Neuroscienziati dell’Università di Harvard e ricercatori che lavorano per Google hanno analizzato l’imaging cerebrale confrontandolo con l’elaborazione e l’analisi delle immagini basate sull’AI per poter studiare più a fondo il cervello umano.
Le immagini della ricerca sono state pubblicate su “Science” e “Nature” e mostrano l’attività delle cellule e le connessioni all’interno di un volume grande come mezzo chicco di riso.
La mappa 3D costruita dai neuroscienziati e ricercatori ― di un millimetro cubo del cervello ingrandito al massimo ― mostra circa 150 milioni di sinapsi e 50.000 cellule.
Tale frammento della corteccia cerebrale ― coinvolta in azioni primarie per l’essere umano come pensiero, memoria e linguaggio ― è stato preso durante un intervento chirurgico, cui è stata sottoposta una donna 45enne che soffriva di epilessia. Il campione prelevato è stato poi inserito in conservanti e colorato con metalli pesanti per osservare al meglio le cellule.
Cosa hanno osservato gli scienziati?
Uno dei neuroscienziati dell’Università di Harvard, Jeff W. Lichtman, assieme ai suoi colleghi ha diviso il campione prelevato in 5.000 fette, affinché fossero osservate poi con dei microscopi.
Successivamente, il neuroscienziato di Google, Viren Jain, ha utilizzato dei modelli di AI in grado di ricompattare le immagini al microscopio per ricreare il campione in forma completa in 3D.
Ecco come ha definito tale approccio lo stesso Viren Jain: “Si è trattato di una specie di sensazione spirituale. Ricordo il preciso momento in cui sono entrato nella mappa e ho guardato una singola sinapsi del cervello di questa donna, per poi zoomare su altri milioni di pixel. Tuttora, c’è un livello di comprensione del cervello che è molto limitato. Conosciamo le manifestazioni esteriori del comportamento. Conosciamo alcune delle molecole che possono essere alterate. Ma finora non c’era un modo per poter vedere gli schemi di collegamento. Ora, invece, quel modo c’è”.
Cosa è stato evidenziato dalla mappa del cervello in 3D?
La mappa del cervello in 3D ― risultante pari a mezzo chicco di riso ― risulta essere molto complessa e potrebbe avere alcuni errori risultanti dal procedimento di ricostruzione delle immagini, come afferma ancora Jain: “Abbiamo trovato due gruppi che inviavano i loro dendriti in direzioni diverse e a volte c’era una sorta di simmetrie. Molte parti sono state ‘corrette’, ma si tratta di pochi punti percentuali delle 50.000 cellule presenti”.
Oltre a delle immagini speculari, i neuroscienziati e ricercatori hanno scovato alcuni neuroni aggrovigliati su se stessi, che possono dar vita a 50 connessioni diverse tra loro, come sottolinea ancora Jain: “Di norma a due neuroni si trovano al massimo un paio di connessioni”.
Si noti, però, come tale scoperta abbia una portata epocale, per gli stessi scienziati che hanno creato la mappa del cervello 3D: “Nessuno aveva mai visto niente del genere prima d’ora. Come potremo mai fare i conti con tutta questa complessità?”. Questo ingrandimento del cervello potrebbe essere in grado di aiutare gli scienziati a individuare i disturbi neurologici ancora poco noti.
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