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Attualità giovedì 23 maggio 2024 ore 18:00
Il cervello? In Toscana si studia un neurone per volta
Il metodo all'avanguardia è stato messo a punto in uno studio dell'università di Pisa pubblicato su una prestigiosa rivista internazionale
PISA — Il cervello studiato un neurone per volta, così da investigarne minuziosamente le strutture fondamentali: è possibile grazie a Senpai, un metodo all’avanguardia per poter produrre immagini ad alta risoluzione della morfologia dei neuroni caratterizzandone i circuiti fino a scale estremamente ridotte. A metterlo a punto sono stati gli scienziati dell'università di Pisa in collaborazione con l’Istituto di psichiatria e neuroscienze di Parigi, e adesso quella ricerca è stata pubblicata sulla prestigiosa rivista internazionale Nature Communications.
Poter vedere e descrivere distintamente un singolo neurone, districandolo dalla foresta dei miliardi di cellule e connessioni nel cervello umano, è al momento una grande sfida per gli studiosi di neuroscienze. Individuare anomalie nella forma e nella struttura neurale a scale così ridotte è infatti un passo cruciale per l’identificazione di diverse neuropatie.
Lo studio toscano segna un passo avanti decisivo: “I miliardi di neuroni 'impacchettati' nel nostro cervello – spiega Nicola Vanello, docente di bioingegneria presso il Dipartimento di Ingegneria d’Informazione e il Centro Piaggio dell’Università di Pisa – costituiscono una vera e propria giungla, tenuta insieme da connessioni molto complesse. Isolare un singolo albero è estremamente difficile".
Poter caratterizzare un neurone singolo preso da un tessuto di un essere vivente è sempre stato un obiettivo primario per la comunità scientifica: "Senpai ci consente di segmentare neuroni ex vivo su scala cellulare e subcellulare - prosegue Vanello - di caratterizzare l'arborizzazione neuronale, i diametri dei rami dendritici o la densità delle spine in modo più accurato e fedele rispetto agli attuali algoritmi e strumenti di elaborazione delle immagini".
“Particolarmente importante è la caratterizzazione delle spine dendritiche – prosegue Simone Cauzzo, post-doc in bioingegneria e primo autore dell’articolo – che sono responsabili degli input elettrici tra le sinapsi. Dalla loro forma, dimensione e numero dipendono funzioni come l'apprendimento, la memoria e la motivazione".
Alterazioni di questi parametri e dunque dell’attività sinaptica sono riscontrabili in molte condizioni patologiche, come l’Alzheimer, e in diverse disfunzioni cerebrali: "Poter vedere la forma di queste piccole componenti del neurone può farci compiere enormi passi in avanti nella comprensione del nostro cervello”, sottolinea Cauzzo.
Il metodo è stato sviluppato dal team di bioingegneri dell’Università di Pisa nell’ambito del progetto Sensei del Centro di Ricerca di Ateneo E. Piaggio, finanziato dal Mur per il programma Flag-Era. Si fonda su tecniche avanzate di acquisizione delle immagini dei campioni di tessuto cerebrale, successivamente elaborate da un algoritmo, in grado di segmentare i singoli neuroni e ricostruire un modello in 3D.
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