Studiare l’attività del cervello tramite una pellicola ultrasottile che si adatta perfettamente alla sua superficie. Non la scena di un film di fantascienza, ma quello che prospetta un gruppo di ricerca dell’Università della Pennsylvania in uno studio pubblicato su Nature Neuroscience. Il team ha infatti progettato e testato un nuovo sottilissimo strumento diagnostico ad alta risoluzione capace di registrare l’attività cerebrale direttamente dalla superficie corticale, senza l’uso di elettrodi da inserire in profondità.
“La nuova tecnologia che abbiamo creato si adatta perfettamente alla geometria del cervello, mappandone l’attività ad una risoluzione impossibile fino ad oggi”, ha spiegato Brian Litt, docente di Neurologia all’Università della Pennsylvania. “Usando questo strumento possiamo esplorare i meandri della mente umana, mettere in risalto quali zone funzionano e quali invece sono malate con una maggiore precisione. Un’apparecchiatura di questo genere può cambiare totalmente la nostra comprensione della memoria, della vista, dell’udito e molte altre funzioni umane. Sia del cervello sano che di quello malato”, ha continuato. Così i ricercatori sperano di riuscire a capire di più di malattie o condizioni in cui è coinvolto il sistema nervoso, come epilessia, paralisi, depressione o disturbi neurologici. La nanomembrana sviluppata dagli scienziati è composta da 720 transistor di silicone ed è così sottile e flessibile da poter essere adattata non solo alla superficie del cervello, ma può anche essere posizionata tra i suoi solchi e le sue fessure o addirittura nello spazio che intercorre tra i due emisferi, un’area che non può essere raggiunta in nessun modo dagli elettrodi finora a disposizione dei medici. Monitorare e studiare l’attività di questo organo infatti, fino ad oggi voleva dire inserire elettrodi in profondità nel nostro cranio, rischiando spesso infiammazioni ed emorragie, che mettono a repentaglio la vita dei pazienti. Questi strumenti poi, oltre ad essere rigidi e ingombranti, hanno anche bisogno di cavi che alimentino ogni singolo sensore, per questo possono essere usati solo per mappare piccole zone del cervello ad alta risoluzione oppure grandi zone ma a bassa risoluzione. I nanosensori sviluppati dai ricercatori statunitensi, invece, possono analizzare ad alta risoluzione e con maggiore sicurezza grandi porzioni di questo organo, usando fino a dieci volte meno cavi elettrici.

La membrana testata su modelli animali. I ricercatori hanno già costruito e testato la nuova tecnologia in vivo sul cervello di alcuni gatti. In questo modo hanno potuto osservare come il cervello dei felini risponda a stimoli visivi e monitorare l’attività neurale nel sonno o durante attacchi epilettici. In particolare con questo strumento i neuroscienziati hanno potuto registrare delle onde a spirale durante le crisi epilettiche che non erano mai state notate prima. Questo tipo di osservazione non è importante solo perché può aiutare a curare nello specifico l’epilessia, ma perché ha implicazioni nella comprensione e nel trattamento di altri disturbi del cervello, per esempio quelli che riguardano il sonno, la memoria, l’apprendimento. Oppure, ancora, può aiutare a comprendere come alleviare il dolore nelle malattie croniche, curare la depressione, o trattare altri disordini neuropsicologici.
Gli scienziati si aspettano dunque molto da questo nuovo strumento. Le principali applicazioni potrebbero essere neuroprotesi,  pacemaker, stimolatori neuromuscolari, ma la versatilità e la precisione di questa nuova membrana la pongono come il perfetto candidato per molti degli strumenti diagnostici di nuova generazione. Soprattutto per lo sviluppo di un nuovo tipo di interfaccia elettronica tra mente e computer.

Laura Berardi

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