Mercoledì, Dicembre 26, 2018
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Il sistema nervoso è la sede dell'assunzione, dell'elaborazione e trasmissione delle informazioni; in altre parole è un sistema di regolazione delle funzioni corporee e "fa concorrenza" al sistema endocrino e immunitario.

Il sistema nervoso è un complesso sistema elettrochimico, composto da oltre 1000 miliardi di cellule, che viaggia a 400 km all’ora e che assorbe il 20% dell’ossigeno del nostro organismo. Nel neurone la trasmissione del segnale lungo l'assone e il dendrite è di tipo elettrico (grazie a una variazione della polarizzazione della membrana) mentre a livello sinaptico è di tipo chimico. I neurotrasmettitori (neuromediatori) sono molecole che consentono la trasmissione degli impulsi nervosi fra due neuroni attraverso le sinapsi o tra fibra nervosa terminale e organo effettore. In linea generale, la velocità di conduzione dell'impulso è tanto più elevata quanto maggiore è il diametro della fibra nervosa ed esso va da 0,2 a 20 µm (1 µm = 1 micrometro, corrisponde a 1 milionesimo di metro), con velocità di conduzione da 0,5 a 120 metri/secondo.

La velocità di conduzione è inoltre aumentata in presenza della guaina mielinica. Esistono due tipi di classificazione delle fibre nervose una classificazione generale, ossia che riguarda tutti i tipi di fibre, e una specifica per le fibre sensitive.  La classificazione generale (classificazione di Erlanger e Gasser) risulta: fibre di tipo o gruppo A, sono le tipiche fibre mieliniche dei nervi spinali e sono a loro volta suddivise in alfa, beta, gamma, delta, con diametro e quindi velocità di conduzione decrescente (velocità di conduzione da 120 a circa 6 m/s, diametro da 20 a 1 µm); poi le fibre di tipo o gruppo B, sono le fibre pregangliari (mieliniche) del sistema nervoso autonomo, con valori di velocità di conduzione e diametro fra il tipo A e C. Infine le fibre di tipo o gruppo C, fibre amieliniche di piccolo diametro e quindi a bassa velocità di conduzione, che costituiscono più della metà delle fibre sensitive dei nervi periferici e la totalità delle fibre postgangliari del sistema nervoso autonomo (velocità di conduzione da 2 a 0,5 m/s, diametro inferiore a 1,2 µm). Tale differenziazione delle fibre nervose è giustificata dal fatto che, in alcune situazioni, è indispensabile che determinati segnali nervosi giungano rapidamente al sistema nervoso centrale (come ad esempio durante la deambulazione o ancor più la corsa), in altri casi invece, sono sufficienti fibre nervose a conduzione molto lenta. La meraviglia del sistema nervoso è la sua capacità di gestirsi da solo: non ha bisogno di comandi specifici. E’ perfettamente autonomo e funzionante. Ma.. si volesse osservare più da vicino come si comporta e agisce? Oppure capire come i segnali vengono trasmessi? E’ troppo complesso e articolato affinchè semplici macchinari siano in grado di studiarlo nel dettaglio.

Ci ha pensato però, un gruppo di 10 ricercatori del Mit (Massachussets Institute of Technology) coordinati da Polina Anikeeva. In uno studio pubblicato sulla rivista Nature Biotechnology, viene spiegato come questo team abbia messo a punto delle fibre nervose sintetiche: simili a quelle umane, più sottili di un capello e impiantabili nel cervello senza effetti negativi per i tessuti circostanti. Come le fibre nervose naturali, quelle sintetiche possono trasportare nel cervello contemporaneamente diversi tipi di segnali, come quelli elettrici e ottici, insieme ai farmaci. Un risultato impossibile fino a poco tempo fa, data la complessità del cervello umano, non solo per le sue dimensioni ma per la varietà di metodi di segnalazione che usa simultaneamente. Ma I ricercatori del Mit sono riusciti a superare il problema producendo un sistema di fibre multimodali, in grado cioè di trasportare in modo simultaneo segnali ottici e farmaci direttamente nel cervello, insieme a segnali elettrici. Solitamente le sonde neurali convenzionali sono infatti progettate per trasportare un solo segnale per volta: queste appena prodotte più in contemporanea. Queste fibre sintetiche sono realizzate con polimeri dalle caratteristiche simili ai tessuti dei neuroni, il che consente di impiantarle nel cervello anche per lunghi periodi senza danneggiare i delicati tessuti circostanti. Inoltre sono morbide e flessibili, il che agevola la funzionalità e la trasmissione.

La chiave di questa tecnologia sta nel produrre una versione su larga scala della composizione voluta dei canali dentro la fibra, dove le onde ottiche guidano la luce, i tubi cavi trasportano i farmaci e gli elettrodi conduttori i segnali elettrici. I modelli di questi polimeri sono poi scaldati finchè non diventano morbidi, in modo da essere inseriti in una fibra sottile. Combinando i diversi canali in una singola fibra si può tracciare con precisione l'attività dei neuroni e registrare l'effetto dei farmaci, anche ai fini del trattamento di malattie neurologiche.

Beatrice Spreafico

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