Una svolta nella ricerca scientifica grazie alla collaborazione internazionale tra ricercatori italiani del Laboratorio Europeo di Spettroscopie Non Lineari (LENS), affiliato all’Università di Firenze e al Consiglio Nazionale delle Ricerche, ha segnato un passo epocale nella comprensione del cervello umano.
Per la prima volta, è stata realizzata una mappatura neuronale ad alta risoluzione dell’area di Broca, una parte del cervello dedicata al linguaggio. Questo studio è stato pubblicato sulla rinomata rivista Science Advances.
Sotto la guida del Dr. Francesco Saverio Pavone, docente di Fisica della Materia presso l’Università di Firenze e associato al LENS e al Cnr-Ino, un team di scienziati ha creato un atlante cellulare completo della corteccia cerebrale umana a livello di singola cellula.
Questo straordinario risultato è stato ottenuto attraverso l’utilizzo di avanzate tecniche di imaging e analisi dati che hanno permesso di ricostruire l’architettura cellulare dell’area di Broca, situata nella regione frontale del cervello.
Comprendere in modo dettagliato i diversi tipi di cellule cerebrali e la loro distribuzione nello spazio è fondamentale per capire come i circuiti neurali siano responsabili della generazione di percezioni e comportamenti complessi.
Il cervello umano è un organo estremamente complesso e variegato che opera su diverse scale spaziali. Pertanto, per comprenderne appieno le proprietà e la funzionalità, è essenziale studiare la sua struttura nei minimi dettagli, inclusi i molteplici tipi di neuroni, e visualizzare come questi siano distribuiti in tutto il cervello.
Il team di ricerca ha sviluppato un innovativo approccio per documentare e quantificare l’organizzazione cellulare dei neuroni a livello microscopico, senza perdere di vista l’organizzazione macroscopica dell’intero cervello.
Questo metodo, inizialmente applicato a una singola regione cerebrale, potrà essere esteso a diverse aree cerebrali, addirittura a interi emisferi, offrendo la possibilità di acquisire informazioni fondamentali sulla struttura e la funzione complessiva del cervello umano.
Questo straordinario progetto di ricerca è stato realizzato all’interno del programma di ricerca del National Institutes of Health (NIH) degli Stati Uniti dedicato alla mappatura cerebrale ed è stato sostenuto anche localmente dall’Ente Cassa di Risparmio di Firenze attraverso il progetto “Human Brain Optical Mapping”.
La collaborazione ha coinvolto prestigiosi centri di ricerca internazionali, tra cui il Dipartimento di Radiologia dell’Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging del Massachusetts General Hospital, il Dipartimento di Ingegneria Biomedica della Boston University, il Nash Family Department of Neuroscience e il Friedman Brain Institute presso l’Icahn School of Medicine at Mount Sinai (New York, USA), e il Dipartimento di Medical Physics e Biomedical Engineering dell’University College di Londra (Regno Unito).
La dimostrazione che sia possibile creare un atlante cellulare di una regione corticale specifica ha aperto le porte a nuovi finanziamenti di circa 4,5 milioni di dollari dal National Institutes of Health (NIH) per un progetto triennale nell’ambito del programma “BRAIN CONNECTS” (the BRAIN Initiative Connectivity Across Scales) negli Stati Uniti.
I metodi sviluppati saranno impiegati per studiare la connettività cerebrale, concentrandosi in particolare sulla zona del tronco encefalico. Questo consentirà di risolvere a livello microscopico non solo la tipologia di cellule presenti, ma anche le intricate reti neurali e connessioni che regolano il funzionamento del cervello in relazione al corpo umano.
