Per la prima volta è stato ricostruito in 3D, e con una risoluzione a livello nanometrico senza precedenti, un frammento millimetrico di corteccia cerebrale, la parte più evoluta del cervello umano e sede delle funzioni cognitive più complesse: il frammento, dille dimensioni della metà di un chicco di riso, contiene 57.000 cellule, 230 millimetri di vasi sanguigni e quasi 150 milioni di sinapsi, le connessioni tra i neuroni. Si apre così la strada alla possibilità di conoscere in modo più profondo il modo in cui funziona il cervello e le malattie che lo colpiscono. Pubblicato sulla rivista Science da Università di Harvard e Google Research, il risultato è stato ottenuto grazie all’immensa mole di circa 1,400 terabyte di dati (1 terabyte corrisponde a 1.000 miliardi di byte).

L’impresa è l’ultima arrivata da una collaborazione avviata quasi 10 anni fa, che mira a combinare le immagini ad altissima risoluzione ottenute tramite microscopio elettronico con algoritmi di Intelligenza Artificiale che permettono di mappare l’estrema complessità del tessuto cerebrale. L’obiettivo finale della collaborazione è realizzare una mappa dettagliata dell’intero cervello di un topo, che comporterebbe l’elaborazione di una quantità di dati circa 1.000 volte maggiore di quelli utilizzati ora dai ricercatori, coordinati da Jeff Lichtman di Harvard e Viren Jain di Google Research.

“La parola ‘frammento’ in questo caso suona ironica”, commenta Lichtman. “Un terabyte è, per la maggior parte delle persone, gigantesco, eppure un solo minuscolo pezzettino di cervello umano necessita di migliaia di terabyte”. I risultati ottenuti sono stati messi liberamente a disposizione della comunità scientifica: “dato l’enorme investimento fatto per questo progetto – aggiunge Jain – era importante presentare i risultati in modo che chiunque altro potesse trarne vantaggio”. Il cervello umano è un organo estremamente complesso e, ad oggi, si sa ancora poco sulla sua struttura a livello cellulare. Questo perché il suo studio dettagliato comporta una serie di sfide, che vanno dalle limitazioni tecnologiche alle difficoltà nell’ottenere e conservare in maniera ottimale i campioni di tessuto.

In questo caso, il campione delle dimensioni di un millimetro cubo è stato ottenuto da un paziente affetto da epilessia durante un intervento chirurgico a cui è stato sottoposto per altre ragioni. I ricercatori hanno analizzato ogni sezione di questo frammento tramite microcopio elettronico, ottenendo centinaia di milioni di immagini che sono state poi ‘cucite’ insieme per ottenere la mappa tridimensionale.

Grazie ai dati così ottenuti, gli autori dello studio hanno portato alla luce nuovi aspetti della corteccia cerebrale umana finora sottovalutati. Ad esempio, la ricostruzione evidenzia il numero sproporzionato delle cosiddette ‘cellule della glia’, cioè le cellule nervose che nutrono e sostengono i neuroni e che, rispetto a questi ultimi, sono circa il doppio. Dalle migliaia di connessioni analizzate è emerso inoltre che alcuni rari neuroni possiedono assoni, ossia diramazioni della cellula che trasmettono gli impulsi nervosi, che sono in grado di formare fino a 50 sinapsi, un numero elevatissimo e molto più potente di connessioni con altre cellule.

E’ stato trovato in una dose di eroina a Perugia. In una farmacia abusiva a Gioia Tauro. Nella disponibilità di un trafficante arrestato a Piacenza. Nel 2023 in quattro corpi sottoposti ad autopsia: solo in uno come causa principale del decesso. Tracce limitate per ora. Di rilevanza apparentemente modesta se si confronta la situazione dell’Italia con quella degli Stati Uniti, dove il Fentanyl è una vera e propria piaga sociale che lo scorso anno ha fatto più di 100mila morti. Ma il governo intende prestare la massima attenzione ai rischi di diffusione dell’oppiaceo sintetico 80 volte più potente della morfina. Con un impegno sinergico di intelligence, forze di polizia, magistratura e diversi ministeri, come ha spiegato oggi sottosegretario alla presidenza del Consiglio, Alfredo Mantovano, in una conferenza stampa a Palazzo Chigi insieme al vicepremier Antonio Tajani. Ed ai poliziotti che intervengono su questo fronte si stanno assegnando spray al Naloxone, farmaco che blocca gli effetti del Fentanyl.

