30/05/2025
La comprensione del funzionamento del cervello è sempre stata una delle sfide della ricerca scientifica. Come una interconnessione di elementi considerati semplici, i neuroni, possano realizzare un sistema complesso di acquisizione, elaborazione e decisione legata al contesto ambientale, è una domanda che ha stimolato lo sviluppo di tecnologie osservative, modelli e risultati scientifici in diverse discipline.
Su Frontiers of Neurosystems Neuroscience è stato pubblicato un articolo che descrive i risultati di una serie di esperimenti mirati ad identificare il possibile ruolo del campo acustico nell’interazione delle cellule neuronali.
Gli esperimenti si inquadrano in un progetto nato nell’ambito del gruppo Materiali dell’iniziativa S&T Foresight del Cnr, in particolare durante un workshop dedicato al processo che collega l’informazione in un determinato contesto alla decisione e quindi all’azione. Un gruppo di esperti del Cnr (Ism e Dsstt), dell’Ospedale Pediatrico Bambino Gesù hanno dato vita a una serie di attività transdisciplinari mirate alla identificazione di elementi che potessero contribuire alla interconnessione di quegli aspetti che possano far emergere una proprietà di insieme, ovvero la decisione come “stato del sistema”. Ci si è concentrati quindi sul più semplice sistema complesso decisionale, quello formato da poche cellule del cervello. A questo scopo, è stata disegnata e realizzata una serie di esperimenti che potesse evidenziare l’interazione tra alcune cellule attraverso l’analisi della loro motilità sulla nanoscala e misurandone simultaneamente l’energia vibrazionale attraverso un microscopio a forza atomica.
Si tratta quindi di unire competenze di fisica, neuroscienze e biologia focalizzandosi non più sulla interazione descritta usualmente come scambio di segnali elettrici o chimici, ma sul ruolo del campo acustico, e per la prima volta, attraverso osservazioni a scale spaziali micro e nanometriche. Sebbene infatti un'interazione puramente chimica sia comunemente considerata l'attore principale nella comunicazione cellula-cellula, i comportamenti osservati negli esperimenti non possono essere spiegati attraverso una semplice comunicazione chimica. Come descritto nell’articolo di Marco Girasole e coautori, i risultati hanno dimostrato come un percorso complementare, ma altrettanto importante, attraverso il quale le cellule percepiscono l'ambiente circostante sia la stimolazione meccanica, che si traduce in cambiamenti nell'attività metabolica delle cellule. Questa capacità di meccano-sensorizzazione suggerisce che altri mezzi di comunicazione tra cellule possano essere rilevanti per la comunicazione cellula-cellula.
COMASAN si inquadra in una serie di ulteriori progetti (chiamati Seamphonia e AFONIA) che sviluppano una linea di ricerca solo apparentemente focalizzata sull’acustica, e che possano aumentare la comprensione di quei processi che portano elementi costitutivi di un sistema a realizzarne diversi stati, e studiare più in generale la dinamica degli ecosistemi complessi.
Per informazioni:
Pier Francesco Moretti
Cnr-Dsstta
p.le A. Moro 7 00185 Roma
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