Dai neuroni dei moscerini un atlante del cervello umano

AGI - Sviluppare un atlante dell’espressione genica dei neuroni e documentare la diversità delle cellule cerebrali: è questo il risultato di uno studio, pubblicato sulla rivista Nature, condotto dagli esperti della New York University, che hanno creato una mappa dello sviluppo delle cellule cerebrali utilizzando il sequenziamento genico e l’apprendimento automatico per classificare oltre 250mila neuroni nel cervello dei moscerini della frutta.

“Abbiamo scoperto che l’espressione genica è più diversificata durante lo sviluppo – spiega Claude Despl della New York University – e identificato un nuovo tipo di neuroni presenti prima che i moscerini di schiudano. La diversità tra i vari tipi di cellule che compongono il nostro cervello può essere pienamente compresa solo alla luce della loro storia evolutiva”.

Un cervello semplice ma con 250 mila cellule

L’esperto spiega che nel nostro sistema nervoso sono presenti migliaia di tipi di neuroni, che condividono le stesse informazioni genetiche, ma raggiungono la variabilità attivando diversi set di geni in ogni tipo di neurone e in ogni punto dello sviluppo. Per comprendere la diversità delle cellule cerebrali, il team ha considerato i moscerini della frutta perché il cervello di questi insetti, pur essendo estremamente più semplice rispetto a quello umano, può essere utilizzato come sistema modello.

“Confrontando le cellule nel cervello degli esemplari adulti con quelli più giovani – commenta Desplan – abbiamo creato un atlante dello sviluppo, e il sequenziamento dell'mRNA a cellula singola ci ha permesso di sequenziare la proteina da più di 250mila singole cellule”. Il team ha utilizzato una combinazione di approcci di apprendimento automatico, assegnando ad ogni cellula un percorso specifico. “I nostri set di dati rappresentano quasi completamente la diversità neuronale nota dei lobi ottici – aggiunge Neset Özel, collega e coautore di Desplan – e queste informazioni potranno essere utili come paradigma per comprendere lo sviluppo del cervello tra le specie. Questo atlante rappresenta una fondamentale risorsa per la comunità di ricerca”.

I neuroni e la schiusa delle uova

Gli autori hanno scoperto un nuovo tipo di neuroni presente solo durante lo sviluppo e perso attraverso la morte cellulare programmata quando le uova si schiudono. “Non comprendiamo ancora la funzione di questi neuroni, chiamati cellule di Cajal-Retzius – sostiene Felix Simon, studente di dottorato presso la New York University e terza firma dell’articolo – ma nel cervello dei mammiferi esistono cellule cerebrali con funzioni simili, fondamentali per il corretto sviluppo del cervello. Abbiamo anche notato che i neuroni mostrano i più alti livelli di diversità molecolare durante lo sviluppo, consentendo alle cellule di formare connessioni con unità biologiche specifiche”.

“Questo ha implicazioni significative negli studi in campo neurologico – commenta Özel – saranno necessari ulteriori studi per approfondire questi risultati, ma abbiamo anche scoperto che i neuroni che sembrano identici nella forma possono esprimere diversi set di geni in base alla posizione nel cervello, il che potrebbe fornire diverse informazioni visive agli insetti”.