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Ricerche

I padroni della nostra mente: gli scienziati in lotta per preservare la nostra salute mentale

Tutto è tranquillo nella camera E349 all'Hammersmith Hospital a Londra, eccetto per il dolce ronzio di quattro congelatori alti 2 metri appoggiati alla parete laterale. Sono molto freddi - meno 80 °C - e dietro ognuno c'è un gruppo di emergenza di anitride carbonica liquida, nel caso manchi la corrente. Una striscia di luci illumina di luce bianca e fredda verso il basso, sullo scarso contenuto della camera sterile con aria condizionata. 

Ci sono due lavelli in acciaio, un monitor di computer, un microscopio e quattro mensole su cui sono allineati i contenitori di plastica bianchi identici, con i coperchi ben fissati sopra, ognuno numerato con pennarello nero. Una panca in acciaio di grandi dimensioni al centro, forata per il drenaggio e pulita da un getto costante, che risucchia ed espelle vapori o odori. Su di esso stanno due blocchi di taglio, ciascuno con una guida triangolare, un coltello affilato, un bisturi, pinzette blu e diversi contenitori di campioni in plastica turchese. 

Il silenzio è rotto alle 10 quando il dottor Federico Roncaroli, neuropatologo e il Dott. Steve Gentleman, neuroscienziato, passano la loro tessera magentica per entrare attraverso le porte di sicurezza blu. Si sono messi la tuta di plastica usa e getta e i guanti viola di gomma nitrile, entrano nel contenitore numerato 4273 e 4563, estraggono il contenuto, lo mettono sul blocco di taglio e prendono un bisturi (foto seguente).

Neuropatologo dottor Federico Roncaroli e neuroscienziato Dott. Steve Gentleman

Sono qui per far avanzare una causa di vitale importanza. Per identificare, ritardare e forse prevenire l'insorgenza di malattie devastanti che interesseranno un numero crescente di noi, come l'invecchiamento della popolazione: principalmente il morbo di Alzheimer, demenza e malattia di Parkinson. Essi osserveranno anche i danni inflitti al nostro cervello dal nostro 'stile di vita': fumare e bere. Per fare questo devono ignorare ogni schizzinosità che potrebbero avere alla vista dell'organo che hanno davanti e pensando a ciò che ora ne dovranno fare. Il cervello umano è più pesante di quanto si potrebbe aspettare. Pesa 1,36kg, il due per cento del peso corporeo di una persona media,  ed è composto da acqua, grassi e proteine. Contiene, fittamente concentrati, 100 miliardi di neuroni o cellule nervose, che comunicano l'un l'altro mediante la generazione e trasmissione di segnali elettrici. Questi segnali spola, coordinano ogni azione del corpo e producono ogni pensiero, memoria e sentimento. Ma quello che sappiamo su come i neuroni fanno questo lavoro è sminuito da quello che non sappiamo.

Quando nasciamo il nostro cervello è un quarto della dimensione adulta; ad un anno sale al 75 per cento ed è quasi completo all'età di otto anni. Ma da 20 anni in poi, va in retromarcia: diminuisce di circa 1g all'anno. Le tecniche di imaging avanzate (come la TC e RM) ci hanno dato un quadro delle strutture anatomiche all'interno del cervello mentre funziona. Altri (come la PET e le scansioni fMRI) si sono spinti oltre, rivelando come funziona il cervello mostrando quali parti sono attive. Questo viene fatto misurando le alterazioni del flusso sanguigno e l'assorbimento del glucosio. Ma come una persona che ci racconta quello che vede di persona dalla superficie della Luna, invece che guardarla da lontano con un telescopio, la più grande comprensione deriva dall'esame diretto.

Una volta fuori dal suo contenitore, la massa cerebrale beige, a spirale, rugosa e gelatinosa, appare stranamente bella. E' gommosa e soda al tatto. E' intrigante quando ti rendi conto che la persona da cui proviene, viveva poche settimane prima. Il Dr Gentleman, tuttavia, è solo pragmatico. 'Io non mi sento assolutamente schizzinoso,' dice. 'Non ha rgione di essere, non è vero? Non riesco a farlo corrispondere ad una persona. Invece io lo vedo come un mezzo per trovare una cura.'

