Arriva la prima mappa dei neuroni del linguaggio

Per la prima volta realizzato un atlante completo delle singole cellule della porzione del cervello umano preposta al linguaggio.

Il nostro viaggio ideale nelle scoperte della scienza prosegue tra i “meandri” del cervello umano. Questa volta il racconto si snoda su come cambia la nostra conoscenza di un’area particolarmente importante che si trova nell’emisfero cerebrale sinistro. Una zona dominante tra i due emisferi (destro e sinistro) in quanto vi risiedono le funzioni cosiddette più “umane”, come per esempio la capacità di articolare un discorso e di produrre un testo scritto.

Una ricerca effettuata da un team di istituzioni e ricercator* internazionali ha messo a punto la prima mappatura neuronale in alta risoluzione della porzione del cervello umano preposta al linguaggio: l’area di Broca. Questa area è localizzata sulla superficie laterale del lobo frontale dell'emisfero cerebrale dominante, il sinistro, in una zona denominata circonvoluzione frontale inferiore. E più specificatamente nel piede della terza circonvoluzione frontale, la cui funzione è coinvolta proprio nell'elaborazione del linguaggio articolato. Mentre la comprensione del linguaggio è una abilità che si spartisce tra l'area di Broca e l'area di Wernicke, che insieme provvedono al ragionamento logico, alla capacità di calcolo e al pensiero analitico.

I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Science Advances e tra i protagonisti di questo lavoro, ci sono il Laboratorio Europeo di Spettroscopie Non Lineari (LENS) a cui afferiscono i dipartimenti di Biologia, Fisica ed Astronomia, Medicina Sperimentale  e Clinica dell’Università di Firenze, oltre all’Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle ricerche (Cnr-Ino).

Il team – il cui responsabile scientifico per l’unità italiana è Francesco Saverio Pavone, docente di Fisica della materia presso il dipartimento di fisica dell’Ateneo di Firenze – ha creato un atlante cellulare completo della corteccia cerebrale del cervello umano a livello di singola cellula. Per realizzarlo è stata utilizzata una combinazione di tecniche avanzate di imaging e analisi dati per ricostruire in maniera congiunta l’architettura cellulare di questa regione del lobo frontale del cervello che è l’area di Broca.

La comprensione approfondita dei tipi di cellule cerebrali e la loro distribuzione spaziale è essenziale per capire come i circuiti neurali generano percezioni e comportamenti complessi. Il cervello umano, infatti, è un organo estremamente articolato, che abbraccia una gamma sorprendente di scale spaziali, e per comprenderne le proprietà e la funzionalità è essenziale studiarne la struttura in dettaglio, nelle sue numerose classi di neuroni, e visualizzarne la distribuzione nell'intero volume del cervello. 

Il gruppo di scienziat* ha dunque sviluppato un nuovo modo per documentare e quantificare l’organizzazione cellulare dei neuroni a livello micrometrico mantenendo il riferimento spaziale macroscopico del cervello intero. Questo approccio, applicato ad oggi a una singola area del cervello, potrà essere applicato a varie aree, perfino a interi emisferi, consentendo in futuro di ottenere informazioni fondamentali sulla struttura, e quindi funzione, del cervello umano. 

I risultati del progetto di ricerca, inserito all’interno del programma di ricerca del National Institutes of Health (NIH) americano sulla mappatura cerebrale sono riusciti a dimostrare che, nonostante la complessità delle strutture cerebrali, è possibile realizzare un atlante cellulare di una regione corticale identificabile. Il team di ricerca internazionale ha anche ottenuto un nuovo importante finanziamento di circa 4,5 milioni di dollari dal National Institutes of Health (NIH) per un progetto della durata di tre anni all’interno del programma americano “BRAIN CONNECTS” (the BRAIN Initiative Connectivity Across Scales).

I metodi sviluppati saranno utilizzati per studiare la connettività del cervello, in particolare della zona del tronco encefalico, risolvendo a livello microscopico non solo i tipi di cellule presenti, ma anche i percorsi e le reti neurali che la caratterizzano e le connessioni che stabiliscono il funzionamento cervello-corpo.