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Gli scienziati stanno sperimentando da qualche tempo la coltivazione di mini-cervelli nelle piastre di Petri. Tecnicamente, si tratta di “organoidi cerebrali” – organi in miniatura artificiali, in vitro, simili al cervello – che i ricercatori sperano di poter usare, ad esempio, per testare diversi farmaci e procedure.

I mini-cervelli, che non sono più grandi di un pisello, non dovrebbero essere capaci di una reale cognizione, tuttavia, un nuovo studio ha scoperto che i piccoli cervelli cresciuti in laboratorio generano onde cerebrali avanzate, alcune delle quali sono molto simili a quelle generate dai neonati.

Il mini-cervello può pensare in una piastra di Petri?

I risultati sono stati riportati da un team di ricercatori dell’Università della California, San Diego, guidato dal biologo Alysson Muotri. Hanno coltivato organoidi cerebrali dalle cellule di persone con rari disturbi neurologici, al fine di testare nuove terapie su di loro.

Alysson Muotri e colleghi hanno mantenuto in vita i loro organoidi cresciuti in laboratorio per anni, imitando il modo in cui le cellule cerebrali maturavano all’interno di un cranio umano. La loro speciale ricetta ha permesso di coltivare gli organoidi più a lungo di altri team, portando a uno sviluppo più avanzato. E, forse, sono cresciuti troppo simili al vero cervello umano.

Gli organoidi nonostante le loro dimensioni ridotte hanno generato diversi tipi di onde cerebrali complesse, comprese le onde gamma, alfa e delta, frequenze che sono indistinguibili da quelle del cervello reale degli animali.

Alysson Muotri ha detto:

«Gli organi cerebrali possono formare una varietà di regioni cerebrali. Mostrano neuroni che sono funzionali e capaci di attività elettrica. Assomigliano allo sviluppo corticale umano ai livelli di espressione genica».

I neuroni dei mini-cervelli all’inizio hanno cominciato l’attività elettrica a una sola frequenza, come nel cervello fetale. Gli organoidi in seguito si sono attivati a una velocità idonea alla formazione di un numero efficace di sinapsi funzionali (connessioni neurali). Il team per misurare quanto queste onde cerebrali registrate fossero simili alle onde cerebrali umane, ha utilizzato l’intelligenza artificiale addestrata su scansioni cerebrali registrate da 39 neonati prematuri nati dopo 24 – 38 settimane di gestazione.

I risultati suggeriscono che le onde cerebrali generate dagli organoidi cerebrali di 9 mesi di età erano paragonabili a quelle di un feto quasi al termine del nono mese di gravidanza. Gli organoidi più giovani avevano un modello di attività simile a quello dei neonati prematuri. I ricercatori in altre parole hanno scritto sulla rivista Cell Stem Cell che i loro organoidi coltivati in laboratorio hanno percorso lo sviluppo del cervello umano nel grembo materno.

Sarebbe sbagliato dire che questi cervelli coltivati nelle piastre di Petri sono cervelli “in miniatura”di un bambino. Oggi i cervelli in vitro più avanzati hanno due milioni di neuroni, mentre un uomo adulto ne ha 86 miliardi.

I risultati sollevano enormi possibilità, ma anche preoccupazioni etiche: ad esempio, un cervello coltivato in laboratorio potrebbe diventare cosciente? Potrebbero sentire dolore?

Alysson Muotri il prossimo ottobre ha organizzato una riunione con biologi e filosofi per discutere su come gli scienziati dovrebbero avvicinarsi allo sviluppo cerebrale in vitro. Ha detto:

«Ciò che abbiamo fatto è stato stabilire un protocollo per un processo sistematico e automatizzato per generare un gran numero di organoidi cerebrali. I potenziali utilizzi sono vasti, compresa la creazione di grandi depositi di organoidi cerebrali e la scoperta di varianti genetiche causali a condizioni neurologiche umane associate a diverse sconosciute mutazioni, come il disturbo dello spettro autistico. Se vogliamo capire la variabilità della cognizione umana, questo è il primo passo».