Tessuto conservati al King's CollegeLa banca del tessuto cerebrale a Hammersmith, gestito dall'Imperial College, dispone di 20 congelatori e attualmente detiene 400 cervelli di persone che avevano di Parkinson, 503 cervelli di sclerosi multipla e 90 cervelli di 'controllo'. I cervelli di controllo non hanno, o almeno non sembrano avere, alcuna evidenza di malattia e quindi sono in grado di fornire agli scienziati una base di confronto (vedi foto a destra).

Importanti progressi in questa scienza sono stati fatti solo in tempi relativamente recenti. Gli egiziani scartavano il cervello prima di mummificare un corpo, mentre per Aristotele era un mero organo secondario. Per lui contribuiva a raffreddare il cuore, da lui considerato come l'organo più importante.

E' stato solo incidenti che cambiano la vita, come quello di Phineas P Gage, caporeparto di American Railway, che ha contribuito a dare un quadro di come funziona il cervello. Gage sopravvisse a un'esplosione nel 1848, in cui un tondino di ferro è penetrato nella sua testa. Egli è passato dall'essere un lavoratore tranquillo, bonario e affidabile a burbero, irriverente, volgare e incapace di mantenere un lavoro. Da questo, i medici e gli scienziati si sono resi conto che specifiche aree cerebrali controllano la personalità e il comportamento, in questo caso è il lobo frontale del cervello. Il caso di Henry G Molaison ha aiutato ulteriormente. Nel 1953 i chirurghi hanno rimosso una vasta area dell'ippocampo, verso il retro del suo cervello, al fine di arrestare l'epilessia grave. Da allora in poi gli eventi di tutti i giorni sarebbero rimasto nella sua mente solo di sfuggita, e quando incontrava persone già sapeva di non poterli riconoscere.

Questo ha contribuito a portare alla consapevolezza che l'ippocampo è fondamentale per la conservazione della memoria, così come la navigazione spaziale. E' una zona attaccata da morbo di Alzheimer. Il Dr. Alois Alzheimer ha scoperto la malattia nel 1906 dopo aver esaminato il cervello di una donna morta a cinquanta anni che aveva subito la perdita di memoria a breve termine. Ora circa 820.000 persone soffrono di demenza nel Regno Unito (due terzi di loro con il morbo di Alzheimer), che costa al paese si stima 23 miliardi di sterline al sistema sanitario e assistenza sociale, nonché il lavoro non retribuito dei badanti. Il numero delle persone colpite si prevede che raddoppi nei prossimi 30 anni, in gran parte perché viviamo più a lungo.

'La ricerca che utilizza il tessuto cerebrale resta fondamentale per aiutarci a fermare la crescita di malattie come il morbo di Alzheimer', dice il dottor Safa Al-Sarraj del King's College Hospital di Londra, che coordina la rete di ricerca Brains for Dementia di cinque banche dei tessuti. E' una bataglia in salita, però: per ogni sterlina spesa per la ricerca sul cancro, solo 8 centesimi vengono spesi per la demenza.

Mentre una cura per la malattia rimane una prospettiva lontana, c'è ancora speranza che la ricerca per combattere il morbo di Alzheimer e altri disturbi neurologici come il morbo di Parkinson e la sclerosi multipla, potrebbe aiutarci a vivere più a lungo. 'La ricerca è come completare un puzzle di 5.000 pezzi senza l'immagine', dice il dottor David Dexter, direttore della MS Society/Banca dei tessuti Parkinson 's UK gestito dall'Imperial College. 'Si inizia con i pezzi noiosi, posando i bordi diritti, che è ciò che gli scienziati hanno fatto finora. I pezzi del puzzle del Parkinson si stanno davvero mettendo insieme ora, e nuove terapie molto interessanti stanno iniziando a venire fuori, cosa che non sarebbe successa se non avessimo i cervelli su cui fare ricerca'. 'Il mio cicalino ha suonato alle 05:00 di Sabato', dice il dottor Dexter. 'Era la notizia dal suo figliastro che un donatore registrato era morto in East Anglia. Un medico gli ha firmato il certificato di morte; una fortuna perché normalmente i medici di guardia durante il fine settimana non firmano se non è uno dei loro pazienti. Abbiamo poi contattato l'ospedale locale per vedere se avevano personale della camera mortuaria a chiamata. L'uomo era morto non lontano da Ipswich e il responsabile della struttura ci ha detto che era disposto a venire, abbiamo pagato £ 100 per asportare il tessuto cerebrale.'

