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Sono convinta che sia possibile
svelare i misteri dell'universo
e salvare delle vite umane allo stesso tempo
grazie alla ricerca interdisciplinare.
Oggi, mi limiterò a condividere con voi una storia,
la mia storia, che ha seguito appunto la via della convergenza tra i diversi percorsi.
Partiremo dai resti della supernova Cassiopea A,
una delle più giovani della nostra galassia, ha circa 330 anni.
Una collega astronoma un giorno mi avvicinò.
Aveva raccolto in otto anni una mole poderosa di dati,
nel tentativo di comprendere la struttura 3D di questa nebulosa,
dei resti della supernova, ma non sapeva come analizzarli.
Io ho guardato i dati con lei e le ho detto: "Penso di poterti aiutare".
E anche se quelli che state vedendo sullo schermo sopra di me
sono tutti dati reali,
questa è la versione stile rendering hollywoodiano,
mentre il progetto di massima che ho fatto con lei ha un aspetto molto più simile a questo.
Lei è riuscita a fare diverse nuove scoperte
su come le supernovae esplodono e su come esplodono i gusci al loro interno
utilizzando un'applicazione software sviluppata a Brigham
e al Women's Hospital, qui a Boston,
che si chiama "3D Slicer",
ed è stata originariamente progettata per analizzare le scansioni cerebrali dei pazienti
durante la pianificazione chirurgica e per fare rendering 3D in anatomia.
Chi avrebbe mai detto che la soluzione ideale ci aspettava giusto sull'altra sponda del fiume.
Ora, la gente non mi crede quando dico
che l'astronomia e le tecnologie mediche di imaging,
questi due campi apparentemente diversi, sono in realtà molto simili.
Allora proviamo a fare un gioco che mi piace chiamare "Cosa è cosa".
Lo faccio sempre con i nuovi medici e con gli astronomi con cui inizio a collaborare.
Vi farò vedere due immagini sullo schermo.
Una è biomedica e l'altra astronomica
e, mentalmente, dovrete attribuirle al giusto ambito.
Quindi, ecco la prima coppia.
Vi ripeto, una di queste immagini è biomedica e l'altra astronomica.
Vi do un secondo per decidere come votare mentalmente.
Ed ecco la soluzione: vi svelo che quella a sinistra
rappresenta alcuni dati grezzi sui resti della supernova
che stavamo osservando, e quella a destra
si riferisce a un angiogramma di cuore e arterie coronarie di un paziente.
Okay, proviamo un'altra volta.
Ora, questa assomiglia molto alla fetta di pane con il burro che mangio ogni giorno.
E adesso, ditemi cosa è cosa.
Una di queste immagini si riferisce a una distanza di millimetri,
l'altra a un raggio di miliardi di chilometri.
Ora, vien fuori che quella a sinistra
è un'immagine di una cornea umana al microscopio confocale,
mentre a destra abbiamo un'immagine da radiotelescopio
delle stelle che formano la regione NGC-1333.
Ora, a parte il fatto che queste immagini sembrano simili,
che si tratti di medici che cercano di individuare un tumore nel cervello di un paziente
o di astronomi che osservano il processo di formazione di una giovane stella,
anche il modo in cui i dati vengono prodotti dalla macchina o dal telescopio
è sorprendentemente simile.
Perciò, qui abbiamo uno scanner per la risonanza magnetica
e per chi non abbia mai visto i dati grezzi
ricavati dal cervello di un paziente, è così che appaiono.
Quando lo scanner MRI acquisisce i dati
divide il paziente a fette, così se ne possono vedere il naso,
gli occhi, e poi via via più avanti verso il centro della testa;
qui si può iniziare a vedere la corteccia, e quindi si procede
fino alla zona posteriore del cervello.
Ora, che ci crediate o no, i telescopi,
e soprattutto i radiotelescopi, funzionano in modo analogo.
