Nuovi progetti mirano a essere pionieri nel futuro delle neuroscienze.

Il programma OpenScope dell'Allen Institute fornisce una piattaforma globale per la ricerca neuroscientifica, concentrandosi su come il cervello elabora tutto, dalle immagini quotidiane alle esperienze psichedeliche. Questa iniziativa promuove la collaborazione internazionale, utilizzando le risorse avanzate dell'osservatorio per approfondire le attività e le percezioni neurali fondamentali. Sonde Neuropixels come parte della pipeline dell'Allen Brain Observatory. Credito: Allen Institute

Come rispondono i neuroni agli effetti dei funghi magici? Cosa accade nel cervello durante la percezione del movimento o il riconoscimento delle venature del legno? Come fa il nostro cervello a monitorare i cambiamenti graduali nell'aspetto dei nostri amici nel tempo?

L'Allen Institute ha lanciato quattro progetti per indagare su queste domande attraverso OpenScope, un osservatorio condiviso di neuroscienze. Proprio come gli astronomi utilizzano pochi osservatori ben attrezzati per studiare l'universo, il programma OpenScope consente ai neuroscienziati di tutto il mondo di proporre e dirigere esperimenti sulla pipeline dell'Allen Brain Observatory. Tutta la ricerca è resa disponibile gratuitamente a chiunque affronti questioni aperte sull'attività neurale in salute e malattia.

Giunto alla sua sesta edizione, OpenScope mira a "pioniere di un nuovo modello nelle neuroscienze", ha affermato Jérôme Lecoq, Ph.D., ricercatore associato presso l'Allen Institute.

"La nostra piattaforma migliora l'acquisizione dei dati e la condivisione globale, consentendo al contempo ai singoli laboratori di sfruttarla per le loro specifiche attività scientifiche", ha affermato Lecoq, che co-dirige OpenScope con Christof Koch. “Stiamo cercando di combinare il meglio di entrambi i mondi: domande mirate affrontate da team appassionati e una piattaforma sofisticata guidata da sperimentatori esperti. Questa è la nostra visione per il futuro delle neuroscienze”.

Uno dei progetti OpenScope di quest’anno esplorerà il modo in cui la psilocibina, il composto psicoattivo presente nei “funghi magici”, modifica l’attività cerebrale a livello cellulare. Questo composto, noto per indurre intense esperienze psichedeliche negli esseri umani, verrà utilizzato per studiare i meccanismi neurali che sono alla base della cognizione e della percezione alterate.

Utilizzando tecniche di registrazione avanzate nei topi, gli scienziati osserveranno come i neuroni comunicano in modo diverso sotto l'influenza della psilocibina. Esploreranno anche come tali cambiamenti potrebbero influenzare la capacità del cervello di elaborare e prevedere le informazioni sensoriali, che è fondamentale per comprendere come viene costruita la percezione.

"Il nostro interesse per questi composti va oltre le loro potenziali applicazioni cliniche", ha affermato Roberto de Filippo, Ph.D., postdoc presso l'Università Humboldt di Berlino. “Crediamo che la scoperta dei meccanismi biologici alla base dei loro effetti possa fornire intuizioni fondamentali sui processi che governano la percezione, la cognizione e la coscienza stessa”.

Questo progetto è guidato da de Filippo; Torben Ott, Ph.D., dell'Università Humboldt di Berlino; e Dietmar Schmitz, Ph.D, di Charité – Universitätsmedizin Berlin.

Spesso trascuriamo i cambiamenti graduali nelle persone che vediamo regolarmente, notando le differenze solo quando guardiamo una vecchia foto o ci riuniamo con gli amici dopo molto tempo. Nonostante questi cambiamenti siano quasi impercettibili, il nostro cervello aggiorna costantemente i nostri ricordi con questi dettagli.

Un progetto OpenScope del 2024 mira a scoprire le basi neurali di questi aggiornamenti. Utilizzando la piattaforma dell’Allen Brain Observatory, i ricercatori analizzeranno l’attività cerebrale nei topi per capire come il sistema visivo del cervello reagisce ai cambiamenti nel tempo. Tradizionalmente, i neuroscienziati pensavano che il sistema visivo elaborasse solo le informazioni sensoriali in arrivo. Ma scoperte recenti suggeriscono che questo sistema archivia anche i ricordi visivi e li usa per prevedere ciò che vedremo dopo.

"Vogliamo capire come tali ricordi influenzano la percezione delle immagini del mondo reale e quale ruolo svolgono le diverse aree del cervello in questo processo", ha affermato Yaniv Ziv, Ph.D., professore presso il Weizmann Institute of Science. “Comprendendo questo, miriamo a scoprire se questi ricordi influenzano la flessibilità o la rigidità della nostra elaborazione visiva. Ad esempio, se abbiamo già visto qualcosa di simile in precedenza, ciò rende il nostro cervello più o meno propenso ad adattarsi alle nuove informazioni visive?

Questo progetto è guidato da Ziv; Daniel Deitch; Alon Rubin, Ph.D.; e Itay Talpir, tutti al Weizmann Institute of Science

Come fa il cervello a riconoscere gli oggetti che si muovono attorno a noi? Questo progetto OpenScope del 2024 mira a demistificare questo processo fondamentale studiando la percezione del movimento nella corteccia visiva dei topi. Sebbene studi precedenti abbiano identificato regioni del cervello che rispondono a diversi tipi di movimento, i circuiti neurali sottostanti rimangono poco compresi. Questo progetto utilizzerà la microscopia per osservare simultaneamente l'attività di molti neuroni per diverse settimane e in diverse parti della corteccia visiva.