Scienza e eccellenze italiane

I ricercatori dell’IIT-Istituto Italiano di Tecnologia di Lecce e la Harvard Medical School di Boston, Stati Uniti d’America, hanno sviluppato una nuova microsonda ottica in grado di controllare l’attività elettrica cerebrale proiettando luce sui volumi larghi o parti del sistema nervoso centrale selezionati in un modo molto controllato.

Lo studio rappresenta un primo passo verso dispositivi a bassi invasività per la diagnosi e il trattamento di disturbi neurologici e psichiatrici e le malattie neurodegenerative. L’equipe di ricerca è stata coordinata dai ricercatori dell’IIT con sede a Lecce (Italia), Ferruccio Pisanello e Massimo De Vittorio, e di Bernardo Sabatini presso la Harvard Medical School (HMS) di Boston. Ferruccio Pisanello è il responsabile del Multifunctional Neural Interfaces with deep-brain regions” (Laboratorio  multifunzionale delle regioni neurali profonde) presso l’IIT di Lecce ed è stato finanziato dal Consiglio europeo della ricerca (CER); Massimo De Vittorio è coordinatore del Centro IIT di Lecce ed è stato coinvolto, insieme a Bernardo Sabatini, in un progetto finanziato dal National Institute of Health (NIH).

La tecnologia è stata sviluppata per sfruttare appieno l’optogenetica, una combinazione di ottica e genetica per attivare o inibire l’attività neuroni utilizzando fasci di luce. Una limitazione importante dell’optogenetica si basa nella difficoltà di distribuire la luce nel cervello in modo controllato, poiché l’opacità del tessuto non permette la propagazione della luce.

Gli scienziati italiani hanno voluto superare questo limite. La microsonda, costruita alla IIT e convalidata dall’HMS, è costituita da una fibra ottica a forma di cono la cui punta è di circa 500 nanometri, 20 volte più piccola di una cellula neuronale, e il suo design è concepito al fine di adattare il fascio di luce alla regione cerebrale  interessata senza spostare il dispositivo.

La grande versatilità del dispositivo consente di irradiare aree cerebrali sintonizzandone l’intensità luminosa, colore, posizione, direzione e frequenza. La microsonda ha permesso d’indagare le regioni sub-corticali con un dispositivo minimamente invasivo, gettando luce in merito al legame tra l’attività elettrochimica di gruppi spazialmente separati di neuroni e i relativi effetti sul controllo della locomozione in modelli animali. La sonda, infatti, permette di attivare o inibire uno o più microcircuiti neurali, allo stesso tempo, rappresentando un nuovo paradigma per la stimolazione cerebrale profonda ottica.

I risultati sono parte del progetto MODEM, coordinato da Ferruccio Pisanello e finanziato dal Consiglio europeo della ricerca (CER) con una borsa di studio a partire dal 2016. L’obiettivo finale del suo progetto di ricerca è lo sviluppo di un dispositivo ad invasività molto bassa, che permette un intervento diretto sul cervello per monitorare la propria attività e per ripristinare il corretto funzionamento. In futuro, la microsonda potrà essere la base per una nuova generazione di dispositivi terapeutici e protesi per il controllo dei disturbi neurologici e malattie neurodegenerative