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NATURE NEUROSCIENCE: Identificati i neuroni che sottendono alla regolazione delle onde lente nel sonno

IITSi aggiunge un tassello alla comprensione della corteccia cerebrale

e  dei microcircuiti neuronali che, al suo interno, mediano alcune delle funzioni del sonno 

Genova, 22 Gennaio 2013 – 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 dipartimentoNeuroscience 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 del dott. Tommaso Fellin, ricercatore team leader. La ricerca ha visto, infatti, l’applicazione di un metodo all’avanguardia, l’optogenetica, e l’analisi di una determinata parte del cervello: gli strati profondi della corteccia.

«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 ildott. 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».

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.

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 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.

 

 

Neuroscience and Brain Technologies (NBT):

Il Dipartimento di Neuroscience and Brain Technologies (NBT) dell’Istituto Italiano di Tecnologia si dedica allo studio delle neuroscienze di base e applicate, inclusa la comprensione dei meccanismi cerebrali della plasticità e della codifica, e la comprensione delle basi fondamentali  delle patologie psichiatriche e neurologiche. In linea con gli obiettivi del Piano Strategico 2012-2014, gli scienziati di NBT sviluppano forti collaborazioni interdisciplinari con gli altri Dipartimenti e Centri dell’IIT, per favorire l’innovazione nelle neuroscienze a molti livelli. L’attività di ricerca del Dipartimento NBT è diretta dal Prof. John Assad e dal Prof. Fabio Benfenati.

 

Istituto Italiano di Tecnologia

L’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) 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.

La produzione di IIT vanta più di 2000 pubblicazioni e 91 invenzioni che hanno originato 145 brevetti, di cui 71 italiani e 74 internazionali. Nella sede di Genova collaborano dipartimenti di Robotica (“Robotica, Cervello e Scienze Cognitive” e “Robotica Avanzata”), dipartimenti orientati alle scienze della vita (“Neuroscienze e Tecnologie del Cervello”, e “Scoperta e Sviluppo Farmaci”) e facility di “Nanochimica”, “Nanofisica”, “Nanostrutture”, “Pattern Analysis & Computer Vision” e “iCub Facility”. Dal 2009 l’attività scientifica è stata ulteriormente rafforzata con la creazione di dieci centri di ricerca nel territorio nazionale (a Torino, Milano, Trento, Parma, Roma, Pisa, Napoli, Lecce) che, unitamente al Laboratorio Centrale di Genova, sviluppano le nuove piattaforme del piano scientifico 2012-2014. 

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