Neuroni come fuochi d’artificio

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In qualsiasi libro scientifico al capitolo sul Sistema Nervoso ci si imbatte in un classico disegno con cui le cellule del cervello vengono solitamente rappresentate: una massa centrale tondeggiante da cui si dipartono ramificazioni più brevi, i dendriti e altre più lunghe, gli assoni.

E se si fossero sbagliati fino ad oggi? Se la realtà fosse che i neuroni sono molto più larghi e con un numero di connessioni estremamente più ampia di quella fino ad oggi immaginata?

Negli Stati Uniti, presso il Janelia Research Campus, un team di esperti ricercatori ha raggiunto nell’ambito della ricerca neuroscientifica importantissimi risultati riuscendo a mappare 300 dei 70 milioni circa di neuroni ospitati nel cervello del topo.

La tecnica utilizzata è estremamente delicata e presuppone non solo un lavoro di squadra ma anche che la squadra accolga scienziati esperti in ambiti diversi: tecnologia, informatica, anatomia, biologia, ingegneria, neuroscienza.

L’obiettivo è illuminare i neuroni all’interno di un cervello murino, dopo affettarli in lamine sottili, ottenere un’immagine delle lamine tramite un microscopio e infine individuare i singoli neuroni.

Nello specifico il primo passo è infondere nel cervello di un topo un virus capace di evidenziare qualche decina di neuroni, viene poi in qualche modo “liberato” il cervello per facilitare l’ingresso della luce nel tessuto nervoso. A questo punto un sofisticato microscopio, colpendo il cervello con impulsi luminosi (microscopia a due fotoni), ottiene un’immagine dei neuroni evidenziati e lima una fetta di cervello di 200 micrometri sfruttando una lama vibrante. L’intera procedura viene ripetuta più volte.

La chiave vincente è proprio la potenza del microscopio, sufficiente a rendere fluorescenti i neuroni evidenziati ma inefficace a illuminare altri piani focali che sarebbero un ostacolo alla nitidezza necessaria per una mappatura a tal punto sofisticata.

Il secondo elemento che rende il tutto più eccezionale è la drastica riduzione dei tempi necessari a seguire il percorso di un neurone. Se fino a due anni fa per osservare il percorso di una sola cellula nervosa era necessario avere a disposizione almeno 1-2 settimane, oggi si riesce a seguire una cellula nervosa al giorno. Questo grazie ad algoritmi e software di alta tecnologia che comprimono più immagini.

Questo fa sperare in una mappatura intera del cervello non così lontana. Il team si auspica di mappare circa 1000 neuroni in un anno.

Ogni neurone è rappresentato con un colore diverso

 

MouseLight’s new dataset is the largest of its kind” sono le parole del direttore del team. Mouse Light Neuron Browser è il nome scelto per lo strumento di analisi utilizzato e presentato insieme ai dati il 27 Ottobre scorso.
Il lavoro sarà riferito a Novembre alla riunione annuale della Società per la Neuroscienza a Washington.

Per quanto riguarda i 300 neuroni già mappati, è sorprendente ciò che i dati fanno vedere: le tantissime proiezioni espansive dei singoli neuroni della necorteccia, le numerose connessione dei neuroni del subiculum con altre zone, i neuroni talamici connessi alle aree corticali del movimento e del gusto. Neuroni che a dire dei membri del team sembrano tracciare con il loro percorso, diretto ad entrambi gli emisferi, dei fuochi di artificio.

Il neurone colorato in rosa invia connessioni in entrambi gli emisferi comprendo aree vastissime

È chiaro che le connessioni delle cellule nervose non sono una scoperta di questi giorni, sono anni che se ne parla ma probabilmente la visione 3D e così nitida di tali connessioni ha un effetto disarmante e stupefacente in chi osserva che ci permette di realizzare l’esagerata complessità del più affascinante degli organi.

FONTI | Articolo Originale; Immagine in evidenza;