La prima sinapsi artificiale comunica con le cellule

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Un successo anche italiano, con due università e L’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova

di GIULIANO ALUFFI

La sinapsi artificiale bioibrida – vale a dire l’equivalente sintetico di quei punti di contatto tra neuroni che rendono possibile il pensiero e il movimento – è oggi una realtà, grazie a una ricerca internazionale, pubblicata oggi su Nature Materials, che coinvolge l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), l’Università di Stanford e l’Università Tecnica di Eindhoven.”E’ la prima volta che un dispositivo elettronico neuromorfico viene direttamente interfacciato con un sistema cellulare per ottenere una piattaforma in grado di riprodurre la plasticità sinaptica a breve e a lungo termine” dichiara Francesca Santoro, ricercatrice all’IIT di Napoli, già inserita nel 2018 da Technology Review nella lista dei più importanti innovatori under 35 del mondo. “Prima di questo studio erano stati realizzati sistemi capaci di ricevere stimoli, ma non in grado di eccitarsi e mantenere l’eccitamento a loro volta”.
E’ il primo vero passo verso un cervello “cyborg” in grado di integrare neuroni e circuiti elettronici, così da poter riparare, in un futuro di cui è difficile prevedere la data, i danni apportati dalle malattie neurodegenerative. Possiamo considerare le sinapsi come dei postini che si incaricano di trasportare un impulso elettrochimico dal neurone che l’ha emesso, ovvero il “mittente” nella nostra metafora, e il neurone che lo riceve, ovvero il “destinatario”. Nella ricerca dell’IIT il “mittente” consiste in un gruppo dii neuroni di topo in grado di emettere il “messaggio”, ovvero il neurotrasmettitore dopamina. Il “destinatario” è un microchip capace di attivarsi – come un vero neurone – dopo la ricezione di una certa quantità di
dopamina, e di tenere conto della dopamina ricevuta

“Questo secondo meccanismo è simile all’apprendimento, perché fa in modo che ai neuroni che comunicano maggiormente tra loro, magari perché sono due concetti che abbiamo
associato nella nostra memoria, diventi più facile comunicare ancora di più, rinsaldando la connessione” spiega Francesca Santoro. Esistono già dei chip utilizzati per impianti cerebrali, ad esempio quelli che – secondo un paradigma detto “deep brain stimulation” emettono stimoli in grado di fermare il tremore del Parkinson. “Ma quelli sono chip che, per quanto utili, sono “stupidi”. Ovvero non possono interagire davvero con i neuroni, reagendo agli stimoli che i neuroni emettono. Questa sinapsi bioibrida, invece, permetterà a un circuito – in plastica e non in silicio, e quindi più flessibile e biocompatibile – di rimpiazzare dei neuroni danneggiati”. Per ora la sinapsi artificiale è solo un primo passo in questa
direzione, perché non ha ancora le dimensioni giuste: “Le sinapsi nel nostro cervello misurano 1-2 micron. Invece la nostra sinapsi artificiale è un rettangolo con dimensioni che possono variare tra 10 e 200 micron per un lato, e 40 e 100 micron per l’altro” spiega Santoro.

Fonte Link: repubblica.it

 

dopamina, e di tenere conto della dopamina ricevuta.

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