Da Frankenstein al data base dell’Istituto Allen: i segreti del cervello umano

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di Mario Nejrotti

Capire il funzionamento del cervello umano, trasferirne le capacità e le nozioni da un individuo all’altro, dominarne i meccanismi di riparazione cellulare e sconfiggere l’invasione tumorale, la degenerazione infiammatoria o vascolare sono e sono stati obiettivi sempre inseguiti dall’uomo, prima nella letteratura, si ricordi, per citare la più famosa,  Mary Shelley, che fra il 1816 e il 1817 scrisse Frankenstein; poi nella fantasia cinematografica, come nel più divertente e celeberrimo Franchenstein Junior  di Mel Brooks, interpretato dall’indimenticato Gene Wilder.

Fino a poco tempo fa la ricerca è stata basata esclusivamente su modelli animali, su scansioni di cervelli di volontari o su materiale da cadavere. Il tessuto cerebrale umano fresco era una risorsa di studio e di dati poco sfruttata da parte dei neuroscienziati.

Una nuova fonte di esperienze, come riporta un articolo di Nature del 25 ottobre 2017 per ragionare sull’attività cerebrale è costituita da particelle di tessuto cerebrale fresco, che  vengono recuperate dai campi operatori, durante gli interventi di neurochirurgia.

Tale materiale fino ad ora veniva scartato.

I dati ricavati da questi pezzi anatomici vengono aggregati ad un database, che è reso disponibile in rete, pubblicamente e che, esaminato ed elaborato in più centri, potrebbe portare elementi nuovi sulla comprensione delle funzioni cognitive.

Il 25 ottobre 2017, i ricercatori dell’Istituto Allen per la Scienza del Cervello di Seattle, Washington, (vedi)  che sono specializzati  nell’ambito della neuroscienza, specialmente nella implementazione di database su vasta scala e di mappe cerebrali, hanno annunciato di aver pubblicato i loro primi dati dalle cellule cerebrali viventi.

Queste nuove immagini e dati potranno orientare i ricercatori a esplorare il contenuto molecolare di singole cellule viventi o di neuroni e, nel tempo, a identificare la base biologica del loro comportamento.

Le osservazioni su cellule vive fino ad ora erano affidate a quelle estratte da cervelli di topi.

La  procedura di studio su quelle umane non è nuova, tanto che i primi esperimenti risalgono agli anni settanta, ma la massa di dati messa ora a disposizione dall’Istituto  Allen aiuterà a definire molto più rapidamente quali sono le specificità del cervello umano, definendone forse l’unicità, rispetto agli altri mammiferi e primati.

Naturalmente con il consenso dei pazienti operati, i neurochirurghi affidano all’Istituto sezioni soprattutto della corteccia cerebrale, strato che si deve chirurgicamente superare per raggiungere quelli più profondi da operare.

Questo permette agli studiosi di disporre di notevoli quantità di tessuto cerebrale di quelle aree, deputate ad elaborare il pensiero astratto e l’introspezione.

Attualmente si suppone che questa funzione sia propria del cervello umano.

Questi dati potranno contribuire a mettere più nettamente in luce le differenze con il cervello del topo, ha affermato Christof Koch, presidente e direttore scientifico dell’Istituto Allen.

Sono già in linea, e a disposizione dei ricercatori, i dati umani riguardanti le proprietà elettriche di 300 tipi diversi di neuroni, provenienti da 36 persone. Sono, inoltre, usabili  ricostruzioni 3D delle forme dendritiche di alcuni di loro; inoltre nei data base sono contenuti modelli di simulazione del loro comportamento elettrico. Sono stati inseriti infine i profili genetici di 16.000 singole cellule del cervello di altre 3 persone.

Le possibilità di studio su materiale cellulare umano sono maggiori a quelle di cellule di topo, che espiantate dal contesto, si denaturano in poche ore, mentre quelle del tessuto cerebrale umano, ridotte in microfettine di circa 300-350 millimicron, restano vive per tre giorni.

I dati, se pure rilevanti e, grazie all’istituto Allen a disposizione di sempre più centri nel mondo, non possono, però, avere la completezza di quelli provenienti dai cervelli dei topi, che sono a disposizione nella loro interezza.

Su questo progetto esistono, inoltre, perplessità che sono legate alla possibile alterazione delle cellule offerte dai neurochirurghi, che operano comunque su cervelli patologici, che sono coinvolti specialmente in processi tumorali o in situazioni di epilessia, con alterata conduzione elettrica.

Ciò nonostante la gran massa di dati clinici che i chirurghi riportano dei loro pazienti, prima e dopo l’intervento, fanno sì che essi possano già essere confrontati con alcune prerogative fisiche e chimiche delle cellule provenienti dagli stessi individui.

Si è scoperto, per esempio, che un QI maggiore corrisponde alla soglia di resistenza al calore delle cellule cerebrali: maggiore è il QI e minore è la soglia.

Ovviamente il significato di questo, come di altri fenomeni, resta oscuro, anche se i dati sono stati presentati in occasione del Congresso della Federazione delle Società Europee di Neuroscienze a Pécs, in Ungheria, il 20-23 settembre 2017 .

I ricercatori olandesi,  che hanno presentato questi ultimi dati, guidati da Huib Mansvelder, neuroscienziato presso la Libera Università di Amsterdam e pioniere nel campo della ricerca sulle cellule cerebrali fresche umane, insieme ad un’equipe, coordinata da Gábor Tamás dell’Università di Szeged in Ungheria,e a gruppi di ricerca di Israele e  della Svezia, collaboreranno con l’Allen Institute per sviluppare ulteriormente il database del cervello umano, anche  grazie a un contributo di 19,4 milioni di dollari, messi a disposizione, il 23 Ottobre, dal National Institutes of Health degli Stati Uniti

La sfida è aperta e speriamo che nessuno durante le ricerche e il reperimento del materiale commetta l’errore dell’assistente del professor Frankenstein, interpretato dall’indimenticabile Marty Feldman. (vai al film)

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