Google pubblica la più precisa e approfondita mappa 3D del cervello

Grazie a uno sforzo congiunto di Google e di Janelia Research Campus oggi è possibile consultare la più grande mappa delle connessioni cerebrali ad oggi disponibile. Ovviamente non ci si riferisce al cervello umano ma a quello di una mosca della frutta. Un progetto simile, che ha permesso di creare un modello 3D estremamente preciso, non era mai stato realizzato.

La mappa, nota anche con l’appellativo di connectoma, è stata generata utilizzando tecniche di imaging dettagliate che tengono traccia dei percorsi fisici all’interno del cervello. Nel caso di specie si notano gli oltre 25.000 neuroni presenti nel cervello di una mosca, così come gli oltre 20 milioni di connessioni e sinapsi.

Basti pensare che il lavoro di Google e Janelia ha permesso per adesso di avere uno schema di funzionamento di un terzo circa del cervello della mosca. La precisa rappresentazione delle interconnessioni e la qualità delle elaborazioni svolte vengono comunque considerate come una nuova pietra miliare.

Ad oggi è stato analizzato e mappato solo l’intero cervello di un singolo organismo, il verme Caenorhabditis elegans che vive nel suolo nelle regioni temperate. Si tratta però di un essere vivente il cui cervello è molto più piccolo rispetto a quello della mosca della frutta.
Questi ultimi sono uno dei soggetti più utilizzati nei test di connettomica poiché, pur avendo un cervello relativamente semplice (delle dimensioni di un seme di papavero), sono in grado di sviluppare comportamenti complessi (ad esempio le danze di corteggiamento).

Il primo passo nello sviluppo del connectoma è consistito nel tagliare sezioni ancora più piccole del cervello della mosca, fino a porzioni di spessore pari a 20 micron, l’equivalente di circa un terzo della larghezza dei capelli umani.
Le immagini delle fette così approntate vengono “bombardate” con flussi di elettroni da un microscopio elettronico a scansione. Un processo che si traduce in più di 50 trilioni di pixel 3D, chiamati anche voxel, elaborati con un algoritmo che traccia tutti i percorsi.

Nonostante le grandi capacità di elaborazione offerte dai server di Google, il processo ha richiesto molto supporto umano focalizzato principalmente sulla verifica del comportamento lato software. Google sostiene che gli scienziati di Janelia hanno impiegato due anni e centinaia di migliaia di ore di lavoro per “correggere” la mappa 3D, verificando il percorso di ognuna delle 20 milioni di sinapsi chimiche, catturate una ad una.

Siamo ancora lontani dal completare la mappatura dei 100.000 neuroni che compongono l’intero cervello della mosca della frutta e, ovviamente, ancora più lontani dal comprendere il complesso funzionamento del cervello umano che si stima basi il suo funzionamento su oltre 86 miliardi di neuroni.