Un nanofilamento per spiare singoli neuroni

Creato all’Università di Harvard, è in grado di monitorare, eccitare o inibire singoli neuroni creando una sorta di sinapsi ibrida.

Offre un nuovo paradigma per la progettazione di interfacce fra cervello e protesi neurali esterne.

Con un sottilissimo nanofilamento sono riusciti a monitore, stimolare e inibire segnali nervosi lungo l’assone e i dendriti di singoli neuroni di mammifero. A farlo sono stati i ricercatori del gruppo di ricerca della Harvard University diretti da Charles M. Lieber, che ne danno notizia sull’ultimo numero di Science.
“Si tratta della prima sinapsi artificiale fra un apparecchio nanoelettronico e singoli neuroni di mammifero, che può rilevare, stimolare e inibire segnali nervosi con una risoluzione spaziale irraggiungibile con le altre tecniche attuali”, dice Lieber.

Le misurazioni elettrofisiologiche dell’attività cerebrale sono infatti alquanto imperfette: i microelettrodi sono invasivi e possono danneggiare i neuroni, mentre le matrici di elettrodi a schiera sono ingombranti per poter rilevare l’attività a livello di singoli assoni e dendriti.

Per contro, i minuscoli transistor a nanofilamento sviluppati dal gruppo di Lieber sfiorano solamente le proiezioni neuronali, creando una sorta di sinapsi ibrida, non invasiva e migliaia di volte più piccola degli strumenti elettronici finora usati per misurare l’attività cerebrale. Ciò, osserva Lieber, è reso possibile dalla affinità dimensionale fra assoni, dendriti e nanofilamenti di silicio: tutti hanno uno spessore di circa 10 nanometri, e ogni contatto – 50 circa per ogni assone – ha una superficie minima. Il filamento può essere configurato per rilevare o misurare la presenza di neurotrasmettitori.

“Questo lavoro potrebbe avere un impatto rivoluzionario – ha dichiarato Lieber – esso fornisce infatti un potente strumento per studiare e manipolare la propagazione di segnali nelle reti neuronali e fornisce anche un nuovo paradigma per la progettazione di nuove sofisticate interfacce fra cervello e protesi neurali esterne.”

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