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Connettoma umano, un progetto per capire il cervello

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Una domanda che spesso ci poniamo è come il nostro cervello possa funzionare esattamente, quali siano i meccanismi che governano mente, emozioni e comportamenti. Il mistero è ancora fitto e le risposte che vorremmo ricevere molte, anche se i progressi scientifici compiuti negli ultimi anni stanno offrendo non pochi interessanti spunti di riflessione.

In particolare un progetto, che potremmo definire la ricerca più ambiziosa nel campo delle neuroscienze, promette di offrire informazioni complete ed esaustive sul cervello: stiamo parlando del Progetto Connettoma Umano (Human Connectome Project – HCP), una joint adventure finanziata dal National Institutes of Health, che permetterà, anzi lo sta già facendo, di disegnare una mappa del circuito che descrive il cervello umano. Un potente database infatti ha permesso di “mappare” le reti del cervello, in particolare quelle collegate a stili di vita equilibrati o a comportamenti positivi.

Alcuni si chiederanno: di quale progetto “umano” stiamo parlando? In soli 10 punti, scoprirete il fascino di questo studio e ne rimarrete invaghiti.

  1. Perchè connettoma?

Il suffisso “-oma” si riferisce alla totalità, come spiega The Scientist. Il connettoma è l’insieme di tutte le connessioni cellulari all’interno del cervello o, più semplicemente, un connettoma si può definire come uno schema elettrico del cervello. Secondo il Dott. Seung, professore di neuroscienze computazionali al MIT, il Connettoma è “ un’ architettura che ci differenzia come individui anche nel caso dei gemelli identici perché i connettomi si modificano nel corso della vita a seconda delle esperienze e degli accadimenti che per ognuno sono diversi”.

  1. Ho dimenticato com’ è fatto il cervello. Me lo potete ricordare?

Il nostro cervello è per lo più composto da neuroni, che gli scienziati stimano essere all’incirca 100 miliardi. Queste cellule specializzate del sistema nervoso sono uniche, nel senso che hanno ramificazioni (dendriti e assoni) che servono come strumenti di trasmissione di segnale tra neurone e neurone. Le informazioni sono inviate per mezzo di impulsi chimici ed elettrici tra i siti di congiunzione (le sinapsi). Lo strato più esterno del cervello è costituito dalla materia grigia, che contiene principalmente corpi cellulari neuronali. Nascosto, sotto la materia grigia, c’è la materia bianca, che consiste principalmente di assoni e cellule gliali. La funzione principale della materia bianca è quella di facilitare la comunicazione tra i neuroni situati nelle regioni vicine o lontane della materia grigia. Nel complesso, il cervello è una centralina sempre pulsante.

  1. Chi sono e quanti sono gli scienziati coinvolti nel progetto HPC?

Il progetto comprende 36 ricercatori, tra biologi, medici, fisici e informatici, e 11 istituzioni in tutta la nazione degli Stati Uniti d’America. I centri principali di ricerca sono il Laboratorio di USC di Neuroimaging, il Martinos Center del Massachusetts General Hospital, il Van Essen Lab di Washington University e la University of Minnesota Centro di Risonanza Magnetica per la ricerca. Il progetto è stato originariamente programmato per generare un data base di dati rigorosamente raccolti per la distribuzione a tutti gli enti di ricerca.

  1. Come e per quanto tempo si svilupperà il progetto?

Il progetto è stato suddiviso in due fasi. Durante la fase I, avvenuta dal 2010 al 2012, i gruppi di ricerca hanno progettato i metodi e gli strumenti per la raccolta dati. Durante la fase II, iniziata nel 2012 fino al 2015, i vari scienziati hanno svolto il lavoro di raccolta e analisi dei dati. Ancora più importante è la scelta di rendere disponibili fin da subito ciò che si raccoglieva a intervalli regolari, in modo da permettere agli scienziati di iniziare ad usare il frutto di questo progetto in tempo reale.

  1. Chi sono i partecipanti che hanno permesso la raccolta dati?

1.200 adulti sani, tra cui un’alta percentuale di gemelli e loro fratelli non gemelli. Questa enfasi su gemelli e le loro famiglie è avvenuta per aiutare i ricercatori a capire se i circuiti cerebrali sono ereditari. Come compenso ogni partecipante ha ricevuto la mappatura del proprio genoma, permettendo altresì agli studiosi di valutare quanto i geni influenzino – o non influenzino – il cablaggio del cervello individuale. Ogni volontario ha poi completato una serie di questionari e test per misurare il comportamento e le caratteristiche demografiche.

Il racconto di questo studio internazionale non finisce qui. Nel prossimo post gli altri 5 segreti del progetto che sviscererà, ci auguriamo, i segreti del cervello umano.

Di Maristella Ruggero , @MaristellaRugge