Scienza

Minuscole sonde di silicio consentono agli scienziati di misurare il cervello

Gli scienziati hanno sviluppato sonde sottilissime che consentono di registrare l’attività di centinaia di neuroni cerebrali.

Con oltre 70 miliardi di neuroni che controllano il nostro modo di pensare, percepire e comportarci, il cervello umano è uno degli oggetti più complessi tra quelli conosciuti del nostro pianeta. Per svelare i suoi segreti, gli scienziati devono misurare contemporaneamente migliaia di singoli neuroni presenti al suo interno. Il risultato di questi sforzi è semplice: più ne sappiamo del funzionamento del nostro cervello, migliori saranno le possibilità di trattare con successo malattie come l’Alzheimer e la depressione.

“Scoprire come fa a collaborare un numero infinito di neuroni è il primo passo per capire come funziona il telencefalo”, spiega il neuroscienziato Matteo Carandini. “Fino a poco tempo fa era possibile misurare l’attività dei singoli neuroni entro una zona specifica del cervello oppure rivelare pattern più estesi a livello di singola regione, ma non entrambe le cose contemporaneamente”. Il motivo era che il metodo tradizionale utilizzato fino a quel momento si basava sull’utilizzo di elettrodi cablati, dotati solo di circa 24 sonde di misurazione, delle quali poteva essere collocato nel cervello solo un numero molto limitato alla volta.

Le sonde di silicio registrano l’attività dei neuroni nel cervello nel suo complesso

Tuttavia, un team di scienziati è riuscito a sviluppare delle sonde di silicio ultrasottili. I “Neuropixel” sono dotati di oltre 960 siti di misurazione che possono essere suddivisi attraverso l’intero cervello. Utilizzando questi Neuropixel, gli scienziati possono registrare un numero maggiore di neuroni allo stesso tempo in un singolo esperimento, come mai era accaduto prima. I risultati di questi esperimenti consentiranno agli scienziati di scoprire come fa il cervello umano a prendere decisioni e come vengono regolate le nostre emozioni.

Grazie alle nuove sonde, gli scienziati possono registrare un numero maggiore di cellule nervose, come non era mai accaduto in passato. Immagine: HHMI Janelia Research Campus – Timothy Harris Lab

Le sonde Neuropixel sono lunghe un centimetro, larghe 70 x 20 micrometri e dotate di oltre 100 siti di misurazione al millimetro. I segnali elettrici rilevati dalle sonde vengono automaticamente convertiti in dati, in modo che possano essere analizzati da un computer per ottenere informazioni significative sull’attività delle singole cellule cerebrali.

I Neuropixel saranno presto disponibili a prezzo di costo

Andrew Welchman, professore di psicologia all’Università di Cambridge, è entusiasta di questa nuova tecnologia: “Si tratta di un passo avanti significativo verso la comprensione di come funziona il cervello”. Secondo Welchman, le nuove sonde porteranno (metaforicamente) le ricerche sul cervello dall’era della televisione in bianco e nero ai grandi televisori a schermo piatto ad alta risoluzione. “Le sonde Neuropixel cambieranno le nostre conoscenze e persino il nostro modo di pensare sul cervello. Abbiamo ancora molta strada da fare per scoprire i misteri della nostra mente, ma questa nuova tecnologia è un passo avanti importante”.

400 prototipi di Neuropixel sono già stati utilizzati nei centri di ricerca. E a partire dal prossimo anno, le sonde saranno disponibili a prezzo di costo per gli scienziati di tutto il mondo, per dare inizio a una nuova era nel campo della ricerca sul cervello.

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