Blue Brain Cell Atlas: un atlante digitale 3D del cervello

Frutto di un lavoro progetto avanti dai ricercatori del Politecnico Federale di Losanna (EPFL), Blue Brain Cell Atlas è il primo atlante digitale 3D in grado di fornire una visione unica della composizione cellulare del cervello. Si tratta dell’atlante più completo realizzato sino ad ora e, secondo i ricercatori, giocherà un ruolo fondamentale per le future ricerche in ambito delle neuroscienze. I dati raccolti dall’atlante rappresentano infatti un punto di partenza per costruire modelli funzionali di specifiche regioni cerebrali.

L’atlante rappresenta il cervello di un topo ed è in grado di distinguere neuroni eccitatori, inibitori e cellule gliali in tutte le 737 regioni cerebrali. Il progetto è stato descritto in un articolo di Frontiers in Neuroinformatics.

Comprendere il funzionamento del cervello

Comprendere il funzionamento del cervello è vitale, non solo per comprendere i meccanismi biologici che governano i nostri pensieri e le nostre emozioni, ma anche per ragioni pratiche, come la diagnostica e il trattamento delle malattie cerebrali. Capire come il cervello elabora le informazioni può dare inoltre un contributo fondamentale allo sviluppo di nuove tecnologie. Pensiamo ad esempio alla neuro-robotica e al calcolo neuromorfico.

Ad oggi, tuttavia, il conteggio dei neuroni è noto solo per il 4% della totalità delle regioni cerebrali. Questa scarsità di informazioni è dovuta al fatto che la maggior parte degli studi sul conteggio delle cellule si concentrano su vaste regioni senza esaminare le loro suddivisioni. Inoltre, mentre alcune regioni, come ad esempio l’ippocampo, vengono largamente studiate, altre sono analizzate con meno frequenza o addirittura per nulla.

Grazie al nuovo atlante sviluppato dai ricercatori del Politecnico Federale di Losanna sarà ora possibile colmare questo gap di informazioni.

Un passo in avanti

L’atlante prende il nome di Blue Brain Cell Atlas ed è stato ultimato dopo ben cinque anni di duro lavoro nel corso dei quali il team di ricerca, guidato da Csaba Erö, ha raccolto  migliaia di immagini dei tessuti del cervello del topo conservati presso l’ Allen Institute for Brain Science.

Il team di Erö ha combinato tali dati con numerosi altri studi anatomici per calcolare e convalidare i principali tipi, numeri e posizioni delle cellule in ciascuna area del cervello del topo, comprese tutte quelle regioni per le quali non erano mai stati ottenuti dati prima d’ora.

Il nostro atlante 3D ci permette di navigare nel cervello come Google Earth ci consente di navigare sulla Terra. E’ come passare dalle mappe disegnate a mano delle città a versioni digitalizzate di immagini satellitari.

Commenta Marc Oliver Gewaltig, uno degli autori dello studio.

Un atlante dinamico

Blue Brain Cell Atlas è disponibile gratuitamente online ed è a tutti gli effetti un modello dinamico, in quanto può essere aggiornato continuamente mediante l’aggiunta di nuovi dati. In questo modo l’atlante potrà essere raffinato, ampliato e convalidato per nuovi tipi di esperimenti.

Alla luce di ciò, è evidente come Blue Brain Cell Atlas risulti essere una risorsa preziosa per la ricerca neuroscientifica. Inoltre, secondo gli autori, l’atlante potrà essere d’aiuto anche per scopi didattici, in quanto permette di selezionare e visualizzare le singole regioni di interesse e navigare attraverso queste fino alla scala delle singole cellule.

Il Blue Brain Project

L’atlante è parte del Blue Brain Project, avviato dal Politecnico Federale di Losanna a nel 2005. Lo scopo del progetto è quello di realizzare modelli digitali biologicamente dettagliati del cervello del topo e, in definitiva, di quello umano. Tali modelli digitali hanno il fine ultimo di fornire un approccio radicalmente nuovo per la comprensione della struttura multilivello e della funzione del cervello.