Cervelli in contenitori Foto a sinistra: cervelli in contenitori.

Cervelli freschi, e se possibile il midollo spinale, sono particolarmente apprezzati, perché se congelati immediatamente gli scienziati ne possono conservare tutte le loro strutture, gli enzimi e le informazioni genetiche. Ma la corsa per far arrivare un cervello per la banca dei tessuti entro 24 ore è impegantiva e si basa su un sacco di cose che devono andare al proprio posto. In primo luogo come donatore è necessario essere registrati, quindi un medico legale e l'ospedale locale e il personale funerali devono essere disponibili, quindi di domenica può essere un problema. 'Abbiamo mantenuto i contatti con la famiglia per spostare il corpo da casa a Ipswich,' continua il dott Dexter. 'Allo stesso tempo, uno dei nostri tecnici è salito su un treno da Londra. Il suo compito era quello di portare il tessuto alla banca cervello qui in una contenitore metallico a prova di perdita circondato da blocchi di ghiaccio in quello che sembra un sacchetto di picnic'. 'Viaggiano con documentazione che spiega cosa stanno trasportando, ma abbiamo avuto problemi in passato di ritorno da Irlanda del Nord per del tessuto da portare in aereo. I contenitori hanno dovuto essere aperti e ispezionati in quanto, in raggi X, i tessuti cerebrali si presentano uguali all'esplosivo plastico Semtex'.

La normale carta di donatore di organi non comprende i cervelli. Donatori celebri hanno contribuito ad aumentare la consapevolezza; hanno firmato per donare Jeremy Paxman e Jane Asher, il cui cognato ha il Parkinson. Ma le banche del cervello hanno ancora bisogno di testimonianze. I cervelli di controllo sono particolarmente poco disponibili, e per la ricerca di Parkinson, per esempio, l'Imperial College ha esigenze di donazioni provenienti da diversi gruppi etnici - così come le persone più giovani con malattia insorgente, con diagnosi in età inferiore ai 45 anni, che sono pronti ad avere monitorato il loro cervello con il progredire della malattia.

Lo scopo della banca del cervello è duplice: fornire tessuti per progetti di ricerca e per il lavoro investigativo dei suoi neuropatologi, che possono offrire un diagnosi definitiva post-mortem. Circa il 17 per cento delle persone con diagnosi di Parkinson sono poi risultate non aver avuto effettivamente la malattia una volta che il tessuto cerebrale viene esaminato. Anche se una diagnosi definitiva può essere fatta solo una volta che le cellule sono state esaminate al microscopio, anche durante il periodo iniziale di taglio alcuni chiari segni di malattia possono essere individuati. 'Nel caso del morbo di Alzheimer si cerca soprattutto il restringimento, e se le depressioni sulla superficie sono diventate larghe e le creste strette', dice il dottor Gentleman dell'Imperial College. 'In alcuni casi la decadenza può essere così estrema che la superficie relativamente liscia diventa simile ad una noce umida, cresciuta troppo.' 'Con la malattia di Parkinson, la zona importante sotto osservazione è la substantia nigra delle dimensioni di un'unghia, che, come suggerisce il nome, dovrebbe mostrare una pigmentazione nera. Se la pigmentazione scura è diventata pallida questo significa che c'è stata una degenerazione delle cellule che aiutano a controllare i muscoli e il movimento, il che spiega tremori e problemi motori associati alla malattia. La prova della sclerosi multipla può apparire come lesioni o cicatrici che dimostrano danni alla mielina, l'isolamento grasso intorno agli assoni nelle cellule nervose che aiuta i messaggi a viaggiare in modo rapido ed efficiente.'

Un criostato è usato per tagliare le sezioni congelateFoto sinistra: criostato per tagliare le sezioni congelate.

