Il cervello umano è un intricato universo biologico: si stima che contenga circa 86 miliardi di neuroni capaci di stabilire oltre 100 trilioni di sinapsi. Queste connessioni, se allineate in sequenza, raggiungerebbero i 160.000 chilometri, quasi un terzo della distanza che separa la Terra e la Luna. Tutto questo all’interno di una struttura compatta, suddivisa in due emisferi con un volume complessivo di pochi centimetri cubici e un peso medio inferiore a 1,5 chilogrammi.
Questo sistema altamente organizzato rende possibili le nostre funzioni motorie, il linguaggio, la percezione sensoriale, le emozioni, la memoria e il pensiero astratto. Tuttavia, nonostante i progressi della ricerca, molte dinamiche cerebrali restano ancora sconosciute. Comprendere come funziona il nostro cervello, perché talvolta smette di funzionare correttamente e come evolve nel corso della vita, è una delle sfide più ambiziose delle neuroscienze contemporanee.
Mnesys: il futuro del cervello è digitale
In Italia, questa sfida si sta concretizzando nel progetto Mnesys: la più ampia iniziativa nazionale per lo studio integrato del cervello. Avviato alla fine del 2022 e finanziato dal PNRR con 115 milioni di euro, Mnesys coinvolge oltre 500 esperti tra neuroscienziati, medici, bioingegneri e informatici, impegnati in più di 200 progetti distribuiti tra 12 università e 13 istituti di ricerca, IRCCS e imprese.
Uno dei traguardi più significativi di Mnesys è lo sviluppo del “cervello virtuale”: una rappresentazione digitale multiscala dei neuroni, dei microcircuiti e delle reti cerebrali. Grazie all’utilizzo di una banca dati costituita da milioni di scansioni RM (risonanza magnetica), queste simulazioni digitali permettono di mappare le aree funzionali cerebrali e generare attività nervosa del tutto simile a quella rilevata in vivo tramite EEG (elettroencefalogramma).
Questi avatar cerebrali sono quindi utilissimi per analizzare le alterazioni che si manifestano nelle patologie neurologiche. Il progetto prevede infatti lo studio di malattie come Alzheimer, Parkinson, autismo e schizofrenia.
Le innovazioni
Tra i progetti più innovativi di Mnesys, spiccano poi i “Brain Digital Twins“: modelli digitali personalizzati del cervello del singolo paziente. Presso l’Università di Pavia, questi “gemelli digitali” vengono creati integrando dati anagrafici, clinici e diagnostici mediante algoritmi matematici, consentendo così di simulare parametri neurali non altrimenti accessibili mediante i metodi tradizionali.
I Brain Twins rappresentano una risorsa innovativa per la diagnosi precoce, la previsione dell’evoluzione patologica e la definizione di strategie terapeutiche personalizzate.
Non solo! Mnesys esplora anche l’interconnessione tra cervello e corpo, studiando, ad esempio, le scariche elettriche che viaggiano tra i neuroni per decodificare i segnali neurali legati ai comandi motori. L’obiettivo è sviluppare tecnologie brain-computer interface (BCI) di nuova generazione, come sedie a rotelle ed esoscheletri controllabili col pensiero. Decifrare l’intenzione del movimento in pazienti con deficit motori, ad esempio a seguito di lesione midollare o ictus, potrebbe restituire autonomia a molte persone.
Riferimenti bibliografici
Home page progetto Mnesys: Home – Mnesys
Università degli Studi di Pavia (2025). Computational Neuroscience in MNESYS.
Programma del meeting che esplora le strategie computazionali per la modellazione multiscala del cervello, con interventi di esperti nel campo. PDF: MNESYS 20240622 spoke 2.pdf
Markram, H. (2012). The human brain project. Scientific American, 306(6), 50-55. https://doi.org/10.1038/scientificamerican0612-50
Fanelli, D. et al. (2022). Digital twins in neuroscience: personalized models for brain simulation. Frontiers in Neuroscience, 16, 812345. https://doi.org/10.3389/fnins.2022.812345
di Lazzaro, V., & Ziemann, U. (2013). The contribution of transcranial magnetic stimulation in the functional evaluation of microcircuits in human motor cortex. Frontiers in Neural Circuits, 7, 18. https://doi.org/10.3389/fncir.2013.00018
Ho letto il vostro articolo sullo straordinario progetto a cui state lavorando e ho sentito un brivido lungo la schiena. Per due motivi: da un lato, per l’evoluzione che rappresenta nel campo del rapporto tra tecnologia e cervello; dall’altro, per la speranza che questo lavoro accende in tutti noi rispetto alle patologie menzionate.
Complimenti!