Connettività cerebrale di un animale, la più grande mappa ad alta risoluzione è di Google

Gli scienziati di Google e del Janelia Research Campus in Virginia hanno pubblicato la più grande mappa ad alta risoluzione della connettività cerebrale di un animale, condividendo un modello 3D che traccia 20 milioni di sinapsi che collegano circa 25.000 neuroni nel cervello di un moscerino della frutta.

Il modello è una pietra miliare nel campo della connettomica, che utilizza tecniche di imaging dettagliate per mappare i percorsi fisici del cervello. Questa mappa, nota come “connettoma”, copre circa un terzo del cervello della mosca della frutta. Fino ad oggi, solo un singolo organismo, il nematode C. elegans , ha visto realizzato il cervello completamente mappato in questo modo. Dal documento redatto si eccepisce che tali immagini possono aiutare gli scienziati a conoscere i circuiti cerebrali che controllano l’apprendimento, la memoria e altri comportamenti.

Questa mappa 3D prodotta da Google e dal team FlyEM di Janelia è un risultato tecnico prodotto sia di metodi automatizzati che di laborioso lavoro umano.

Il primo passo nella creazione della mappa della connettività cerebrale è stato quello di sezionare parti del cervello del moscerino in piccole parti di soli 20 micron di spessore, circa un terzo della larghezza di un capello umano. I moscerini della frutta sono molto utilizzati nella connettomica in quanto hanno cervelli relativamente semplici da sezionare, delle dimensioni di un seme di papavero sebbene mostrano comportamenti complessi.

Queste sezioni di cervello vengono quindi bombardate con flussi di elettroni da un microscopio elettronico a scansione. I dati risultanti comprendono circa 50 trilioni di pixel 3D o voxel, che vengono elaborati utilizzando un algoritmo che traccia i percorsi di ciascuna cella.

Nonostante l’abilità algoritmica di Google, per controllare il lavoro del software, è stato necessario un notevole lavoro umano. La società afferma che gli scienziati di Janelia hanno impiegato due anni e centinaia di migliaia di ore per “correggere” la mappa 3D, verificando il percorso di ciascuna delle 20 milioni di sinapsi chimiche utilizzando cuffie per realtà virtuale e software di editing 3D personalizzato.

In totale, il cervello di un moscerino della frutta contiene 100.000 neuroni, mentre un cervello umano ne ha circa 86 miliardi. Dite che siamo ancora lontani dalla creazione di una connessione completa dei nostri percorsi neurali?