annuncio del mega progetto lanciato da Obama per lo studio di questa misteriosa macchina (il progetto sul cervello, appunto).

Cominciamo descrivendo la prima delle mappe del cervello , quella genetica , e la sua importanza per la ricerca e la medicina. Ed Lein dell’Allen Institute for Brain Science , a capo della ricerca, spiega così quanto realizzato insieme ai colleghi: “Sapere dove è espresso un gene nel cervello può fornire indizi importanti su quello che è il suo ruolo. Questo atlante fornisce una visione completa di quali geni sono accesi e spenti nei diversi nuclei e nei diversi tipi di cellule, mentre il cervello si sta sviluppando durante la gravidanza”, continua Lein: “Questo significa che abbiamo un piano per lo sviluppo umano: la comprensione dei pezzi cruciali, necessari perché il cervello si formi in modo normale, e un potente strumento per capire ciò che va storto in caso di malattia”. Soprattutto perché sia l’anatomia che l’architettura di un cervello umano sono settati, determinati a livello prenatale, dai processi di trascrizione appunto (semplificando, la lettura e l’espressione del dna ).

I dati, disponibili come parte del BrainSpan Atlas of the Developing Human Brain , mostrano le diverse espressioni geniche per cervelli in via di sviluppo con un livello di risoluzione anatomica mai raggiunto prima. Questo non solo permetterà di conoscere meglio lo sviluppo normale del cervello , ma anche quello alterato, come ha appunto specificato Lein. E tra tutti i disordini dello sviluppo neurologico un’attenzione particolare è quella data dagli scienziati all’ autismo , su cui si è concentrato anche il team di Lein, come fa sapere: “Abbiamo usato le mappe che abbiamo creato per trovare un centro di azione genetica che potrebbe essere collegato all’autismo e ne abbiamo trovato uno. Questi geni sono associati con i neuroni eccitatori appena generati nella corteccia, l’area del cervello che è responsabile di molte delle funzioni cognitive colpite nell’autismo come il comportamento sociale”.

Ma la mappa di espressione genetica serve anche a capire quali sono le caratteristiche molecolari che ci rendono unici, umani, analizzando la localizzazione dell’espressione dei geni e le differenze con il genoma di altre specie. Il secondo studio presentato sulle pagine di Nature, capeggiato da Hongkui Zeng dell’Allen Institute for Brain Science, ha a che fare invece con l’intricato sistema di connessioni che caratterizza il cervello, stavolta però di topo (è l’ Allen Mouse Brain Connectivity Atlas ). Anche in questo caso lo sforzo è stato quello di mettere insieme un vasto insieme di dati che fosse il più comprensivo possibile per mostrare come è connesso il cervello , e come il sistema nervoso processa le informazioni . Gli scienziati guidati da Zeng hanno scoperto, per esempio, che ci sono pattern specifici di connessioni tra diverse regioni del cervello e che la forza stessa delle connessioni è molto variabile, come mostrato dall’analisi delle immagini ad alta risoluzione ottenute da oltre 1700 cervelli di topo. Ma non solo: ci sono estese regioni di queste connessioni tra i due emisferi che hanno una simmetria a specchio.

È David Anderson dello Howard Hughes Medical Institute Investigator al California Institute of Technology ha spiegare il significato di questa mappa e gli sviluppi futuri: “L’Allen Mouse Brain Connectivity Atlas fornisce una cartina stradale del cervello , a livello di autostrade interstatali e delle grandi città che esse collegano. Trovare e mappare le reti stradali più piccole e le loro intersezioni con le autostrade sarà il prossimo passo, seguito dall’elaborazione delle mappe di strade locali in diversi comuni. Queste informazioni forniscono un quadro di riferimento per ciò che in ultima analisi vogliamo capire: ‘i modelli di traffico’ del flusso di informazioni nel cervello durante le varie attività quali il processo decisionale, la mappatura dell’ambiente fisico, l’apprendimento e il ricordare, e altri processi cognitivi o emotivi”.

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