Creare un supporto sul quale le cellule cerebrali, i neuroni, possano crescere e interagire fino a formare una “rete neurale“: è stato questo il risultato della ricerca realizzata dall’Australian National University (ANU). Lo studio, pubblicato su Nano Letters, è il primo a mostrare circuiti neuronali, che fossero funzionanti e altamente interconnessi, su uno scaffold composto da nanofili. Le caratteristiche di questa matrice potrebbero venire, in futuro, utilizzate per progettare delle protesi cerebrali.

“Il progetto aprirà le porte allo sviluppo di neuro-protesi che possano aiutare il cervello a recuperare dopo un danno a causa di un incidente, ictus o malattie neurologiche degenerative”, ha affermato la dottoressa Vini Gautam.

Una crescita “guidata” dei neuroni

Neuroni cresciuti in un chip grazie ad una particolare matrice
Wafer semiconduttore in cui sono cresciute le cellule cerebrali, grazie ad un'”impalcatura” di nanofili capace di guidarne la crescita.
Credits: Stuart Hay, ANU

Ciò che rende la ricerca ancora più importante, è il fatto che sia proprio il supporto, sul quale si sviluppano le cellule cerebrali, a guidarne la crescita fino a raggiungere circuiti neurali prevedibili: è questo aspetto che permette di ipotizzarne l’impiego in future protesi. La possibilità di riprodurre reti neurali in un chip permette anche di approfondire il modo in cui i neuroni formano tali circuiti computazionali e come elaborano le informazioni. Il cervello è l’organo in assoluto più complesso e sono ancora molti gli aspetti da comprendere. Inoltre, ha una scarsa capacità di autoriparazione che lo espone ad un maggiore rischio di danni permanenti in caso di malattie o incidenti. Per questo, la via del trapianto, unita alla sua eccezionale plasticità, potrebbe realmente rappresentare una valida soluzione. Di quest’ultimo aspetto ne avevamo parlato anche in un precedente articolo, dove si parlava di trapianto neuronale per pazienti colpiti da ictus.

Lo scopo dello studio è stato quello di analizzare il modo con cui poter fornire informazioni alle cellule così da guidarne la crescita e “controllare” la formazione del circuito secondo una specifica topografia su scala nanometrica. Infatti, è la configurazione delle connessioni a caratterizzare una rete neurale.

I ricercatori hanno monitorato la crescita dei neuroni, su uno scaffold di nanofili semiconduttori, con microscopia ottica e a scansione, e l’attività spontanea della rete è stata rivelata utilizzando la tecnica di calcium imaging. Per la prima volta, è stato dimostrato che una struttura isotropica composta da nanofili di fosfuro di indio può funzionare come segnale fisico per promuovere lo sviluppo dei neuroni e contribuire alla formazione del circuito con le cellule vicine. Attraverso il calcium imaging è stata proprio rivelata una comunicazione intercellulare tramite connessioni sinaptiche.

Questo lavoro potrebbe aprire un nuovo modello di ricerca che crea una connessione più forte tra nanotecnologia dei materiali e le neuroscienze

Afferma il leader del progetto Dr Vincent Daria.

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