Promettenti le cellule nervose artificiali

Ricercatori in Svezia stanno oltrepassando il confine nel campo della comunicazione delle cellule nervose, creando la prima cellula nervosa artificiale capace di comunicare con le cellule nervose umane. La ricerca alimenterà la conoscenza nel campo della patofisiologia, degli obiettivi molecolari e le terapie per la cura di diversi disturbi del sistema nervoso, come ad esempio il morbo di Parkinson. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Materials.

Gli scienziati hanno stimolato segnali nervosi nel sistema nervoso usando metodi basati sulla stimolazione elettrica. Gli impianti cocleari, per esempio, sono inseriti chirurgicamente nella coclea, che si trova nell’orecchio interno, e gli elettrodi sono usati direttamente nel cervello. Ma i ricercatori del Karolinska Institutet e dell’Università Linköping in Svezia hanno scoperto che il metodo usato attualmente attiva tutti i tipi di cellule nell’area dell’elettrodo; il risultato è nel migliore dei casi debole.

Lo studio ha dimostrato che “l’interfacciamento elettrico diretto comporta alcuni problemi insiti, come l’incapacità di distinguere tra i vari tipi di cellula”. “C’è bisogno di dispositivi innovativi per l’interfacciamento specifico delle cellule nervose.”

In questo recente studio, i ricercatori hanno creato un nuovo tipo di “elettrodo attivo” usando un materiale plastico conduttore. Tale elettrodo attivo rilascia i neurotrasmettitori che le cellule del cervello usano per comunicare naturalmente.

“Mostriamo qui un dispositivo elettronico organico in grado di recapitare in modo preciso neurotrasmettitori in vitro e in vivo. Il dispositivo converte la trasmissione elettronica in recapito di neurotrasmettitori e in questo imita la sinapsi nervosa,” scrivono gli autori.

Il team ha inoltre mostrato che l’elettrodo attivo può essere usato per controllare la funzione uditiva nel cervello delle cavie.

“L’abilità di recapitare le dosi esatte di neurotrasmettitori apre possibilità completamente nuove per la correzione dei sistemi di segnalazione danneggiati da una serie di malattie neurologiche,” ha spiegato la ricercatrice principale, professoressa Agneta Richter-Dahlfors del dipartimento di fisiologia e farmacologia presso il Karolinska Institutet in Svezia.

Secondo i ricercatori, “la consegna viene raggiunta con disturbi fisiologici minimi, visto che i segnali elettronici sono tradotti in trasporto di ioni in assenza di flusso di liquidi.”

Il prossimo passo consisterà nello sviluppo di una piccola unità che possa essere impiantata nell’organismo. Secondo la professoressa Richter-Dahlfors e la sua collega, la professoressa Barbara Canlon, questa unità può essere programmata per permettere un rilascio flessibile (e cioè con la frequenza desiderata) di neurotrasmettitori per ogni paziente.

Questa tecnologia innovativa andrà a vantaggio di individui affetti da vari disturbi tra cui l’epilessia e la perdita dell’udito.

“Avendo dimostrato la capacità di tradurre segnali di trasmissione elettronica, attraverso la segnalazione dei neurotrasmettitori, in risposte del tronco encefalico, questa tecnologia stabilisce un nuovo paradigma nell’interfacciamento macchina-cervello,” hanno scritto gli autori. “Questi sviluppi rappresentano un significativo passo avanti nell’interfacciamento tra biologia e tecnologia, e promettono ulteriori simbiosi tra l’elettronica e i sistemi viventi.”

Per maggiori informazioni, visitare:

Nature Materials:
http://www.nature.com/nmat/

Karolinska Institutet:
http://ki.se/

Fonte: Karolinska Institutet; Nature Materials

Documenti di Riferimento: Simon D.T., et al. (2009) Organic electronics for precise delivery of neurotransmitters to modulate mammalian sensory function. Nature Materials (in corso di stampa). Pubblicato online il 5 luglio; DOI: 10.1038/NMAT2494.