La comprensione del funzionamento del cervello dei mammiferi è una della maggiori sfide tecnologiche che i ricercatori devo affrontare in ambito biologico. Il cervello è, infatti, un sistema complesso che contiene approssimativamente 100 miliardi di neuroni. Ogni neurone interagisce con numerose altre cellule, formando microcircuiti locali in diverse aree del tessuto cerebrale, che si influenzano reciprocamente. L’individuazione di tali microcircuiti e del ruolo che essi svolgono in specifiche funzioni cerebrali, è argomento di studio per i ricercatori del dipartimento Neuroscience and Brain Technologies (NBT) dell’Istituto Italiano di Tecnologia, i quali, in un lavoro pubblicato su Nature Neuroscience, svelano il circuito che agisce da interruttore per le onde cerebrali lente prodotte durante il sonno. L’articolo si intitola “Layer-specific excitatory circuits differentially control recurrent network dynamics in the neocortex”, ed è il risultato di un lavoro interdisciplinare condotto nel dipartimento NBT, sotto il coordinamento di Tommaso Fellin, ricercatore team leader. Studi recenti hanno dimostrato che le oscillazioni lente nel sonno sono sia fondamentali nella regolazione delle proprietà elettriche dei neuroni, assicurandone il corretto funzionamento, sia importanti nel consolidamento della memoria e nel miglioramento di specifiche capacità cognitive. La scoperta è quindi fondamentale per chiarire, all’interno della complessità del cervello, quali circuiti sottendono al processo di consolidamento delle informazioni e alla loro trasformazione in ricordi a lungo termine durante il sonno. Lo studio è stato possibile grazie all’ utilizzo dell’ optogenetica, una tecnologia di recente scoperta che combina le proprietà dell’ ottica con quelle della genetica; essa è basata sull’ utilizzo di alcune proteine sensibili alla luce (le rodopsine) che, una volta illuminate, generano microcorrenti che attivano o disattivano i circuiti neuronali di cui si vuole approfondire il funzionamento. Una tecnica che ha permesso la stimolazione o l’ inattivazione elettrica degli strati profondi della corteccia, osservandone, in tal modo, il loro ruolo funzionale. “La corteccia cerebrale è una struttura complessa composta da diversi strati ognuno dei quali contiene una quantità innumerevole di neuroni, basti pensare che in una porzione millimetrica sono presenti circa 100.000 cellule – spiega Tommaso Fellin -. Nella nostra ricerca abbiamo individuato un sottogruppo neuronale situato negli strati profondi della corteccia e abbiamo compreso il suo funzionamento, evidenziandone il ruolo nella regolazione delle onde lente, cioè di una particolare attività elettrica che si registra nel cervello durante il sonno profondo”. L’ Istituto Italiano di Tecnologia è una fondazione di diritto privato istituita congiuntamente dal ministero dell’ Istruzione, dell’ Università e della Ricerca e dal ministero dell’ Economia e delle Finanze, con l’ obiettivo di promuovere l’ eccellenza nella ricerca di base e in quella applicata e di favorire lo sviluppo del sistema economico nazionale. Lo staff complessivo di IIT conta 1087 persone. L’ area scientifica è rappresentata dall’ 86% del personale. Il 41% dei ricercatori proviene dall’ estero: per il 24% stranieri da 38 Paesi e per il 17% italiani rientrati. (22 gen – red)
