Comandare i neuroni con la luce

Nel lontano 1790, il fisico Luigi Galvani dimostrò come le informazioni neuronali viaggiassero sotto forma di impulsi elettrici. Per la prima volta nella storia, in seguito ad un esperimento su una rana, lo studioso arrivò a parlare di un’ “elettricità intrinseca all’animale” in grado di produrre la contrazione dei muscoli. Si era stabilita una relazione tra elettricità e vita. Tra sostenitori e detrattori, gli studi sono poi proseguiti nel tempo, ma soltanto nel 2002, con i test effettuati da Gero Miesenboeck, pionere dell’optogenetica, si sono intravisti nuovi orizzonti.

L’optogenetica, pur essendo ancora per certi versi una scienza emergente, è diventata una tecnica relativamente diffusa ed applicata su numerose specie. In essa si fondono fisica, chimica e biologia; nello specifico l’ingegneria genetica si combina con la stimolazione ottica al fine di manipolare e monitorare reti neurali biologiche inalterate. L’idea è tanto “semplice” quanto affascinante: comandare i neuroni con la luce.

Miesenboeck, fondatore del CNCB (Centre for Neural Circuits and Behaviour) di Oxford, modificando geneticamente neuroni bersaglio di moscerini della frutta (intatti e con libertà di movimento), riuscì a renderli otticamente fotosensibili, controllandone poi gli schemi d’attività negli abituali tempi di reazione (millisecondi). Con un’opportuna combinazione di stimolazione laser e manipolazione genetica,  “accendendo e spegnendo” aree del cervello da cui dipende il funzionamento del sistema nervoso (o addirittura i singoli neuroni), proprio come si farebbe con un interruttore, si potrebbero curare l’epilessia, il Parkinson, l’Alzhaimer, l’autismo, la schizofrenia nonchè varie forme di dipendenza fino ad arrivare a dolore cronico e depressione.

Inoltre di recente ricercatori americani sono riusciti a produrre una pelle artificiale sperimentale capace di percepire gli oggetti. Nello specifico sono stati utilizzati circuiti organici flessibili e sensori di pressione (nanotubi di carbonio) per riprodurre la sensibilità della pelle. E’ stato possibile trasmettere questi segnali sensoriali a cellule cerebrali in laboratorio proprio attraverso l’optogenetica la quale è principalmente basata su una proteina che possiede la proprietà di essere attivata dalla luce blu.

Per gli ampi scenari che apre, già 5 anni fa l’optogenetica è stata eletta da Nature Methods “Metodo dell’anno” e dal 2013 l’amministrazione di Barack Obama, attraverso il Brain activity map project, ha deciso di accordarle un finanziamento di 300 milioni di dollari all’anno per dieci anni. Non è casuale dunque che si parli di questa branca in termini di “rivoluzione delle neuroscienze”.