Connessioni cerebrali in tre dimensioni
Sviluppato in collaborazione tra il Politecnico federale e l'Ospedale universitario di Losanna, un nuovo software permette di stilare la cartografia delle connessioni nervose del cervello
Battezzata «dissezione virtuale in vivo», la tecnica si può applicare su persone vive, in maniera non invasiva.
Il cervello umano è composto di un centinaio di miliardi di neuroni, ognuno dei quali è prolungato da un filamento, detto assone (o fibra nervosa), che serve a comunicare informazioni ai neuroni vicini. Visto il loro numero, è facile immaginarsi la complessità della rete formata dagli assoni.
Senza tener conto della loro ridottissima dimensione, visto che nel solo punto al termine di questa frase ci sarebbe posto per una cinquantina di neuroni.
Fino a poco tempo fa, il solo modo di sbrogliare questa matassa era di dissecare il cervello di persone morte. Un metodo che ha permesso di fare i primi passi nella comprensione del funzionamento cerebrale.
Molecole che vibrano
Dagli anni 80, esiste però un metodo più pratico, in grado di produrre immagini che né la radiologia classica né lo scanner possono fornire.
Chiamata risonanza magnetica nucleare (IRM), questa tecnica consiste nel far passare il paziente (vivo) attraverso una calamita gigante a forma di tunnel, ricavandone l’immagine delle molecole del suo corpo, stimolate dal campo magnetico.
Nel caso del cervello, ci si interessa alle molecole d’acqua, che è la componente principale dei neuroni, come di tutte le altre cellule del nostro organismo.
Si sa che queste molecole vibrano parallelamente agli assoni, per cui il loro orientamento, rilevato punto per punto, definisce il percorso delle fibre nervose. Decodificando queste informazioni, si arriva a tracciare la mappa in 3 dimensioni della rete di connessioni tra i neuroni.
Precisione senza precedenti
Descritto così sommariamente, il procedimento non ha molto di sorprendente. Nel mondo, sono d’altronde almeno una mezza dozzina i gruppi di ricerca che lavorano su sistemi simili a quello sviluppato da Patricx Hagman, un giovane medico dell’Ospedale universitario di Losanna (CHUV), e da Jean-Philippe Thiran, professore al Politecnico federale (EPFL), con il sostegno del Fondo nazionale svizzero (FNS).
Il programma di trattamento dei segnali messo a punto a Losanna permetterebbe però, secondo i suoi autori di ottenere una precisione senza precedenti. E questo grazie a un metodo di «eliminazione dei rumori» che disturbano l’interpretazione dei risultati.
«Sapendo che le molecole d’acqua vibrano bene parallelamente alle fibre nervose, e male perpendicolarmente, ci si può immaginare cosa capita dove le fibre si incrociano», spiega Jean-Philippe Thiran.
«La macchina fornisce risultati apparentemente assurdi. Per questo, abbiamo introdotto un correttivo, che analizza e determina il percorso statisticamente più probabile», continua il professore.
Per chirurghi e ricercatori
Il programma losannese, messo gratuitamente a disposizione dei ricercatori che ne fanno richiesta, è già stato adottato dalla Scuola di medicina di Harvard a Boston e dall’Istituto nazionale delle neuroscienze di Singapore.
In un secondo tempo, Jean-Philippe Thiran pensa di poterlo sfruttare anche commercialmente, per esempio in collaborazione con una ditta di tecnologia medica quale il gigante americano Medtronic, insediato dal 1996 sulle rive del Lago Lemano.
«Questa tecnica avrà applicazioni in neurochirurgia», prevede il professore dell’EPFL. «Nel caso dell’operazione di un tumore al cervello, si potrà sapere in anticipo se togliendolo si rischia di tagliare delle fibre nervose».
Il programma di Losanna apre prospettive interessanti anche nel settore della ricerca. Dovrebbe permettere di capire come e in che modo le vittime di infarti cerebrali riacquistano alcune delle funzioni danneggiate e non altre.
Una prima tappa
Tuttavia, se questa tecnica permette di stilare la «mappa» delle connessioni all’interno del cervello, non dice niente delle informazioni che vi circolano… o che non circolano.
Per saperne di più, bisognerà combinare l’analisi dei dati prodotti dall’IRM con quelli di un’encefalografia classica, che misura l’attività elettrica del cervello.
«È un obiettivo al quale vogliamo consacrarci in futuro», promette Jean-Philippe Thiran.
swissinfo, Marc-André Misérez
(traduzione dal francese: Fabio Mariani)
Il metodo della «dissezione virtuale in vivo» delle fibre nervose del cervello è il risultato di una reale collaborazione interdisciplinare.
Il programma è stato sviluppato dal Dipartimento di radiologia dell’Ospedale universitario di Losanna (CHUV) e dall’Istituto di trattamento dei segnali del Politecnico federale di Losanna (EPFL).
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