Capire come nascono un ricordo, una paura, un’emozione, capire come il cervello trasformi un’esperienza in qualcosa che resta dentro di noi e come da miliardi di connessioni possano emergere un pensiero, un comportamento, perfino un sentimento, è uno dei sogni più antichi della ricerca scientifica, ed è anche uno dei più umani.
Virginia Woolf, in una lettera del 1932, descriveva il proprio cervello come una macchina insondabile, sempre in movimento, capace di ronzare, precipitare, elevarsi, sprofondare. E si domandava: perché? Da dove viene questa passione? È una domanda che, quasi un secolo dopo, la scienza continua a inseguire. Come può un organo che pesa poco più di un chilogrammo custodire i ricordi dell’infanzia, i sogni a occhi aperti, la creatività? Come può essere attraversato dall’amore e dalla gelosia, dalla gioia e dalla paura? E come riesce, nello stesso tempo, a regolare il battito del cuore, il respiro, il sonno?
Per secoli abbiamo cercato di osservare questo organo dall’esterno, nel Novecento la neuroscienza ha cominciato a individuare le aree coinvolte nelle diverse funzioni cerebrali, compiendo passi enormi nella comprensione del sistema nervoso ma con un limite: gli strumenti disponibili erano ancora troppo poco precisi per stabilire se una determinata popolazione di neuroni fosse direttamente responsabile di una specifica emozione o di un comportamento. L’immagine del cervello restava così simile a una fotografia sfocata: riconoscibile nel suo insieme, ma incapace di restituire tutti i dettagli.
Poi è arrivata una proteina, e quella proteina proveniva da un’alga.
Il Nobel per la Medicina 2026 è stato assegnato a Karl Deisseroth, Peter Hegemann e Georg Nagel per le scoperte che hanno portato all’optogenetica: una metodologia che consente di attivare o inibire l’attività di singole cellule nervose in un cervello vivente. È una svolta che ha modificato profondamente le neuroscienze perché permette di passare dall’osservazione alla manipolazione controllata dell’attività neuronale. Non soltanto vedere che cosa accade nel cervello, dunque, ma intervenire su specifiche cellule e osservare che cosa succede quando vengono attivate oppure silenziate. La tecnica viene oggi utilizzata nei laboratori di tutto il mondo per studiare i circuiti coinvolti nella memoria, nelle emozioni e nei comportamenti e per comprendere meglio i meccanismi di numerose patologie neurologiche e psichiatriche.
La sua storia comincia molto lontano dall’uomo. Alla fine degli anni Novanta Peter Hegemann e Georg Nagel stavano studiando una minuscola alga unicellulare, Chlamydomonas, capace di orientarsi e nuotare verso una sorgente luminosa. Il suo movimento dipendeva da una particolare proteina, la canalrodopsina, sensibile alla luce: quando la luce la colpisce, la proteina apre un canale nella membrana cellulare e permette il passaggio di particelle elettricamente cariche generando così un segnale elettrico. Una proprietà sorprendente per un organismo microscopico, ma ancora più sorprendente fu intuire che quella stessa proprietà avrebbe potuto essere utilizzata per studiare il sistema nervoso. Se la luce poteva controllare l’attività elettrica di una cellula, si poteva provare a portare quel meccanismo dentro un neurone. Era nato un nuovo modo di studiare il sistema nervoso. Una proteina che in natura permetteva a un’alga di orientarsi verso la luce diventava uno strumento per interrogare i circuiti neuronali. Il cervello da ora in poi non viene più considerato soltanto come un insieme di aree che “si accendono” durante una determinata esperienza, è possibile chiedersi quali cellule partecipino a quella funzione e verificare che cosa accade quando la loro attività viene modificata.
Hegemann e Nagel hanno studiato quella proteina senza sapere ancora fino a dove avrebbe potuto condurre la loro scoperta, Deisseroth l’ha trasformata in uno strumento per entrare nella complessità del sistema nervoso.
La maggior parte di queste possibilità aperte dall’optogenetica appartiene ancora alla ricerca sperimentale e preclinica, ma proprio nei laboratori ha permesso di individuare circuiti neurali coinvolti in funzioni fondamentali: dolore, sete, alimentazione, gratificazione, attenzione, comportamenti sociali, ritmo circadiano e risposta alla paura. È diventata, in questo senso, una sorta di lente ad altissima risoluzione sulla complessità del sistema nervoso, cambiando profondamente il modo di guardare alle malattie neurologiche e psichiatriche.
Questa straordinaria tecnica di ricerca può diventare una promessa per la medicina. Una delle applicazioni cliniche più avanzate dell’optogenetica oggi riguarda la retina: l’optogenetica, infatti, è stata studiata per cercare di restituire una forma di percezione visiva a persone colpite da gravi patologie degenerative, rendendo sensibili alla luce cellule che normalmente non svolgono questa funzione. Ma il campo è molto più vasto, perché il sistema nervoso è una rete che dialoga continuamente con il resto del corpo. Il metodo permette infatti di studiare non soltanto il cervello, ma i rapporti tra il sistema nervoso e altre funzioni dell’organismo. Le ricerche hanno mostrato, per esempio, come l’attività cardiaca possa influenzare le risposte emotive e come specifiche cellule dell’intestino partecipino ai meccanismi che regolano alcune preferenze alimentari .L’optogenetica ha consentito di studiare più a fondo i circuiti coinvolti in depressione, ansia, schizofrenia, Alzheimer e Parkinson, oltre che in altre condizioni neurologiche e psichiatriche. Non è una cura già disponibile per queste malattie e sarebbe sbagliato raccontarla come tale. Il suo valore, oggi, è soprattutto nella possibilità di comprendere meglio che cosa accade nei circuiti nervosi quando una funzione viene alterata dalla malattia.
La depressione e l’ansia, per esempio, sono esperienze complesse nelle quali entrano in gioco reti neuronali, segnali biochimici, memoria, percezione, risposta allo stress e interazioni tra diverse aree del sistema nervoso. Riuscire a distinguere i circuiti coinvolti significa avvicinarsi a una medicina potenzialmente più precisa, lo stesso vale per le malattie neurodegenerative. Comprendere quali cellule e quali connessioni siano compromesse può aiutare a ricostruire il percorso attraverso cui una malattia altera progressivamente le funzioni cerebrali. Prima ancora di curare, bisogna capire.
Quel fragile equilibrio elettrico trasforma un segnale in una sensazione, una sensazione in un ricordo e un ricordo in una parte della nostra identità, è così che un Nobel per una tecnica di ricerca può diventare, domani, un Nobel per una terapia che ancora non esiste. Oggi quella luce permette agli scienziati di seguire più da vicino i circuiti della memoria, delle emozioni e del comportamento e di comprendere meglio i meccanismi alla base di malattie neurologiche e psichiatriche. Domani potrebbe contribuire a trasformare questa conoscenza in nuove terapie.
La parte più bella di questa storia è proprio il suo punto di partenza, una minuscola alga che si muove verso la luce ma c’è ancora molta strada da percorrere, soprattutto per trasferire pienamente queste possibilità dalla ricerca sperimentale alla medicina umana. Conoscere il cervello significa avvicinarsi a ciò che abbiamo di più intimo, i nostri ricordi, le nostre paure, il modo in cui amiamo, insomma il modo in cui siamo noi e di come stiamo al mondo. E tutto è cominciato da una piccola alga che cercava la luce.
