Salute 20 febbraio 2018

Nel cervello si “viaggia” con la fibra ottica. Parlano i giovani ricercatori italiani pubblicati su Nature

ESCLUSIVA | «Conoscendo questo meccanismo, in futuro potremmo essere in grado di intervenire laddove c’è una carenza di trasmissione dell’impulso nervoso, come in presenza di sclerosi multipla». Sanità Informazione ha intervistato gli autori dello studio 

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Antenne e fibre ottiche esistono da ben prima che l’uomo li inventasse. Sono infatti, da sempre, nel nostro cervello. Una ricerca condotta da un gruppo di giovani ricercatori italiani ha infatti portato alla luce il fatto che gli impulsi nervosi all’interno del cervello vengono generati da un sistema di nanoantenne che emettono onde elettromagnetiche, poi trasmesse mediante lo stesso principio che si verifica nelle fibre ottiche.

«Conoscere il meccanismo che è alla base della neurotrasmissione potrà permetterci, in futuro, di intervenire laddove c’è una carenza di trasmissione dell’impulso nervoso, come ad esempio in presenza di sclerosi multipla», spiega a Sanità Informazione una delle autrici dello studio, Roberta Galeazzi, ricercatrice in chimica organica presso l’Università Politecnica delle Marche. «In futuro si potrebbero riconnettere e ripristinare le connessioni mancanti».

La trasmissione dei segnali avviene lungo la fibra nervosa (o assone). Alcuni assoni sono dotati di un rivestimento formato da una sostanza detta mielina, interrotta ad intervalli regolari da brevi segmenti di assone “nudo”, detti nodi di Ranvier. Secondo gli autori dello studio, sui nodi di Ranvier si realizza una sistema di nanoantenne in grado di emettere onde elettromagnetiche. Un sistema molto complesso di cooperazione tra le nanoantenne concentrerebbe il massimo della radiazione elettromagnetica emessa verso il tratto di assone rivestito di mielina, che la trasporterebbe funzionando come una fibra ottica.

«Sapevamo che l’impulso si propagasse lungo il neurone attraverso un meccanismo di tipo saltatorio, passando quindi da un nodo di Ranvier ad un altro, ma non era nota la modalità in cui veniva trasmesso – spiega la Professoressa Galeazzi -. La nostra ricerca ha evidenziato che la radiazione elettromagnetica viene propagata lungo gli assoni in modo molto efficiente perché la guaina mielinica che circonda l’assone funziona come un isolante. L’impulso si propaga quindi in un vero e proprio cavo di fibra ottica».

«Le implicazioni mediche di questa scoperta sono potenzialmente piuttosto vaste – aggiunge Andrea Zangari, medico dell’Azienda Ospedaliera San Camillo Forlanini di Roma -. Utilizzando la luce possiamo studiare, misurare ed eventualmente manipolare l’attività nervosa. Si può ipotizzare la creazione di fibre ottiche, di vere e proprie protesi che sostituiscano le fibre nervose compromesse, ma che potrebbero essere compensate anche fornendo questo tipo di energia a cui i neuroni rispondono. E non penso solo a disturbi neurovegetativi come la sclerosi multipla, ma anche a danni ai nervi o al tessuto cerebrale. Inoltre questa forma di comunicazione è molto più ricca e permette una finezza maggiore rispetto agli impulsi elettrici, e questo potrebbe aiutarci nell’interfacciare l’attività nervosa con strumenti bionici, come gli arti artificiali. Quindi sicuramente le potenzialità sono importanti, ma il passo per realizzarle è ancora lontano».

La ricerca è stata pubblicata su una rivista del gruppo Nature “Scientific Reports” ed è frutto del lavoro di un gruppo di ricerca multidisciplinare composto, oltre che da Andrea Zangari e Roberta Galeazzi, da Davide Micheli, Ingegnere di TIM S.P.A. di Roma, e Antonio Tozzi, fisico dell’Azienda USL Toscana Sud Est.

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