Cervello, per le cure del futuro avatar e neuroprotesi

E' l'organo più affascinante, quello più complesso e anche il più difficile da studiare. A svelare i segreti del cervello e a contribuire a migliorare le cure per le malattie che lo affliggono potrebbero ora contribuire modelli virtuali capaci di riprodurre la sua complessa organizzazione e la sua capacità di adattamento, alcuni aspetti del suo funzionamento. A questo obiettivo sta lavorando uno dei macro-progetti (Spoke 2) del progetto Mnesys, il più ampio programma di ricerca sul cervello mai realizzato in Italia, presentato a Napoli al primo forum che riunisce i 500 scienziati italiani impegnati. Una delle peculiarità del cervello è la neuroplasticità, cioè la capacità naturale di adattarsi e cambiare, a ogni età, in risposta alle esperienze, all'invecchiamento, alle malattie.

"Il potere plastico del cervello ci permette di imparare qualcosa di nuovo, acquisire informazioni e adattarsi all'ambiente circostante", spiega Fabrizio Esposito, ordinario di Bioingegneria dell'Università degli Studi della Campania "Luigi Vanvitelli" di Napoli e coordinatore dello Spoke 2. A rendere possibile questa proprietà è la capacità del cervello di modificare le proprie connessioni in continuazione. "L'attività cerebrale si svolge in complesse reti neurali e si organizza su diversi piani funzionali, le cosiddette scale di complessità", illustra Egidio D'Angelo, professore ordinario di Fisiologia all'Università di Pavia e responsabile del progetto di modellistica del cervello all'interno dello Spoke 2. 

"In Mnesys, per la prima volta in Italia, siamo riusciti a sviluppare il cervello virtuale, cioè rappresentazioni digitali multiscala dei neuroni, dei microcircuiti e delle reti neurali fino all'intero cervello", aggiunge. Non solo: i ricercatori stanno lavorando alla costruzione di veri e propri gemelli digitali del cervello di singoli pazienti. Permetteranno di di fare un passo avanti nella lotta alle malattie del cervello, aiutando a migliorare la diagnosi, predire l'evoluzione della malattia e scegliere il trattamento più efficace per ciascun paziente. Intanto, Mnesys sta cercando di approfondire in che modo il cervello e il resto dell'organismo interagiscono tra di loro. Un filone di ricerca che potrebbe avere ricadute in tutte quelle condizioni in cui il cervello non ha il normale controllo sul corpo e i muscoli, come le lesioni del midollo spinale. Uno studio condotto da un gruppo di ricerca coordinato da Patrizia Fattori dell'Università di Bologna ha identificato due nuove aree che "rappresentano delle buone candidate all'interno delle quali effettuare un ipotetico impianto neuroprotesico, dice Fattori, che coordina lo Spoke 4 di Mnesys. "Queste conoscenze di base consentiranno di aiutare pazienti con deficit motori, come ad esempio chi ha una lesione del midollo spinale che causa la disconnessione del cervello dai muscoli, o, in caso di ictus, per aumentare la loro autonomia", aggiunge Fattori.

Tuttavia, non è solo il cervello a influenzare il comportamento del corpo. Accade anche il contrario: ne è un esempio l'impatto del microbiota su alcune malattie neurodegenerative come l'Alzheimer. Una ricerca condotta da un gruppo di ricerca guidato dalle professoresse Laura Calzà e Luciana Giardino dell'Università di Bologna ha mostrato come l'invecchiamento precoce del microbioma causi un'infiammazione del colon che anticipa l'insorgenza dei difetti di memoria della malattia di Alzheimer. "Conoscere questa fase pre-sintomatica apre possibilità preventive e terapeutiche completamente nuove, ad esempio regolando opportunamente i segnali che derivano dal microbiota", dice Calzà, ordinaria di Anatomia degli animali domestici del Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie dell'Università di Bologna.