La Cina ha lanciato una collaborazione scientifica internazionale senza precedenti con l’obiettivo di mappare il cervello dei primati, compreso quello umano, con un livello di dettaglio finora impensabile. L’International Consortium for Primate Brain Mapping (ICPBM) è stato ufficialmente presentato il 20 settembre durante una conferenza internazionale che ha riunito scienziati da tutto il mondo. Il progetto, destinato a durare 25 anni, intende creare atlanti multiomici dei cervelli delle scimmie marmosette, di macachi e financo di esseri umani.
L’obiettivo dichiarato del consorzio è comprendere in profondità l’architettura neurale alla base di tutte le funzioni cerebrali. I cervelli umani che saranno studiati provengono da individui in diverse fasi della vita, compresi adulti, anziani e persone affette da patologie neurologiche, e riflettono una varietà di popolazioni. L’iniziativa mira a creare una base comune di dati condivisi a livello internazionale, permettendo ad altri gruppi di ricerca di replicare, verificare e ampliare gli esperimenti.
Quanto complesso è il cervello umano rispetto a quello di un moscerino
Mappare il cervello degli esseri viventi è una sfida decennale. Al momento ci siamo riusciti per animali molto piccoli. Dalla fine del 2024 possediamo la prima mappatura completa del cervello del moscerino della frutta, i cui circuiti cerebrali sono composti da circa 140 mila neuroni e 50 milioni di sinapsi.
Fino all’anno scorso era stato mappato il cervello di una larva del moscerino della frutta, costituito invece da circa 3 mila neuroni, e quello di un verme molto piccolo, Caenorhabditis elegans, costituito da circa 300 neuroni. Per mappare i 140 mila neuroni del moscerino della frutta è servito un team significativo di persone – il Consorzio FlyWire, che ha sede presso l’Università di Princeton, negli Stati Uniti – di cui fanno parte 287 ricercatori che lavorano in oltre 76 laboratori sparsi per tutto il mondo.
Passare alla mappatura del cervello di un mammifero è un salto enorme. Nel dicembre 2023 è stato presentato un atlante del trascrittoma del cervello di topo, sostenuto dalla BRAIN Initiative dei National Institutes of Health (NIH) statunitensi. La mappatura completa delle connessioni neurali del topo è considerata raggiungibile entro cinque-dieci anni. A settembre 2025 la notizia di una buona mappatura del cervello di un topo, fatto rilevante dal momento che la ricerca biomedica e farmaceutica si fonda sui modelli murini.
Tuttavia, i cervelli dei primati presentano una complessità molto maggiore: un marmosetto ha oltre un miliardo di cellule, un macaco circa 13 miliardi, mentre il cervello umano sti stima abbia 86 miliardi di neuroni e un numero pressoché equivalente di cellule gliali.
L’impatto scientifico potenziale è enorme. La mappatura dettagliata dei cervelli di primati e umani potrebbe far luce sui meccanismi cellulari e molecolari alla base di malattie neurologiche come ictus, Alzheimer e altre condizioni degenerative, aprendo la strada a nuovi approcci terapeutici. I dati potrebbero anche fornire indizi sui processi cognitivi che differenziano i primati dagli altri mammiferi e che rendono l’essere umano unico dal punto di vista della mente e dell’intelligenza.
Che cosa farà la Cina
Tornando all’annuncio cinese, finora il consorzio riunisce nove istituzioni provenienti da Australia, Cina, Germania, Ungheria, India, Corea del Sud e Spagna. Gli Stati Uniti, a causa di tensioni geopolitiche e nuove restrizioni dell’NIH sulla cooperazione con laboratori stranieri, non partecipano come istituzioni ufficiali, ma oltre 100 scienziati individuali da 25 Paesi contribuiranno al progetto. La Cina metterà a disposizione il finanziamento centrale e infrastrutture avanzate per l’imaging cerebrale a scala submicronica, fornendo materiali di ricerca come cervelli umani da autopsie e mantenendo una piattaforma web per la condivisione dei dati. Gli altri partner contribuiranno con campioni propri, studi molecolari e mappature.
Una piattaforma promettente è Stereo-cell, presentata di recente dal BGI Group di Shenzhen: consente di sequenziare fino a un milione di cellule per chip e di analizzare RNA degradato da campioni conservati in paraffina. Le strutture ad alta risoluzione per l’imaging cerebrale a Suzhou, Hainan e Shenzhen offrono alla Cina un vantaggio nella mappatura dei primati non umani, permettendo procedure invasive sui macachi, come l’inserimento di fili e l’iniezione di coloranti, con meno ostacoli regolatori rispetto ad altri Paesi, pur rispettando gli standard etici internazionali.
Che cosa faranno India e Iran
Secondo gli scienziati coinvolti, la collaborazione internazionale è essenziale: nessun singolo istituto o Paese potrebbe mappare in modo completo i cervelli di primati su questa scala senza unire competenze, tecnologie e dati. Il progetto non si limiterà al contributo cinese. L’Indian Institute of Technology di Madras sta catalogando tipi cellulari in decine di cervelli umani da autopsie, l’Iran sta costruendo una struttura nazionale per primati a Teheran, e SYNAPSE, un consorzio di laboratori asiatici dotati di sincrotroni, intende usare raggi X intensi per mappare un cervello umano a scala subcellulare.
Stati Uniti esclusi
Gli Stati Uniti come si è detto sono esclusi in gran parte da questo progetto, dal momento che hanno imposto nuovi ostacoli alla collaborazione con laboratori esteri, nonostante alcune partnership sotto la BRAIN Initiative continuino. Il finanziamento del progetto è stato garantito dal programma MICrONS (Machine Intelligence from Cortical Networks) dell’Intelligence Advanced Research Projects Activity e dalla BRAIN Initiative del NIH. I dati del connectoma del topo sono visualizzabili online tramite la risorsa MICrONS Explorer.
In ogni modo, secondo quanto dichiara Hongkui Zeng dell’Allen Insititute americano a Science, gli sforzi statunitensi e cinesi nella mappatura cerebrale sono «altamente complementari», poiché la BRAIN Initiative si è finora concentrata principalmente sugli studi molecolari su topi e primati, mentre le ricerche anatomiche sono appena agli inizi. Pur non potendo collaborare direttamente con l’ICPBM al momento, Zeng auspica che la coordinazione tra i due programmi possa proseguire.
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