Sembra una roba uscita da un film di fantascienza, eppure è assolutamente reale.
Per anni, uno dei grandi sogni delle neuroscienze è stato capire come funziona un cervello completo, neurone per neurone, connessione per connessione. Non una parte. Non una stima approssimativa. Tutto. E nell’ottobre del 2024, un consorzio internazionale di oltre 200 scienziati provenienti da 50 laboratori in tutto il mondo lo ha fatto per la prima volta nella storia, utilizzando il cervello di una mosca della frutta.
Perché proprio una mosca? Perché, nonostante sia minuscola, il 75% dei geni collegati alle malattie umane ha equivalenti nel genoma della mosca, il che la rende uno degli organismi più studiati nella scienza. Il suo cervello è abbastanza complesso da essere interessante, ma anche abbastanza piccolo da poter essere studiato completamente.
Ciò che il team ha costruito si chiama connettoma: una mappa neurone per neurone e sinapsi per sinapsi dell’intero cervello dell’insetto. In totale, 139.255 cellule cerebrali connesse da oltre 50 milioni di connessioni sinaptiche, che sono i ponti attraverso cui i neuroni comunicano tra loro.
Per realizzarlo, il cervello è stato tagliato in 7.000 sezioni ultrasottili, fotografate con microscopia elettronica e analizzate con l’aiuto dell’intelligenza artificiale per identificare ogni tipo di neurone e ogni connessione. Senza l’IA, il progetto avrebbe richiesto circa 50.000 anni di lavoro umano.
Ma la parte davvero sorprendente arriva dopo.
Con questa mappa in mano, il ricercatore Phil Shiu ha costruito un modello computazionale: una simulazione che riproduce le 139.255 neuroni e i 50 milioni di connessioni, e che si è dimostrata sorprendentemente precisa nel prevedere come il vero cervello di una mosca reagisce a diversi stimoli. Quando sono stati presentati segnali di gusto e tatto, il modello ha attivato esattamente gli stessi neuroni che si attivano in una mosca viva. Nessuno glielo aveva insegnato. Era già scritto nel cablaggio neurale.
È importante essere precisi: non è stata “copiata” una mosca viva né è stata trasferita una coscienza da qualche parte. Ciò che è stato fatto è mappare completamente il cablaggio del suo cervello e riprodurlo in un computer con una fedeltà tale che il sistema si comporta come se seguisse le stesse regole dell’originale. La differenza è importante, ma il risultato resta straordinario.
Uno dei risultati più sorprendenti è stato che il modello ha previsto sovrapposizioni nei circuiti neurali per diversi sapori, come zucchero e acqua. Gli scienziati non se lo aspettavano, ma in seguito sono riusciti a confermarlo sperimentalmente. In altre parole, la simulazione ha scoperto qualcosa che la biologia non aveva ancora osservato.
Tutto questo è stato pubblicato il 2 ottobre 2024 sulla rivista Nature, la pubblicazione scientifica più prestigiosa al mondo, in un pacchetto di nove studi pubblicati simultaneamente. Non è un’azienda che vende un prodotto: è scienza revisionata da pari, finanziata dai National Institutes of Health degli Stati Uniti, da Princeton, Cambridge e da decine di altre istituzioni.
Il prossimo passo, secondo gli stessi ricercatori, è fare lo stesso con il cervello di un topo.
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