Il 2023 segna la chiusura del Human Brain Project e l’inizio di una nuova fase del Brain 2.0. Due progetti che negli ultimi 10 anni hanno cambiato radicalmente il mondo delle neuroscienze
Nel 2013, dieci anni dopo la conclusione di un’impresa scientifica titanica come fu il Progetto Genoma Umano, una nuova sfida globale era stata lanciata da Stati Uniti e Unione Europea per gettare luce sui misteri dell’organo più complesso e importante del nostro corpo. Lo Human Brain Project, finanziato dalla Commissione Europea, si è concluso a settembre di quest’anno, dopo aver fatto praticamente da pioniere nell’uso di tecnologie digitali per le neuroscienze. Il 2013 è stato anche l’anno di partenza dell’iniziativa BRAIN (Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies) coordinata dal National Institute of Health (NIH) negli Stati Uniti, di cui l’anno scorso è stata annunciata una nuova entusiasmante fase.
Venti anni fa i ricercatori sono riusciti a dipanare, anche se non completamente, il mistero intorno ai geni umani. Ora è il tempo delle 86 miliardi di cellule che popolano il cervello e dei triliardi di connessioni che formano tra loro. Nell'ultima decade, le due iniziative finanziate rispettivamente da Europa e Stati Uniti hanno posto il cervello al centro dell'attenzione, con l’obiettivo comune di creare atlanti dettagliati e aprire nuove prospettive nella comprensione della struttura cerebrale e dei meccanismi che si celano dietro le malattie neurologiche. Il 2023 è stato un anno di bilanci, ma anche di nuovi propositi e tecnologie innovative che guideranno la ricerca sul cervello nei prossimi anni.
HUMAN BRAIN PROJECT
Lo Human Brain Project (HBP) si è concluso il 30 settembre del 2023, dopo 10 anni, 3000 pubblicazioni accademiche e la partecipazione di oltre 500 scienziati da più di 150 università e istituti di ricerca. Il progetto chiude dopo aver inanellato una serie di imprese scientifiche che hanno contribuito ad aumentare la nostra conoscenza del cervello e delle neuroscienze in generale. Tra i suoi successi, l’atlante più dettagliato realizzato fino ad ora sul cervello umano, gli studi sulla coscienza, la costruzione di impianti cerebrali per restituire la vista a persone non vedenti e lo sviluppo di modelli digitali per la pratica chirurgica nei pazienti affetti da epilessia.
Ma l’HBP è stato soprattutto un progetto pioniere nell’uso dei big data e del supercomputing per simulare funzioni complesse del cervello. L’Unione Europea ha investito più di 600 milioni di euro per ricreare il cervello umano su piattaforme informatiche, un gemello digitale del nostro organo più complesso per ricostruirne il funzionamento in linguaggio elettronico e realizzare dei supercomputer intelligenti.
Uno dei risultati principali di questo sforzo colossale è stato quello di realizzare modelli cerebrali digitali personalizzati, che possono aiutare a diagnosticare in maniera precoce malattie neurologiche come l’Alzheimer. L’altro è stata la creazione della EBRAINS Research Infrastructure, una piattaforma open che offre l’accesso a strumenti digitali, modelli e dati, che rimarranno a disposizione della comunità scientifica, anche ora che il progetto si è concluso.
Tutto, insomma, lascia pensare che ci sarà un seguito: la Commissione Europea sta discutendo con gli Stati Membri la possibilità di una nuova iniziativa, ancora più grande, per trasformare le conoscenze acquisite in questi dieci anni in nuove tecnologie per la medicina e per rinforzare la posizione dell’Europa sulla scena globale della ricerca sul cervello.
BRAIN 2.0
Intanto, dall’altra parte dell’oceano, l’NIH ha annunciato una nuova fase del progetto BRAIN, iniziato nel 2013, sotto l’amministrazione Obama, per mappare tutti gli 86 miliardi di cellule che popolano il cervello e le loro connessioni.
In questi dieci anni, il progetto ha finanziato più di 1200 studi. Un successo che può essere misurato non solo grazie alle oltre 5000 pubblicazioni accademiche, ma anche in base all’impatto che ha avuto sulla vita dei pazienti. Nel 2021, i ricercatori dell’università della California hanno decifrato i segnali dal cervello di un uomo paralizzato permettendogli dopo 15 anni di parlare di nuovo, generando parole su uno schermo. Lo scorso novembre, i ricercatori al Baylor College of Medicine hanno lanciato uno studio clinico per testare i benefici della stimolazione cerebrale profonda in pazienti affetti da depressione.
La nuova fase si chiamerà BRAIN 2.0 e avrà come obiettivo principale quello di creare un atlante 3D comprensivo di tutte le cellule del cervello e della loro posizione. Un impegno ambizioso, paragonabile a quello che alla fine del secolo scorso ha permesso di ricostruire la sequenza di ogni singolo gene del corpo umano, ma che oggi promette di fare chiarezza su questioni fondamentali che riguardano un solo organo, il più complesso. Quali sono i tipi di cellule presenti nel cervello? Come sono connesse tra di loro? Come si modificano i meccanismi cerebrali durante le malattie e cosa possiamo fare al riguardo?
Il progetto utilizzerà tecniche avanzate come la trascrittomica spaziale, che consente di tracciare un profilo dei geni attivi nelle singole cellule ma anche la loro posizione all’interno del cervello. La sfida è notevole, considerando che nella fase precedente del BRAIN gli esperimenti sono stati condotti sui cervelli dei topi e che quelli umani sono circa 3.000 volte più grandi.
I ricercatori useranno tessuti autoptici prelevati dal cervello di 6 individui per realizzare un primo atlante “base”, che permetterà di studiare quali tipi di cellule sono associati a specifiche malattie neurologiche. Altri studi, invece, aiuteranno a capire il modo in cui il cervello cambia con l’età, attraverso l’analisi di campioni prelevati da bambini fino a persone di 70 o 80 anni.
Il finanziamento mira anche a sviluppare strumenti sperimentali per raggiungere regioni specifiche del cervello, come i virus adeno-associati, già utilizzati nella terapia genica, o per comprendere le connessioni tra cellule cerebrali in aree distanti.
IL FUTURO DELLE NEUROSCIENZE
Il 2023 segna la conclusione del capitolo dedicato allo Human Brain Project (HBP) e l'inizio di nuove prospettive con BRAIN 2.0. Queste iniziative sono cariche di promesse scientifiche e continueranno, anche negli anni a venire, a gettare luce sui misteri del cervello umano, aprendo la via a un futuro di scoperte ancora più profonde e significative nel campo delle neuroscienze.
