Iscriviti alla newsletter



Registrati alla newsletter (giornaliera o settimanale):
Ricevi aggiornamenti sulla malattia, gli eventi e le proposte dell'associazione. Il tuo indirizzo email è usato solo per gestire il servizio, non sarà mai ceduto ad altri.


Sviluppata, anche da ricercatori italiani, sinapsi artificiale che lavora con le cellule viventi

Artificial synapse prof Alberto SalleoAlberto Salleo (a sinistra), professore associato di scienza dei materiali e ingegneria alla Stanford University, e il primo autore dello studio Scott Keene, caratterizzano le proprietà elettrochimiche di una sinapsi artificiale, dispositivo bioibrido che si integra con le cellule viventi. (Fonte: L.A. Cicero)

Nel 2017, i ricercatori della Stanford University hanno presentato un nuovo dispositivo che imita il processo di apprendimento neurale efficiente ed a basso consumo energetico del cervello. Era una versione artificiale di una sinapsi (lo spazio attraverso cui transitano i neurotrasmettitori per comunicare da un neurone all'altro) composto da materiali organici.


Nel 2019, i ricercatori hanno assemblato insieme in un apparato 9 sinapsi artificiali, dimostrando che possono essere programmate simultaneamente per imitare il funzionamento in parallelo del cervello.


Ora, con uno studio pubblicato il 15 giugno su Nature Materials, hanno testato la prima versione bioibrida delle loro sinapsi artificiali e hanno dimostrato che può comunicare con le cellule viventi. Tecnologie future, derivanti da questo dispositivo, potrebbero funzionare rispondendo direttamente ai segnali chimici provenienti dal cervello. La ricerca è stata condotta in collaborazione con ricercatori dell'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Napoli, e dell'Università della Tecnologia di Eindhoven nei Paesi Bassi.


“Questo documento evidenzia realmente la forza unica dei materiali che usiamo di interagire con la materia vivente”, ha detto Alberto Salleo, professore di scienza dei materiali e ingegneria della Stanford e co-autore senior della ricerca. “Le cellule sono felici di risiedere sul polimero morbido. Ma la compatibilità va più in profondità: questi materiali funzionano con le stesse molecole che usano naturalmente i neuroni“.


Mentre altri dispositivi cerebrali integrati richiedono un segnale elettrico per rilevare ed elaborare i messaggi del cervello, le comunicazioni tra il dispositivo e le cellule viventi avvengono attraverso l'elettrochimica, come se il materiale fosse solo un altro neurone che riceve messaggi dal suo vicino.

 

Come imparano i neuroni

La sinapsi bioibrida artificiale è costituita da due elettrodi di polimero morbido, separati da una trincea riempita con soluzione elettrolitica, che svolge le funzioni della parte della fessura sinaptica che separa i neuroni comunicanti nel cervello.


Quando le cellule viventi sono posizionate sopra un elettrodo, i neurotrasmettitori che tali cellule rilasciano possono reagire con l'elettrodo, producendo ioni. Gli ioni viaggiano attraverso la trincea al secondo elettrodo e modulano lo stato di conduzione di questo elettrodo. Parte di quel cambiamento è conservato, simulando il processo di apprendimento che si verifica in natura.


“In una sinapsi biologica, essenzialmente tutto è controllato da interazioni chimiche alla giunzione sinaptica. Ogni volta che le cellule comunicano tra loro, stanno usando la chimica“, ha dichiarato Scott Keene, dottorando della Stanford e primo coautore dello studio. “Essere in grado di interagire con la chimica naturale del cervello è il valore aggiunto del dispositivo”.


Questo processo imita lo stesso tipo di apprendimento delle sinapsi biologiche, che è altamente efficiente in termini di energia, perché calcolo e immagazzinamento della memoria si svolgono in una sola azione. Nei sistemi informatici più tradizionali, i dati vengono prima elaborati e poi successivamente trasferiti allo stoccaggio.


