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Mappato un intero cervello, senza perdere una sola sinapsi
Un consorzio internazionale ha completato il primo atlante completo di ogni neurone e sinapsi presenti nel cervello di un moscerino della frutta. La ricostruzione comprende 139.000 neuroni collegati attraverso circa 50 milioni di connessioni, senza lasciare elementi conosciuti fuori dalla mappa. Il risultato fornisce agli studiosi un riferimento senza precedenti per esaminare l'organizzazione integrale di un cervello animale.
Il cervello in questione non è umano e la differenza di scala resta enorme. La struttura ottenuta è un connettoma completo, cioè una rappresentazione dei neuroni e dei collegamenti che li uniscono. Non equivale però a una spiegazione definitiva del comportamento del moscerino: conoscere il cablaggio permette di formulare ipotesi più precise, ma non rivela automaticamente come ogni circuito funzioni durante la vita dell'animale.
Il confronto chiarisce la portata della sfida ancora aperta. Il cervello umano contiene più di 86 miliardi di neuroni e circa 100 mila miliardi di sinapsi. Passare dal moscerino all'essere umano non significa quindi soltanto costruire una mappa più grande: aumentano enormemente il numero delle connessioni, le possibili configurazioni dei circuiti e la quantità di dati da controllare.
La ricostruzione ha richiesto anni di lavoro, la collaborazione di gruppi internazionali e il contributo di numerosi volontari incaricati di controllare i risultati. Questa verifica manuale ha affiancato l'elaborazione dei dati per individuare collegamenti mancanti o assegnati in modo errato. L'obiettivo non era ottenere una rappresentazione approssimativa, ma rendere conto di ciascun neurone e di ogni sinapsi identificata.
Una mappa tanto dettagliata consente di seguire i percorsi potenziali attraverso i quali l'informazione passa da una cellula all'altra. I ricercatori possono confrontare i circuiti neurali, cercare configurazioni ricorrenti e verificare quali collegamenti siano compatibili con determinate funzioni. Le associazioni individuate dovranno comunque essere sottoposte a esperimenti: la presenza di una connessione non dimostra, da sola, il suo ruolo causale in un comportamento.
Il connettoma fotografa inoltre l'architettura del cervello, non tutti i processi che la attraversano. Sonno, apprendimento, memoria, segnali provenienti dal corpo e interazioni con l'ambiente modificano continuamente l'attività cerebrale. La plasticità cerebrale implica che intensità ed efficacia delle connessioni possano cambiare anche quando il percorso anatomico di base rimane riconoscibile.
La ricostruzione integrale del cervello del moscerino rappresenta quindi una piattaforma per nuove domande, non la soluzione di ogni mistero della mente. Permette di lavorare su un sistema completo senza dover dedurre le parti mancanti, separando con maggiore precisione ciò che deriva dalla struttura, ciò che emerge dall'attività delle cellule e ciò che dipende dall'esperienza dell'animale.
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