Un gruppo guidato dal Janelia Research Campus dell'Howard Hughes Medical Institute, insieme a Google Research e collaboratori internazionali, ha pubblicato la mappa completa dei collegamenti del cervello e del sistema nervoso centrale di un moscerino della frutta maschio adulto. La risorsa comprende 166.391 neuroni e circa 125 milioni di connessioni sinaptiche. Secondo Google Research e lo studio apparso su Cell, è la più grande mappa completa di un cervello se il confronto è basato sul numero di neuroni.
La mappa, chiamata connettoma, registra la forma tridimensionale dei neuroni e le sinapsi con cui comunicano. Comprende il cervello centrale, i lobi ottici e il cordone nervoso ventrale, struttura paragonabile al midollo spinale dei vertebrati. Questa copertura più ampia permette di seguire le informazioni di olfatto, vista e udito fino ai circuiti che controllano il cammino, il volo e altre attività motorie; perciò la sua utilità è già concreta.
Gli scienziati hanno creato i dati da immagini di microscopia elettronica estremamente dettagliate, raccolte per anni. Gli algoritmi di Google Research hanno unito milioni di immagini bidimensionali e prodotto le prime ricostruzioni in tre dimensioni, però gli specialisti di Janelia hanno verificato e corretto i risultati. Il gruppo ha spiegato che l'intelligenza artificiale e un'accurata revisione umana sono state entrambe essenziali, perché le forme dei neuroni sono complesse e la segmentazione automatica può separare o collegare le cellule in modo errato.
Il connettoma maschile può ora essere confrontato con mappe femminili già completate. I ricercatori hanno indicato che il 4,8 per cento dei neuroni nel cervello maschile e il 2,4 per cento in quello femminile appartengono a tipi cellulari specifici del sesso, mentre un'altra quota di neuroni maschili crea connessioni differenti. Le diversità sono più concentrate nei circuiti superiori di elaborazione e offrono possibilità verificabili per studiare corteggiamento, aggressività e altri comportamenti legati al sesso, senza sostenere che i due sistemi siano radicalmente diversi.
I moscerini sono organismi modello fondamentali nella genetica e nelle neuroscienze perché hanno cicli vitali brevi, comportamenti riproducibili e meccanismi biologici condivisi fra gli animali. Non è ancora possibile mappare con qualità paragonabile gli 86 miliardi di neuroni del cervello umano. Sistemi più piccoli rendono però possibile verificare come i collegamenti producano percezioni, decisioni e azioni; così il patrimonio pubblico potrà aiutare le università a individuare i circuiti prima di esperimenti mirati.
I ricercatori hanno reso disponibili online immagini, ricostruzioni, annotazioni e dati sulle connessioni tramite strumenti di visualizzazione e scaricamento. La mappa è una realtà strutturale, non una registrazione dei pensieri né una spiegazione completa del comportamento, e le sue previsioni dovranno essere provate sui moscerini vivi. Il valore immediato sarà confrontare individui e sessi, collegare circuiti specifici alle attività e migliorare metodi che potranno, in futuro, essere applicati a sistemi nervosi animali più grandi.
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