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Per la prima volta nella storia è stata realizzata la mappa cellulare completa del cervello di un mammifero, un lavoro durato anni e portato avanti da innumerevoli neurologi, biologi e vari scienziati coinvolti nel progetto Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies del National Institutes of Health (NIH), che in dieci anni ha prodotto ben dieci studi pubblicati su Nature, tra cui il più importante è sicuramente l'articolo di presentazione dell'atlante cellulare cerebrale.
L'animale che è stato scelto come modello per questa ricerca è il topo domestico (Mus musculus), da sempre utilizzato per studiare lo sviluppo del sistema nervoso nei mammiferi. L'atlante cellulare non solo descrive tutti i tipi di cellule in ciascuna regione del cervello del topo, ma si spinge anche a mostrare la loro organizzazione interna in tutte le regioni di cui è composto l'encefalo dell'animale. Per quanto i risultati di questa ricerca saranno fondamentali per il progresso scientifico, bisogna tuttavia anche considerare le questioni etiche relative alle modalità con cui sono stati raggiunti.
Per completare, infatti, la mappatura cellulare di tutti i neuroni presenti nel cervello dei topi, gli scienziati sono stati costretti ad abbattere 95 esemplari (41 femmine, 54 maschi) appena nati, alcuni addirittura il giorno dopo la loro nascita. I loro genitori inoltre sono stati allevati all'interno di gabbie, in cui venivano mantenuti con un ciclo luce-buio artificiale di 14 ore di luce seguite da 10 ore di buio. Gli scienziati del NIH hanno però dichiarato che non era possibile procedere agli esperimenti senza l'abbattimento di alcuni esemplari, affermazione che sembra andare contro corrente di fronte alle stesse nuove politiche americane relative alla sperimentazione animale.
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La ricerca ha in ogni caso fornito per la prima volta il catalogo dettagliato del trascrittoma – l'insieme completo di tutti gli RNA che vengono trascritti ed utilizzati a partire dal genoma in un organismo – e ha permesso agli scienziati di ottenere anche l'intero epigenoma cellulare del topo. Quest'ultimo comprende tutte le modifiche chimiche presenti nei cromosomi, che alterano l'espressione genetica delle cellule. Tali informazioni tra l'altro sono anche organizzate gerarchicamente all'interno dell'atlante fornito dai ricercatori, possono essere analizzate anche senza l'abbattimento degli esemplari o dopo a morte naturale degli stessi e inoltre descrivono con la massima precisione le varie differenze delle diverse classi cellulari che sono presenti all'interno del cervello.
Nelle fasi più avanzate delle loro sperimentazioni, gli scienziati hanno anche avuto modo di completare l'elenco dei principali neurotrasmettitori e neuropeptidi utilizzati dalle cellule cerebrali del topo, spiegando così quali sono le relazioni tra le diverse regioni encefaliche, senza l'uso diretto dell'elettroencefalogramma . «Questo risultato è una testimonianza della potenza della collaborazione scientifica trasversale e senza precedenti che abbiamo instaurato anni fa e che apre la nostra strada verso trattamenti cerebrali più precisi» ha affermato John Ngai, direttore dell'iniziativa NIH BRAIN.
Per Joshua A. Gordon, direttore del National Institute of Mental Health, questo progetto invece «ha messo a fuoco l'intricata rete di cellule cerebrali dei mammiferi, fornendo ai ricercatori i dettagli necessari per comprendere le funzioni e le malattie del cervello umano». Quando partì, lo scopo principale di questa ricerca era infatti comprendere la composizione cellulare del cervello e sviluppare per la prima volta un inventario completo dei neuroni, così da realizzare una mappa sufficientemente completa in grado di mostrare non solo dove erano posizionati o come si sviluppavano, ma anche come funzionavano e come regolavano la loro attività, chiarendo in tal modo l'origine dei principali disturbi cerebrali diffusi nei mammiferi.
Con la pubblicazione di questi risultati, gli scienziati ora credono che sia possibile dedicarsi nei prossimi decenni alla mappatura cellulare del cervello umano. Le informazioni fino ad oggi ottenute tramite i topi probabilmente non faranno altro che velocizzare le fasi più complesse che si prospettano per questo nuovo obiettivo, ma anche in questo caso ricordiamo come sia necessario limitare la sperimentazione animale, per non provocare ingenti danni o sofferenze ai soggetti sperimentali.
«Sfruttando la natura unica della sua collaborazione multidisciplinare e internazionale, il nostro variegato team di esperti è stato in grado di realizzare ciò che nessun altro gruppo prima di noi era stato in grado di fare», ha affermato il dottor Ngai, convinto sostenitore dell'impiego di animali all'interno delle ricerche che indagano lo sviluppo del cervello. «Ora siamo davvero pronti a fare il prossimo grande passo: completare le mappe cellulari del cervello umano e degli altri primati, esplorando così le vere potenzialità della nostra specie».
