Vent'anni di autopsie in un clic: nasce l'atlante digitale del tronco encefalico

Gli scienziati dell'Indian Institute of Technology di Madras (IIT-M) hanno realizzato quello che definiscono l'atlante cellulare tridimensionale più dettagliato mai prodotto del tronco encefalico umano. Il progetto collega le immagini di risonanza magnetica dell'intero cervello ai singoli neuroni, ricostruiti attraverso oltre 500 sezioni di tessuto.

L'atlante si chiama Anchor (acronimo di Atlas of Neurochemical Characterisation of the Human Brainstem with 3D Reconstruction) ed è stato messo online gratuitamente dal Sudha Gopalakrishnan Brain Centre (SGBC), il centro di ricerca sul cervello dell'ateneo indiano. A differenza di altri approcci basati su tecniche molecolari molto più costose, il progetto si fonda su immagini ad alta risoluzione ottenute al microscopio, un metodo che ha permesso di contenere i costi pur raggiungendo un livello di dettaglio senza precedenti.

Il risultato identifica oltre 200 cluster di cellule cerebrali e vie nervose, distinti grazie a otto marcatori chimici in grado di riconoscere i diversi tipi cellulari. Il tronco encefalico occupa una porzione minima del cervello, ma è la struttura che tiene in vita l'organismo: collega l'encefalo al midollo spinale e regola respiro, battito cardiaco, sonno, veglia e movimento. La sua architettura, estremamente compatta, ha sempre reso difficile una mappatura di questo livello.

Dalla risonanza magnetica al singolo neurone

La caratteristica che rende Anchor diverso dagli atlanti precedenti è la possibilità di passare, con continuità, dalla visione dell'intero tronco encefalico ripresa in risonanza magnetica fino al singolo neurone, mantenendo sempre la corretta collocazione spaziale delle strutture. Finora, infatti, gli atlanti basati su MRI mostravano l'architettura generale del cervello senza risoluzione cellulare, mentre le tecniche istologiche rivelavano le singole cellule solo su porzioni isolate di tessuto, senza un collegamento tra i due livelli.

Alla realizzazione hanno lavorato circa 20 ricercatori per 18 mesi, analizzando manualmente oltre 200 sezioni di cervello e integrando risonanze, anatomia microscopica e ricostruzione 3D in un'unica piattaforma digitale. Il centro coinvolge oggi più di 200 tra ricercatori, ingegneri e tecnici, in collaborazione con gruppi internazionali. L'atlante è consultabile online ed è pensato come strumento di riferimento per neuroscienziati, neurologi e neurochirurghi.

Le potenziali applicazioni sono diverse: confrontando mappe di tronchi encefalici sani con tessuti colpiti da patologie, i ricercatori potrebbero comprendere meglio disturbi come il Parkinson, l'ictus, l'Alzheimer e la sindrome della morte improvvisa del lattante (SIDS). Una mappatura più precisa, inoltre, potrebbe aiutare i neurochirurghi a muoversi con maggiore sicurezza in una delle regioni più delicate dell'intero sistema nervoso.

Anchor non è comunque uno strumento diagnostico: il suo valore, semmai, sta nelle domande di ricerca che può contribuire a far emergere. Il centro SGBC ha già annunciato l'intenzione di ampliare il progetto, con l'obiettivo di analizzare oltre 100 cervelli umani interi a diversi stadi della vita e in presenza di differenti patologie neurologiche, Alzheimer e demenze comprese, per costruire una libreria di riferimento capace di mostrare come le malattie modifichino il cervello cellula per cellula.