Un videogioco per citizen neuroscientists

RICERCA – Ricostruire in 3D la struttura completa dei neuroni di diverse zone del cervello: questo lo scopo di Mozak, un videogioco sviluppato dal Center for Game Science dell’Università di Washington in collaborazione con l’Allen Institute for Brain Science.

Per capire come i neuroni si assemblano tra loro a formare i circuiti cerebrali è fondamentale riconoscere la conformazione di queste cellule: grandi collaborazioni internazionali sono sorte negli ultimi anni proprio con l’obiettivo di produrre pentabyte di immagini di neuroni singoli. Mozak nasce in parte dalla necessità di analizzare i dati generati da queste iniziative globali, quantificando e classificando i diversi tipi neuronali.

Il videogioco mostra al giocatore un’immagine ingrandita di un neurone e gli chiede di tracciare le sue ramificazioni, che in alcune aree dell’immagine appaiono come punti separati. Lanciato lo scorso novembre, Mozak ha permesso di ricostruire la struttura dei neuroni molto più velocemente rispetto a quanto accadeva con i metodi precedenti. Come spiega Staci Sorensen dell’Allen Institute sul New York Times, il numero di ricostruzioni è passato da 2,33 a 8,3 a settimana. Il contributo dei circa 200 giocatori che partecipano ogni giorno è fondamentale, anche in termini di accuratezza. Quando le performance umane sono confrontate con quelle dei computer, infatti, i giocatori risultano migliori: le ricostruzioni dei citizen scientists permettono di ottenere circa il 70-90% della struttura dei neuroni, mentre i metodi informatici arrivano al massimo al 20%.

Secondo i ricercatori, i neuroni hanno strutture ramificate e complesse che l’occhio umano riesce a distinguere meglio di quanto non riesca a fare un computer. Inoltre, di fronte alla discontinuità dei dati, spesso l’uomo riesce a intuire una prosecuzione in casi in cui invece la macchina fallisce. L’obiettivo finale è quello di sviluppare dei tool che sfruttino l’intelligenza artificiale e la computer vision per predire la struttura dei neuroni in modo automatico – spiega Stephen Smith, ricercatore dell’Allen Institute for Brain Science. Ma per arrivare a questo traguardo è necessario partire da una grande quantità di dati annotati a mano, esattamente come quelli prodotti dai citizen scientists che giocano a Mozak.

Per garantire un migliore livello di accuratezza, il videogioco richiede un consenso tra diversi giocatori sulla forma di un dato neurone. In questo modo il risultato finale è confermato non da uno o due ricercatori ma da diversi giocatori indipendenti. Tra le caratteristiche uniche di questo videogioco c’è anche la possibilità di ricevere un feedback in tempo reale dai neuroscienziati, in modo da migliorare la propria prestazione.

Il team che ha sviluppato Mozak non è nuovo nel settore. Zoran Popović del Center for Game Science dell’Università di Washington è infatti tra gli autori di FoldIt, uno tra i primi videogiochi per la ricerca, che aiuta gli scienziati a predire il modo in cui le proteine assumono la loro conformazione. Mozak è nato quindi dalla collaborazione tra il Center for Game Science dell’Università di Washington e l’Allen Institute for Brain Science, uno dei partner privati della BRAIN initiative, il grande programma di ricerca promosso da Obama nel 2013 per ottenere una mappa dinamica del cervello attraverso lo sviluppo e l’applicazione di tecnologie innovative.

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