Ormai le tracce della prova d’italiano dell’Esame di Stato 2013 sono pubbliche e la prova si è conclusa. Il tema scientifico (tipologia B, realizzazione di un saggio breve o articolo), ha per titolo : «La ricerca scommette sul cervello». Negli allegati c’è il riferimento al progetto “Brain”, illustrato dal presidente degli USA Barack Obama pochi mesi fa e a cui ha destinato un finanziamento di 100 milioni di dollari.
Brain per molti aspetti è la prosecuzione di Human Connectome Project, varato nel 2010 negli USA dal National Institutes of Health. Qual è lo scopo? Mappare in cinque anni i circa 100 miliardi di neuroni del cervello umano e le loro connessioni. Gli obiettivi sono ambiziosi. Troppo ambiziosi probabilmente, perché se è possibile attraverso le più avanzate tecniche computerizzate di imaging tracciare una mappa di tutti i neuroni del cervello, è molto improbabile che si riesca a fare altrettanto per le migliaia di miliardi di connessioni che coinvolgono circa 1.400 grammi di materia cerebrale.
Intanto la raccolta di dati continua e il progetto prevede una spesa di 40 milioni di dollari in cinque anni.
Finora la scienza conosce abbastanza bene le singole aree del cervello e, in linea generale, i compiti a cui sono adibite. Ad esempio si sa che l’emisfero cerebrale sinistro è costituito da un’area associativa frontale, un’area del linguaggio e la corteccia motoria nel lobo frontale. Nel lobo parietale sono presenti una corteccia somatosensoriale, un’altra area del linguaggio, un’area associativa somatosensoriale, un’area della lettura e un’area del gusto. Nel lobo occipitale ci sono un’area associativa visiva e una della vista. Invece nel lobo temporale ci sono le aree di udito, olfatto e associativa uditiva.
Si sa anche come avviene la trasmissione del segnale nervoso: normalmente i neuroni mantengono un potenziale di riposo mediante la loro membrana cellulare, quando inizia la trasmissione del segnale nervoso, in risposta ad uno stimolo, si ha una variazione del potenziale di membrana. La propagazione del potenziale, diventato ormai d’azione, lungo la membrana dell’assone determina la trasmissione del segnale.
È anche ben conosciuto il meccanismo con cui avviene la comunicazione tra un neurone e l’altro o tra un neurone e una cellula effettrice del corpo: attraverso le sinapsi.
Ci sono due tipologie fondamentali di sinapsi: quelle elettriche e quelle chimiche. Le prime avvengono in quelle parti del corpo dove bisogna mantenere costanti gli stimoli e le relative contrazioni muscolari: nel cuore e lungo il tubo digerente. Le sinapsi chimiche invece sono caratterizzate dalla conversione del segnale elettrico, costituito dal potenziale d’azione, in molecole di neurotrasmettitore (ad esempio acetilcolina) che oltrepassa la fessura sinaptica e giunge ai recettori postsinaptici. Qui il segnale può essere riconvertito in potenziale d’azione e continuare oppure può essere elaborato da eventuali interneuroni e decodificato producendo l’effetto desiderato.
Con la mappatura completa dei100 miliardi di neuroni e delle loro connessioni si vuole arrivare alla comprensione di tutti quei processi biologici che sono alla base di razionalità, emozioni, pensieri, creatività, disturbi cerebrali e psicologici di ogni tipo. Un’impresa ardua, che per essere realizzata richiederà tempi molto più lunghi, maggiori investimenti e conoscenze e strumentazioni di cui ancora non disponiamo. Di sicuro però lo Human Connectome Project rappresenta un passo importante.
Il mio non è pessimismo nei riguardi delle possibilità umane ma semplice realismo: non è pensabile arrivare, in questi e nei prossimi anni, a comprendere definitivamente le funzionalità (e le malattie connesse) di un organo complesso come il cervello, che nei vertebrati è il risultato dell’evoluzione di centinaia di milioni di anni. È una grande sottovalutazione del potere dell’evoluzione biologica e comportamentale.
