Human Brain Project, la ricerca del futuro

Quando riusciremo ad esplorare l'intricata rete costituita dai neuroni nello stesso modo in cui navighiamo su Internet, si aprirà una pagina completamente nuova per la scienza, la tecnologia, ed in ultima analisi per l'intera società. La conoscenza dell'architettura del cervello ci permetterà non soltanto di trovare nuove cure per patologie come l'Alzheimer o l'autismo, ma anche di rivoluzionare la tecnologia dell'informazione con nuovi computer ispirati al cervello stesso.

 Questa visione ambiziosa non riguarda un futuro irraggiungibile, ma diventerà presto realtà. La Commissione Europea ha infatti deciso di finanziare lo Human Brain Project (HBP), un progetto decennale da oltre un miliardo di euro che riunisce più di 80 istituti di ricerca in Europa e nel mondo intero, e in cui l'Italia avrà un ruolo fondamentale.

Lo scopo ultimo di HBP è quello di riunire tutta la conoscenza finora accumulata riguardo al cervello umano e di usarla per simulare il cervello stesso usando supercomputer che saranno pronti nei prossimi anni.

Numerosi laboratori avranno il compito di generare dati cruciali per la realizzazione di questo avveniristico progetto. Al Laboratorio Europeo di Spettroscopie Non-lineari (LENS) ed al Dipartimento di Fisica dell'Università di Firenze ci occuperemo di generare una mappatura completa dell'intera rete delle connessioni neurali nel cervello: il cosiddetto "connettoma". Per questo scopo utilizzeremo tecniche innovative di microscopia ottica con risoluzioni molto superiori agli attuali sistemi di immagine (Risonanza Magnetica, TAC, PET, ecc.). I dati raccolti saranno essenziali per capire il legame tra la struttura del cervello ed il suo funzionamento, in modo da poterlo poi simulare, e saranno analizzati insieme a molti altri dati biologici dal centro di supercalcolo CINECA di Bologna.

Un'altra importante fonte di informazioni per HBP saranno gli ospedali. In Italia l'IRCCS Fatebenefratelli di Brescia, Centro Italiano per l'Alzheimer e le malattie mentali, si occuperà sotto la guida di Giovanni Frisoni di rendere accessibili grandi set di dati raccolti in studi epidemiologici mondiali e che permetteranno ai medici di comprendere meglio l'origine di molti disturbi neurologici, permettendo diagnosi più oggettive e velocizzando la scoperta di nuove cure. Tutti i dati raccolti in HBP verranno integrati in modelli matematici dei neuroni, che saranno alla base delle simulazioni. L'unità di ricerca dell'Università di Pavia, coordinata da Egidio D'Angelo, si occuperà dello sviluppo di tali modelli e della loro integrazione in reti neuronali di larga scala.

Infine, lo HBP svilupperà nuove piattaforme per la computazione "neuromorfica", vale a dire sistemi di calcolo ispirati all'architettura del cervello che avranno caratteristiche di efficienza energetica ed affidabilità enormemente superiori ai computer attuali. In questo contesto si colloca la ricerca del gruppo al Politecnico di Torino, che ha un esperienza pluriennale nel campo.

 

 

Nel video "Flight in whole brain cerebrellum" - realizzato presso il Laboratorio Europeo di Spettroscopia non Lineare - LENS dell'Università di Firenze si mostra la navigazione in un cervelletto intero di topolino. Il filmato è stato eseguito con un nuovo tomografo ottico che ha una risoluzione 1000 volte superiore alla risonanza magnetica nucleare