Ottenuti i primi modelli del cervello che possono essere addestrati per risolvere problemi. Il primo test ai quali sono stati sottoposti questi organoidi ottenuti da cellule staminali di topo, è stato il cosiddetto problema del ‘pendolo inverso’, per esempio quello che si affronta quando si tiene un bastone in posizione verticale sul palmo della mano, impedendogli di cadere. Il risultato è pubblicato sulla rivista Cell Reports dall’Università della California a Santa Cruz.
Il gruppo di ricerca guidato dagli ingegneri informatici Ash Robbins e Mircea Teodorescu, con l’ingegnere biomolecolare David Haussler, ha posto gli organoidi su un chip e ha utilizzato stimoli elettrici per inviare segnali a questi minuscoli modelli del cervello e per riceverli. Utilizzando il software liberamente accessibile chiamato BrainDance, i ricercatori hanno potuto programmare questi minuscoli modelli del cervello perché risolvessero il problema del pendolo inverso. Più piccoli di un granello di pepe, gli organoidi contengono una rete di milioni di neuroni e sono un modello preciso dello sviluppo, struttura e funzione del cervello.
L’obiettivo è capire in che modo le informazioni vengono trasmesse nel cervello di organismi complessi attraverso gli impulsi elettrici dei neuroni, per portarli a svolgere meglio particolari compiti. Le ricadute di questa ricerca sono importanti sia per capire come funziona il più complesso degli organi, sia per comprendere malattie neurodegenerative come quelle di Alzheimer e Parkinson, la schizofrenia o l’autismo.
“Sono circuiti neurali incredibilmente minuscoli. Non hanno dopamina né esperienze sensoriali, non hanno un corpo da sostenere né obiettivi da perseguire, eppure quando ricevono un segnale si dimostrano plastici e strutturati al punto da risolvere un problema reale”, commenta il biologo Keith Hengen della Washington University a St. Louis, che non ha partecipato alla ricerca.
“Non si tratta solo di registrare l’attività neurale”, osserva Teodorescu. Gli organoidi di cervello sono “un’interfaccia bioelettrica a circuito chiuso in cui la risposta del tessuto modella direttamente l’input successivo. Questo – aggiunge – è ciò che ci permette di studiare l’apprendimento come processo fisico, cosa che è stata molto difficile studiare direttamente nei cervelli intatti”.
Il prossimo passo dei ricercatori sarà utilizzare organoidi più complessi, coltivati in modo da comprendere diverse regioni del cervello coinvolte nell’apprendimento.
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