Supponiamo di dover analizzare dati grezzi di questi telescopi,
osserviamo per esempio la nebulosa chiamata M16,
e partiamo con il radiotelescopio dalla zona anteriore della nebulosa
poi facciamo un passo indietro verso il centro,
proprio come nel mezzo del cervello del paziente,
e tutte queste zone luminose sono le regioni in cui si stanno formando stelle giovani,
e procediamo per tutta la strada fino alla parte posteriore della nebulosa,
proprio come la nuca del paziente.
Ora, anche se i medici riescono a prendere questi dati,
osservarli in 3D e poi pianificare un intervento chirurgico,
si tratta di un qualcosa abbastanza all'avanguardia, che poi è quello
che ottiene e analizza un qualsiasi astronomo,
per comprendere la struttura 3D e il momento della velocità nel nostro universo.
Ma possiamo fare di meglio.
Forse riconoscerete di più questa nebulosa se ve la mostro così:
è la celebre immagine scattata da Hubble dei Pilastri della Creazione (o nebulosa Aquila).
Adesso la trasformo in un'immagine radio,
questo sullo sfondo è un colore falsato,
e dissolvo l'immagine di Hubble alla quale siete abituati.
Ma non c'è bisogno di guardarlo in 3D, osserviamolo in 2D,
e qui sto usando un kit di strumenti di radiologia chiamato OsiriX.
Quando l'ho fatto vedere all'astronomo Marc Pound
- questi dati sono suoi - è rimasto stupefatto,
perché aveva cercato in tutti i modi di studiare
l'impatto di un giovane gruppo di stelle, e aveva questa teoria
del vento che si schianta e distrugge i pilastri
e gli ci erano voluti mesi per dimostrarlo
con la visualizzazione tradizionale. Invece così, in un colpo solo,
si può vedere l'onda d'urto del vento che si abbatte
per tutto il lato sinistro dello schermo.
Ora, non credo che né io né nessuno dei miei collaboratori
avessimo mai previsto fino a che punto si sarebbe arrivati,
perché condividendo la tecnologia medica con l'astronomia
e il settore astronomico con quello medico, siamo riusciti
a scoprire nuove stelle e resti di supernovae
e a rivoluzionare la diagnostica in cardiologia,
ad analizzare i dati di diversi pazienti e organizzarli in una rete di dati mentali.
Ora non ho il tempo di mostrarvi tutti questi ambiziosi progetti.
Ma ve ne illustrerò uno.
Si tratta di una collaborazione
denominata progetto di multiscala emodinamica,
alla quale ho lavorato con i medici all'ospedale di Brigham e al Women's Hospital.
È un modo assolutamente innovativo di diagnosticare le patologie cardiache.
Invece di ricorrere alla tradizionale angiografia, che è parecchio invasiva,
qui abbiamo una semplice TAC
in cui si possono osservare le arterie coronarie.
Così, abbiamo il nostro cuore
e le arterie che lo avvolgono esternamente,
le arterie di cui ci si preoccupa che si ostruiscano,
provocando un attacco di cuore e la morte.
Per questo è così importante osservarle.
Ora, questa è una TAC di un paziente
con una simulazione di flusso sanguigno, la parte colorata che vedete quassù.
Questa simulazione è stata originariamente sviluppata
per studiare la struttura del DNA,
e la visualizzazione era realizzata con un kit denominato Visit,
originariamente sviluppato per le simulazioni di fisica (interdisciplinarietà).
Ora, il mio incarico era quello di cercare un nuovo modo di analizzare tutto ciò,
che rendesse la soluzione ottimale
per i medici e l'ospedale; capire come poterlo rendere
il più efficiente possibile per loro ai fini della diagnosi.
E alla fine ho creato questa immagine.
È 2D, ho preso l'intera arteria e appiattito tutto in 2D.