Una volta in laboratorio il nuovo 'cervello' è tagliato a metà, tagliata a fette spesse 1 centimetro, e sono prelevati i campioni che sono lo congelati immediatamente per la ricerca futura utilizzando isopentano liquido super raffreddato. Questo congela il tessuto molto rapidamente pronto per l'archiviazione in modo che ogni volta che viene utilizzato in futuro tutte le cellule sono perfettamente conservate, con informazioni intatte sul DNA e RNA (due dei quali costituiscono il materiale genetico delle cellule). L'altra metà è messo in formalina, per preservarla. Poche settimane dopo questo tessuto viene tagliato a fette di 1 centimetro di spessore e in blocchi di due centimetri quadrati l'uno, e messi in casse di plastica di piccole dimensioni. Questi blocchi sono poi 'trattati' con una varietà di liquidi fissativi prima di essere incorporati in cera di paraffina. Una volta impostato, sono prese dal blocco delle sezioni sottili, di soli sei micron di sezione (sei milionesimi di metro, anche più sottile di un globulo rosso, che è di otto micron), utilizzando un microtomo (noto tra gli addetti 'l'affetta pancetta'). Le fette sono messi su un vetrino e sono quindi pronte per l'analisi microscopica, tra cui la colorazione con tinture colorate o anticorpi, che può mostrare la prova della malattia e aiutare la diagnosi.

A Beginner's Guide al cervello grafica

La ricerca ha dimostrato che le dimensioni non contano quando si tratta di cervelli, il modo in cui un cervello è cablato all'interno è molto più importante.

Tecnici al lavoro nel laboratorio Dr Dexter ricorda che i tecnici hanno una partita in corso cercando di indovinare il sesso del cervello a vista. 'Il cervello femminile in generale, ma non sempre, è leggermente più piccolo,' dice, 'ma è in proporzione alla dimensione corporea. Ha più o meno lo stesso numero di neuroni, che però sono compressi in uno spazio più piccolo. Il cervello è una struttura a dimorfismo sessuale, le donne sono più sensibili all'ictus, mentre gli uomini sono più sensibili alla malattia di Parkinson'. E che dire di cervelli insoliti? Potrebbe, per esempio, essere in grado di riconoscere il cervello di un genio? 'Non credo che si vedrebbe davvero la differenza - se si mette il cervello di Einstein di fronte a noi, non avremmo saputo che era suo', dice il dottor Dexter.

'La differenza tra un computer attuale e uno dei primi anni Novanta è la connessione, e il cervello degli esseri umani è simile,' concorda il dottor Al-Sarraj. 'Abbiamo lo stesso numero di neuroni di quando i faraoni erano in circolazione, ma le connessioni nel nostro cervello e le sinapsi (gli interstizi tra neuroni colmati da sostanze chimiche chiamate neurotrasmettitori) ora funzionano molto meglio. Siamo in grado di correlare meglio le cose e capirle meglio. Ecco perché il cervello di Einstein è diverso ... lui poteva vedere e capire cose che io non posso capire, i collegamenti nel suo cervello erano diversi dai miei.'

I campioni prelevati dal cervello vengono usati per studiare le correlazioni tra sintomi clinici e post mortem, possibili cause genetiche e le predisposizioni alla malattia, e di valutare nuovi farmaci. 'Cure è un termine piuttosto emotivo', dice il dottor Dexter, sulla ricerca di Parkinson. 'Fondamentalmente penso che il primo obiettivo è quello di mantenere le persone al livello in cui sono quando hanno avuto la diagnosi. Una volta che siamo in grado di scoprire chi svilupperà la malattia in seguito, applicando un trattamento sufficiente precoce, si puo' essere in grado di impedirlo. Trovare i meccanismi deve essere fatto con il tessuto stesso, e gli animali non soffrono di Parkinson, il che significa tessuto umano. Dieci anni fa non sapevamo il meccanismo che sta dietro alla morte di cellule, ma ora abbiamo degli indizi. Al momento siamo in grado di trattare i sintomi del Parkinson, ma gli studi clinici inizieranno l'anno prossimo sui trattamenti per arrestare le morte delle cellule e rallentare la malattia.' 'Idealmente abbiamo bisogno di diagnosticare la malattia prima che diventi clinicamente evidente, momento in cui un sacco di danni sono già accaduti', aggiunge il dottor Gentleman. 'Il nostro obiettivo realistico è quello di fermare il processo sottostante, qualunque esso sia. Penso che sia molto nel futuro che ci troveremo a essere in grado di annullare le modificazioni avvenute.'

