La mappa completa del cervello di Drosophila melanogaster
La ricerca è stata certamente lunga e complessa, tuttavia l’obiettivo è stato raggiunto con successo. Un team di ricercatori internazionale guidato dalla prestigiosa Johns Hopkins University e dall’Università di Cambridge è riuscito, dopo ben dodici anni di studi e ricerche, a produrre una mappa completa e dettagliata del cervello di una larva di moscerino della frutta, noto anche come Drosophila melanogaster.
A chi non è esperto in materia, questo risultato potrebbe apparire di scarsa importanza, dal momento che il cervello di una Drosophila melanogaster adulta è di dimensioni paragonabili a un granello di sale, e quello di una larva è persino più piccolo.
Un grande risultato scientifico
Tuttavia, è necessario sottolineare che si tratta di un traguardo storico e di grande rilevanza scientifica. Finora, infatti, eravamo riusciti a ottenere solamente la mappa completa delle connessioni cerebrali di poche e piccolissime specie animali, come un verme, una larva di ascidia e una di anellide marino, che presentano un numero di neuroni limitato, compreso tra alcune centinaia e qualche migliaio.
“Se desideriamo comprendere profondamente chi siamo e come funzionano i nostri processi cognitivi, è fondamentale che riusciamo a capire il funzionamento del cervello e, in particolare, come i neuroni siano connessi tra loro”, afferma Joshua T. Vogelstein, uno degli autori coinvolti nel progetto. Si tratta di uno studio estremamente complesso e articolato.
Un mare di interconnessioni nel cervello della Drosophila
La mappa cerebrale della larva di moscerino della frutta è costituita da oltre 3.000 neuroni e da tutte le 548.000 connessioni che intercorrono tra di essi. La scelta di utilizzare questa specifica specie di insetto non è stata casuale. La Drosofila è infatti largamente impiegata nelle ricerche scientifiche, in quanto il suo cervello, sebbene di dimensioni ridotte, è sorprendentemente complesso e presenta notevoli somiglianze con il cervello umano.
La sfida di mappare il cervello della Drosophila
Mappare un cervello e le sue connessioni neurali è un’operazione estremamente complessa e che richiede molto tempo, anche utilizzando le tecnologie più avanzate. Per ottenere un’immagine completa a livello cellulare, è necessario suddividere il cervello in centinaia o addirittura migliaia di campioni di tessuto individuale, che devono essere fotografati mediante l’utilizzo di microscopi elettronici. Solo successivamente, analizzando un neurone alla volta, si procede al riassemblaggio dei pezzi per avere il puzzle completo del cervello.
Mappare il cervello umano è possibile?
Per mappare il cervello di una larva di Drosofila, gli studiosi hanno impiegato oltre dieci anni di lavoro. Nel corso del prossimo decennio, gli stessi ricercatori nutrono la speranza di iniziare lo studio delle sinapsi nei topi. Questi animali possiedono un cervello circa un milione di volte più grande rispetto a quello di una larva di moscerino della frutta. Tuttavia, per quanto riguarda il cervello umano, forse non saremo mai in grado di raggiungere un simile traguardo. Infatti, il nostro cervello è composto da ben 86 miliardi di neuroni e centinaia di migliaia di miliardi di connessioni neurali (vale a dire sinapsi). Provate a immaginare la grandezza di tale compito.
Un lavoro imponente
La mappatura del cervello della larva di Drosofila è stata resa possibile grazie a un’imponente collaborazione e al lavoro di squadra tra ricercatori. Inizialmente, gli scienziati dell’Università di Cambridge hanno prodotto immagini ad alta risoluzione del cervello, successivamente analizzate per individuare ciascun neurone. Dopodiché, i dati sono stati condivisi con la Johns Hopkins University, dove gli studiosi hanno impiegato oltre tre anni per analizzare le connessioni cerebrali utilizzando un codice originale creato appositamente per questo scopo.
Le connessioni neurali
Alla fine del processo, i ricercatori coinvolti nel progetto sono stati in grado di assegnare una categoria specifica a ogni singolo neurone. Hanno raggiunto un totale di 93 diverse categorie, sulla base del ruolo svolto da ciascun neurone all’interno del sistema nervoso. Hanno scoperto che i circuiti neurali maggiormente coinvolti erano quelli che trasportavano informazioni da e verso i neuroni situati nel centro dell’apprendimento.
Il passo successivo per questi studiosi sarà quello di approfondire la comprensione delle strutture neurali che sono coinvolte in alcuni aspetti comportamentali specifici, come i processi decisionali e di apprendimento. Inoltre, gli scienziati desiderano osservare le sinapsi in azione mentre l’insetto svolge un’attività, così da poter comprendere meglio come queste strutture interagiscano tra loro e influenzino il comportamento dell’organismo.
Conclusioni
In conclusione, la mappatura delervello di una larva di moscerino della frutta rappresenta un notevole traguardo nella ricerca neuroscientifica. Grazie al lavoro di squadra e alla dedizione di ricercatori provenienti da diverse istituzioni, siamo ora in grado di comprendere meglio le connessioni neurali in un sistema nervoso complesso e simile a quello umano, seppur di dimensioni ridotte. Questi risultati potrebbero avere importanti implicazioni nello studio delle basi neurali del comportamento e dei processi cognitivi, sia negli insetti che in organismi più complessi, come i mammiferi.
Fonti
- https://www.focus.it/scienza/scienze/prima-mappa-completa-cervello-insetto
- https://www.bme.jhu.edu/people/faculty/joshua-t-vogelstein/
