lunedì 17 gennaio 2011

Neuroni a comando...

Un team di scienziati dell'Università di Harvard, capitanato dal dott. Leifer, è riuscito a costruire un sistema computerizzato per monitorare ed agire direttamente sul sistema nervoso di un verme, nella fattispecie il nematode Caenorhabditis elegans (in foto qui accanto), specie arcinota a chi si occupa di genetica, per il suo vasto impiego di studio. 
I ricercatori sono riusciti a controllare singolarmente i neuroni del nematode tramite laser, dandogli l'input per muoversi o fermarsi, simulando la sensazione tattile di aver urtato un ostacolo, o anche addirittura stimolandolo a deporre uova, ottenendo così per la prima volta nella storia un quadro completo a 360° del funzionamento di un sistema nervoso animale.
Caenorhabditis elegans è un animale molto a chi si occupa di genetica e biologia dello sviluppo, dal momento che presenta diverse caratteristiche tali da renderlo un organismo modello. Una delle caratteristiche distintive è la costante quantità di cellule che formano il corpo di ciascuno di questi nematodi, di cui 302 sono sempre nervose. Tutte le cellule dei vari tessuti sono state completamente mappate, ma quest'importante scoperta consentirà di capire come collaborano tra loro i singoli neuroni nella loro rete di connessioni affinché l'animale possa coordinare i muscoli anche nel compiere movimenti apparentemente semplici come spostarsi in un determinato ambiente. 
Leifer ed i suoi collaboratori hanno utilizzato una tecnica di optogenetica, una scienza piuttosto recente che si basa sull'applicazione dell'ottica alla manipolazione genetica, nata per ottenere ricavare informazioni  sul funzionamento dei neuroni in atto. Essi hanno fatto sì che alcune specifiche cellule nervose del nematode diventassero sensibili alla luce, inserendo nel suo genoma dei geni capace di renderle fotosensibili, e successivamente hanno colpito con un laser i neuroni individualmente, sfruttando la diversa intensità di esso per attivare o disattivare selettivamente i singoli neuroni sull'animale vivo, senza dover utilizzare metodi particolarmente invasivi. Leifer ha potuto osservare al microscopio gli effetti sul nematode in azione,  e ne ha elaborato le immagini in movimento mediante un apposito software. L'articolo è stato pubblicato su Nature Methods il 16 gennaio 2011 (http://www.nature.com/nmeth/journal/vaop/ncurrent/full/nmeth.1554.html).
Riporto qui di seguito due esempi di video particolarmente significativi al riguardo:
Paralisi temporanea del nematode indotta mediante la soppressione di alcuni neuroni motori:

Inducing paralysis by shutting down motor neurons in the worm's ventral nerve cord from Samuel Lab on Vimeo.

Il nematode indotto a rilasciare un uovo:

Inducing a worm to lay eggs with laser light from Samuel Lab on Vimeo.


Sitografia (materiale fotografico): AJC1; Wikipedia
http://www.flickr.com/photos/ajc1/3081816411/
http://it.wikipedia.org/wiki/File:Caenorhabditis_elegans.jpg

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