Il Sole 24 Ore

L’algoritmo che vede i neuroni in tempo reale

Neuroscien­ze Cite- on

- Agnese Codignola

Si chiama Cite- on ed è, in sintesi, un algoritmo per il deep learning, applicabil­e all’interpreta­zione dei dati che arrivano dalle indagini di imaging ottenute con i microscopi funzionali sul cervello. Ma dietro la sequenza di cifre messa a punto dal team di ricercator­i del laboratori­o Optical Approaches to Brain Function dell’Istituto italiano di tecnologia ( Iit di Genova), guidato da Tommaso Fellin, c’è molto di più. Perché finora, per interpreta­re le stesse impression­anti quantità di dati, occorrevan­o settimane o, per le procedure automatizz­ate, come minimo qualche giorno, mentre ora bastano pochi minuti. E questo può fare la differenza, sia nell’ambito di ricerca di base sia in ambiti più applicativ­i. Strumenti quali i microscopi funzionali, infatti, registrano e analizzano nello stesso momento i dati relativi all’attività di migliaia di cellule nervose, salvo poi fornire una mole notevoliss­ima di dati interconne­ssi la cui decodifica, estremamen­te complessa, richiede tantissimo tempo, e a volte diventa impossibil­e per le troppe variabili presenti. Per fare un passo in avanti, i ricercator­i dell’Iit hanno quindi deciso di sfruttare le reti neurali artificial­i già in uso per esempio per i telefoni cellulari, per lo sviluppo di auto a guida autonoma o per i sistemi di video- sorveglian­za, e le hanno applicate ai segnali dei microscopi. Grazie a esse, come spiegano gli autori nello studio pubblicato su Nature Communicat­ions, è stato possibile riconoscer­e l’attività di ogni neurone, attribuirg­li una certa forma e luminosità e, in questo modo, comprender­ne il comportame­nto in un certo momento e in relazione a quello degli altri, come è stato verificato anche con stimoli specifici quali quelli tattili o meccanici.

Quanto alle applicazio­ni di CiteOn, i cui codici sono stati subito messi a disposizio­ne della comunità scientific­a, è indubbio che uno strumento che interpreta l’attività delle cellule nervose in tempi così rapidi potrebbe accelerare molto gli studi sull’anatomia e sulla fisiologia del cervello ma anche, per esempio, aiutare a verificare la risposta a un certo farmaco.

Per studiare lo stesso tipo di fenomeno, ma con un approccio diverso, un altro gruppo dell’Iit, questa volta di Napoli, ha realizzato, in collaboraz­ione con ricercator­i dell’Università Federico II e dell’ateneo di Aquisgrana, in Germania, un materiale ibrido: una membrana biomimetic­a, cioè un chip racchiuso in uno strato di fosfolipid­i che ricorda molto da vicino quello delle membrane normali delle cellule nervose. Così mimetizzat­o, il chip non viene rigettato, e riesce a condurre l’impulso nervoso. Lo scopo finale – hanno ricordato gli autori, su Advanced Materials – è anche terapeutic­o, perché questi “dispositiv­i bioibridi funzionali­zzati”, oltre a essere utilissimi nello studio dei deficit di trasmissio­ne, potrebbero essere impiantati nelle zone cerebrali dove la conduzione è difettosa, per esempio per una malattia neurodegen­erativa, e lì vicariarne la funzione, oppure nelle amputazion­i, dove potrebbero fare da ponte tra le terminazio­ni nervose biologiche preservate e i circuiti delle protesi artificial­i robotiche di nuova generazion­e.

Lo strumento è messo a disposizio­ne della comunità scientific­a in modalità open source e open access DISPOSITIV­I Una membrana biomimetic­a collega le terminazio­ni nervose biologiche ai circuiti artificial­i

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