Scienze

Big Brain: l'atlante 3D del cervello da un trilione di byte

10 anni di lavoro, 2 supercomputer, miliardi di neuroni mappati: sono i numeri di Big Brain, la mappa 3D del cervello umano più precisa che sia mai stata realizzata. Ecco come è stata costruita e a che cosa serve.

Un team internazionale di scienziati ha realizzato la più dettagliata e realistica mappa del cervello umano mai ottenuta fino ad oggi: è la conclusione del progetto Big Brain, a sua volta parte dello Human Brain Project, uno studio voluto dall’Unione Europea e finanziato con 1 miliardo di euro che porterà, nel giro di 10 anni, alla costruzione di un supercomputer in grado di simulare le funzionalità e la biologia del cervello dell’uomo.

Siete connessi? Dal punto di vista pratico, il modello ottenuto dagli scienziati non è altro che una ricostruzione 3D del cervello umano che mostra, con precisione microscopica, la disposizione e le connessioni tra i miliardi di neuroni e le diverse strutture che compongono l’organo.
La mappa è stata ottenuta dal sezionamento e dall’analisi del cervello di una donatrice di 65 anni ed è stata costruita con procedimenti del tutto analoghi a quelli cartografici. Il cervello è formato da reti di neuroni diversi tra loro per forma, funzione e disposizione: grazie a Big Brain ora gli scienziati possono sapere con assoluta precisione la loro distribuzione in ogni singolo strato e regione cerebrale.

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Fette di cervello.
Il lavoro degli scienziati è stato lungo e complesso: i ricercatori hanno sezionato l’organo della donatrice in 7400 fette più sottili di un capello umano e le hanno fotografate al microscopio millimetro per millimetro. L’operazione ha richiesto oltre 1000 ore e ha generato un trilione (1018) di byte di dati. Per registrarli tutti su DVD ne occorrebbero circa 250 milioni: impilati l’uno sull’altro formerebbero una torre alta 300 km!
Questa spaventosa mole di dati è stata elaborata e digerita per anni da due supercomputer, uno in Canada e uno in Germania: il risultato è stata una mappa 3D che è stata poi corretta e aggiustata manualmente neurone per neurone dagli scienziati che si sono occupati del progetto.

Un modello... risoluto. Lo studio è stato pubblicato sull’ultimo numero di Science e presenta il cervello umano a una risoluzione 50 volte maggiore rispetto alle mappe fino ad oggi disponibili. “Sebbene Big Brain rappresenti il cervello di un solo essere umano, è un punto di partenza importante per l’interpretazione dei futuri dati che avremo a disposizione” ha spiegato durante la conferenza stampa David Van Hessen, neurobiologo dell’Università di St. Louis. “[Questa ricostruzione] cambia radicalmente la nostra capacità di discriminare le strutture fisiologiche e i processi psicologici del cervello umano” ha dichiarato ai media Alan Evans, uno degli autori dello studio.

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. Negli ultimi 10 anni, da quando è partito il progetto Big Brain, la tecnologia si è evoluta rendendo possibile la scansione del cervello con risoluzioni ancora maggiori, nell’ordine del micrometro. Ma questo genererebbe oltre 20.000 trilioni di byte di dati, ingestibili con le tecnologie informatiche tradizionali.
Per questo motivo i ricercatori stanno guardando con sempre maggior interesse al mondo dei cosiddetti big data, sistemi di elaborazione capaci di gestire in tempi ridotti enormi moli di dati. E intanto il team di scienziati si prepara ad affettare e scansionare il secondo cervello…

8 luglio 2013 Rebecca Mantovani
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