Decine di migliaia di neuroni del cervello umano catalogati uno a uno per tipologia, forma e struttura, come le voci di un’enciclopedia. È l’ambizioso progetto dei neuroscienziati dell’Allen Institute for Brain Science di Seattle. Il progetto, denominato “BigNeuron”, si affianca ai due programmi di ricerca decennali già avviati nei mesi scorsi dall’Europa e dagli Usa: lo “Human Brain Project” europeo, per la creazione di una simulazione computerizzata del cervello, e la “Brain Initiative” dei National Institutes of Health americani, per lo studio dei network neuronali alla base delle attività cerebrali.
“Conoscere i dettagli delle forme dei neuroni è fondamentale per sapere come si comportano – si legge in un articolo di commento su Nature, che dà notizia del progetto -. La loro geometria aiuta, infatti, a determinare come le cellule nervose processano e trasmettono le informazioni, attraverso segnali chimici ed elettrici”. Le prime raffigurazioni delle forme ramificate dei neuroni risalgono all’Ottocento, grazie al neurobiologo spagnolo Santiago Ramón y Cajal, tra i primi a illustrare con disegni particolareggiati le forme stellate e piramidali che osservava al microscopio. Ancora oggi, a più di un secolo di distanza, alcuni dei nomi delle cellule cerebrali richiamano proprio i disegni originari di Cajal.
Ma le strutture descritte finora sono solo una minima parte dell’intricata foresta rappresentata dai multiformi prolungamenti delle cellule nervose, soprattutto nell’uomo. Un sottobosco talmente fitto da spingere molti neurofisiologi a definire il cervello umano la materia più complessa esistente nell’universo. “Ci sono così tanti neuroni nel cervello – spiega su Nature Hanchuan Peng, coordinatore del progetto – che ancora non sappiamo nemmeno quanti siano in tutto i gruppi di appartenenza”. Una classificazione che sembra, dunque, titanica. Ricostruire la struttura di una singola cellula nervosa, infatti, soprattutto nel caso dei neuroni dalla forma più complessa, in grado di creare network molto ramificati con le altre cellule, potrebbe richiedere persino mesi, stima Nature. Inoltre, molti neuroni hanno una forma spesso non troppo dissimile l’una dall’altra, ed è quindi difficile per gli studiosi catalogare i membri di una stessa classe.
Per tutte queste ragioni, sarà necessario l’aiuto di supercalcolatori e algoritmi appositamente disegnati per il progetto. Ma, per farlo, occorrerà prima raccogliere dai diversi laboratori del mondo quanti più dati possibili, a partire dalle immagini al microscopio. Un primo, provvisorio, database delle varie morfologie dei neuroni, secondo quanto riporta Nature, dovrebbe essere pronto, e disponibile a tutti in “open-access”, già a partire dal prossimo anno. Rappresenterà i primi volumi della futura enciclopedia, contenenti informazioni relative anche ad altri organismi, come il moscerino della frutta, o i topolini. Una stima formale dei costi, invece, non è stata ancora fornita dall’Allen Institute. “Quello che possiamo garantire – sottolineano gli esperti americani – è che esistono molti tipi di neuroni che non sono ancora mai stati descritti. Le stesse classificazioni fatte in precedenza – concludono gli studiosi – potrebbero essere letteralmente spazzate via”.
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