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Una donna digitale al servizio della scienza

Il corpo di una donna americana è stato ricostruito digitalmente tramite le 5000 sezioni disponibili, fornendo così un modello per tutti quegli esperimenti che sarebbero troppo rischiosi da effettuare sui pazienti in vita

Obesa e morta a 59 anni per una malattia cardiaca nel Maryland, negli Stati Uniti. Le informazioni anagrafiche sono scarne, quasi nulle, ma il corpo di questa donna invece non ha segreti: al momento della morte è stato sezionato in 5000 fette, congelato e fotografato. E a distanza di 20 anni questo organismo parla. Grazie all’avanzare della tecnologia è stato infatti possibile digitalizzare, con una risoluzione più elevata, tutte le sezioni, così da ricreare digitalmente il corpo più dettagliato che esista al mondo. Il risultato, frutto del Visible Human Project, dell’Us National Library of Medicine a Bethesda, nel Maryland, permetterà ai ricercatori di eseguire esperimenti che nessun paziente in vita potrebbe subire, perché considerati troppo rischiosi.

Lo scopo iniziale del progetto era quello di fornire materiali digitali utili per la formazione medica, ma fin da subito i ricercatori hanno cominciato ad apprezzarne l’enorme potenziale. In principio i corpi erano due, di un uomo e di una donna, sottoposti a risonanza magnetica e tac, congelati, sezionati in parti sottili, e poi fotografati. Il cadavere dell’uomo è stato sezionato a intervalli di 1 millimetro, mentre quello della donna a intervalli di appena un terzo di millimetro. Le prime foto risalgono al 1990, e sono state utilizzate già migliaia di volte per la ricerca (progetto “Digital Frankenstein”).

Il corpo virtuale è l’opera di Sergey Makarov del Worcester Polytechnic Institute, nel Massachusetts. Il suo team si è servito di un software speciale per riuscire a “cucire” le migliaia di immagini, e il modello finale è stato controllato e verificato da cinque medici, ognuno con una specializzazione diversa. La ricostruzione digitale è la più dettagliata di un intero corpo umano che sia mai stata messa insieme: 231 parti di tessuto, che vanno dalla trachea ai bulbi oculari, anche se mancano la cartilagine del naso e 14 altri parti del corpo. “C’è voluto parecchio lavoro, ma ora chiunque può eseguire un esperimento sul corpo virtuale, direttamente dal proprio computer personale”, ha affermato Makarov.

L’alta risoluzione del modello lo rende ideale per gli esperimenti virtuali, e ciascuno dei tessuti della donna ha un insieme ben definito di parametri, come la densità e conducibilità termica. Ciò permette, per esempio, di calcolare l’impatto che la radiazione e le varie tecniche di imaging hanno sui tessuti viventi. “E’ una grande opportunità di studiare i tessuti umani, senza dover fare studi direttamente sull’essere umano, che sono più lunghi e costosi”, ha spiegato la collaboratrice Ara Nazarian della Harvard Medical School.

Il team ha già effettuato alcuni test che sarebbero troppo rischiosi per i pazienti. Per esempio, ha fornito la donna virtuale di un’anca o il femore in metallo, studiando poi l’effetto della risonanza magnetica. Gli impianti metallici si riscaldano molto nel campo magnetico dello scanner, e poco si sa su quale sia il momento migliore per sottoporre le persone all’esame. Grazie ai risultati, ottenuti testando ciò che accade nei diversi punti di forza del campo magnetico, i medici potranno essere in grado di sviluppare procedure di scansione più sicure ed efficaci sulle persone portatrici di protesi.

Un altro vantaggio di avere a disposizione un corpo di una donna, seppur virtuale, è quello di indagare sulle malattie che più comunemente colpiscono le donne, nella speranza di migliorare lo screening del cancro al seno e dare risultati della mammografia più affidabili.

L’equipe sta anche testando l’effetto dell’uso a lungo termine dei telefoni cellulari sul nostro cervello, valutando la sicurezza di una tecnica di stimolazione cerebrale, nota come stimolazione transcranica a correnti dirette (transcranial direct current stimulation, tDCS), sviluppata come possibile trattamento per una serie di patologie, tra cui la depressione, la demenza, la schizofrenia e il dolore cronico.

Il team ha reso il modello liberamente disponibile online, e può essere modificato utilizzando il software di base già utilizzato nei laboratori di tutto il mondo. “Creare la donna virtuale è stato un un lungo lavoro, ma ora chiunque può eseguire un esperimento sul suo computer portatile”, dice Nazarian. Questo significa che la donna virtuale può essere sottoposta a infinite prove in tutto il mondo.

Image: Visible Human Project