Si fa sempre più definita la 'geografia' del cervello: una mappa ultra dettagliata, messa a punto da un team di ricercatori della Washington University School of Medicine di St. Louis, offre nuovi 'scorci' dell'universo inesplorato della mente. Il 'paesaggio' catturato dagli scienziati è quello della corteccia cerebrale, lo strato più esterno del cervello e la struttura dominante coinvolta nella percezione sensoriale e nell'attenzione, così come in funzioni che vanno dal linguaggio all'uso di utensili fino al pensiero astratto.
La nuova mappa divide entrambi gli emisferi, destro e sinistro, in 180 aree basate su differenze fisiche (per esempio lo spessore della corteccia), distinzioni funzionali (per esempio le zone che rispondono agli stimoli linguistici) e differenze nelle connessioni delle aree. La 'cartografia' ricostruisce nei minimi dettagli le caratteristiche di un cervello tipico, spiegano gli autori dello studio pubblicato su 'Nature', e offrirà un vantaggio ai ricercatori che studiano disturbi come l'autismo, la schizofrenia, la demenza, l'epilessia, i quali potranno usarla per carpire le differenze esistenti tra il cervello dei pazienti e quello di adulti sani. Non solo: avere una 'cartina geografica' che delinea le strutture cerebrali in ogni particolare potrà accelerare i progressi nel decifrare in generale il funzionamento di un cervello sano, chiarendo ciò che rende unico l'uomo come specie.
Dietro il lavoro dei ricercatori ci sono le metodiche e i dati generati grazie allo 'Human Connectome Project', un maxi progetto quinquennale e multimilionario varato negli Usa e guidato da David Van Essen, l'autore senior dello studio. L'attività di ricerca sul 'connettoma umano' coinvolge un consorzio che include anche gli atenei del Minnesota e di Oxford e si avvale di una potente risonanza magnetica, costruita su misura, per mappare il cervello di 1.200 adulti. Questo studio completa il progetto delineando attentamente le regioni del cervello in modo che le loro connessioni possano essere mappate in modo più accurato.
Definire una cartografia cerebrale non è facile come riprodurre su una mappa fiumi e montagne. A un livello superficiale gran parte del cervello, spiegano gli esperti, sembra uguale. Il lavoro da affrontare è più simile a quello che si fa per le 'cartine politiche' in cui si mostrano i confini degli Stati, divisioni importanti ma invisibili dal cielo. Per chiarire il concetto Van Essen usa la metafora del computer: "Il software, cioè come funziona il cervello, è intimamente correlato con la struttura stessa del cervello, il suo hardware per così dire. Se si vuole scoprire che cosa il cervello può fare, si deve capire come è organizzato e cablato".
Così i ricercatori hanno mappato la corteccia, uno strato di tessuto neurale che racchiude il resto del cervello come un foglio di carta spiegazzato. La corteccia è importante per le sensazioni, l'attenzione, la memoria, la percezione, il pensiero, il linguaggio e la coscienza. Il primo a mapparla è stato un neuroanatomista tedesco, Korbinian Brodmann, nel primo decennio del 20esimo secolo. Oltre 100 anni dopo, quando l'autore principale del nuovo studio, Matthew Glasser, ha iniziato il suo lavoro, si è reso conto che "c'era bisogno di un modo migliore per mappare le zone nel cervello vivente che stavamo studiando", spiega.
Per disegnare la nuova cartina gli scienziati hanno messo insieme i dati provenienti da 210 giovani adulti sani di entrambi i sessi, hanno combinato le misure dello spessore della corteccia e la quantità di isolamento intorno ai 'cavi' neuronali con le immagini (da risonanza magnetica) del cervello a riposo e del cervello che esegue compiti semplici, come l'ascolto di una storia. In pratica, per migliorare le mappe precedenti hanno allineato il cervello a un comune sistema di coordinate prima dell'analisi, usando un algoritmo sviluppato dai colleghi dell'Oxford University e incorporando le immagini di alta qualità della risonanza.
"Abbiamo finito con 180 aree per ciascun emisfero, ma non ci aspettiamo che sia questo il numero finale", dice Glasser. "In alcuni casi abbiamo identificato 'angoli' di corteccia che probabilmente potrebbero essere ulteriormente suddivisi, ma non con i dati e le tecniche di cui disponiamo ora. In futuro, con metodi migliori potremo farlo. Ci siamo concentrati invece su quei confini che crediamo supereranno la prova del tempo". La maggior parte delle zone individuate, ragionano gli esperti, probabilmente non sarà mai identificata con una singola funzione, perché non fanno una sola cosa, piuttosto coordinano le informazioni provenienti da molti segnali diversi.
La mappa che gli scienziati sono riusciti a ricavare è precisa, con bordi nitidi. L'algoritmo di allineamento è in grado di localizzare esattamente nel cervello di una persona le aree riportate sulla cartina (ognuno di noi è diverso fin nelle pieghe corticali e nelle dimensioni e forme delle aree della corteccia). Avere a disposizione mappe cerebrali individuali potrebbe essere molto utile, sottolineano gli autori, anche per personalizzare meglio i trattamenti per alcuni disturbi (che non evolvono in tutti i pazienti in modo uguale), come la demenza.
E per questo gli scienziati hanno puntato alla massima condivisione dei dati. "Abbiamo convinto Nature a mettere online quasi 200 pagine extra di informazioni dettagliate su ciascuno dei 180 settori, e tutti gli algoritmi che abbiamo usato per allineare i cervelli e creare la mappa", dice Van Essen. "Pensiamo che sia la cosa migliore permettere alla comunità scientifica di avere queste mappe sugli schermi dei loro computer e di esplorarle come meglio credono".
