Il cervello compassionevole

Come percezioni, emozioni e conoscenza possono trasformare le nostre capacità intellettive Gerald Huther Castelvecchi, 16,50 euro (170pp, 2013) CAPITA CHE DI FRONTE a certe stoltezze umane si possa esclamare: "Sei proprio senza cervello!". 

In realtà, secondo le ultime ricerche scientifiche, si dovrebbe dire: "Non fai funzionare bene i tuoi circuiti neuronali!". Infatti, come scrive il neuroscienziato Gerald Huther: "Per decenni si è partiti dall'idea che i circuiti interni, formati durante lo sviluppo, fossero immutabili, ma ora si sa che il cervello è in grado, per tutta la vita, di modificare e riorganizzare i circuiti installati in precedenza, e che la loro genesi e la loro stabilizzazione dipendono in modo decisivo da come e perché noi usiamo il cervello".

Il cervello compassionevole

In buona sostanza, la nostra materia grigia è strutturalmente elastica e si plasma con l'esperienza. I nostri passatempi, il nostro lavoro, le nostre abitudini culturali, letterarie, cinematografiche, televisive, tutto, insomma, concorre a migliorare o peggiorare le nostre prestazioni. Ma come queste esperienze vengono ancorate nel cervello? Come si può modificare uno stato emozionale e sostituirlo o sovrapporne uno nuovo? Negli ultimi anni, questi interrogativi hanno prodotto un grande fermento tra gli scienziati. Il libro di Huther ci guida in un viaggio nei meccanismi segreti dell'organo degli organi, e ci spiega come e perché i nostri comportamenti possono influenzare in maniera tutt'altro che irrilevante le nostre capacità intellettive. Anche leggere quest'opera porterà il suo contributo.

Alla fine della lettura, intima Huther: "È probabile che niente rimanga come prima. Neanche il vostro cervello".(science)

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Human Connectome Project | A beautiful mind

Un progetto che costerà molti milioni di euro sta rivelando con un dettaglio senza precedenti come funziona il cervello. Rita Carter ci racconta i primi risultati. 

Cera una volta il Progetto Genoma Umano, il catalogo di tutti i geni contenuti nelle nostre cellule. Oggi è il tempo in cui sta per essere svelato il nostro cervello. È il tempo dello Human Connectome Project (HCP), una colossale impresa scientifica che intende creare la mappa delle connessioni e dell'attività nel nostro cervello con una precisione mai vista. Varato già nel 2009, solo oggi ne vengono divulgati i primi risultati dettagliati.

Arrivano sotto forma di immagini caleidoscopiche che mostrano raffiche dell'attività elettrica dei neuroni, nebulose ondate di colore che tracciano il flusso elettrico attraverso il cervello e bizzarri fasci di fibre vorticanti di colore elettrico, simili agli insetti che emettono luce. Oltre ad apparire belle, queste scansioni del cervello appagano la nostra curiosità sui meccanismi di funzionamento della nostra mente. Parte del compito di HCP è creare le mappe delle connessioni a lunga distanza le autostrade delle fibre nervose che costituiscono la materia bianca del nostro cervello. Queste vie neurali sono ricoperte dalla bianca mielina, una copertura protettiva di materia grassa. Trascurati in passato dai neuroscienziati, questi collegamenti si stanno rivelando molto importanti. E, come spiega Jack Van Horn dell'Università della California a Los Angeles (UCLA), "negli ultimi anni è diventato evidente che il cervello è un sistema costituito da enormi reti di connessione, dove l'attività in un'area si propaga alle altre".

Human Connectome Project
HCP

Van Horn fa parte del consorzio che sta disegnando le mappe della materia bianca. "È attraverso questa attività collettiva, che cambia continuamente nello spazio, che generiamo i nostri pensieri e le nostre azioni", aggiunge. Il ricercatore ha tracciato con i collaboratori il collegamento a lunga distanza usando la "la risonanza magnetica a spettro di diffusione" (DSI). In questo caso, uno scanner per la risonanza magnetica viene usato per seguire il flusso naturale dell'acqua nel cervello. Come spiega lui stesso: "Le molecole d'acqua si diffondono più 4% facilmente in parallelo alle fibre che attraverso di esse". Perciò seguire queste vie di minore resistenza rivela le strade prese dalle fibre nervose. Questo tipo di scansione non è nuovo, ma il team dell'HCP - che include anche scienziati di Harvard - ha messo il turbo al suo scanner per la risonanza magnetica (MRI), che si trova al Massachusetts General Hospital. "È la Porsche degli scanner MRI; ha prestazioni fantastiche", racconta entusiasta Van Horn. "Infatti, la sua risoluzione è decisamente superiore".

I dettagli sono importanti perché fanno di noi persone uniche. Se abbiamo un numero relativamente scarso di vie dall'amigdala (l'area cerebrale della paura) alla corteccia prefrontale (dove viviamo questa sensazione in modo cosciente) saremo probabilmente meno nervosi di chi ha circuiti neurali che inondano il prosencefalo di segnali di allarme generati nelle aree sottocorticali. Oppure, una larghezza di banda abbondante dall'area di Wernicke - la piccola parte del cervello che "capisce" il linguaggio parlato - all'area di Braca, dove il linguaggio viene articolato, farà di noi persone molto loquaci. Entro pochi mesi, il consorzio dell'UCLA divulgherà la prima serie di dati ai colleghi neuroscienziati, che cominceranno a farsi un'idea degli eventi in corso là sotto. Alla fine degli esperimenti, avranno scannerizzato il cervello di 30-50 volontari.(science)

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2013: un anno ricco di scoperte scientifiche.

