Il cervello ad alta velocità

r.s. a cura della redazione ECplanet
Scienziati italiani e svizzeri hanno collegato materiale organico e no ottenendo la trasmissione di dati.

In futuro la rete permetterà di bypassare aree cerebrali lesionate.

Un cervello iperveloce che scambia informazioni tra aree neurali con prestazioni elevatissime, che tra gli intricati meandri della sua materia grigia nasconde componenti artificiali perfettamente integrate tra i neuroni: non si può non fantasticare su futuri ibridi uomo-macchina di fronte a un esperimento denso di aspettative.

Infatti, ricercatori italiani e svizzeri hanno “collegato” ai neuroni nanotubi di carbonio e in questo modo hanno aumentato l'eccitabilità neurale.

L'invenzione è presentata sulla rivista Nature Nanotechnology e si deve a Michele Giugliano, prima al Laboratorio di Neural Microcircuitry dell'Ecole Polytechnique Federale di Losanna, Svizzera, oggi all'Università di Anversa, oltreché a Laura Ballerini e Maurizio Prato, dell' Università di Trieste presso il Centro BRAIN. I nanotubi di carbonio hanno capacità di condurre elettricità e i neurologi hanno dimostrato che questi materiali possono formare giunzioni strette, un po' come quelle naturali tra cellule, con le membrane dei neuroni.

Questo permette di creare collegamenti neurali artificiali e vere e proprie 'scorciatoie' per il passaggio del segnale nervoso, in grado di aumentare l'eccitabilità neurale.

L'idea potrebbe essere sfruttata per creare ponti neurali che bypassino traumi o lesioni e interfaccia cervello-computer per neuroprotesi.

La fitta foresta di neuroni che compone il nostro sistema nervoso è organizzata in modo tale che ciascun neurone, attraverso ramificazioni cellulari molto intricate, prenda contatti con quelli limitrofi.

Questo permette di instaurare una comunicazione tra neuroni e tra aree neurali anche distanti tra loro.

La comunicazione sfrutta i segnali elettrici: quando la membrana di un neurone si eccita in risposta a un messaggero chimico esterno inviato da altri neuroni, il treno di impulso elettrico si propaga come un'onda da un'estremità all'altra del corpo del neurone fino alla punta dell'assone, il braccio principale del neurone, e induce il rilascio di nuovi messaggeri chimici che vanno a eccitare la membrana di altri neuroni.

In questo modo l'impulso elettrico viaggia nel cervello.

In caso di lesioni, per esempio a seguito di un ictus o di un trauma, il “viaggio” del messaggio neurale può trovare dei “binari morti” e fermarsi.

I nanotubi di carbonio potrebbero essere usati per ripristinare la linea neurale e bypassare zone lesionate. Potrebbero accorciare i collegamenti e quindi accelerare il viaggio dell'impulso elettrico, potenziandone l'effetto. Non solo, anche le interfaccia macchina-cervello cui oggi sono rivolti gli occhi di tanti che, vittime di lesioni, non possono più comandare i muscoli, potrebbero essere costruite utilizzando i nanotubi sull'ultimo tratto di collegamento al cervello, piuttosto che i classici elettrodi in metallo usati oggi. Il nanotubo in carbonio si adatterebbe molto meglio a questo compito, in quanto si dimostra più capace di connettersi e formare giunzioni più "naturali" con la membrana del neurone. “I risultati riportati nel nostro lavoro - spiegano gli autori nell'articolo - indicano che i nanotubi potrebbero influenzare l'elaborazione neurale dell'informazione”; aumentando le conoscenze sul funzionamento delle reti ibride neuroni-nanotubi, si potrebbero aprire le porte allo sviluppo di materiali “intelligenti” per la riorganizzazione di sinapsi all'interno di una rete neurale.