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Maschi e femmine, una nuova mappa confronta i cervelli dei moscerini
Un gruppo internazionale di ricercatori, con il contributo del Janelia Research Campus dell'Howard Hughes Medical Institute, ha completato il primo diagramma dell'intero sistema nervoso centrale di un moscerino della frutta maschio adulto. Il nuovo connettoma maschile permette di confrontare direttamente i circuiti nervosi dei due sessi e di studiare le possibili basi biologiche di comportamenti differenti, dall'accoppiamento all'aggressività.
La ricostruzione comprende oltre 166.000 neuroni e milioni di connessioni distribuite nel cervello, nei due lobi ottici e nel cordone nervoso ventrale. Si affianca alla mappa del cervello femminile presentata nel 2024, che copriva circa 140.000 neuroni. La differenza numerica, da sola, non dimostra che un sesso possieda più neuroni: il confronto scientifico richiede di esaminare copertura, tipi cellulari e organizzazione dei circuiti nel sistema nervoso centrale.
La mappa era stata inizialmente diffusa come preprint, mentre la descrizione e tre studi collegati sono ora apparsi sulle riviste Cell e Current Biology. La pubblicazione mette a disposizione della comunità scientifica un riferimento con cui formulare ipotesi precise, scegliere quali neuroni manipolare negli esperimenti e verificare se una connessione prevista dal diagramma produca davvero un particolare comportamento.
Il confronto con il connettoma femminile consente di cercare neuroni presenti soltanto nel maschio oppure condivisi dai due sessi ma collegati in modo diverso. I ricercatori suggeriscono che alcuni di questi circuiti sessualmente dimorfici possano contribuire alle differenze osservate nel corteggiamento e nelle azioni aggressive, comprese specifiche mosse di combattimento. La mappa indica dove cercare, ma saranno necessari esperimenti funzionali per stabilire un rapporto causale.
Uno degli studi associati ha seguito i circuiti del senso del gusto. I moscerini possiedono recettori gustativi sulle zampe, sulle ali, nell'apparato boccale e nella gola: gli scienziati ne hanno tracciato i collegamenti verso il cervello e le interazioni con i circuiti che controllano azioni come camminare e deglutire. Il diagramma suggerisce così quali percorsi potrebbero permettere all'animale di distinguere un alimento sicuro da uno nocivo e decidere se ingerirlo.
Gli altri lavori collegati utilizzano gli stessi dati per esaminare l'elaborazione visiva e le differenze tra maschi e femmine. Secondo gli autori, il sistema nervoso del moscerino riesce a compiere elaborazioni sofisticate con pochi neuroni e un consumo energetico contenuto. La sua architettura potrebbe quindi suggerire principi utili alla progettazione di sistemi artificiali efficienti, ma la mappa non rappresenta di per sé un nuovo modello di intelligenza artificiale.
Nel breve periodo, gli scienziati intendono applicare l'esperienza acquisita alla mappatura del cervello di pesci zebra larvali e di piccoli pesci danionini adulti. Il traguardo a lungo termine è ricostruire circuiti sempre più complessi nei vertebrati e capire come producano il comportamento. Un simile percorso potrebbe offrire strumenti per studiare disturbi neurologici e psichiatrici umani, senza implicare che i risultati ottenuti nel moscerino siano direttamente trasferibili alla medicina.
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