Ricorderemo il 2013 nel campo della scienza per avere portato cosa? La rivista Science e il suo editore, l’American Association for the Advancement of Science, non nutrono dubbi: il vero passo in avanti nel panorama scientifico è stato effettuato quest’anno dall’immunoterapia del cancro, cioè da quei trattamenti che fanno uso delle cellule e le armi del sistema immunitario per contrastare i tumori. Altro non è che, scrive la rivista, un paradigma del tutto innovativo e unico nella lotta ai tumori, che non ha come obbiettivo le cellule cancerogene ma chi dovrebbe invece fare da sentinella all’omeostasi del corpo e proteggerlo dai pericoli: ovvero il sistema immunitario.

L’ipotesi ha origini agli inizi degli anni ‘80, quando James Allison, ora alla University of Texas MD Anderson Cancer Center di Houston, rintracciò nel recettore CTLA-4 dei linfociti T (Cytotoxic T-Lymphocyte Antigen 4) un ostacolo all’attività di queste cellule, prevenendone il pieno attacco verso gli invasori o le cellule maligne. Negli anni ‘90 i ricercatori dimostrarono che bloccando questo recettore (con anticorpi contro il CTLA-4) le cellule T scatenavano la loro risposta contro i tumori nei topi, contrastandoli. Storia simile per un’altra molecola espressa dalle cellule T: il PD-1.
 

Rivista "Science"

Entrambi gli anticorpi diretti contro queste molecole negli anni 2000 sono stati testati in trial clinici, dando i primi incoraggianti risultati, tanto che nel 2011 la Food and Drug Administration ha approvato l’anticorpo monoclonale ipilimumab (diretto contro il CTLA-4) per il trattamento del melanoma metastatico e risultati incoraggianti si sono avuti anche negli ultimi tempi per anticorpi contro PD-1 nel caso di tumori al rene, al polmone e al melanoma. E ancora positivi sono stati i risultati ottenuti quest’anno dalla combinazione dei due anticorpi monoclonali per i pazienti con melanoma.  

L’immunoterapia contro il cancro è stata scelta da Science come breakthrough dell’anno anche per un altro promettente approccio: l’ingegnerizzazione delle cellule T, al fine di renderle più aggressive nei confronti dei tumori (la cosiddetta chimeric antigen therapy, o CAR). Una terapia sperimentale che sta dando risultati incoraggianti nel campo dei tumori del sangue. Ma il 2013 verrà ricordato anche per altri importanti traguardi scientifici. Ecco la lista completa della top ten stilata da Science allora.

La chirurgia molecolare con CRISPR
Si dice CRISPR (clustered regularly inter- spaced short palindromic repeats) ma si legge microchirurgia genetica. Si tratta infatti di una tecnica di gene-editing che sfrutta un meccanismo scoperto nei batteri ma che permette di manipolare, in modo mirato, i genomi di piante, animali e colture cellulari.

Il cervello trasparente con ClarityNel panorama scientifico del 2013 abbiamo conosciuto anche una nuova tecnica di imaging, che ha permesso di rendere trasparente un organo come cervello, facilitandone lo studio. Per il momento limitata a piccole quantità di tessuto (come quello corrispondente al cervello di un topo).

Staminali da embrioni clonatiUtilizzando la tecnica analoga a quella usata per la clonazione della pecora Dolly i ricercatori guidati da guidati da Shoukhrat Mitalipov (tra gli scienziati dell’anno secondo Nature) sono riusciti a clonare degli embrioni umani e a utilizzarli come fonte di cellule staminali, dopo anni di tentativi.

I mini-organiCome capire lo sviluppo, l’evoluzione di un organo, e soprattutto le malattie che lo colpiscono? Un approccio è riprodurre lo stesso organo in laboratorio, in scala, come hanno fatto i ricercatori dell’Istituto di biotecnologie di Vienna (Imba) ricreando un cervello in miniatura grazie alle cellule staminali.

L’origine dei raggi cosmiciDa dove vengono i raggi cosmici? Quest’anno, dopo un secolo dalla loro scoperta, uno studio ha mostrato che queste particelle energetiche originano dall’onda d’urto generata dall’esplosione di una supernova.

La fisiologia del sonnoPerché dormiamo? La ragione principale secondo i neuroscienziati che hanno risposto alla domanda è che con il sonno il cervello si ripulisce. Come? Espandendo dei canali tra i neuroni attraverso il cervello e aumentando il flusso del liquido cerebro-spinale, come hanno mostrato alcuni studi condotti sui topi. Così anche i metaboliti di scarto vengono allontanati.

Tutti i nostri microbiQuest’anno la ricerca ha anche fatto passi avanti nel comprendere in che modo i nostri numerosi inquilini – i microbi che convivono con noi – contribuiscono al nostro stato di salute. Per esempio, degli scienziati hanno mostrato che alcune terapie per essere efficaci hanno bisogno dei batteri dell’intestino, visto che questi aiutano il sistema immunitario a rispondere al trattamento. O ancora, i ricercatori hanno scoperto come alcuni microrganismi rispetto ad altri migliorino il profilo metabolico nei topi obesi.

Il design dei vacciniQuest’anno i ricercatori hanno anche dimostrato in che modo l’analisi strutturale delle configurazioni proteiche, dei meccanismi di legame tra anticorpi ai virus, e in generale delle molecole, può aiutare lo sviluppo di vaccini molto selettivi. Un caso è quello attualmente allo studio per il Virus respiratorio sinciziale umano.

La perovskite per le celle solariIl 2013 per Science va ricordato infine anche per le innovazioni in campo tecnologico. In particolare per l’utilizzo dell’economica, facile da produrre, perovskite, in grado di convertire più del 15% dell’energia della luce solare in energia elettrica. Sebbene non ancora efficiente come le celle solari tradizionali al silicio le sue performance continuano a migliorare.

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