La prima mappa completa del cervello di un insetto

È stata lunga, ma ce l’abbiamo fatta: dopo dodici anni un team di ricerca internazionale guidato dalla Johns Hopkins University e dall’Università di Cambridge è riuscito a produrre una mappa completa del cervello di una larva di moscerino della frutta.

A un non addetto ai lavori potrebbe sembrare cosa da poco: in fin dei conti, il cervello di una Drosophila melanogaster è grande appena come un granello di sale (quello di una larva, ancora meno). Ma l’impresa è storica: finora eravamo riusciti a ricavare la mappa completa delle connessioni cerebrali di solo qualche minuscola specie animale (un verme, una larva di ascidia e una di anellide marino), con poche centinaia o poche migliaia di neuroni.

«Se vogliamo capire chi siamo e come pensiamo, dobbiamo capire come funziona il cervello: per farlo, è fondamentale comprendere in che modo i neuroni sono connessi l’uno all’altro», spiega Joshua T. Vogelstein, uno degli autori.

Uno studio complesso. La mappa cerebrale della larva di moscerino della frutta include oltre 3.000 neuroni e tutte le 548.000 connessioni tra loro. La scelta di questo insetto non è stata affatto casuale: la drosofila è molto utilizzata nelle ricerche scientifiche perché il suo cervello, pur così piccolo, è incredibilmente complesso e simile a quello umano.

COME UN PUZZLE. Mappare un cervello e le sue connessioni neurali è un lavoro molto complesso ed estremamente lungo, anche con le tecnologie più moderne: per avere un quadro completo a livello cellulare bisogna spezzettare il cervello in centinaia o addirittura migliaia di campioni di tessuto individuali, ognuno dei quali dev’essere fotografato con dei microscopi elettronici. Solo a questo punto, neurone per neurone, si procede al riassemblamento dei pezzi per avere il puzzle completo del cervello.

Per una larva di drosofila ci abbiamo messo più di dieci anni: nel prossimo decennio gli studiosi sperano di iniziare lo studio delle sinapsi dei topi (che hanno un cervello un milione di volte più grande di quello di una larva di moscerino della frutta), ma per gli umani… forse non ci riusciremo mai. Abbiamo 86 miliardi di neuroni e centinaia di migliaia di miliardi di connessioni neurali (ovvero sinapsi). Fate un po’ i conti.

Lavoro di squadra. La mappatura del cervello della larva di drosofila è stata possibile grazie a un grande lavoro di squadra: prima i ricercatori di Cambridge hanno creato delle immagini ad alta risoluzione del cervello, per poi studiarle per individuare ogni neurone.

Da Cambridge i dati sono passati alla Johns Hopkins University dove gli studiosi, servendosi di un codice originale da loro creato, hanno analizzato per oltre tre anni le connessioni cerebrali. Alla fine, tutti insieme sono stati in grado di assegnare una categoria a ogni neurone (per un totale di 93 categorie) in base al ruolo svolto, scoprendo che i circuiti più occupati erano quelli che trasportavano informazioni da e verso i neuroni del centro di apprendimento.

Il prossimo passo è comprendere meglio le strutture neurali coinvolte in alcuni aspetti comportamentali, come i processi decisionali e di apprendimento, e osservare le sinapsi mentre l’insetto svolge un’attività.