Impianti cerebrali all'avanguardia

Quando ero alle superiori e mancava poco alla scelta universitaria, non mi era mai venuto in mente di prendere Medicina. I troppi anni e il contatto con la sofferenza mi spaventavano. Però, almeno per gioco, avevo provato a chiedermi quale specializzazione avrei voluto scegliere. La risposta era una sola: Neurologia. Mi affascinava e mi affascina tuttora la nostra materia grigia e le sue potenzialità. Naturalmente, come si dice, non è tutto oro ciò che luccica: mi sarei imbattuto in patologie mica da ridere. Tuttavia, al riguardo, nei successivi anni la tecnologia ha corso veloce. Ora si parla di impianti cerebrali sotto pelle che potrebbero stravolgere il settore e dare speranza a  seri problemi.

Alla Harvard Medical School stanno testando un nuovo tipo di impianto encefalico che ha lo scopo di ripristinare la vista ai non vedenti. Ma si potrebbe estendere ad altre disabilità. I test inizieranno il mese prossimo sulle scimmie, per memorizzare più dati possibili e sperimentare a fondo questa neuro-tecnologia all'avanguardia. Fino ad oggi, infatti, sono stati realizzati esperimenti di altro genere, come consentire ad una persona, con gli arti superiori paralizzati, di bere autonomamente tramite un braccio robotico; oppure permettere ai non vedenti di intravedere qualche luce. In questi casi, però, gli elettrodi impiantati diventavano col tempo inutilizzabili: intorno a loro si formava del tessuto cicatriziale che degradava il collegamento elettrico con le cellule cerebrali.

I ricercatori di Boston utilizzeranno un nuovo tipo di impianto che può poggiare sulla superficie del cervello, invece di penetrare all'interno dell'organo. Una serie di bobine microscopiche, di spessore circa quello dei capelli, generano dei campi magnetici che vanno selettivamente ad indurre attività elettrica in particolari punti del tessuto cerebrale. Il dispositivo sarà utilizzato per stimolare la corteccia visiva delle scimmie, cercando di ricreare l'attività normalmente innescata dai segnali provenienti dagli occhi, senza usare questi ultimi. L'obiettivo finale è quello di utilizzare l'impianto per convertire i segnali da una microscopica telecamera in attività neurologica interpretata correttamente. Gli scienziati affermano che l'efficacia delle bobine non dovrebbe peggiorare nel corso del tempo, visto che i campi magnetici non sono ostacolati dal tessuto e perciò le piccole correnti elettriche risultano più affidabili negli anni.

Il buon Obama, tra l'altro, aveva lanciato l'iniziativa BRAIN (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies), creata per migliorare la comprensione del funzionamento dell'encefalo. Questo progetto rientra nella stessa iniziativa e da lì attingerà i fondi, anche se la tecnologia è nata all'interno dell'istituto di ricerca PARC, di proprietà della Xerox. Si tratta comunque di un nuovo approccio molto promettente, anche se ci vorrà del tempo prima che diventi chiaro come utilizzarlo negli esseri umani. I colleghi dell'Università della California, a San Diego, si sono mostrati entusiasti. Ad esempio, il professor Coleman ha dichiarato che le piccole bobine potrebbero essere utilizzate per almeno altre due tecniche: modulare l'attività dei milioni di neuroni associati al sistema digestivo umano, oppure riuscire ad agire sul nervo vago nel torace per controllare i sintomi dei disturbi post-traumatici da stress.

Nel frattempo, c'è una parte di scienza che ha bisogno di cervelli. Non in fuga e nemmeno brillanti. Se volete, approfondite qui.

(fonte https://www.technologyreview.com/s/603602/this-technology-could-finally-make-brain-implants-practical ; si ringrazia il sito http://www.popsci.com per la gentile concessione della foto)

Virus, incontri ravvicinati

Ogni anno ai primi freddi ci troviamo a combattere con patologie più o meno importanti, tra le quali influenza e raffreddore la fanno da padroni. Oltre ai danni economici e sociali, le cui statistiche sul piccolo schermo sono sempre ben evidenziate, a noi tocca attendere che passi, fazzoletti e termometro alla mano, oppure sentire medico e farmacista. Ma forse tra qualche anno basteranno poche ore per rimetterci in sesto. Alla Scuola di Ingegneria e Scienze Applicate di Harvard (HSEAS) stanno infatti sperimentando tecniche di analisi all’avanguardia per osservare i virus e comprendere come si moltiplicano, al fine di bloccare questo meccanismo sul nascere.

I virus come l'influenza si diffondono e si riproducono in modo molto efficace per la loro straordinaria capacità di auto-assemblarsi spontaneamente in grandi numeri. Attività che avviene molto in fretta dando luogo a strutture molto resistenti. Per i ricercatori in campo medico riuscire a capire qual è il meccanismo alla loro base può essere importantissimo al fine di progettare farmaci che ne impediscano la formazione. Il team dell'HSEAS ha messo a punto un sistema per monitorare virus di dimensioni nanometriche (meno di 1/10000 del diametro di un capello) con variazioni temporali inferiori al millisecondo. Tale sistema fa parte di un progetto che punta a scrutare da vicino singole proteine ​​e molecole genomiche, mentre si combinano tra loro ad alte velocità per creare un virus.

La tecnica di base è quella di osservare queste particelle così minuscole mediante la dispersione della luce. E' una tecnica già usata in passato, nota come diffusione elastica, ed emette un numero illimitato di fotoni (le più piccole particelle di luce rilevabili) alla volta, risolvendo il problema legato alla velocità di misurazione. Tuttavia, questi fotoni interagiscono con i granelli ridottissimi di polvere, con la luce riflessa; inoltre alcune imperfezioni del cammino ottico rischiano di non far ottenere risultati veritieri. Su alcune applicazioni a scala più grande viene usata la microscopia a fluorescenza, ma essa non può funzionare a dimensioni così ridotte. Ad Harvard invece i ricercatori sono riusciti ad osservare il moto di alcuni virus di soli 26 nanometri di diametro, con una serie di molte migliaia di "scatti" al secondo. Ciò è stato possibile con fibre ottiche dalla qualità eccezionale, provenienti da laboratori di ricerca in telecomunicazioni. La fibra contiene delle nanoparticelle liquide che veicolano in modo opportuno la luce, diretta poi verso un microscopio elettronico.

Il passaggio successivo di monitorare le proteine ​​virali non sarà semplice, dato che queste  disperdono una luce anche 1000 volte inferiore a quella di un singolo virus. Ma la strada tracciata ha importanti sviluppi futuri. Comprendere tutte le fasi del processo di auto-assemblaggio virale sarà la chiave per riuscire ad interferire con questo processo, minimizzandone gli effetti negativi sugli esseri viventi. Un altro aspetto positivo che scaturisce da un simile studio verrà da nuove applicazioni con i materiali sintetici a livello microscopico: gli ingegneri potrebbero riuscire a creare nanomateriali che si riproducono spontaneamente. Ancora una volta, preziosi consigli dal mondo del creato.

(fonte http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-12/hjap-svi120715.php ; si ringrazia il sito http://7-themes.com/  per la gentile concessione della foto)