Immagine, uno dei piccoli chip nel suo involucro protettivo. Credit,Università di Bath.
Le cellule cerebrali artificiali potrebbero ora essere impiantate nel cervello per riparare i danni causati ai neuroni da malattie croniche, come la malattia di Alzheimer e altre condizioni neurodegenerative, grazie a un team di scienziati dell’Università di Bath che hanno creato neuroni bionici che funzionano come neuroni naturali.
Questi neuroni artificiali potrebbero potenzialmente aiutare a superare la paralisi, collegare le menti alle macchine e ripristinare i circuiti cerebrali in avaria.
La nuova tecnologia può aiutare i pazienti che hanno malattie degenerative che colpiscono il cervello.
Proprio come i neuroni naturali, i neuroni bionici, che sono stati descritti in uno studio pubblicato su Nature Communications, ricevono segnali elettrici da neuroni sani, li elaborano e inviano nuovi segnali ad altri neuroni, muscoli o organi del corpo
Oltre a funzionare come veri neuroni, le cellule cerebrali artificiali richiedono solo 40 nanowatt di potenza, che rappresenta un miliardesimo di potenza di un microprocessore. L’invenzione è il frutto di anni di collaborazione e duro lavoro di scienziati che hanno affrontato molte difficoltà lungo il cammino.
Vedi anche, Neuroni iperattivi in alcune zone del cervello sono segni precoci di Alzheimer.
Gli scienziati hanno impiegato decenni per progettare neuroni artificiali che rispondono ai segnali elettrici del sistema nervoso. La nuova tecnologia potrebbe aprire nuove possibilità nella cura e nel trattamento di condizioni in cui i neuroni sono difettosi e non funzionano correttamente. Usando i neuroni artificiali, gli scienziati ritengono di poter riparare i bio-circuiti malati duplicando il loro corretto funzionamento e rispondendo correttamente al feedback biologico per ripristinare le funzioni del corpo.
Ad esempio, nelle persone con insufficienza cardiaca, i neuroni nella base del cervello non rispondono adeguatamente al feedback del sistema nervoso e non inviano i segnali corretti al cuore, incapace di pompare correttamente. Se i pazienti hanno neuroni artificiali, i loro cuori normalmente funzioneranno di nuovo.
Gli scienziati hanno in programma di replicare i neuroni artificiali poiché possono essere utilizzati nel trattamento di malattie cerebrali che sono caratterizzate dalla morte delle cellule cerebrali, inclusa la malattia di Alzheimer.
“Fino ad ora, i neuroni sono stati come scatole nere, ma siamo riusciti ad aprire la scatola nera e scrutare all’interno. Il nostro lavoro sta cambiando il paradigma perché fornisce un metodo robusto per riprodurre le proprietà elettriche dei neuroni reali nei minimi dettagli “, ha affermato il Professor Alain Nogaret, del dipartimento di fisica dell’Università di Bath.
Risposta del neurone agli stimoli elettrici
I ricercatori hanno ricavato equazioni che fanno luce su come le cellule nervose rispondono agli stimoli elettrici di altri nervi. Inoltre, il team ha ideato chip di silicio che hanno modellato accuratamente i canali ionici biologici, imitando i neuroni reali e vivi in grado di rispondere a una vasta gamma di stimolazioni.
Dopo aver replicato con successo i processi e le dinamiche respiratorie e ippocampali nei topi di laboratorio, i ricercatori ritengono di essere un passo avanti verso la creazione dei primi neuroni artificiali al mondo per aiutare a frenare molte malattie e aiutare migliaia di persone.
“Fino ad ora i neuroni sono stati come scatole nere, ma siamo riusciti ad aprire la scatola nera e scrutare all’interno. Il nostro lavoro sta cambiando paradigma perché fornisce un metodo robusto per riprodurre le proprietà elettriche dei neuroni reali nei minimi dettagli “, ha detto il Prof. Nogare
“Abbiamo creato modelli fisici e dimostrato la loro capacità di imitare con successo il comportamento dei veri neuroni viventi. La nostra terza svolta è la versatilità del nostro modello che consente l’inclusione di diversi tipi e funzioni di una gamma di neuroni di mammiferi complessi “, ha aggiunto il ricercatore.
Lo studio, condotto con l’aiuto dell’Università di Bristol, dell’Università di Zurigo e dell’Università di Auckland, apre una vasta gamma di possibilità nel riparare le cellule nervose che sono state danneggiate o che sono morte a causa di malattie degenerative, come l’Alzheimer e le malattie cardiache.
Fonte, Nature
