ECCO IL GROVIGLIO DI SENTIERI DENTRO IL NOSTRO CERVELLO
Guardate queste immagini, straordinariamente dettagliate: mostrano che ogni neurone, poco più grande di un batterio, compie la sua funzione in mezzo a un intreccio di altre cellule che comunicano fra loro. E che non avevamo mai osservato così bene
Noi non possediamo niente di più prezioso del nostro cervello, con tutti i suoi annessi e le vaste regioni periferiche. Sappiamo che ha il compito di farci vivere e di assecondarci nel compimento di molte azioni, più o meno naturali e più o meno necessarie. Questo ci è chiaro come ci è chiaro che possiamo facilmente ampliare i suoi ambiti, usandolo per andare incontro a esigenze di natura più astratta come confrontare, calcolare e introdurre nuovi punti di vista. Come possa fare tutte queste cose non è facile capire né è facile comprendere in dettaglio i meccanismi grazie ai quali lo fa. Il problema è però così interessante e coinvolgente che l’uomo ci ha sempre riflettuto sopra e adesso lo studia anche
sperimentalmente. Sappiamo così che il cervello è un grosso complesso di cellule interconnesse che si comunicano e ci comunicano una ragguardevole quantità di informazioni a grande velocità.
Il cervello è in fondo un grande ricettacolo di informazioni, parte delle quali fa girare più o meno a lungo entro sé stesso e parte rimanda continuamente al corpo dopo averle elaborate. L’organo costituito
dalla massa di cellule si chiama propriamente cervello, o encefalo, mentre la sua attività noi la chiamiamo “mente”. Il nostro vero obbiettivo sarebbe lo studio della mente, ma questo è di gran lunga più difficile dello studio dell’organo in sé. Questo non significa che poco per volta quello che impariamo sul cervello non possa venire trasferito alla questione della mente.
Il problema è però molto vivo e l’ultimo mezzo secolo ci ha portato grandi novità. Proprio in questi giorni il New York Times ha dedicato un servizio all’argomento, corredandolo di figure bellissime che parlano molto di più di tante parole. Per studiare un’entità bisogna osservarla, cosicché buona parte della storia della scienza è in realtà una storia delle metodologie escogitate per “vedere” bene l’oggetto che si sta studiando. Per
PER STUDIARE UN’ENTITÀ BISOGNA ESAMINARLA, COSÌ LA SCIENZA È ANCHE STORIA DELLE METODOLOGIE INVENTATE PER VEDERE
Immagine del flusso sanguigno nel cervello di un ratto, scattata con uno dei nuovi strumenti che permettono
livelli elevatissimi di dettaglio nell’imaging cerebrale
2 I circuiti complessi del cervello dell’immagine precedenti sono stati catturati da un nuovo scanner MRI sviluppato presso l’Università di Berkeley. La macchina ha una risoluzione dieci volte migliore rispetto alle macchine precedenti e potrebbe aiutare
i ricercatori a esaminare i processi alla base di malattie come la schizofrenia e l’autismo
3 Gli scienziati delle Università di Tufts e Harvard hanno utilizzato cellule umane per costruire minuscoli robot, come quello nella foto, chiamati Anthrobot, che possono muoversi attraverso porzioni di tessuto neurale nelle piastre di laboratorio e curare le aree ferite. I robot possono essere sottili come una ciocca di capelli e i minuscoli follicoli
che sporgono dai loro bordi consentono loro di viaggiare
4 Questa immagine degli stessi ricercatori cattura un gruppo di robot multicellulari in azione. Il verde mostra i robot aggregati come un «superbot», mentre la colorazione rossa mostra la crescita dei neuroni su uno spazio vuoto dove gli scienziati li avevano rimossi 5 Ricercatori oncologici dei Paesi Bassi hanno sviluppato questa corteccia cerebrale in miniatura che imita
quella reale per comprendere come possono insorgere i tumori cerebrali pediatrici
studiare le cellule e i batteri c’è voluto il microscopio, con tutti i suoi successivi perfezionamenti. Ogni cellula del cervello, chiamata neurone, è di poco più grande di un batterio e compie la sua funzione in mezzo a un groviglio di altre cellule che comunicano tra di loro. Trattandosi di cellule, poi, queste vanno continuamente nutrite e fatte respirare in modo che si mantengano vive e efficienti. È noto infatti che nel cervello c’è un continuo scambio di materia tra un neurone e il piccolissimo vaso sanguigno che lo serve. Questo si poteva immaginare, ma di recente lo si è anche potuto vedere in maniera molto dettagliata (vedi per esempio la figura 1). In effetti noi tendiamo giustamente a dare importanza ai neuroni, ma senza la continua ricarica da parte del corpo i neuroni non potrebbero vivere né funzionare. Guardando figure
del genere si nota la presenza di strisce colorate di diverso tipo e si sa che il colore rosso appresenta per esempio il vaso sanguigno, mentre il colore verde rappresenta il carico cerebrale in entrata e in uscita e un altro colore può rappresentare altri tipi di cellule diverse dai neuroni. La chiave di tutto questo è il grande dettaglio delle immagini mostrate e la colorazione differenziale. Strutture biologiche di diversa natura vengono fatte appaiare con proteine diverse che, messe sotto la luce, mostrano una fluorescenza di questo o quel colore, aiutandoci con questo a distinguere strutture diverse, anche strettamente appaiate.
D’altra parte (vedi figura 2 ) è possibile visualizzare le vie di connessione principali tra le diverse parti del cervello. È ovvio che anche in questo caso a colori diversi corrispondono proprietà di luce diversa. Poche immagini, credo, danno bene l’idea del groviglio di linee e sentieri che occupano l’intero encefalo come questa.
Un’ultima considerazione. La fisica del secolo scorso ci ha regalato qualche sorpresa. Grossa e assolutamente inaspettata: alcune parti della fisica stessa si sono rivelate incomplete e bisognose di un aggiustamento. Sto parlando ovviamente della fisica quantistica. Molti fenomeni della vita di tutti i giorni non perdono consistenza se si trascurano le conseguenze della nuova fisica, ma moltissimi altri sì. Come conseguenza di tutto questo, ci aspettiamo che prima o poi succeda qualcosa di simile anche in biologia. Fin adesso non è accaduto, ma quando accadrà molte delle nostre convinzioni si dissolveranno nell’aria come bolle di sapone.