Intanto l’Human Connectome è stato uno stimolo per ulteriori ricerche sul cervello anche in Europa che ha risposto quest’anno con un progetto simile (Human Brain Project) ma decennale, che dovrebbe concludersi entro il 2023 e di cui sentiremo parlare certamente nei prossimi anni.
Per approfondire: http://www.humanconnectome.org/
http://en.wikipedia.org/wiki/Human_Connectome_Project
http://it.wikipedia.org/wiki/Human_Brain_Project .
In questo blog: Sostanza bianca e sostanza grigia; apprendimento, questione di connessioni.
L’immagine, frutto di analisi strumentali ed elaborazioni al computer, è tratta da: http://www.traumaticbraininjury.net/files/2013/01/brain-color.jpg
L’intero testo della prova di italiano di oggi, con i documenti allegati, si può prelevare qui.
In questo blog riporto i documenti dell’ambito tecnico-scientifico.
ARGOMENTO: La ricerca scommette sul cervello.
DOCUMENTI
«“Se vogliamo realizzare i migliori prodotti dobbiamo investire nelle migliori idee”. Con queste parole il presidente americano Barack Obama illustra dalla Casa Bianca il lancio del progetto “Brain” ovvero una “ricerca che punta a rivoluzionare la nostra comprensione del cervello umano”. Lo stanziamento iniziale è di 100 milioni di dollari nel bilancio federale del 2014 e l’intento del “Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies” è di aiutare i ricercatori a trovare nuovi metodi per trattare, curare e perfino prevenire disordini cerebrali come l’Alzheimer, l’epilessia e i gravi traumi attraverso la definizione di “fotografie dinamiche del cervello capaci di mostrare come le singole cellule cerebrali e i complessi circuiti neurali interagiscono alla velocità del pensiero”. Tali tecnologie, spiega un documento pubblicato dalla Casa Bianca, “apriranno nuove strade all’esplorazione delle informazioni contenute ed usate dal cervello, gettando nuova luce sui collegamenti fra il suo funzionamento e i comportamenti umani”. L’iniziativa “Brain” (cervello) è una delle “Grandi Sfide” che l’amministrazione Obama persegue al fine di raggiungere “ambiziosi
ma realistici obiettivi per l’avanzamento della scienza e della tecnologia” in cooperazione con aziende private, centri di ricerca universitari, fondazioni e associazioni filantropiche al fine di assicurare agli Stati Uniti la leadership sulla frontiera della scienza nel XXI secolo.»
Maurizio MOLINARI, Obama, 100 milioni di dollari per “mappare” il cervello, “LA STAMPA.it BLOG” – 02/04/2013
«Il cervello umano riprodotto su piattaforme informatiche, per ricostruirne il funzionamento in linguaggio elettronico.
Obiettivi: trovare una cura contro le malattie neurologiche e sviluppare computer superintelligenti. È l’iniziativa Human brain project (Hbp), che la Commissione europea finanzierà attraverso il bando Fet (Future and emerging technologies). Hbp è stato scelto, insieme a un’altra proposta (progetto Graphene), in una lista di 6 presentate 3 anni fa. Il finanziamento Ue appena assegnato coprirà la fase di start up (circa 54 milioni di euro per 30 mesi), ma la durata prevista degli studi è di 10 anni, per un investimento complessivo pari a 1,19 miliardi. Al progetto, coordinato dal neuroscienziato Henry Markram dell’École Polytechnique Fédérale di Losanna – partecipano 87 istituti di ricerca europei e internazionali, di cui 5 italiani […]. Il progetto […] prevede di raccogliere tutte le conoscenze scientifiche disponibili sul cervello umano su un solo supercomputer. Mettendo insieme le informazioni che i ricercatori hanno acquisito sul funzionamento delle molecole, dei neuroni e dei circuiti cerebrali, abbinate a quelle sui più potenti database sviluppati grazie alle tecnologie Ict, l’obiettivo è costruire un simulatore dell’intera attività del cervello umano. Una specie di clone hi-tech. Un modello con 100 miliardi di neuroni – precisano gli esperti – permetterebbe di studiare possibili terapie per contrastare malattie come Alzheimer, Parkinson, epilessia e schizofrenia. Il patrimonio di dati, messi a disposizione su piattaforme avanzate, sarà offerto agli scienziati di tutto il mondo. L’intenzione di Human Brain Project, in pratica, è costruire l’equivalente del Cern per il cervello.»