Alcuni mi hanno guardato in modo molto ironico
quando l'ho fatta vedere ai dottori per la prima volta, ma l'ispirazione
per questa rappresentazione mi è venuta dalla mia esperienza di astronoma,
nel corso della quale abbiamo utilizzato proprio questi diagrammi ad albero in basso
per capire la struttura delle nebulose.
Beh, nel corso di tutto quel lavoro ci siamo ispirati
alla comunità bioinformatica e genomica,
che usano i diagrammi ad albero per studiare
i dati relativi all'espressione dei geni.
A loro volta, loro sono stati ispirati dalla biologia evolutiva,
che usa i diagrammi ad albero per approfondire
l'evoluzione delle specie e le loro correlazioni.
Il primo diagramma di questo tipo fu tracciato da Sir Charles Darwin,
e qui ne avete un esempio tratto da “L’origine delle specie”.
Quindi, in linea retta partendo da Darwin, passando per la biologia, la fisica,
l’astronomia, fino a tornare all’imaging clinico. Interdisciplinarietà.
Ci si potrebbe chiedere “Ma questa rappresentazione 2D è davvero migliore?”
Una ricerca dell’Harvard Medical School
ha voluto rispondere a questo interrogativo.
Ed è venuto fuori che se si mostra quest’immagine sulla sinistra a un medico,
in media egli può riuscire a individuare circa il 39%
delle aree ad alto rischio
che potrebbero esplodere o ostruire il cuore determinando la morte del paziente.
Con l’immagine a destra si può fare un po’ meglio,
riuscendo a localizzare il 62% di queste aree ad alto rischio.
Ma possiamo fare ancora meglio,
semplicemente variando le colorazioni.
L'uso delle mappa dei colori dell’arcobaleno è l’errore che la maggior parte di medici,
astronomi e fisici è colpevole di compiere,
perché non sfrutta le principali doti del nostro sistema visivo.
La vista umana è in grado di percepire le variazioni di luminosità, i contrasti,
ma non è un granché nell’orientarsi in tutto quel rosso-verde-giallo-blu.
Se invece consideriamo varie tonalità di rosso
ed evidenziamo le regioni più malate con un rosso più scuro,
troveremo che i medici riescono a individuare il 91% delle aree ad alto rischio.
Basta cambiare i colori. (Applausi).
E non mi sarei mai resa conto dell’importanza del colore,
se non me l’avessero dimostrata i miei collaboratori esperti di informatica e visualizzazione;
quindi anche in questo caso
è tutto un fatto di collaborazione interdisciplinare.
E dove si può trovare una forma di collaborazione di questo tipo?
Nel caso della medicina astronomica,
è partito tutto da una professoressa di astronomia di Harvard, Alyssa Goodman,
che per caso ha incontrato un informatico
e uno specialista di imaging di Brigham e del Women’s Hospital,
e insieme a loro ha poi arruolato un team di giovani studenti,
coraggiosi e dalla mente aperta.
Da lì, il fenomeno è esploso e abbiamo tirato dentro cardiologi,
informatici, radiologi,
astronomi, fisici, chimici, fisici computazionali,
voglio dire, abbiamo unito così tanti esperti
che è stato semplicemente illuminante condividere informazioni
e ambiti di competenze trascendendo i diversi settori.
E stiamo andando avanti,
e malgrado la maggior parte della gente che vedete sullo schermo
sia di Harvard e Harvard Med,
ora trascendiamo anche le diverse istituzioni e i diversi continenti per lavorare insieme.
E l’unica cosa che posso dirvi è che è stato meraviglioso,
e che continuiamo a fare nuove scoperte.
Per questo mi sento di spronarvi:
partecipate a conferenze non del vostro settore,
leggete libri e riviste che non trattano della vostra disciplina,
guardate gli interventi del TED e prendete parte a eventi come questo,
presentatevi al vostro vicino di posto,
perché non potete sapere
da dove vi arriverà la prossima grande intuizione.
Grazie.
(Applausi)