Tecniche microscopiche e 3D
Filmata la nascita del sistema nervoso

Per la prima volta è stato osservato «in diretta» e in 3D lo sviluppo del sistema nervoso in un organismo, cellula per cellula. Il risultato, ottenuto negli Stati Uniti e pubblicato sulla rivista Nature Methods, è stato possibile grazie a un nuovo metodo di calcolo e a tecniche di microscopia in 3D molto sofisticate.

I ricercatori del centro Janelia dell’Istituto Howard Hughes hanno seguito lo sviluppo delle cellule nervose nell’embrione di un moscerino della frutta (Drosophila melanogaster), uno degli organismi più studiati dai genetisti. La stessa tecnica, nata dalla collaborazione tra esperti di neuroscienze di biologia dello sviluppo e di biofisica, ha permesso di osservare lo sviluppo embrionale del sistema nervoso del pesce zebra e di un animale più complesso, come il topo.

Il software si chiama ANext, è messo a punto dal coordinatore della ricerca, Philipp Keller, ed è ora liberamente accessibile all’intera comunità scientifica. Questa possibilità si combina poi con un microscopio hi-tech, che permette di catturare immagini tridimensionali con velocità e precisione senza precedenti, seguendo l’evoluzione di una cellule per ore o giorni. La formazione del sistema nervoso richiede infatti un’ora nel moscerino della frutta e oltre una settimana nel topo.

Combinando software e sistema di microscopia si ottengono immagini composte non più da «puntini» (pixel), ma da minuscole unità in 3D (voxel, i pixel tridimensionali), a loro volta aggregati in gruppi chiamati «supervoxel».

«Il nostro obiettivo è comprendere i principi che governano lo sviluppo di piante e animali a partire da un singola cellula fino ad arrivare all’intero organismo» scrivono i ricercatori, che mettono il loro metodo di calcolo liberamente a disposizione della comunità scientifica di tutto il mondo. «Vogliamo capire come si forma il sistema nervoso» dice Keller, e «collezionare la storia dello sviluppo di ogni cellula del sistema nervoso fino alla funzione definitiva che assumerà». Riuscire a far questo per centinaia di cellule con forme e comportamenti diversi significa organizzare e gestire miliardi di miliardi di dati: «non sarebbe mai stato possibile farlo senza l’aiuto di un computer»