Onde cerebrali simulate da un supercomputer.

La potenza di calcolo di un supercomputer ha prodotto per la prima volta una simulazione efficace delle onde cerebrali, riproducendo la trasmissione di segnali elettrici in una rete di 12.000 neuroni. Il risultato, otttenuto al Politecnico di Losanna, fa parte della prima fase del progetto europeo Blue Brain, il cui obiettivo è modellizzare un cervello umano.

L’elettroencefalogramma (ECG) è uno dei metodi più utilizzati e accurati per studiare l’attività del cervello ma ancora non è chiaro in che modo miliardi di neuroni possano attivarsi in modo da produrre le onde cerebrali rilevate dall’apparecchio. Un enorme passo in avanti per riuscire a comprenderlo è descritto in un articolo sulla rivista “Neuron” firmato da Michael W. Reinmann e colleghi dell’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) che, usando potenti supercomputer in collaborazione con l’Allen Institute for Brain Science statunitense, hanno simulato l’attività di una rete di 12.000 neuroni di topo in grado di produrre onde cerebrali molto simili a quelle che si rilevano nei roditori viventi.Il risultato è frutto della prima fase dell’ambizioso Blue Brain Project, finanziato dalla Commissione Europea con un miliardo di euro, e destinato a realizzare un modello completo del cervello umano. In questa prima fase del progetto vengono studiati i tessuti cerebrali di topo per definire nel modo più dettagliato possibile la tipologia, le dimensioni e le caratteristiche elettriche dei neuroni.

Realizzare un modello del cervello è un processo estremamente complesso poiché bisogna integrare un numero enorme di segnali, ciascuno dei quali è frutto di un meccanismo basilare di “scarica”. I neuroni possono infatti essere immaginati come minuscole batterie, in cui si alternano continuamente un processo di carica (ripolarizzazione) e uno di scarica (depolarizzazione), grazie allo scambio di ioni attraverso appositi canali – i canali ionici – che si trovano sulla membrana cellulare.

Retina artificiale: progetto in attuazione grazie ad un polimero

Un polimero conduttore è in grado di ripristinare la sensibilità alla luce in retine di ratti ciechi. Lo ha dimostrato una ricerca dell’Istituto italiano di tecnologia di Genova, che apre la strada alla sperimentazione di protesi visive nei casi in cui i tessuti della retina siano solo parzialmente danneggiati da malattie come la retinite pigmentosa o la degenerazione maculare senile.

Un nuovo polimero realizzato da Fabio Benfenati e colleghi, del Dipartimento di neuroscienze e tecnologie cerebrali dell’Istituto italiano di tecnologia di Genova, è in grado di ripristinare la sensibilità alla luce nella retina di ratti ciechi. Il risultato, pubblicato su “Nature Photonics”, apre le porte alla realizzazione di retine artificiali affidabili ed efficaci, ed è frutto di numerosi progressi compiuti nel campo delle biotecnologie, in particolare nella possibilità di collegare componenti elettronici basati su composti organici con substrati biologici.

Ossido nitrico: non è solo l’agente chimico che innesca l’erezione, ma è implicato anche nella durata dell’erezione.

02:55 am | Svelata completamente la catena biochimica di eventi che aiuta a mantenere l’erezione. L’agente chimico del sistema nervoso che innesca l’erezione maschile, infatti, aiuta anche a farla durare. La…

5 ottobre 2012 / Leggi tutto

Biopsie evitate con un click del super-microscopio.

Un microscopio così sofisticato che in futuro potrà sostituire la ben più invasiva biopsia nell’analisi dei tessuti alla ricerca del cancro. L’invenzione di questo “occhio” a super-risoluzione, chiamato  SW-2PE–STED, è dei ricercatori dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova coordinati da Alberto Diaspro.

Laser combo – Complessa e avveniristica la tecnologia messa in campo, perché combina in un unico strumento la nanoscopia ottica Sted e la microscopia a doppio fotone (2PE), due tecniche avanzate di imaging. La terza parte del nome di battesimo dell’apparecchio  STED (Stimulated Emission Depletion) racchiude le capacità del nanoscopio ottico,  ultima frontiera della microscopia in fluorescenza. Tutto questo consente di indagare e riprendere immagini ultra-dettagliate di singole cellule, tessuti o organi alla scala del nanometro: riesce infatti a cogliere unità biologiche pari a 800 micron.

Oltre il micro – “Il nostro gruppo –  spiega Paolo Bianchini, 34 anni, coordinatore del team di quattro ricercatori che ha lavorato al progetto – ha una forte competenza in queste tecniche. Ciò ci ha permesso di pensare a delle piccole ma importanti variazioni: innanzitutto utilizzare un solo tipo di luce laser sia per stimolare sia per controllare la fluorescenza del campione, e infine modificare l’architettura dello strumento per aumentare la risoluzione di circa quattro-cinque volte, sfruttando la microscopia a doppio fotone”.

L’organizzazione del cervello, sulla base della geometria e della funzionalità.

Una nuova tecnica di brain imaging rivela che l’architettura di base della meravigliosa macchina che dirige l’organismo è  sorprendentemente lineare: una griglia tridimensionale organizzata lungo gli assi cartesiani, con incroci ad angolo retto. Una nuova chiave di lettura per capirne meglio lo sviluppo e scoprire anomalie in diversi disturbi.

UN MOSAICO di enorme complessità, una massa di tessuti in grado di dare vita a pensieri e percezioni, ricordi e sentimenti. Eppure, l’architettura di base del cervello, la macchina che dirige il funzionamento dell’organismo, è sorprendentemente semplice e lineare: una griglia tridimensionale organizzata lungo gli assi cartesiani, con incroci che formano solo angoli retti.

