Osservare strutture biologiche intatte, penetrando con lo sguardo nelle profondità dei tessuti; analizzare il cervello come se fosse una scatola trasparente, scoprendone le strutture nascoste senza danneggiarlo; indagare organi tridimensionali mettendo in evidenza le parti che interessano.
Studiare sistemi integri con un alto grado di risoluzione molecolare, per essere in grado di vedere dettagli precisi e allo stesso tempo il quadro generale, è stato uno degli obiettivi principali dei biologi negli utlimi anni. Molti scienziati hanno cercato di raggiungere questi risultati, con esiti non sempre positivi: sovente i solventi usati creavano problemi nell'utilizzo delle tecniche di fluorescenza normalmente impiegate per evidenziare le cellule e le strutture anatomiche.
Ora Karl Deisseroth e la sua equipe di neuroscienziati, psichiatri, ingegneri e informatici sono riusciti ad ottenere il primo esemplare di cervello trasparente. Questo utilizzando un'innovativa tecnica messa a punto all'Università di Stanford, in California.
Si chiama Clarity il processo che ha permesso di vedere nel dettaglio strutture e connessioni di un cervello di un topo di laboratorio mantenendole completamente intatte.
La tecnica consente di rimuovere completamente il substrato lipidico presente nell'organo sostituendolo con un gel a base di vari componenti, tra cui acrilammide, bisacrilammide e formaldeide. Il "lavaggio" del reticolo lipidico (sono queste molecole che fanno sì che il cervello sia in gran parte impermeabile agli agenti chimici e alla luce), e la sua sostituzione con una sostanza gelatinosa trasparente, pur preservando l'integrità delle struttura cerebrali, le rende completamente visibili in modo da poter essere studiate con un dettaglio mai raggiunto se non attraverso pesanti biopsie. Il risultato osservato in laboratorio sul cervello di topo è sorprendente: associando un colore diverso ad ogni differente marcatura molecolare, risultano visibili sia le proiezioni neuronali locali sia quelle tra regioni cerebrali distanti e si distingue in particolare la struttura dell’ippocampo.
I ricercatori hanno già utilizzato il metodo anche su parti dell’organo cerebrale umano, ottenendo risultati simili. La visibilità della struttura permette una mappatura del cervello fino al livello molecolare, con ovvie conseguenze positive. Gli scienziati possono in questo modo evidenziare un certo neurotrasmettitore, o indagare dove un certo gene viene espresso. Essa permette di apprezzare le strutture più fini del tessuto biologico, lasciando inalterate le strutture su larga scala, a differenza di quanto accade con tecniche tradizionali, come il sezionamento in sottilissime fettine del cervello.
Il passo successivo sarà sviluppare migliori approcci computazionali per la segmentazione di immagini, la registrazione di fotografie 3D e l'analisi automatizzata, in modo da sfruttare al meglio gli importanti dati che possono essere raccolti con Clarity.
Secondo gli studiosi, si tratta di una tecnica con grandi potenzialità, che potrebbe aiutare a scoprire i principi fisici di disturbi mentali come la schizofrenia e l’autismo.
