Big Brain, ecco pronta la mappa 3D del cervello umano

30.07.2013 04:12

Consentira' di comprendere malattie e di sviluppare cure
(ANSA) - ROMA, 21 GIU - E' stata chiamata Big Brain ed e' la prima mappa in 3D del cervello umano. Descritta su Science, la mappa si deve a un gruppo di ricerca coordinato da Katrin Amunts, del Centro di ricerche tedesco Julich e dell'universita' Heinrich Heine a Dusseldorf. E' lo strumento piu' dettagliato mai messo a punto per studiare l'organo. La mappa permettera' di studiare il cervello a livello cellulare e potra' aiutare a comprendere come si sviluppano alcune malattie cerebrali e a sviluppare eventuali cure.
 

 

Big Brain, ecco pronta la mappa 3D del cervello umano
Un vero e proprio atlante, il primo tanto dettagliato, messo a punto per studiare al meglio forme e funzioni del nostro organo più prezioso.

In anni recenti è stato sempre più oggetto di studi e ricerche, analizzato da ogni prospettiva e da ogni punto di vista, sezionato e rimontato, esaminato nelle milioni di connessioni che ne assicurano il funzionamento, osservato mentre è intento a reagire agli stimoli esterni; ultimamente si sta provando anche a costruirne uno artificiale, con l’obiettivo di conoscerne sempre meglio le caratteristiche e comprenderne gli sviluppi.

Nonostante ciò, la scienza che studia il cervello umano può dirsi ancora “alle prime armi”: non tanto perché le conoscenze siano scarse ma soprattutto per tutto quello che ancora c’è da scoprire. Tra i nostri organi, infatti, esso continua a restare il più “misterioso” ed inafferrabile, tant’è che sarà un’impresa straordinaria, lo Human Brain Project, ad occuparsi nei prossimi anni dello svisceramento dei segreti di quello che appare ai nostri occhi come la più complessa (o forse solo la più interessante) tra le meraviglie che danno vita all’universo. Proprio nell’ambito di tale mega-progetto, che proprio pochi mesi fa ha ottenuto il lungimirante finanziamento di un miliardo di euro da parte dell’Unione Europea, è stata realizzata una mappa del cervello in 3D ad altissima risoluzione.

Si chiama Big Brain ed è lo strumento più sofisticato e dettagliato mai creato prima tra quelli che riproducono le fattezze del cervello: grazie a questa sorta di atlante in tre dimensioni, sarà possibile osservare “da vicino” l’anatomia dell’organo, andando oltre quei limiti che fino a poco tempo fa sembravano invalicabili, come ad esempio i dettagli che sono inaccessibili al microscopio. Messo a punto da un gruppo di ricerca guidato da Katrin Amunts del Centro di ricerca di Jülich e dell’Università Heinrich Heine di Düsseldorf, Big Brain è stato descritto in un articolo pubblicato dalla rivista Science il 21 giugno.



Per ottenere la mappa, gli studiosi si sono serviti di un microtomo, strumento utilizzato per il sezionamento dei tessuti: con questo hanno ottenuto dei campioni sottilissimi (circa 7.400) dallo spessore di 20 micrometri, ricavati dal cervello di una donna di 65 anni. Nella fase successiva, le stesse sezioni istologiche sono state evidenziate con differenti colori, così da rendere facilmente visibili le parti; grazie ad un computer, poi, i campioni sono stati digitalizzati e assemblati nuovamente secondo l’allineamento originario. Dopo oltre 1000 ore di lavoro, necessarie a raccogliere tutti i dati, ne e è risultato un vero e proprio modello 3D del cervello che ricalcava perfettamente strutture e forme dell’organo servito da riferimento. La risoluzione di 20 micrometri è circa cinquanta volta superiore rispetto a quelle finora rese disponibili dagli studi condotti in precedenza: questo consentirà di osservare al meglio l’organizzazione dei diversi strati all’interno dell’anatomia cerebrale.

La mappa apre così alla possibilità di ottenere informazioni precise sul funzionamento di processi complessi come il linguaggio, le attività cognitive, le emozioni, consentendo di entrare anche nell’oscuro mondo delle disfunzioni e dei disturbi collegati a queste sfere. Inoltre, lo studio a livello cellulare potrebbe rivelarsi fondamentale per osservare e comprendere l’insorgere e il progredire di alcune malattie, fornendo uno spunto utile per eventuali progressi nell’ambito dell’approccio terapeutico. La mappa in tre dimensioni del cervello è stata resa disponibile gratuitamente per la comunità scientifica dagli stessi autori della ricerca, proprio affinché eventuali frutti di questo affascinante lavoro di “smontaggio e “ri-assemblaggio” possano vedersi il prima possibile.

