Il Tirreno

Ridare la voce a chi l’ha persa. Non più solo una speranza. Ad aprire la strada che porta alla realizzazione del sogno di chi non può comunicare a causa di una malattia è la tecnologia e, soprattutto, la ricerca scientifica. Sulla rivista Science Advances è stata pubblicata la prima mappatura neuronale in alta risoluzione della porzione del cervello umano preposta al linguaggio, l’area di Broca. «Conoscere la struttura dettagliata di quell’area del cervello potrà permettere in futuro di interfacciare uomo e macchina: ossia ridare l’uso della parola a chi l’ha persa attraverso uno strumento tecnologico capace di interfacciarsi col cervello, decodificare i suoi segnali neurali e riprodurre il suono articolato in parole», spiega Francesco Saverio Pavone, docente di Fisica della materia presso il dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Firenze e associato al Lens (Laboratorio europeo di spettroscopie non lineari) e al Cnr-Ino.

Pavone è il responsabile italiano dello studio che ha mappato i neuroni nell’area linguaggio del cervello umano. La ricerca è stata realizzata da un team di istituzioni di ricerca internazionali (vedi articolo a fondo pagina) fra cui il Lens con sede a Sesto Fiorentino. I ricercatori italiani che hanno affiancato Pavone fanno parte dei dipartimenti di Biologia, Fisica e Astronomia, Medicina sperimentale e clinica dell’Ateneo fiorentino, oltre che dell’Istituto nazionale di Ottica del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ino).

Insieme a un team statunitense – la Brain Initiative, un progetto di ricerca pubblico-privato promosso dall’amministrazione Obama – gli studiosi italiani guidati da Pavone hanno creato un atlante cellulare completo dell’area di Broca nella corteccia cerebrale del cervello umano a livello di singola cellula. «È come una navigazione Google Maps nel cervello – spiega Pavone –. Lo studio individua la posizione spaziale di ogni singolo neurone. Fino ad ora non conoscevamo l’architettura neuronale tridimensionale perché i metodi diagnostici, come la risonanza magnetica nucleare, permettono di avere un’immagine con una risoluzione spaziale di un solo millimetro cubo. Con l’imaging ottico (immagine diagnostica, ndr) che abbiamo realizzato arriviamo a un millesimo di millimetro cubo, una risoluzione volumetrica circa un miliardo di volte più piccola».

Vale a dire scattare una foto di una porzione di cervello con un dettaglio di un miliardo di volte più definito rispetto al passato. «Siamo arrivati a visualizzare il dettaglio di una singola cellula invece di vedere decine di milioni di cellule tutte insieme – prosegue il docente fiorentino –. Così abbiamo ottenuto una fotografia tridimensionale dell’area di Broca mai realizzata prima d’ora. In più con i colleghi americani abbiamo sovrapposto l’immagine della stessa area ottenuta con il microscopio ottico, con quella della risonanza magnetica arrivando a proiettare le immagini ad altissima risoluzione su un’immagine clinica».

Tutto questo apre a un’interfaccia uomo-macchina e a nuove terapie e farmaci. «La comprensione approfondita dei tipi di cellule cerebrali e la loro distribuzione spaziale – spiega una nota del Cnr – è essenziale per capire come i circuiti neurali generano percezioni e comportamenti complessi. Il cervello umano, infatti, è un organo estremamente articolato, che abbraccia una gamma sorprendente di scale spaziali. Per comprenderne le proprietà e la funzionalità è essenziale studiarne la struttura in dettaglio e visualizzarne la distribuzione nell’intero volume del cerebrale».

Questo approccio, applicato a oggi a una singola area del cervello, potrà essere applicato a varie aree, perfino a interi emisferi, consentendo in futuro di ottenere informazioni fondamentali sulla struttura, e quindi funzione, del cervello umano. «Come abbiamo mappato l’area di Broca – sottolinea Pavone –, questo sistema può essere utilizzato per realizzare modelli celebrali e simulazioni in altre aree. Una singola zona cerebrale non può essere sganciata dalle altre. Il cervello è un network in cui una serie di aree funzionano insieme e sono integrate l’una con l’altra».

Non a caso il team di ricerca internazionale ha anche ottenuto un nuovo importante finanziamento di circa 4,5 milioni di dollari dal National institutes of health per un progetto della durata di tre anni all’interno del programma americano Brain connects. I metodi sviluppati saranno utilizzati per studiare la connettività del cervello, in particolare della zona del tronco encefalico, risolvendo a livello microscopico anche i percorsi e le reti neurali che la caratterizzano e le connessioni che stabiliscono il funzionamento cervello-corpo. «L’obiettivo – conclude Pavone – è andare a vedere come il cervello è connesso al resto del corpo. Così si può capire il ruolo delle connessioni, studiarle ed eventualmente investigare nuove strategie per ripristinarle in caso di trauma o malattia».