“Il Sole 24 Ore Sanità” – 28 gennaio 2013 (http://sanita.ilsole24ore.com)
«Come che sia, abbiamo imparato più cose sul cervello e la sua attività negli ultimi cinque decenni che nei precedenti cinque millenni, anche se alcuni, soprattutto in Italia, non se ne sono ancora accorti. Il momento attuale è estremamente favorevole. Perché? Perché si è realizzata una convergenza pressoché miracolosa di tre linee di ricerca sperimentali illuminate da una linea di ricerca teorica, convergenza che ha fatto germogliare quasi all’improvviso una serie di studi e che ha prodotto una serie di risultati degni di essere raccontati. La prima linea di ricerca è rappresentata dalla cosiddetta psicologia sperimentale. Se si vuole studiare l’essere umano, è necessario porgere delle domande e ascoltare le relative risposte, dobbiamo insomma metterlo alla prova. In parole povere, occorre uno studio psicologico. Il fatto è che la psicologia sperimentale è molto lenta: per arrivare a una qualche conclusione ci vogliono decine di anni; se fosse rimasta l’unica linea di ricerca, ci avrebbe fornito indicazioni senz’altro preziose, ma saremmo ancora lì ad aspettare. Per fortuna, contemporaneamente si è registrata l’esplosione della biologia, soprattutto della genetica e della biologia molecolare e, un po’ più tardi, della neurobiologia. Lo studio del sistema nervoso e, in particolare, del cervello sono d’altra parte fondamentali per la comprensione approfondita delle facoltà mentali e psichiche. In un caso come nell’altro, si tratta di scienze né nuove né inattese. La terza linea di ricerca, invece, non era assolutamente attesa. È una linea relativamente nuova e come sbocciata dal nulla: un regalo del cielo o, meglio, della fisica moderna. In inglese questo campo di ricerca si chiama brain imaging o neuroimaging, in francese si chiama neuroimagerie, in italiano non ha ancora un nome.
Qualcuno parla di neuroimmagini, ma il termine rende poco l’idea. È comunque la più incisiva delle tre linee, quella che ha dato un vero e proprio scossone all’intero settore di indagine e gli ha impartito un’accelerazione inusitata. Parliamo della visualizzazione dell’attività cerebrale mediante l’uso di macchine, il cui nome è oggi a tutti familiare: tomografia ad emissione di positroni (PET), risonanza magnetica nucleare e funzionale (RMN e fMRI). Queste tecniche strumentali permettono di guardare dentro la testa di un essere umano vivo e vegeto, mentre esegue un compito.»
Edoardo BONCINELLI, La vita della nostra mente, Editori Laterza, Roma-Bari 2011.
«Forme di organizzazione centralizzata della ricerca, anche piuttosto complesse, sono note almeno dalla seconda metà del Diciannovesimo secolo. Il modello odierno di organizzazione e finanziamento della ricerca scientifica, caratterizzato dall’impegno diretto dello Stato, dalla pianificazione generale dell’impresa scientifica in funzione delle esigenze nazionali e dallo sviluppo della cooperazione internazionale, si definisce però nel periodo a cavallo delle guerre mondiali, per trovare una diffusione amplissima nel secondo dopoguerra. Nei successivi decenni, la complessità crescente dei
bisogni della società e lo sviluppo della ricerca hanno comportato una ridefinizione del modello organizzativo basato sul ruolo centrale dello Stato, aprendo all’ingresso di nuovi soggetti, come le industrie private e le associazioni dei pazienti.»
Fabio DE SIO, Organizzazione e finanziamento della ricerca, in RIZZOLI LAROUSSE, Novecento. La grande storia della civiltà europea, Federico Motta Editore, Milano 2008
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