Che cosa rivelano le scansioni ...

Il progresso, pur lento, continua inoltre a essere fatto per contrastare il morbo di Alzheimer - lo sviluppo dei trattamenti farmacologici in atto per la demenza non sarebbe stato possibile senza lo studio del tessuto cerebrale. 'Con la donazione di un cuore si vede un beneficio immediato, ma con il cervello ci vuole tempo', dice il dottor Al-Sarraj. 'Ci sono progetti di ricerca che stanno per sfondare per fermare il progresso del morbo di Alzheimer. Poi si potrebbe almeno essere in grado di pianificare la vita, con qualche capacità mentale residua. Se riusciamo a fermare il suo corso, allora potrebbe diventare come il diabete, le persone possono conviverci. Sarò 60enne tra pochi anni e se avrò la demenza sarò fuori, ma forse la prossima generazione sarà in grado di trattare la demenza e continuare a lavorare per altri 15 o 20 anni'. Il Dr. Al-Sarraj donerà il suo cervello per la ricerca, così come il dottor Dexter. 'Anni fa c'era un sacco di pubblicità negativa sugli organi prelevati senza il consenso', dice il dottor Dexter, 'ma dopo la legge Human Tissue del 2004, tutto la materia è ora molto più regolamentata. Se si dico la verità al pubblico, rimuovere il mistero e spiegare esattamente perché è importante donare, allora io sono più certo che la gente si registrerà. Penso che una volta che ho finito di lavorare qui, donerò'.

Nel frattempo, hanno dei consigli su come curare il nostro cervello? Il Dr Dexter ha un consiglio importante, grazie ad una ricerca laterale che sta facendo su cavie di ratti che bevono di baldoria: guardando gli effetti nefasti che questo ha sull'ippocampo, e quindi sulla memoria a lungo termine. Dalle sue ricerche finora può tranquillamente dire che il bere e far baldoria sembra avere un effetto estremamente dannoso sul cervello.

Per quanto riguarda la cura di sè stesso, egli ammette, 'prendo pillole di flavonoidi che acquisto in USA, compreso il tangeretin, che è presente nella buccia dei mandarini, e che protegge i neuroni e può rallentare il processo di invecchiamento, e anche il selenio, che aumenta il sistema immunitario e anti-ossidante.' Sia Dr Dextere e Dr Al-Sarraj confermano che esercizio fisico e mente attiva sono importanti. 'Se, una volta che smetti di lavorare, non fai nulla, puoi soccombere alla neuro-generazione in fretta', afferma il dottor Al-Sarraj. 'Tieniti occupato e mentalmente agile esercitando il tuo cervello. Hai bisogno di metterti in discussione come persona. Per quanto riguarda gli integratori, come gli antiossidanti e le vitamine, abbiamo bisogno di saperne di più. I non prendo niente, ma se si va ad una conferenza di neuroscienziati, la gente di certo non dirà apertamente di prendere tutto per tenere il cervello in buon ordine. Ma chiedete a chiunque che non prende niente di alzare le mani, non ci sarà nessuna mano alzata'.

Come egli pone rispettosamente il tessuto cerebrale residuo nel suo contenitore nella stanza E349, con la dissezione completata, il dott Gentleman fa notare depositi gialli su un vaso sanguigno in viaggio alla base del cervello, che potrebbero essere i segni di una dieta ricca di grassi o del fumo. Il suo consiglio è la moderazione. 'Non fumare, ovviamente, oltre a pensare a dieta e all'esercizio fisico. Nel campo dell'Alzheimer è sempre più evidente che sono i fattori dello stile di vita generale che influenzano il rischio ulteriore di deterioramento. Non vi proteggerà completamente, ma vi farà abbassare il rischio.'

DailyMail.co.uk, 20 novembre 2010

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Ricercatori del campus di Jacksonville della Mayo Clinic hanno scoperto...