Cervello, è stato mappato per la prima volta quello intero di un moscerino della frutta

Neurone per neurone, sinapsi per sinapsi, un enorme gruppo di ricercatori e ricercatrici è riuscito per la prima volta a mappare l’intero cervello di una femmina adulta di moscerino della frutta (Drosophila melanogaster). Il lavoro è stato descritto in nove diversi studi soltanto usciti su Nature e servirà a comprendere in modo migliore il funzionamento del cervello di questo animale, ma avrà probabilmente delle ripercussioni anche sullo studio del cervello di specie più complesse, esseri umani inclusi.

140mila neuroni e 50 milioni di sinapsi

Fino ad oggi era stato mappato il cervello di un minuto verme, Caenorhabditis elegans, costituito da circa 300 neuroni, e quello di una larva di un moscerino della frutta, composto invece da circa 3mila neuroni. Ben diverso è invece riuscire a descrivere tutti i circuiti cerebrali di un moscerino della frutta adulto, costituiti da circa 140mila neuroni e 50 milioni di sinapsi.

La mappa è stata sviluppata dal Consorzio FlyWire, che ha sede presso l’Università di Princeton, negli Stati Uniti, ed è composto da un totale di 287 ricercatori che lavorano in oltre 76 laboratori sparsi per tutto il mondo. Al raggiungimento del traguardo hanno inoltre contribuito diversi volontari “reclutati” nel corso del progetto per aiutare gli scienziati nel lavoro di classificazione delle diverse tipologie di cellule, nervi e così via.

Dal microscopio elettronico all’intelligenza artificiale

Il lavoro è iniziato a partire da 21 milioni di immagini del cervello della femmina adulta di moscerino della frutta, acquisite tramite microscopia elettronica. Questa enorme quantità di dati è stata poi analizzata attraverso un algoritmo di intelligenza artificiale progettato da ricercatori e informatici della Princeton. “La mappatura dell’intero cervello è stata resa possibile dai progressi dell’intelligenza artificiale – commenta Sebastian Seung, docente di neurosciente e informatica alla Princeton – Non sarebbe stato possibile ricostruire manualmente l’intero diagramma. Questa è una dimostrazione di come l’Ia possa far progredire le neuroscienze”. Ricercatori e volontari sono poi intervenuti per rielaborare e verificare gli output dell’algoritmo.

Un atlante del cervello del moscerino della frutta

“Quello che abbiamo costruito è, per molti versi, un atlante – racconta Sven Dorkenwald, primo autore di uno dei nove studi pubblicati su Nature: “Proprio come non vorresti guidare verso un posto nuovo senza Google Maps, non vorresti trovarti a esplorare il cervello senza una mappa. Quello che abbiamo fatto è stato costruire un atlante del cervello [del moscerino della frutta, nda] e aggiungere annotazioni per tutte le attività commerciali, gli edifici, i nomi delle strade. Grazie a questo, i ricercatori sono ora in grado di navigare in modo giudicato all’interno di questo cervello mentre cerchiamo di comprenderlo”.

Fra le varie pubblicazioni uscite su Nature alcune contengono già degli esempi di come questo atlante può essere utilizzato per comprendere in modo migliore il funzionamento del cervello del moscerino della frutta. In uno degli studi, per esempio, il diagramma cerebrale è stato utilizzato per identificare uno specifico circuito neuronale e predire la sua funzione sulla base della sua struttura.

I ricercatori hanno inoltre creato un’interfaccia che consente a chiunque abbia accesso a una connessione internet di visualizzare la mappa soltanto realizzata e “navigare” fra i neuroni del moscerino. Infine, hanno messo a disposizione un sito che contiene strumenti e spunti adatti per insegnanti, docenti o altri professionisti che si rivolgono a studenti delle scuole superiori e delle università.