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Brain Activity Map, il megaprogetto USA sul cervello

di Margherita Fronte, 20 Marzo 2013

A dieci anni dalla mappatura del genoma umano, gli Stati Uniti hanno annunciato di voler intraprendere un nuovo megaprogetto scientifico, centrato questa volta sul cervello. Il programma si chiama Brain Activity Map (BAM) e ha l'obiettivo di mappare l'attività di ogni singolo neurone che compone i circuiti nervosi cerebrali, al fine di comprendere come, dall'azione coordinata di miliardi di cellule, emergano le proprietà della mente.

Del Brain Activity Map gli addetti ai lavoro avevano già sentito parlare negli anni scorsi, e a giugno 2012 un articolo piuttosto tecnico, pubblicato sulla rivista specializzata Neuron, ne aveva illustrato in modo abbastanza dettagliato le caratteristiche. La possibilità che un programma così complesso e ambizioso venisse davvero avviato ha però preso corpo solo a metà febbraio, quando il presidente Barack Obama ha annunciato di volerlo finanziare in un'occasione davvero importante e ufficiale per gli Stati Uniti: il discorso sullo stato dell'Unione.

Inevitabilmente, all'entusiasmo dei neuroscienziati che riceveranno i fondi (si parla di tre miliardi di dollari in 10 anni, cui si aggiungeranno contributi privati) si è affiancato lo scetticismo di molti che ritengono che il programma sia irrealizzabile, che non porterà a nulla di concreto, e che sia troppo costoso.
A quest'ultima critica - prevedibile in un periodo di crisi in cui gli Usa stanno pensando di tagliare del 5 per cento i fondi degli NIH (National Institutes of Health) - ha risposto già Obama nel suo discorso, quando ha paragonato il Brain Activity Map al Progetto Genoma Umano che, costato 3,8 miliardi di euro, ne aveva fruttati al 2010 già ben 800. E, come ha osservato Piergiorgio Strata, direttore dell'Istituto Nazionale di Neuroscienze, in un'intervista a Scienzainrete, «l'importanza dell'aspetto economico emerge chiaramente se consideriamo che oggi fra le malattie che più preoccupano i Paesi occidentali ci sono quelle neurodegenerative, perché con l'invecchiamento della popolazione la loro incidenza è in aumento, e perché sono costosissime. Le industrie farmaceutiche si sono ritirate da questo settore, perché gli investimenti in ricerca, che sono stati notevolissimi soprattutto nel corso degli anni Novanta (quello che George Bush padre proclamò "il decennio del cervello"), non hanno dato le ricadute economiche sperate [...]. Il Brain Activity Map intende rilanciare gli studi sulle malattie neurodegenerative per arginare il loro impatto, ma anche per dare forza alle industrie farmaceutiche, che sono in crisi. Un farmaco efficace contro il morbo di Alzheimer avrebbe infatti un valore immenso».

In un recente articolo di Science, inoltre, alcuni fra i principali ricercatori che parteciperanno al programma spiegano che «molte delle più devastanti malattie del cervello, come l'epilessia, la depressione, la schizofrenia, l'autismo e la demenza, possono emergere da anomalie nelle connessioni e interazioni fra componenti cerebrali». E la promessa del Brain Activity Map, per queste patologie così come per gli ictus, la sclerosi laterale amiotrofica, le lesioni del midollo spinale e altre ancora, è di capire l'origine del male e ripristinare la normalità, agendo sull'attività dei circuiti nervosi danneggiati (su Science si parla esplicitamente di "to rebalance disordered networks"). Sebbene sia più che probabile che da un progetto così mastodontico emergano anche dati utili alla clinica, questa possibilità oggi sembra fantascienza. E l'ottimismo con cui le prospettive terapeutiche del programma sono proposte ricorda molto da vicino quello che, all'inizio degli anni Novanta, accompagnò il lancio del Progetto Genoma Umano, le cui ricadute pratiche, seppure importanti, sono per ora inferiori alle attese.

Sul BAM si concentrano però anche altre critiche. La prima è che pensare di poter capire come «il cervello produce la percezione, le azioni, la memoria, i pensieri e la coscienza» (così si legge su Science) è pura utopia, giacché si tratta di proprietà che emergono dalla complessità, destinate a restare nascoste a un "cervello che studia il cervello". La seconda è che, come osserva Piergiorgio Strata, progetti così imponenti tolgono fondi a studi di gruppi più piccoli, che potrebbero però portare idee e visioni originali. «La ricerca ha due modelli fondamentali, quella mission oriented e quella curiosity driven» spiega lo scienziato italiano. «Qui si tratta della prima [...].Tuttavia la ricerca curiosity driven, spesso affidata a piccoli gruppi che operano in relativa autonomia, ha sempre portato a nuove idee rivoluzionarie e spesso sono arrivate in maniera imprevedibile come ad esempio la scoperta dell'elettricità animale fatta da Luigi Galvani».

C'è infine una critica di tipo metodologico, perché mappare l'attività di 100 miliardi di neuroni - tanti sono quelli del nostro cervello - potrebbe richiedere un tempo virtualmente infinito. Inoltre, come ha ammesso lo stesso Paul Alivisatos, primo firmatario dell'articolo di Science e direttore del Lawrence Berkeley National Laboratory, le tecnologie per farlo ancora non ancora non esistono. Come ha sottolineato recentemente l'Economist, occorreranno nuovi strumenti informatici per gestire l'immensa mole di dati che sarà prodotta dai laboratori. E serviranno anche tecnologie capaci di registrare l'attività dei singoli neuroni, in modo non invasivo. I metodi di imaging cerebrali possono dare solo risposte parziali, e Alivisatos ipotizza che alcune soluzioni potranno venire dalle nanotecnologie. Su questo, però, la scienza corre sempre più velocemente di quanto ci si aspetta. A metà marzo, la rivista Nature Method ha riportato uno studio di due scienziati americani che hanno mappato l'attività di tutti i neuroni di un piccolo animale usato da decenni come modello nei laboratori di biologia: il pesce zebra (un resoconto più accessibile dell'esperimento è sul Guardian). Certo, l'animale era geneticamente modificato, la tecnica usata non potrebbe essere applicata all'uomo, e poi si tratta di "soltanto" 100.000 neuroni: pochissimi rispetto a quelli del nostro cervello. Eppure, anche questo fino a ieri sembrava fantascienza.
(@mafronte)

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(photo: B0007842 Computer simulated pyramidal neurons by Prof. M. Hausser / UCL / Wellcome Images from Flickr)

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