A causa della sua stessa complessità, il cervello dell’uomo è stato studiato nell’ottica di discipline anche molto diverse tra loro, ma tutte interconnesse dal comune obiettivo di comprendere al meglio la nostra natura: agli approcci più filosofici della psicanalisi sono seguiti quelli più marcatamente scientifici, dalla chimica, all’anatomia, alla genetica, passando per lo studio del comportamento nella psicologia. Eppure, una conoscenza visiva (oseremmo dire, quasi “grafica”) così profonda non era mai stata raggiunta fino ad oggi: forse il segnale che, tra qualche anno, grazie allo Human Brain Project, la nostre mente potrebbe avere molti meno segreti di oggi.


http://scienze.fanpage.it/big-brain-ecco-p...cervello-umano/




ROMA - È la copia digitale più fedele del cervello umano. Si chiama Big Brain ed è la prima mappa 3D del nostro organo più misterioso. Grazie alla sua elevatissima risoluzione, questo nuovo strumento consente di osservare ogni singolo e microscopico dettaglio, superando di gran lunga gli attuali modelli di cervello ancora troppo grossolani. A riuscire in questa impresa titanica è stato un gruppo di ricercatori tedeschi e canadesi, coordinati da Katrin Amunts, del Centro di ricerche tedesco Julich e dell’Università Heinrich Heine a Dusseldorf. Il lavoro è stato descritto sulla rivista Science.
La nuova mappa 3D è talmente precisa e sofisticata che permetterà di studiare forma e funzione del cervello con un livello di dettaglio mai raggiunto prima: dalle connessioni all’anatomia, compresi dettagli finora inaccessibili anche al microscopio. In pratica, questo strumento ha il potenziale per rivoluzionare il lavoro di tutti i neuroscienziati del mondo. Utilizzando questo modello, infatti, sarà possibile studiare il cervello a livello cellulare e potrà aiutare a comprendere come si sviluppano alcune malattie cerebrali. E anche a sviluppare eventuali cure e a comprendere meglio come funzionano i processi che controllano cognizione, linguaggio, emozioni e le disfunzioni collegate.

LA TECNOLOGIA

«Gli autori hanno spinto i limiti della tecnologia attuale», commenta Peter Sterm editor senior della rivista. «Questa risoluzione spaziale supera di 50 volte quella degli attuali modelli di riferimento del cervello». Per questo avrà delle ricadute importanti per la ricerca sul cervello. «Ridefinisce le mappe tradizionali, realizzare a partire dagli inizi del ‘900 e basate sull’analisi visiva» osserva Amunts.
Arrivare a questo risultato è stato un vero e proprio «tour de force», ammettono gli scienziati. Proprio perché la struttura del cervello è molto complessa.
«In conseguenza della sua evoluzione - spiega Amunts - la corteccia cerebrale umana è pesantemente piegata. Pertanto in alcuni settori, le tecniche di imaging come la risonanza magnetica riescono a determinare in maniera molto imprecisa il suo spessore». Ma i ricercatori sono riusciti a superare i limiti, riproducendo in modo eccezionale distorsioni e avallamenti. Per farlo hanno tagliato il cervello di una donna di 65 anni in oltre 7.400 sezioni dello spessore di 20 micrometri. Ogni sezione è stata poi digitalizzata e riallineata, l’una dopo l’altra, per ricostruire il modello 3D dell’organo. La mappa è stata ottenuta utilizzando uno strumento chiamato microtomo, per mezzo del quale vengono realizzate sezioni dei campioni di tessuto.
Ci sono volute oltre 1.000 ore solo per raccogliere i dati. Una fatica, questa, che gli studiosi hanno voluto condividere liberamente con i colleghi di tutto il mondo: gli autori, infatti, hanno messo questo «atlante» del cervello a disposizione gratuita di tutta la comunità scientifica.

IL PRIMO PASSO

«Con l’aiuto del nostro modello – sottolinea Amunts - possiamo acquisire una nuova comprensione della normale struttura delle diverse aree del cervello e delle loro proprietà. Ciò contribuirà alla precisa identificazione e valutazione dei cambiamenti che avvengono nel cervello dei pazienti».
Ma la nuova mappa 3D è solo il primo passo di un progetto ben più ampio e ambizioso. Il lavoro infatti rientra nell’ambito dell’European Human Brain Project, il progetto finanziato con 1,2 miliardi di euro dalla Commissione Europea che ha come obiettivo quello di realizzare in un supercomputer una sorta di «cervello artificiale virtuale». Questo simulatore, che sarà pronto entro 10 anni, servirà ad analizzare il cervello a livello molecolare e nelle interazioni fra le sue diverse regioni.
Svelare i segreti del cervello umano non è però solo un’ambizione della comunità scientifica europea. Qualche mese fa il presidente degli Stati Uniti, Barack Obama, lanciò il progetto Brain: un’iniziativa su cui gli americani hanno già investito 100 milioni di dollari. La sfida Europa-Usa è aperta, ma il Vecchio Continente sembra già in netto vantaggio.

http://www.ilmessaggero.it/societa/nolimit...ie/294920.shtml