Dialogare con “l’altro cervello”, astrociti e grafene
La recente ricerca pubblicata su Nature Nanotechnology ha portato alla luce un’innovazione rivoluzionaria nel campo delle neuroscienze. Questo studio, coordinato dall’Istituto per la Sintesi Organica e la Fotoreattività del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr-Isof), ha dimostrato come l’utilizzo delle proprietà uniche del grafene possa permettere il controllo selettivo dei segnali degli astrociti, influenzando così l’attività neuronale.
Il Ruolo Cruciale degli Astrociti
Gli astrociti sono cellule cerebrali a forma di stella che, insieme ai neuroni, svolgono funzioni essenziali all’interno del cervello. Queste cellule, spesso trascurate nella ricerca neuroscientifica, modulano le sinapsi e partecipano ai meccanismi di memoria, apprendimento e comportamento. In particolare, gli astrociti comunicano tra loro, con i neuroni e con i vasi sanguigni attraverso un complesso codice basato sugli ioni di calcio.
La Rivoluzione del Grafene
Il grafene, un materiale costituito da un singolo strato di atomi di carbonio, possiede proprietà elettriche, termiche e meccaniche eccezionali. La sua applicazione nelle neuroscienze sta aprendo nuove possibilità per l’interazione con le cellule cerebrali. Grazie alle sue caratteristiche uniche, il grafene può essere utilizzato per creare elettrodi in grado di stimolare selettivamente gli astrociti, generando risposte diverse a seconda della tipologia di elettrodo impiegato.
La Ricerca e i Suoi Protagonisti
Il progetto, condotto da un team internazionale di scienziati, vede la collaborazione tra il Cnr-Isof, l’Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati (Cnr-Ismn), i dipartimenti Fabit e Dei dell’Università di Bologna (Unibo) e l’Istituto di Medicina Sperimentale della Czeck Academy of Science di Praga. Tra i principali ricercatori, spiccano i nomi di Vincenzo Palermo, Valentina Benfenati ed Emanuele Treossi.
Metodologia e Scoperte
Il team di ricerca ha combinato diverse proprietà del grafene per sviluppare un approccio innovativo e efficace per stimolare ed interrogare selettivamente gli astrociti. “Lo studio ci ha confermato che gli astrociti possono essere eccitati da un campo elettrico e che forniscono una risposta diversa in base alla tipologia di elettrodi attraverso i quali vengono stimolati”, spiega Vincenzo Palermo. Questo avviene attraverso l’attivazione di differenti “codici” di calcio, grazie alle proprietà uniche e controllabili dell’ossido di grafene.
Implicazioni per le Neuroscienze
Gli studi degli ultimi quarant’anni hanno completamente rivoluzionato la visione neurocentrica del cervello, che attribuiva le capacità cognitive esclusivamente all’attività dei neuroni. Tuttavia, nonostante l’importanza degli astrociti, la loro funzione è ancora poco compresa e molte tecnologie per lo studio del cervello e la cura delle malattie del sistema nervoso sono focalizzate sulla modulazione selettiva dei neuroni.
Nuovi Orizzonti per la Ricerca
“Il nostro approccio mira a generare tecnologie in grado di dialogare con gli astrociti: un cambio di paradigma di cui siamo stati pionieri e che oggi è adottato da sempre più studiosi”, afferma Valentina Benfenati. Questo cambiamento di prospettiva potrebbe permetterci di affrontare e comprendere meglio le funzionalità cerebrali ancora oscure e risolvere alcune disfunzionalità legate ai segnali di calcio negli astrociti, implicati in patologie come ictus ed epilessia.
Il Sostegno Internazionale
Il lavoro è stato supportato da vari progetti di ricerca, tra cui il progetto europeo Astrotech, Prin-Pnrr Nanodyn, e i progetti Us-Afosr Astrolight e Astrotalk. Il progetto Graphene Flagship, guidato da Vincenzo Palermo, ha anch’esso giocato un ruolo cruciale. Queste attività si inseriscono nella strategia del gruppo di lavoro su Advanced Materials, Nanomaterials and Biophysics della Commissione Congiunta Italia-USA su scienza e tecnologia.
Le Prospettive Future
La capacità di controllare i segnali degli astrociti attraverso il grafene non solo apre nuove strade nella ricerca neuroscientifica, ma potrebbe anche avere importanti implicazioni cliniche. Tecnologie basate su questo principio potrebbero rivoluzionare il trattamento di malattie neurologiche, migliorando la qualità della vita dei pazienti.
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