Circa 200 miliardi di cellule cerebrali. Precisamente 86 miliardi di neuroni e 100 miliardi di cellule di 3.000 tipi diversi. Sono impressionanti i numeri del più completo atlante delle cellule del cervello umano e dei primati non umani, realizzato nell’ambito della Brain Initiative, il progetto coordinato dai National Institutes of Health degli Stati Uniti al quale partecipano decine di centri di ricerca di tutto il mondo. L’obiettivo è migliorare la comprensione del cervello e sviluppare nuove terapie contro le malattie che lo colpiscono. I dati sono stati presentati in ben 21 ricerche pubblicate sulle riviste Science, Science Advances e Science Translational Medicine.
Quello della Brain Initiative è uno sforzo senza precedenti, nato nel 2013 per tentare di comprendere al meglio come funziona il cervello, rispondere a domande fondamentali come il cosa ci rende umani, e facilitare lo sviluppo di nuove terapie per combattere malattie neurodegenerative come l’Alzheimer. Le 21 ricerche pubblicate sono la prima, fondamentale mappatura completa delle cellule che compongono il più complesso degli organi, fatta analizzando anche l’espressione dei vari geni. I primi risultati indicano, per esempio, che ogni regione del cervello è caratterizzata dalla presenza, in proporzioni diverse, di circa 3.000 tipi di cellule. Sono dati fondamentali per capire come funziona, ma per capire le differenze tra il nostro cervello e quello degli altri primati, capire dunque le similitudini nel loro uso come modelli del nostro, migliorare l’uso degli organoidi – mini-repliche in laboratorio del cervello – e capire lo sviluppo di alcune malattie.
«E’ un momento cruciale per le neuroscienze», commenta Ed Lein, scienziato dell’Istituto Allen negli Stati Uniti e coinvolto in molti dei 21 studi pubblicati. «Grazie alle più moderne tecnologie, si può comprendere in dettaglio l’organizzazione delle cellule del cervello umano e degli altri primati», aggiunge. L’atlante offre una visione completa dei geni e della distribuzione regionale nel cervello. La diversità cellulare si concentra sorprendentemente nelle parti più antiche del cervello anziché nella neocorteccia, responsabile delle funzioni cognitive superiori. La ricerca si estende oltre, esplorando i legami genetici con malattie come l’Alzheimer, la schizofrenia e disturbi neuropsichiatrici. Scoperte cruciali includono il collegamento tra le cellule della microglia e l’Alzheimer, così come il coinvolgimento di specifici tipi di neuroni nella schizofrenia. Con queste informazioni, gli scienziati si preparano a sfidare le malattie cerebrali con l’auspicio di creare terapie innovative.
Ulteriori indagini sulla corteccia temporale rivelano come alcune modifiche molecolari negli esseri umani rispetto agli scimpanzé e ai gorilla contribuiscano alle differenze nelle capacità cognitive e nella connettività neuronale. Tuttavia, gli scienziati sottolineano che questo è solo l’inizio dell’esplorazione della complessità del cervello umano e della sua straordinaria diversità. «Il cervello è un qualcosa di incredibilmente complicato e avere una mappa completa di tutte le sue cellule è una base di partenza fondamentale per poterlo comprendere», commenta Paolo Vezzoni dell’Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale delle Ricerche e dell’Istituto Humanitas. «Finora le mappe del cervello che avevamo a disposizione – continua – erano basate prevalentemente sulla morfologia e l’istologia delle cellule, ossia le caratteristiche visibili al microscopio, ora usando la genetica si è riusciti a definire aspetti invisibili al microscopio».
«Il risultato finale è una mappa – sottolinea Vezzoni – un punto di partenza su cui poi si innesteranno studi specializzati di ogni tipo. Probabilmente ci vorranno decenni se non secoli per approcciare alcuni problemi aperti, ad esempio su cosa sia e come si sviluppi la coscienza, un tema di cui, nonostante alcuni annunci, non sappiamo ancora praticamente nulla». Uno degli aspetti più rilevanti nel breve periodo, secondo il ricercatore del Cnr-Irgb, è sicuramente nel campo evoluzionistico: «Dopo che con il progetto genoma abbiamo potuto ricostruire lo sviluppo genetico e i cambiamenti avvenuti tra noi e gli altri primati negli ultimi 8 milioni di anni ora potremmo fare lo stesso anche sulle differenze del cervello. Elementi importanti per capire alcuni degli aspetti che ci rendono umani, differenziandoci dagli altri primati».
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