Carl Schoonover: Come guardare dentro al cervello

Sono stati fatti passi da gigante nella comprensione del funzionamento del cervello, ma come vengono studiati i neuroni al suo interno? Servendosi di splendide immagini, il neuroscienziato e membro del programma TED Fellows Carl Schoonover ci mostra gli strumenti che ci permettono di guardare dentro al nostro cervello.

Questo è un disegno del cervello che risale a 1000 anni fa.

È un diagramma del sistema visivo.

E contiene alcune cose che conosciamo bene oggi.

Due occhi in basso, il nervo ottico che esce da dietro.

C'è un gran naso

che non sembra essere collegato a nulla in particolare.

Se lo confrontiamo

con rappresentazioni più recenti del sistema visivo,

vedrete che le cose si sono complicate abbastanza

negli ultimi 1000 anni.

Perché oggi possiamo vedere cosa c'è dentro al cervello,

non solo vederne la forma nel complesso.

Immaginate di voler capire come funziona un computer

e tutto ciò che si vede sono una tastiera, un mouse e uno schermo.

La fortuna non giocherebbe a vostro favore.

Vorreste poterlo aprire, spaccarlo,

guardare l'impianto al suo interno.

E fino a poco più di un secolo fa,

con il cervello nessuno era in grado di farlo.

Nessuno poteva dare un'occhiata all'impianto dentro al cervello.

Perché se estraete il cervello dal cranio

ne tagliate una sezione sottile

e la mettete sotto un microscopio potentissimo,

non vedete niente.

È grigia, informe.

Non c'è una struttura. Non vi dirà nulla.

Ma tutto cambiò alla fine del XIX secolo,

quando nacquero nuovi agenti chimici per la colorazione dei tessuti

che permisero di vedere per la prima volta l'impianto del cervello.

Avevamo spaccato il computer.

Quello che ha davvero dato il via alle moderne neuroscienze

è una macchia anche detta "reazione nera" o metodo di Golgi,

che funziona in un modo molto particolare.

Anziché colorare tutte le cellule presenti in un tessuto,

ne colora solo l'uno per cento.

Schiarisce la foresta, ne rivela gli alberi all'interno.

Se tutto venisse etichettato, niente sarebbe visibile.

In un certo senso, mostra quello che c'è all'interno.

Il neuroanatomista spagnolo Santiago Ramon y Cajal,

da tutti considerato il padre delle neuroscienze moderne,

applicò il metodo di Golgi, che fornisce dati di questo tipo,

e ci diede il concetto moderno di cellula nervosa, il neurone.

Se si pensa al cervello come a un computer,

questo è il transistor.

Molto presto Cajal si rese conto

che i neuroni non operano da soli,

ma piuttosto formano connessioni con gli altri

che formano circuiti come quelli di un computer.

Oggi, un secolo più tardi, per visualizzare i neuroni,

i ricercatori li accendono dall'interno anziché oscurarli.

Esistono molti modi per farlo,

ma uno dei più comuni

prevede l'utilizzo di una proteina verde fluorescente,

che, curiosamente,

proviene da una medusa bioluminiscente,

ed è molto utile.

Perché se si riesce ad ottenere il gene di questa proteina

e somministrarlo a una cellula,

tale cellula emetterà una luce verde --

oppure con una delle tante varianti di questa proteina,

si otterrà una cellula che emette una luce di colori diversi.

Ora, tornando al cervello,

questa immagine mostra un topo transgenico detto "Brainbow".

Naturalmente si chiama così

perché tutti questi neuroni emettono luci di colori diversi.

A volte i neuroscienziati devono identificare

singoli componenti molecolari dei neuroni, molecole,

anziché l'intera cellula.

I modi per farlo sono tanti,

ma uno dei più comuni

comporta l'utilizzo degli anticorpi.

Naturalmente tutti conoscete

gli anticorpi come il braccio destro del sistema immunitario.

Ma si è scoperto che sono così utili al sistema immunitario

perché possono riconoscere specifiche molecole,

come, ad esempio, la proteina codice

di un virus che sta invadendo il corpo.

I ricercatori si sono serviti di questo aspetto

per riconoscere molecole specifiche all'interno del cervello,

per riconoscere specifiche sottostrutture della cellula

e identificarle singolarmente.

Molte delle immagini che vi ho mostrato qui sono bellissime,

ma sono anche molto potenti.

Hanno un enorme potere esplicativo.

Ad esempio, questa è la colorazione di un anticorpo

contro i trasportatori della serotonina in una sezione di cervello di topo.

E, naturalmente, avete sentito parlare di serotonina,

nel contesto di malattie quali la depressione e gli attacchi d'ansia.

Avrete sentito parlare di SSRI,

che sono farmaci utilizzati per trattare queste malattie.

E per comprendere come funziona la serotonina,

è cruciale capire dove si trova il meccanismo della serotonina.

E la colorazione con anticorpi come questa

può essere impiegata per comprendere questioni di quel genere.

Vorrei lasciarvi con questo pensiero:

Gli anticorpi e la proteina verde fluorescente

sono entrambi prodotti completamente naturali all'origine.

Li ha sviluppati la natura

affinché una medusa potesse illuminarsi di verde per un qualsiasi motivo,

o per rilevare la proteina codice di un virus che ci sta invadendo.

E solo molto tempo dopo, apparvero sulla scena gli scienziati

a dire: "Ehi, questi sono strumenti,

sono funzioni che potremmo inserire

nella nostra cassetta degli attrezzi per la ricerca".

E anziché impiegare le nostre deboli menti umane

nella progettazione ex novo di questi strumenti,

la natura aveva queste soluzioni pronte per l'uso

già sviluppate e raffinate con costanza per milioni di anni

dal più grande di tutti gli ingegneri.

Grazie.

(Applausi)