Il cervello trasparente

CLARITY, dagli Stati Uniti una nuova tecnica per mappare il cervello

Il cervello è il più complesso tra tutti gli organi. È così incredibilmente complesso in termini di numero e di tipi di cellule, di connessioni e di pattern di attività che, nonostante le sempre più sofisticate tecniche di ricerca, molti sono ancora i misteri sul suo funzionamento. Sembra però che si stia assistendo all’inizio di una nuova era nelle neuroscienze, dopo la presentazione su un numero speciale della rivista Nature interamente dedicato alla mappatura del cervello, di una nuovissima metodica di imaging messa a punto dai ricercatori della Stanford University in California: la fluoroscopia Clarity.

Si tratta di un processo che rende il cervello trasparente, limpido come un cristallo, evidenziando dettagli che prima si potevano vedere solo con la microscopia elettronica, con in più la possibilità di vedere le immagini in 3D, sullo schermo di un computer. La tecnica consiste nel sostituire i grassi presenti nel tessuto, che non sono attraversabili dai fotoni e quindi risultano opachi alla visualizzazione, sostituendoli con un particolare tracciante a base di acqua, chiamato hydrogel, che si lascia invece attraversare come se fosse vetro. In questo modo è possibile vedere nel dettaglio strutture e connessioni come se il cervello fosse trasparente. Se ne può osservare sia l’interno che l’esterno contemporaneamente, arrivando, con un’incredibile definizione dei particolari, a vedere le singole fibre nervose, distinguendo addirittura quelle inibitorie da quelle eccitatorie.

 I ricercatori di Stanford hanno iniziato a usare Clarity nel topo per poi testare il metodo su porzioni di cervello umano di soggetti deceduti. I risultati fanno pensare che questa nuova tecnica abbia le potenzialità per diventare uno strumento di ricerca estremamente più potente rispetto quelli utilizzati attualmente, che permetterà, anche in combinazione con metodiche genetiche e molecolari, di capire molto di più sulla struttura e sul funzionamento del cervello.Gli scienziati sono riusciti a eliminare dal cervello di un topo lo strato lipidico che circonda le cellule cerebrali e le rende invisibili alla luce, senza però distruggerle. Utilizzando poi dei marcatori molecolari fluorescenti è stato possibile visualizzare al microscopio la composizione e il percorso di cellule specifiche.

 Clarity è considerata uno dei progressi tecnici più importanti degli ultimi decenni in materia di neuroanatomia. Ciò che la rende unica e innovativa è il fatto che sarà possibile osservare cervelli umani nella loro interezza, e non solo per piccole porzioni come fatto finora. Inoltre, la tecnica per marcatori molecolari permetterà di isolare neuroni specifici con una precisione senza precedenti.

 In attesa che i ricercatori della Stanford osservino un intero cervello umano, la comunità scientifica si aspetta già grandi cose. Grazie a Clarity si prevedono progressi nello studio delle malattie e dell'invecchiamento cerebrali, anche attraverso l'analisi di alcuni esemplari già archiviati. Certo è che diventerà uno strumento importante nel campo della connettomica, la nuova frontiera delle neuroscienze che mira a ricostruire la mappa delle connessioni cerebrali.

Siamo in grado di identificare galassie lontane milioni di anni luce, sappiamo studiare particelle più piccole dell'atomo, ma ancora non abbiamo svelato i misteri di quella materia di 1,3 chili che si trova tra le nostre orecchie»: con queste parole Barack Obama ha annunciato un investimento iniziale di 100 milioni di dollari (quasi 80 milioni di euro) nel più ambizioso progetto di ricerca sul cervello umano mai affrontato nella ricerca USA: il BRAIN (che sta per Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies).

Simile negli intenti al Progetto del Genoma Umano ideato e voluto da Renato Dulbecco, BRAIN avrà il compito di svelare le modalità di interazione delle singole cellule cerebrali e dei complessi neurali per comprendere come il cervello ricorda, immagazzina e processa informazioni, come il suo funzionamento sia legato al comportamento dell'uomo e come l'incepparsi di alcuni suoi ingranaggi possa portare a malattie neurologiche diffuse come Alzheimer, Parkinson o epilessia.