In data 9 Marzo 2023 per la prima volta in assoluto è stato mappato in modo completo l’encefalo di un animale, nello specifico un insetto, la Drosophila melanogaster, quello che comunemente viene chiamato moscerino della frutta, facilmente avvistabile intorno ai nostri cibi scaduti e ammuffiti.
Lo studio
Ad essere stato analizzato è il cervello di un esemplare allo stato larvare, di sesso femminile di 6 ore di vita, che presenta 3016 neuroni e 548000 sinapsi, cioè tutte quelle connessioni tra le cellule neuronali e i vari tessuti di un organismo.
Per arrivare a questo risultato vari team di scienziati di Cambridge e della Johns Hopkins University hanno collaborato in un progetto di livello internazionale impiegando 12 anni. Questa tipologia di mappa cerebrale è chiamata connettoma, per essere realizzato è stato effettuato un minuzioso lavoro di sezionamento del cervello della larva in campioni estremamente sottili (sull’ordine dei nanometri nm).
Sfruttando strumenti come microscopi elettronici a scansione e a trasmissione, gli scienziati sono riusciti a ricostruire un modello tridimensionale e a riconoscere ben 93 tipologie di neuroni differenti, interconnessi e distribuiti in entrambi gli emisferi.
Su questo modello è stato effettuato un maggiore studio, in particolare sulla propagazione dei segnali all’interno del cervello in relazione agli stimoli esterni; grazie ad un complesso algoritmo ideato appositamente, è stato possibile osservare come questi input siano percepiti da poco meno del 50% dei neuroni, ma non distribuiti in tutto l’organo bensì concentrati principalmente in una singola un’area, quella adibita all’apprendimento, scelta delle azioni e conseguente adattamento alle situazioni. Un’ulteriore analisi delle connessioni tra il cervello e i nervi ha inoltre mostrato come i neuroni legati all’area premotoria svolgono un lavoro chiave nell’alternarsi della tipologia di locomozione: strisciare, scavare e rotolare. Questa varietà nella capacità di movimento è stato uno dei fattori che hanno portato alla scelta di questo organismo come oggetto di studio.
I precedenti ed il futuro
Già in precedenza sono stati realizzati dei connettomi di altri organismi ben più semplici, possessori di poche centinaia di neuroni, come la larva di un’ascidia Ciona intestinalis o un nematode chiamato Caenorhabditis elegans.
Nel 2020 è stato fatto anche uno studio con un esemplare adulto della Drosophila melanogaster , di conseguenza assai più complesso, da cui è stata ricavata solo una mappatura parziale, dalla quale sono stati individuati intorno ai 25 mila neuroni e più di 2 milioni di sinapsi. Quando si tratta di organismi con encefali via via più articolati si mira ad effettuare dei connettomi parziali di aree con particolare interesse scientifico, ma adesso gli scienziati che hanno partecipato a questo studio affermano che in un decennio sarà possibile ottenere un connettoma completo anche di un mammifero.
Questo modello è a tutti gli effetti una mappa tridimensionale esplorabile che sarà alla base di numerosissimi studi in futuro. Sicuramente diverrà un elemento centrale nello studio comportamentale degli insetti, ma si va anche a sfociare nelle neuroscienze e addirittura nello sviluppo delle intelligenze artificiali, le cui strutture cominciano sempre di più ad assomigliare a cervelli reali.