A permettere di guardare con tanta precisione dentro un organo così evoluto – e ancora molto misterioso – è una nuova tecnica di brain imaging, con la quale sono state scattate le immagini più dettagliate finora mai ottenute: una sorta di mappa per leggere il cervello, che rivela una struttura ordinata e precisa, quanto di più lontano da un intreccio indistinto e involuto.

Al contrario, le connessioni all’interno del cervello sono organizzate in base a rigide regole geometriche: “Si tratta di strati bidimensionali di fibre neuronali, sovrapposti gli uni agli altri, che si incrociano ad angolo retto”, ha spiegato Van J. Wedeen, del Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, primo autore dello studio pubblicato su Science ². E che danno vita ad un tessuto fitto e regolare, duttile come la trama di una stoffa.

La danza delle cellule all’interno del nostro corpo.

La tecnica esatta di come le cellule si spostano all’interno del corpo è stata per lungo tempo un mistero, ma una nuova ricerca da parte di un team internazionale di scienziati ci fornisce ora alcune risposte mostrando che alle cellule piace spostarsi come se facessero parte di un corpo di ballo.

 

Il team, composto da ricercatori provenienti da Spagna e Stati Uniti, ha esaminato le forze fisiche che determinano il modo in cui le cellule migrano. Le loro scoperte, presentate nella rivista Nature Materials, mostrano che questi schemi di migrazione sono sia coordinati che caotici, vale a dire che a prima vista potrebbe sembrare che le cellule ballino come se fossero in una sala da ballo, e allo stesso tempo come se fossero sotto il palco di un concerto rock.

Con un impulso da parte di una borsa del Consiglio europeo della ricerca (CER) nell’ambito dell’area tematica “Idee” del Settimo programma quadro (7° PQ), lo studio mostra che in alcuni casi le cellule sembrano combattere tra loro tirando e spingendo come se fossero in una danza caotica, ma allo stesso tempo si muovono tutte assieme in modo relativamente coordinato e cooperativo verso la direzione prevista.

Ricreare le malattie in provetta.

Un uso creativo di cellule staminali ricavate da tessuti adulti promette di accelerare lo sviluppo di farmaci per patologie debilitanti. di Stephen S. Hall.

 

Ancora in attesa. Le cellule staminali embrionali sono potenzialmente utili per trattamenti contro malattie incurabili, ma finora non si sono avuti significativi progressi nel ricavarne applicazioni terapeutiche.
Una nuova idea. Anziché concentrarsi sulle cure, alcuni ricercatori ritengono che le cellule staminali siano più utili – almeno per ora – nello screening di farmaci e per studiare in che modo malattie diverse danneggiano l’organismo.

Staminali adulte in soccorso del cuore infartuato.

Se adeguatamente ‘istruite’, le cellule staminali adulte possono riparare i danni provocati al cuore dagli infarti. Lo afferma uno studio pubblicato sul Journal of the American College of Cardiology, secondo cui questa tecnica e’ sicura e puo’ essere testata sull’uomo. Le staminali adulte isolate dai pazienti normalmente hanno una limitata capacita’ di riparare il cuore.

I ricercatori della Mayo Clinic di Rochester, nel Minnesota, hanno sviluppato pero’ un cocktail di fattori di crescita cardiaci che riescono a ‘programmare’ le staminali ottenute dal midollo osseo dei pazienti. Applicate a un modello animale queste cellule hanno mostrato una grande capacita’ di riparare i tessuti cardiaci senza nessun effetto collaterale. Nello specifico, i ricercatori hanno trovato che il tessuto cardiaco danneggiato guariva piu’ efficacemente, grazie all’apporto delle staminali, e le cicatrici lasciate dall’infarto erano scomparse dopo qualche mese dal trattamento.

Retina artificiale organica: italiani creano la prima.

Una retina artificiale perfettamente funzionante, compatibile con i tessuti circostanti grazie a inserimenti di materiale organico. E’ quanto messo a punto dal Dipartimento di Neuroscienze e Neurotecnologie (NBT), il Centro di Nanoscienze e Tecnologie dell’Istituto Italiano di Tecnologia, e il Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, autori dell’importante scoperta, la cui notizia verra’ data attraverso uno studio pubblicato su Nature Communications, tra le piu’ importanti riviste dedicate alle scoperte nelle scienze biologiche, chimiche e fisiche.

 

Il lavoro, “A hybrid bio-organic interface for neuronal photo-activation”, e’ stato coordinato dal prof. Guglielmo Lanzani, del Centro di Nanoscienze e Tecnologie. La premessa che ha guidato il gruppo e’ la ricerca di una soluzione ai problemi legati al malfunzionamento della retina umana. Questa e’ composta da un insieme di fotorecettori neuronali, chiamati coni e bastoncelli, capaci di captare i segnali luminosi, trasformarli in impulsi elettrici che vengono trasportati al cervello attraverso il nervo ottico.

Reazioni di rigetto: a Padova si e’ trovato il gene responsabile.

Un gruppo di ricercatori dell’Universita’ di Padova diretto dal professor Gino Gerosa, direttore della cardiochirurgia, ha messo a punto il primo test al mondo per riconoscere sui tessuti molli degli animali la presenza dell’antigene alfa-gal che, se presente nei tessuti o negli organi trapiantati nell’uomo, e’ responsabile di reazione iperacute di rigetto.

 

La ricerca e’ stata pubblicata sull’ultimo numero di ”Acta Biomaterialia”. Una volta individuata la presenza dell’antigene alfa-gal, i ricercatori hanno messo a punto una tecnica che permette l’eliminazione dell’antigene da diversi tessuti animali, quali il pericardio o le valvole di maiale, rendendoli cosi’ utilizzabili nell’uomo ed evitando il rigetto iperacuto.