Human Connectome Project: alla scoperta del nostro cervello

9 Giugno 2019
Lo Human Connectome Project è un progetto volto a comprendere le connessioni del cervello umano sano per stabilire una base di riferimento che possa aiutare a individuare anomalie di connettività nelle disfunzioni cerebrali. 

Lo Human Connectome Project (HCP) è stato lanciato nel luglio del 2009 come una grande sfida del programma degli Istituti Nazionali di Sanità (NIH), dotato di 21,3 milioni di ero per cinque anni. Gli obiettivi principali di questo progetto sono:

  • Mettere a disposizione una compilazione di dati neuronali.
  • Offrire una interfaccia per navigare graficamente in questi dati.
  • Giungere a conclusioni mai formulate prima sul cervello umano vivo.

Secondo Hagmann: “per comprendere il funzionamento di una rete, bisogna conoscerne gli elementi e le interconnessioni (…). Lo Human Connectome Project aumenterà considerevolmente la nostra comprensione dei processi emergenti funzionali a partire dalle strutture cerebrali e offrirà nuove idee sui meccanismi impiegati dal cervello se le strutture cerebrali sono danneggiate”.

Prima di addentrarci oltre: cos’è un connettoma umano? Si tratta di una mappa delle connessioni tra i neuroni del cervello. Con questo progetto, dunque, si intende costruire una mappatura della rete di connettività, a livello anatomico e funzionale, del cervello. In altre parole, si desidera conoscere nel dettaglio tutti i circuiti cerebrali e le loro sinapsi. Ma non solo, si vuole anche produrre un insieme di dati che facilitino la ricerca sulle diverse disfunzioni cerebrali.

“Nessuno dei tuoi neuroni sa chi sei… Né gli interessa.”

-Eduardo Punset-

Cervello connessioni

Qual è l’obiettivo dello Human Connectome Project?

Al giorno d’oggi, il programma di ricerca delle neuroscienze degli Istituti Nazionali di Sanità sta avviando un progetto di 30 milioni di dollari che impiegherà tecnologie alla avanguardia di neuroimaging per mappare i circuiti del cervello umano adulto sano.

Raccogliendo sistematicamente dati di immagini del cervello di centinaia di persone, lo Human Connectome Project offrirà diverse informazioni sul modo in cui le connessioni cerebrali soggiacciono alla funzione cerebrale e aprirà nuove linee di ricerca per le neuroscienze umane.

“Nella mente umana il numero di connessioni possibili tra i neuroni sono di gran lunga superiori al numero di atomi nell’universo.”

-Alan Moore-

Dati e ricerche recenti

Finora si conosce un solo connettoma: quello del nematoda (verme cilindrico). Il suo modesto sistema nervoso consta di 300 neuroni. Nei decenni del 1970 e 1980, un gruppo di ricercatori tracciò la mappa delle sue 7000 connessioni interneuronali, ovvero il suo connettoma.

Una nuova ricerca dei membri dello staff dello Human Connectome Project suggerisce che i circuiti cerebrali si organizzano più come la rete delle vie di Manhattan che come il caotico groviglio delle strade aleatorie di Londra. In altre parole, così come la mappa di Manhattan forma un reticolo perfetto, anche la rete dei nostri neuroni è ordinata e allineata, invece che aggrovigliata come si pensava.

Diverse scoperte recenti basate sui dati di neuroimaging dello Human Connectome Project e su dati psicologici mostrano che le differenze individuali nella connettività cerebrale possono predire in modo affidabile il comportamento dii una persona.

Si pensa, quindi, che in un futuro suddetti scanner cerebrali potranno aiutare i medici a personalizzare molto di più la diagnosi e il trattamento dei disturbi mentali, così come affermano gli autori di queste scoperte.

“I neuroni sono cellule di forme delicate ed eleganti, le misteriose farfalle dell’anima, il cui battere di ali, chissà se un giorno farebbe luce sul segreto della vita mentale.”

-Santiago Ramón y Cajal-

Sinapsi

Conclusioni e curiosità sullo Human Connectome Project

Il cervello continua a essere un organo complesso che si trova al centro dell’attenzione di molti scienziati, per alcuni si tratta ancora di una scatola nera della quale sappiamo ben poco.

Per questo motivo, lo Human Connectome Project è un’ottima iniziativa, infatti cerca di chiarire, con i migliori strumenti tecnologici a disposizione, il funzionamento del cervello e delle sue connessioni neuronali. Grazie a ciò, potremo sconfiggere molti disturbi mentali.

Al giorno d’oggi, gli scienziati sanno che molti disturbi mentali, come la schizofrenia, sono connettopatie; ovvero malattie nelle quali il cablaggio del cervello presenta una anomalia. È per questo che si vuole creare una mappa del cervello umano, per aiutare in futuro a curare malattie come l’epilessia. Conoscendo il suo reticolo potremo agire.

Infine, se avete voglia di approfondire l’argomento, in questo link potete vedere un interessante visore interattivo che interpreta i dati della matrice di connettività della pubblicazione della conferenza Anatomical structural network analysis of human brain using partial correlations of gray matter volumes di Anand A. Joshi , Shantanu H. Joshi,  Ivo D. Dinov ,  David W. Shattuck ,  Richard M. Leahy ,  Arthur W. Toga.

  • Van Essen DC, Barch DM. The human connectome in health and psychopathology. World Psychiatry 2015;14:154-7.
  • Bullmore E, Sporns O. Complex brain networks: graph theoretical analysis of structural and functional systems. Nat Rev Neurosci 2009;10:186-98.