Il risultato apre nuovi scenari per lo studio del cervello e per il trattamento di disordini neurologiciI ricercatori dell’IIT-Istituto Italiano di Tecnologia di Lecce e dell’HMS-Harvard Medical School di Boston, Usa, hanno realizzato una microsonda ottica che permette di controllare l’attività elettrica del cervello, proiettando luce in modo uniforme su grandi volumi cerebrali ma anche illuminandone zone distinte, in modo controllato. Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Nature Neuroscience (http://dx.doi.org/10.1038/nn.4591), tra le più rilevanti dedicate alle neuroscienze, e rappresenta un primo passo verso la realizzazione di dispositivi poco invasivi per la diagnosi e terapia di disordini neurologici e psichiatrici e di patologie neurodegenerative, poiché permette l’esplorazione delle aree più profonde del cervello.Lo studio è stato coordinato dai ricercatori dell’IIT di Lecce, Ferruccio Pisanello e Massimo De Vittorio, in collaborazione con il laboratorio di Bernardo Sabatini dell’Harvard Medical School di Boston. Ferruccio Pisanello è responsabile del laboratorio di Multifunctional Neural Interfaces di IIT e titolare di un finanziamento da parte dell’European Research Council (ERC); Massimo De Vittorio è coordinatore del Centro di IIT a Lecce e impegnato, insieme a Bernardo Sabatini, in un progetto finanziato dal National Institute of Health (NIH) statunitense.La tecnologia realizzata si inquadra nell’ambito dell’optogenetica, che sfrutta la possibilità di attivare o inibire l’attività dei neuroni attraverso la luce. Uno dei maggiori limiti delle tecniche optogenetiche sta nella difficoltà di distribuire in modo controllato la luce nel tessuto cerebrale, opaco e non adatto alla propagazione della luce. Gli scienziati italiani hanno cercato di superare di tale limite. La microsonda, costruita all’IIT di Lecce e validata all’HMS di Boston, è costituita da una fibra ottica a forma di cono, la cui punta ha le dimensioni di circa 500 nanometri, cioè 20 volte più piccola di una cellula neuronale. La sua struttura è stata progettata in modo da ottenere una guida ottica in grado di adattare il fascio di luce alla regione cerebrale di interesse, senza spostare il dispositivo. La grande flessibilità della microsonda permette di illuminare zone di interesse del cervello con ampiezze diverse, su regioni alternate, in direzioni prestabilite e con tempi e frequenze di illuminazione variabili. Il suo utilizzo consente di analizzare lo scambio di informazioni tra le diverse cellule nervose interconnesse in una rete.Grazie alla nuova microsonda ottica, i ricercatori sono in grado di esplorare il cervello in aree subcorticali in modo non invasivo, così da mettere in evidenza il legame tra l’attività elettro-chimica di alcune regioni neuronali e il controllo del comportamento in modelli animali. La sonda, infatti, permette di intervenire in modo selettivo e controllato su specifici gruppi di neuroni, attivando con la luce uno o più microcircuiti contemporaneamente.I risultati si inquadrano nell’ambito della attività del progetto MODEM, coordinato da Ferruccio Pisanello e finanziato dall’European Research Council (ERC) con uno Starting grant a partire dal 2016. L’obiettivo della ricerca è lo sviluppo di uno strumento molto preciso e a bassa invasività con cui sia possibile intervenire sul cervello, sia per monitorarne l’attività che per ristabilirne il corretto funzionamento. In futuro la microsonda potrà essere la base per una nuova generazione di dispositivi terapeutici e protesici per il controllo di disordini neurologici e di patologie neurodegenerative.
