«Si sono messi in mente di “spogliare” il cervello una volta per tutte. Di scoprire per davvero che cosa fa della materia grigia la nostra vera essenza, quali i passaggi concreti attraverso cui pensiamo, codifichiamo idee, immagazziniamo i ricordi, impariamo. Dopo il sequenziamento del genoma, un altro poderoso progetto di ricerca è all’orizzonte: la mappatura del connettoma. In altre parole, rappresentare l’insieme dei circuiti neurali, disegnando le vie e gli snodi dell’intricato groviglio delle connessioni tra neuroni. In passato, il cervello umano è stato mappato in termini di aree e rispettive funzioni, si sono studiate le cellule che lo compongono e la loro attività chimica ed elettrica, ma non si è mai arrivati a risposte definitive su come funziona la mente. Ora l’idea è puntare alla connettività, cioè ad analizzare il ruolo delle vie di collegamento tra le regioni neurali nello svolgere specifiche funzioni mentali. Come un fiume è fatto non solo del flusso d’acqua, ma anche del letto in cui questa scorre, così mappare il connettoma significa osservare e capire le vie di scorrimento dell’attività neurale. Mette la questione in questi termini Sebastian Seung nel recentissimo Connettoma. La nuova geografia della mente (Codice Edizioni), un compendio -godibile anche da parte dei non addetti ai lavori- dello stato dell’arte delle neuroscienze, da cui partono sfide di portata epocale, che potrebbero svelare molti dei misteri della natura umana. Abbiamo chiesto a Seung, docente di neuroscienze computazionali e fisica al Mit di Boston, di spiegare il cuore delle ricerche sul connettoma.

Cos’è il connettoma, e perché i ricercatori lo stanno studiando?

I neuroscienziati hanno diviso il cervello in regioni fin dall’Ottocento, un po’ come i cartografi hanno diviso il mondo in nazioni. Il connettoma è un nuovo modello di mappa cerebrale, dove il cervello viene rappresentato come una rete di neuroni. Per farsi un’idea dell’aspetto di un connettoma, si può immaginare una mappa dei voli aerei, dove ogni città rappresenta un singolo neurone e ogni volo è una connessione. Ma bisogna immaginare questa mappa con 100 miliardi di città, da ognuna delle quali partono migliaia di voli. Credo che questa nuova impostazione darà un’accelerazione radicale alle neuroscienze, allo stesso modo in cui il genoma ha rivoluzionato la biologia.

Cosa potrà rivelare su di noi questo nuovo tipo di mamma cerebrale?

I neuroni comunicano tra loro attraverso impulsi elettrici, che vengono definiti ‘attività’. In qualsiasi momento ci sono neuroni attivi e altri no. Questo schema di attività cambia in continuazione, e codifica percezioni e pensieri in costante mutamento. I neuroscienziati hanno osservato e descritto l’attività neurale per decenni, ma non sono riusciti a capire come davvero funzioni il cervello. Questo perché finora è mancata un’informazione cruciale: la connettività. Conoscendo come funzionano sia questa, sia l’attività neurale, potremmo capire come il cervello percepisce il mondo, ricorda il passato, produce tutte le funzioni che vanno sotto il nome di mente.

La connettomica è compatibile con la teoria genetica, ma al contempo la integra. Ci spiega come?

I geni guidano il modo in cui avviene il cablaggio tra i neuroni durante lo sviluppo, e questo è probabilmente il modo principale in cui influenzano la mente. Le esperienze però modificano la connettività neurale, e secondo gli studiosi questo è il meccanismo principale che ci permette di imparare dal vissuto. Il connettoma è il punto d’incontro tra natura ed esperienza perché prende forma da entrambe. Ho sintetizzato la teoria connettomica dell’identità personale con lo slogan “Siete più dei vostri geni. Siete il vostro connettoma”.

Lo studio dei connettomi potrà rivelare qualcosa anche sulle malattie mentali di cui a oggi non si conoscono le cause?

In patologie come l’Alzheimer o il Parkinson, i neuroni degenerano e muoiono. Ma ci sono molti altri disturbi, come l’autismo e la schizofrenia, in cui non è stato mai osservato nessun tipo di degenerazione né di morte neurale. In questi casi si parla di disturbi psichiatrici e non cerebrali, proprio perché finora i ricercatori non sono riusciti a scoprire nessuna anomalia nel cervello delle persone malate. Un’ipotesi è: i neuroni sono sani, ma sono cablati tra loro in un modo anomalo, che finora non si è riusciti a rilevare. Suppongo che le tecnologie emergenti della connettomica saranno finalmente in grado di rivelare le connettopatie».

Gina Pavone, D – La Repubblica (per continuare a leggere, scarica il PDF a lato).

Da alcuni anni è in corso uno dei più innovativi progetti di ricerca dai tempi del sequenziamento del genoma: ricostruire l’intera rete delle connessioni tra le aree cerebrali, disegnare cioè una “mappa di navigazione” per orientarsi in quel territorio ancora in larga parte oscuro che è il nostro cervello. Questa mappa è stata chiamata “connettoma”. Un’impresa mastodontica, spiega Sebastian Seung, ma l’obiettivo vale lo sforzo. Le potenzialità infatti sono enormi: nell’attività neurale del  cervello sono immagazzinati e codificati i nostri ricordi, i pensieri e le esperienze vissute; in poche parole tutto ciò che fa di noi le persone che siamo. Tracciare quella mappa, quindi, e poterne studiare i percorsi e gli snodi, significherà avere accesso alle basi biologiche della nostra identità, e forse alla fine completare quel “libro della vita” che il progetto genoma umano ha iniziato.