Per testare il dispositivo, i ricercatori hanno usato cellule neuroendocrine di ratto che rilasciano il neurotrasmettitore dopamina. Prima di eseguire l'esperimento, non sapevano bene come la dopamina avrebbe potuto interagire con il loro materiale, ma hanno visto un cambiamento permanente nello stato del loro dispositivo dopo la prima reazione.


“Sapevamo che la reazione è irreversibile, quindi ha senso che avrebbe causato una variazione permanente nello stato di conduzione del dispositivo”, ha detto Keene. “Ma era difficile sapere se avremmo raggiunto il risultato previsto sulla carta finché non l'abbiamo visto accadere in laboratorio. È stato solo allora che ci siamo resi conto del potenziale che questo ha per emulare il processo di apprendimento a lungo termine di una sinapsi”.

 

Un primo passo

Questo progetto bioibrido è così nelle fasi iniziali che l'obiettivo principale della ricerca attuale era semplicemente quello di farlo funzionare. “È una dimostrazione che questa comunicazione, che fonde chimica ed elettricità, è possibile”, ha detto Salleo. “Si potrebbe dire che è un primo passo verso un'interfaccia cervello-macchina, ma è un primo passo molto piccolo”.


Ora che i ricercatori hanno testato con successo il loro progetto, stanno delineando i percorsi migliori per la ricerca futura, che potrebbero includere il lavoro su computer ispirati al cervello, interfacce cervello-macchina, dispositivi medici o nuovi strumenti di ricerca per le neuroscienze. Stanno già lavorando per migliorare il funzionamento del dispositivo in ambienti biologici più complessi, che contengono diversi tipi di cellule e neurotrasmettitori.

 

 

 


Fonte: Taylor Kubota in Stanford University (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: Scott T. Keene, Claudia Lubrano, Setareh Kazemzadeh, Armantas Melianas, Yaakov Tuchman, Giuseppina Polino, Paola Scognamiglio, Lucio Cinà, Alberto Salleo, Yoeri van de Burgt & Francesca Santoro. A biohybrid synapse with neurotransmitter-mediated plasticity. Nature Materials, 15 June 2020, DOI

Copyright: Tutti i diritti di eventuali testi o marchi citati nell'articolo sono riservati ai rispettivi proprietari.

Liberatoria: Questo articolo non propone terapie o diete; per qualsiasi modifica della propria cura o regime alimentare si consiglia di rivolgersi a un medico o dietologo. Il contenuto non rappresenta necessariamente l'opinione dell'Associazione Alzheimer onlus di Riese Pio X ma solo quella dell'autore citato come "Fonte". I siti terzi raggiungibili da eventuali collegamenti contenuti nell'articolo e/o dagli annunci pubblicitari sono completamente estranei all'Associazione, il loro accesso e uso è a discrezione dell'utente. Liberatoria completa qui.

Nota: L'articolo potrebbe riferire risultati di ricerche mediche, psicologiche, scientifiche o sportive che riflettono lo stato delle conoscenze raggiunte fino alla data della loro pubblicazione.


 

Notizie da non perdere

Studio rivela dove vengono memorizzati i frammenti di memoria

22.07.2022 | Ricerche

Un momento indimenticabile in un ristorante può non essere esclusivamente il cibo. Gli o...

L'esercizio fisico dà benefici cognitivi ai pazienti di Alzheimer

29.06.2015 | Ricerche

Nel primo studio di questo tipo mai effettuato, dei ricercatori danesi hanno dimostrato che l'ese...

Età degli organi biologici prevede il rischio di malattia con decenni di antic…

11.03.2025 | Ricerche

I nostri organi invecchiano a ritmi diversi e un esame del sangue che determina quanto ciascuno è...

Perché la tua visione può prevedere la demenza 12 anni prima della diagnosi

24.04.2024 | Ricerche

 

Gli occhi possono rivelare molto sulla salute del nostro cervello: in effetti, i p...

