Campi magnetici usati per attivare i neuroni a distanza nei moscerini

Credito: Rice University - YouTube

Un team di ricercatori descrive, in un nuovo studio apparso su Nature Materials, un metodo per l’attivazione mirata di determinati circuiti cerebrali attraverso l’utilizzo di campi magnetici nei moscerini della frutta. Il team di neuroingegneri della Rice University ha, in sostanza, creato una tecnologia per attivare i neuroni, e quindi circuiti cerebrali specifici, con un metodo “wireless”, e dunque a distanza, con la stessa attivazione che può avvenire in meno di un secondo.

Controllo a distanza dei circuiti cerebrali

Jacob Robinson, un professore di ingegneria elettrica e informatica alla Rice e autore dello studio, spiega che attualmente gli scienziati sono alla ricerca di nuovi metodi sempre più precisi e sempre meno invasivi per studiare il cervello o per trattare le patologie neurologiche. Il controllo a distanza dei circuiti cerebrali sarebbe, spiega il ricercatore, il Santo Graal per il campo delle neurotecnologie. E risultato raggiunto da questo studio rappresenta “un passo importante verso questo obiettivo perché aumenta la velocità del controllo magnetico remoto, rendendolo più vicino alla velocità naturale del cervello”.

Metodo più veloce degli altri

Secondo quanto spiega Robinson, il metodo che ha creato insieme ai colleghi permette l’attivazione dei circuiti neurali ad una velocità 50 volte più bassa di quella delle migliori tecnologie simili, quelle basate sulla stimolazione magnetica dei neuroni. Il progresso è avvenuto, spiega Robinson, dopo che l’autore principale dello studio, Charles Sebesta, ha avuto l’idea di usare un nuovo canale ionico che è sensibile alla variazione della temperatura.

Il metodo

Il metodo usa l’ingegneria genetica per agire su un determinato canale ionico sensibile al calore nei neuroni. Ciò induce un particolare comportamento nei moscerini della frutta, quello di aprire parzialmente le ali, un gesto che tra l’altro si esegue durante l’accoppiamento. Per fare ciò hanno prima iniettato nel corpo dei moscerini delle nanoparticelle le quali possono essere riscaldate con un campo magnetico. Hanno quindi usato un magnete per riscaldare, a distanza, le suddette nanoparticelle e ciò attivava i neuroni nell’area del cervello relegata a quello specifico comportamento.

Attivare cellule geneticamente profilate in un particolare momento

La possibilità di attivare cellule geneticamente profilate in un particolare momento potrebbe rivelarsi molto utile non solo per analizzare il cervello ma anche per ideare nuove tecnologie e interfacce cervello-macchina. Il team di Robinson attualmente sta cercando di capire come ridare parzialmente una sorta di “vista” alle persone non vedenti stimolando particolari aree del cervello collegate alla stessa vista. “L’obiettivo a lungo termine di questo lavoro è creare metodi per attivare specifiche regioni del cervello negli esseri umani per scopi terapeutici senza mai dover eseguire un intervento chirurgico”, spiega Robinson.

Video

Note e approfondimenti

  1. Wireless activation of targeted brain circuits in less than one second | Rice News | News and Media Relations | Rice University
  2. Subsecond multichannel magnetic control of select neural circuits in freely moving flies | Nature Materials (DOI: 10.1038/s41563-022-01281-7)
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