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

5 tipi di ricerca, sottostudiati al momento, potrebbero darci trattamenti per …

27.04.2020 | Esperienze & Opinioni

Nessun ostacolo fondamentale ci impedisce di sviluppare un trattamento efficace per il m...

Identificazione dei primi segnali dell'Alzheimer

7.03.2022 | Ricerche

Un team multidisciplinare di ricerca, composto da ricercatori del progetto ARAMIS, dell...

Ricercatori del MIT recuperano con la luce i ricordi 'persi'

29.05.2015 | Ricerche

I ricordi che sono stati "persi" a causa di un'amnesia possono essere richiamati attivando le cel...

Il Protocollo Bredesen: si può invertire la perdita di memoria dell'Alzhe…

16.06.2016 | Annunci & info

I risultati della risonanza magnetica quantitativa e i test neuropsicologici hanno dimostrato dei...

Pensaci: tenere attivo il cervello può ritardare l'Alzheimer di 5 anni

21.07.2021 | Ricerche

Mantenere il cervello attivo in vecchiaia è sempre stata un'idea intelligente, ma un nuo...

La consapevolezza di perdere la memoria può svanire 2-3 anni prima della compa…

27.08.2015 | Ricerche

Le persone che svilupperanno una demenza possono cominciare a perdere la consapevolezza dei propr...

Variante della proteina che causa l'Alzheimer protegge dalla malattia

15.02.2021 | Ricerche

Le scoperte di un nuovo studio sul morbo di Alzheimer (MA), guidato da ricercatori dell...

Scoperta importante sull'Alzheimer: neuroni che inducono rumore 'cop…

11.06.2020 | Ricerche

I neuroni che sono responsabili di nuove esperienze interferiscono con i segnali dei neu...

Il ciclo dell'urea astrocitica nel cervello controlla la lesione della me…

30.06.2022 | Ricerche

Nuove scoperte rivelano che il ciclo dell'urea negli astrociti lega l'accumulo di amiloide-beta e la...

'Tau, disfunzione sinaptica e lesioni neuroassonali si associano di più c…

26.05.2020 | Ricerche

Il morbo di Alzheimer (MA) comporta il deperimento caratteristico di alcune regioni del ...

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...

Cibo per pensare: come la dieta influenza il cervello per tutta la vita

7.10.2024 | Esperienze & Opinioni

Una quantità di ricerche mostra che ciò che mangiamo influenza la capacità del corpo di ...

Gas xeno potrebbe proteggere dall'Alzheimer, almeno nei topi; previsti te…

30.01.2025 | Ricerche

Molti dei trattamenti perseguiti oggi per proteggere dal morbo di Alzheimer (MA) sono co...

Ritmi cerebrali non sincronizzati nel sonno fanno dimenticare gli anziani

18.12.2017 | Ricerche

Come l'oscillazione della racchetta da tennis durante il lancio della palla per servire un ace, l...

Qualità della vita peggiora quando l'Alzheimer è complicato dal cancro

28.04.2023 | Esperienze & Opinioni

Che considerazioni si possono fare per una persona con Alzheimer che riceve anche la diagnosi di can...

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...

Nuova terapia che distrugge i grovigli di tau si dimostra promettente

30.09.2024 | Ricerche

Degli scienziati hanno sviluppato potenziali terapie che rimuovono selettivamente le proteine ​​t...

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...

Studio rafforza il legame tra vaccino contro l'herpes zoster e minore ris…

10.04.2025 | Ricerche

La nuova analisi di un programma di vaccinazione in Galles ha scoperto che il vaccino contro l'he...

Orienteering: un modo per addestrare il cervello e contrastare il declino cogn…

27.01.2023 | Ricerche

Lo sport dell'orienteering (orientamento), che attinge dall'atletica, dalle capacità di ...

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

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.