Perché le cadute sono così comuni nell'Alzheimer e nelle altre demenze?

4.09.2020 | Esperienze & Opinioni

Le cadute hanno cause mediche o ambientali

Una volta che si considerano tutte le divers...

Ricetta per una vita felice: ingredienti ordinari possono creare lo straordina…

9.09.2019 | Esperienze & Opinioni

Se potessi porre ad ogni essere umano sulla Terra una domanda - qual è la ricetta per un...

Identificata nuova forma di Alzheimer ad esordio molto precoce

16.06.2020 | Ricerche

Ricercatori della Mayo Clinic hanno definito una forma di morbo di Alzheimer (MA) che co...

La scoperta del punto di svolta nell'Alzheimer può migliorare i test di n…

20.05.2022 | Ricerche

 Intervista al neurologo William Seeley della Università della California di San Francisco

...

Menopausa precoce e terapia ormonale ritardata alzano il rischio di Alzheimer

17.04.2023 | Ricerche

Le donne hanno più probabilità degli uomini di sviluppare il morbo di Alzheimer (MA), e ...

Nuovo sensore nel cervello offre risposte all'Alzheimer

12.03.2021 | Ricerche

Scienziati della Università della Virginia (UVA) hanno sviluppato uno strumento per moni...

Il 'Big Bang' dell'Alzheimer: focus sulla tau mortale che cambi…

11.07.2018 | Ricerche

Degli scienziati hanno scoperto un "Big Bang" del morbo di Alzheimer (MA) - il punto pre...

L'Alzheimer è composto da quattro sottotipi distinti

4.05.2021 | Ricerche

Il morbo di Alzheimer (MA) è caratterizzato dall'accumulo anomale e dalla diffusione del...

Le cellule immunitarie sono un alleato, non un nemico, nella lotta all'Al…

30.01.2015 | Ricerche

L'amiloide-beta è una proteina appiccicosa che si aggrega e forma picco...

L'invecchiamento è guidato da geni sbilanciati

21.12.2022 | Ricerche

Il meccanismo appena scoperto è presente in vari tipi di animali, compresi gli esseri umani.

Il sonno resetta i neuroni per i nuovi ricordi del giorno dopo

11.09.2024 | Ricerche

Tutti sanno che una buona notte di sonno ripristina l'energia di una persona; ora un nuo...

LipiDiDiet trova effetti ampi e duraturi da intervento nutrizionale all'i…

9.11.2020 | Ricerche

Attualmente non esiste una cura nota per la demenza, e le terapie farmacologiche esisten...

Il cammino può invertire l'invecchiamento del cervello?

2.09.2021 | Esperienze & Opinioni

Il cervello è costituito principalmente da due tipi di sostanze: materia grigia e bianca...

Falsi miti: perché le persone sono così pessimiste sulla vecchiaia?

4.06.2020 | Esperienze & Opinioni

Non smettiamo di giocare perché invecchiamo, ma invecchiamo perché smettiamo di giocare ...

Dosi basse di radiazioni possono migliorare la qualità di vita nell'Alzhe…

6.05.2021 | Ricerche

Individui con morbo di Alzheimer (MA) grave hanno mostrato notevoli miglioramenti nel co...

Sintomi visivi bizzarri potrebbero essere segni rivelatori dell'Alzheimer…

1.02.2024 | Ricerche

Un team di ricercatori internazionali, guidato dall'Università della California di San F...

Logo AARAssociazione Alzheimer OdV
Via Schiavonesca 13
31039 Riese Pio X° (TV)

Seguici su

 
enfrdeites

We use cookies

Utilizziamo i cookie sul nostro sito Web. Alcuni di essi sono essenziali per il funzionamento del sito, mentre altri ci aiutano a migliorare questo sito e l'esperienza dell'utente (cookie di tracciamento). Puoi decidere tu stesso se consentire o meno i cookie. Ti preghiamo di notare che se li rifiuti, potresti non essere in grado di utilizzare tutte le funzionalità del sito.