La presidenza italiana del G7 ha promosso una dichiarazione congiunta sul contrasto al potente analgesico. Un focus è stato dedicato nella riunione del 7 ministri degli Esteri ed in quella della Giustizia. “Abbiamo stabilito – ha informato Tajani – una collaborazione operativa contro la produzione e la diffusione. Stiamo lavorando anche con gli Usa ci sono state più di una riunione con Blinken che ringrazia l’Italia per il suo impegno. E il tema sarà al centro dei miei incontri con i Paesi asiatici”. Sul fronte interno è attivo un Piano nazionale di prevenzione che coinvolge tutte le amministrazioni interessate. E’ il dark web, in particolare, la porta d’ingresso del Fentanyl in Italia. Il traffico, ha spiegato Mantovano, passa “su siti cinesi soprattutto, con pagamenti in criptovalute che significa non tracciabilità e ciò rende le indagini difficili e complesse”.

La Procura nazionale antimafia, ha proseguito il sottosegretario, “ha costituito un gruppo di lavoro composto da alcuni procuratori distrettuali per elaborare protocolli d’intervento. Sono state sensibilizzate tutte le procure, anche quelle ordinarie”. E visto che la sostanza comincia a circolare, ha fatto sapere, “il ministero dell’Interno e della Salute stanno lavorando per dotare il personale delle forze di polizia che opera in questo ambito di flaconi di Naloxone, uno spray nasale che fa da antidoto, per far sì che quando un agente effettua un intervento che fa emergere il Fentanyl non siano colpiti”. Ma l’attenzione del governo non è dedicata solo al Fentanyl.

A giugno, ha informato Mantovano, il Dipartimento per le politiche antidroga “produrrà spot che descriveranno gli effetti reali di cannabis, eroina, cocaina. Nel 2025, poi, “organizzeremo la Conferenza nazionale sulle dipendenze. La precedente è stata nel 2021, ma in modalità Covid. Sarà l’occasione di un aggiornamento dello stato delle dipendenze in Italia, non soltanto da stupefacenti, ma anche da alcol, fumo, gioco d’azzardo, prodotti web. Vogliamo un confronto libero che permetta di conseguire i risultati che ci siamo posti in termini di prevenzione e recupero”.

Un simulatore quantistico permette di studiare il comportamento caotico dei fluidi, come quello tipico di vortici e nuvole. Il risultato, ottenuto in Italia, promette di avere applicazioni in molti campi, dalla meteorologia alla geofisica e alla biologia. Pubblicato sulla rivista Nature Physics, l’esperimento è stato condotto dall’Istituto nazionale di ottica del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ino) a Sesto Fiorentino, con il Laboratorio Europeo di Spettroscopia Non lineare e il Dipartimento di Fisica dell’Università di Firenze, in collaborazione con Università di Trieste, Istituto nazionale di scienza e tecnologia Ulsan in Corea del Sud e dipartimento di Fisica dell’Università dei Paesi Baschi.

E’ un lavoro che “potrebbe portare a nuove scoperte e applicazioni in campi come la fisica dei fluidi, la meteorologia, la geofisica e la biologia”, osserva il coordinatore della ricerca, Giacomo Roati del Cnr-Ino. Il fenomeno simulato si chiama ‘instabilità di Kelvin-Helmholtz’ ed è fondamentale per ricostruire l’origine della turbolenza. In particolare è stata riprodotta l’interazione tra due superfluidi raffreddati a temperature vicine allo zero assoluto. E’ stata aperta così la strada per studiare il comportamento dei fluidi in condizioni estreme.

Ad assicurare la precisione dei risultati è il simulatore quantistico atomico, progettato per studiare e simulare fenomeni quantistici della materia in maniera estremamente controllata. Grazie a questo dispositivo, per la prima volta diventa possibile studiare la dinamica dei fluidi in condizioni estreme; con gli strumenti tradizionali infatti, era impossibile raggiungere il livello di precisione necessario per osservare fenomeni così complessi e caotici. L’instabilità di Kelvin-Helmholtz deve il suo nome ai fisici lord William Kelvin e Hermann von Helmholtz, che alla fine del XIX secolo osservarono che, mettendo a contratto fluidi di diversa densità si generavano movimenti simili a quelli delle onde che si evolvono in vortici. Si tratta di un fenomeno ampiamente diffuso, dall’atmosfera all’oceano alle nuvole e persino in contesti astrofisici, come nelle atmosfere stellari o nelle nebulose.