Quasi 140.000 neuroni e oltre 54 milioni di sinapsi. Non sono cifre a caso, sono i numeri della prima mappa cerebrale completa di un organismo. Dopo quasi cinque anni i ricercatori della Princeton University (New Jersey), guidati da Sebastian Seung e Mala Murthy, hanno creato un “Google maps” del cervello di un moscerino della frutta adulto (Drosophila melanogaster).
Una bussola sofisticata
All’interno del connettoma (la mappa cerebrale), ciascuna cellula viene etichettata in base all’aspetto e all’origine evolutiva e raggruppata a seconda dell’attività svolta, cioè all’interno di una delle nove unità funzionali. I ricercatori hanno creato la struttura è partendo da 21 milioni di immagini del cervello ottenute grazie alla combinazione di microscopia elettronica e Intelligenza artificiale (IA). I ricercatori hanno identificato 8.453 tipi di cellule, circa il 96% del totale, nell’ambito di una collaborazione internazionale chiamata “FlyWire Consortium”, creando il più grande atlante dell’encefalo di un organismo mai proposto.
La mappa cerebrale: un sistema complesso
La mosca della frutta è grande circa 2-3 mm, ma ha un cervello strutturato con una densità sinaptica elevata – le sinapsi sono ciò che consente ai neuroni di comunicare – perfino superiore a quella della corteccia cerebrale dei mammiferi. Si parla di circa 130 milioni di sinapsi in appena 0,0175 mm³ di volume: le dimensioni di un granello di polvere! Uno degli aspetti sorprendenti è che alcuni neuroni, quelli visivi ad esempio, sono coinvolti in più circuiti di cablaggio sensoriale, ricevendo segnali anche dall’udito e dal tatto.
Il connettoma ha rivelato che in questi insetti l’85% dei neuroni è intrinseco (sito all’interno del Sistema Nervoso Centrale o SNC), il che indica la presenza di un encefalo centralizzato, molto vicino a quello umano, che elabora attivamente le informazioni. La restante parte, invece, è costituita da neuroni afferenti o efferenti, a seconda che trasportino le informazioni sensoriali dalla periferia al SNC o viceversa.
Convergenza evolutiva
La Drosophila melanogaster è un animale visivo, per cui più della metà dei neuroni intrinseci è contenuta nel suo apparato ottico. Come l’uomo e altri vertebrati, questi insetti sono in grado di adattare la percezione dell’ambiente in tempo reale e sono dotati di propriocettori, cellule che permettono di percepire la posizione del proprio corpo nello spazio. Inoltre, sono in grado di provare dolore, assaporare il dolce e posseggono forme analoghe di molti dei geni associati a malattie umane.
I moscerini della frutta condividono con noi circa il 60% di materiale genetico. Implementare questa area di ricerca potrebbe migliorare la comprensione dei sistemi nervosi di organismi sempre più complessi, compreso quello umano, e delle malattie cerebrali.
