SFIDE/ Sprint tra neurologi e informatici: il traguardo sono i neuroni in 3D

Sembrerà strano ma nonostante le enormi potenzialità informatiche attuali, i neuroscienziati che vogliono costruire la mappa tridimensionale dei neuroni devono ancora svolgere buona parte del lavoro manualmente: la ricostruzione di una singola cellula nervosa, cioè dell’assone (il prolungamento neuronale che trasmette le informazioni alle cellule vicine) e dei dendriti (i rami della cellula che ricevono le informazioni) può quindi richiedere anche mesi di lavoro. Un vero collo di bottiglia per la neurologia, dato che la forma del neurone è intimamente collegata con le sue funzioni.

Certo, i computer hanno reso possibile tracciare neuroni in 3D a partire da set di immagini bidimensionali acquisite col microscopio a differenti profondità: è un procedimento che trasforma il contenuto di immagini grezze in un insieme di vettori interconnessi che rappresentano le coordinate spaziali e l’orientamento di ogni ramo. Il risultato di questa ricostruzione digitale offre una descrizione compatta ed efficace degli assoni e dei dendriti, utilizzabile per analisi morfometriche, modellizzazione biofisica e simulazioni elettrofisiologiche.

Il problema è trovare gli algoritmi che permettano di automatizzare il procedimento; e questo finora non è stato possibile, almeno con tempi di calcolo accettabili. Ecco allora l’idea di scatenare la creatività e l’abilità dei neuroinformatici, o di team di studiosi che uniscano le forze di entrambe le discipline, lanciando una vera e propria gara con tanto di premi in denaro.

A idearla è stato un ricercatore italiano, Giorgio Ascoli, da sedici anni negli States presso il Krasnow Institute for Advanced Study della George Mason University a Fairfax (Virginia) e caporedattore della rivista specializzata Neuroinformatics. È nata così la DIADEM Competition, ovvero Digital Reconstruction of Axonal and Dendritic Morphology, lanciato nell’aprile 2009 April e organizzata dall’Allen Institute for Brain Science, dal Howard Hughes Medical Institute (HHMI) e dallo stesso Krasnow Institute.

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