In un esperimento senza precedenti, un gruppo di scienziati ha ricostruito in 3D un minuscolo frammento del cervello di un topo, mentre l’animale guardava spezzoni del film Matrix. Questo microscopico pezzo, grande appena un millimetro cubo, ha rivelato una rete neurale di complessità sbalorditiva, con oltre 84.000 neuroni, 500 milioni di sinapsi e 5,4 km di cablaggio neuronale. La vera svolta? Per la prima volta, i ricercatori hanno combinato la mappa strutturale con l’attività elettrica dei neuroni in tempo reale. I risultati non sono solo spettacolari: sono una finestra sull’organizzazione della mente e potrebbero segnare una svolta nella comprensione dell’intelligenza e delle malattie cerebrali.
Per ottenere questa ricostruzione rivoluzionaria, i ricercatori del progetto MICrONS hanno prima registrato l’attività di decine di migliaia di neuroni nel cervello visivo di un topo, mentre l’animale guardava una serie di video, tra cui scene selezionate dal film Matrix. Questa scelta non è stata casuale: la pellicola, con i suoi elementi visivi dinamici e stimolanti, ha permesso di osservare come i neuroni rispondono a movimenti, forme e stimoli complessi. In totale sono stati tracciati i segnali elettrici di circa 76.000 neuroni.
Successivamente, quel minuscolo frammento del cervello è stato tagliato in oltre 25.000 sezioni sottili, ciascuna spessa solo un quattrocentesimo di un capello umano. Ogni sezione è stata fotografata con microscopi elettronici ad altissima risoluzione. Queste immagini sono state poi ricostruite in un modello tridimensionale tramite intelligenza artificiale, in grado di identificare i neuroni, i loro prolungamenti e le sinapsi che li collegano.
La mappa risultante, pubblicata su Nature e Nature Methods, rappresenta il diagramma neurale più completo mai realizzato di un mammifero. All’interno di quel singolo millimetro cubo si trovano strutture straordinariamente complesse che hanno permesso di testare e, in alcuni casi, rivedere teorie fondamentali della neuroscienza. Una di queste è la famosa “neuroni che si attivano insieme, si collegano insieme”, che qui trova conferme ma anche sorprendenti eccezioni: i neuroni che reagiscono a stimoli visivi simili tendono a connettersi più frequentemente, anche se sono fisicamente distanti, rispetto a quelli che rispondono a stimoli diversi.
Il lavoro ha inoltre rivelato una nuova comprensione del ruolo delle cellule inibitorie, cioè quelle che controllano o “spengono” l’attività di altri neuroni. Contrariamente a quanto si pensava, queste cellule non agiscono in modo casuale o generalizzato: selezionano in maniera mirata quali neuroni inibire, suggerendo un meccanismo di coordinazione molto più raffinato e intelligente del previsto. Secondo gli scienziati coinvolti, come Clay Reid dell’Allen Institute e David Markowitz (ex direttore IARPA), siamo di fronte a un momento paragonabile per importanza al Progetto Genoma Umano. Questa mappa non solo aiuta a decifrare l’architettura e le “conversazioni” del cervello sano, ma in futuro potrà essere confrontata con quella di cervelli affetti da malattie neurologiche. Proprio come un ingegnere riesce a riparare un circuito elettronico grazie al suo schema, i ricercatori potranno studiare i guasti nei circuiti cerebrali delle patologie mentali più complesse.
Il blocco mappato rappresenta solo lo 0,2% del cervello del topo, ma il team prevede di estendere la mappatura a tutto il cervello dell’animale. Ogni nuova sezione sarà un altro passo verso la comprensione di come memorizziamo un compleanno, riconosciamo un volto o costruiamo l’idea stessa di realtà. Proprio come in Matrix, ci stiamo avvicinando sempre più a capire la natura profonda della coscienza. E stavolta, è tutto reale e grazie a Matrix, ovviamente.
