Descrizione

L'Istituto di Neuroscienze del CNR riunisce molti dei ricercatori italiani più noti a livello mondiale per lo studio del cervello, delle sue funzioni, del suo sviluppo e delle neuropatologie. Ha la propria direzione a Pisa e sedi a Milano, Padova e Cagliari.
Le ricerche svolte nell'Istituto di Neuroscienze sono oggetto di numerose pubblicazioni su le più importanti riviste internazionali, con una media di 4-5 articoli all' anno su NATURE e SCIENCE.
L' Istituto effettua ricerche di base ed applicate. Le principali tematiche di ricerca includono lo sviluppo e la plasticità della circuiteria nervosa, i meccanismi della visione e della cognizione, i meccanismi di apprendimento e memoria, i processi molecolari alla base della trasmissione neuronale e in generale delle interazioni tra glia-neuroni e tra nervo-muscolo, l' omeostasi del calcio, i meccanismi della morte cellulare, le basi neurobiologiche dell'alcolismo e delle tossicodipendenze. Molte ricerche sono direttamente mirate alla comprensione dei meccanismi molecolari e cellulari alla base di gravi patologie neurodegenerative, delle distrofie muscolari, nonché' ai meccanismi di rigenerazione del Sistema Nervoso Centrale e del muscolo scheletrico.

Tutte queste tematiche sono affrontate applicando tecnologie di punta con approcci che spaziano dalla biologia cellulare e molecolare, alla biochimica, biofisica, elettrofisiologia, neuroanatomia, neurofarmacologia, neurochimica e genetica, agli studi comportamentali e psicofisici, neuroinformatici e di brain imaging. In molti casi gli scienziati dell'Istituto hanno messo a punto nuovi protocolli sperimentali e assemblato nuove apparecchiature per affrontare problemi irrisolti con un approccio alternativo.

Tutte queste caratteristiche garantiscono all'istituto di Neuroscienze un livello di eccellenza nel contesto internazionale, qualificandolo come una delle realtà italiane più significative per la formazione avanzata nel campo delle neuroscienze.


COMPOSIZIONE DELL'ISTITUTO DI NEUROSCIENZE E PRINCIPALI TEMI DI RICERCA

L'Istituto di Neuroscienze del Consiglio Nazionale delle Ricerche ha iniziato la sua attività nell'anno 2001 con la fusione di sette laboratori del CNR ed è attualmente composto da sedi a Pisa, Milano, Padova e Cagliari. Le principali tematiche di ricerca affrontate dalle diverse sedi sono:

1. FARMACOLOGIA CELLULARE E MOLECOLARE (Milano):
- Aspetti cellulari e molecolari della comunicazione neurale
- Meccanismi cellulari di plasticità neurale
- Meccanismi di mantenimento della polarità neurale
- Regolazione dell'espressione di molecole implicate nella trasmissione nervosa
- Interazioni tra glia e neuroni
- Bioinformatica e modellizzazione

2. BIOLOGIA E FISIOPATOLOGIA MUSCOLARE, BIOMEMBRANE, INVECCHIAMENTO E MODELLI MATEMATICI (Padova):
Accoppiamento eccitazione-contrazione: omeostasi del calcio nelle cellule muscolari
- Sistemi contrattili e citoscheletrici nei tessuti muscolari
Interazioni nervo-muscolo. Identificazione di meccanismi che, nelle fibre muscolari, regolano l'espressione genica mediata dall'attività elettrica e contrattile di origine nervosa.
- Sviluppo di tessuti muscolari. Rigenerazione muscolare
- Differenziamento dei vari tipi di fibre muscolari
Patologie neuromuscolari. Effetti ischemici ed apoptotici nei tessuti neuromuscolari.
-Struttura e dinamica delle membrane biologiche, meccanismi di trasporto mitocondriale, pori e trasporto macromolecolare.
- Canali del calcio, omeostasi del calcio intracellulare
- Stress ossidativo: meccanismi e fisiopatologia
Processi proteici di fosfo-defosforilazione e loro significato regolatorio
Studi sulla distribuzione cellulare e sugli effetti delle proteine prioniche
- Meccanismi d'azione delle neurotossine proteiche
- Studi di farmacogenetica sulla malattia di Alzheimer
- Modelli statistici multivariati - Grade of Membership - Bayesian networks
- Indicatori dello stato di salute -DALY- per patologie cardiache, BPCO e diabete
- Registro Nazionale dei casi di demenza
- Registro Nazionale di fratture ossee nell'anziano
- Profilo di cura ospedaliero e territoriale delle malattie croniche dell'anziano
- Neuropatie
Modelli matematici per lo studio ella fisiopatologia e delle proprietà dei farmaci
Studio dei metodi non invasivi per la misura della glicemia e natriemia
Elaborazione dei segnali mioelettrici per la realizzazione di esoscheletri robotici

3. NEUROFISIOLOGIA (Pisa):
- Sviluppo e plasticità del sistema visivo.
- Rigenerazione e morte cellulare nel sistema nervoso centrale
- Meccanismi patofisiologici di gravi patologie neurodegenerative quali: epilessia, glaucoma, sindrome di Rett, retinite pigmentosa, morbo di Alzheimer.
- Organizzazione anatomica e funzionale del sistema visivo
- Funzione visiva in condizioni fisiologiche ed in patologie neurali: psicofisica, elettrofisiologia e brain imaging.

4. NEUROBIOLOGIA DELLE DIPENDENZE (Cagliari):
- Basi neurobiologiche dell'alcolismo
- Basi neurobiologiche delle tossicodipendenze
- Meccanismo d'azione degli psicostimolanti
- Meccanismi di trasmissione recettoriale GABAergica nella farmacologia degli stati epilettici




STRATEGIA SCIENTIFICA
Ciascuna linea di ricerca è sviluppata prevalentemente nella sede indicata. Tuttavia, già a partire dal primo anno di vita dell'Istituto, è stato potenziato il coordinamento tra le ricerche in corso in modo che al momento attuale molte linee di ricerca comportano collaborazioni tra le Sedi. In aggiunta, al fine di promuovere nuove collaborazioni tra le varie Sedi, l'Istituto organizza un meeting scientifico annuale in cui si discute, tra l'altro, la realizzazione d'iniziative, di laboratori e di servizi comuni a tutto l'Istituto. Recentemente è stata anche pianificata la costituzione di una Scuola di Perfezionamento in Neuroscienze, in quanto la formazione di giovani ricercatori è cruciale per il futuro. L'Istituto di Neuroscienze non è una struttura puramente amministrativa nata per ottemperare alla riforma del CNR. Al contrario, l'Istituto ha cominciato una grande operazione scientifica e culturale sia in Italia che all'estero. In Italia, l'Istituto di Neuroscienze è un importante punto di aggregazione per altre forze, operanti nello stesso campo. A questo proposito l'Istituto di Neuroscienze ha già ricevuto richieste di collaborazione coordinata con altre importanti Istituzioni, quali la SISSA (Trieste) e la Scuola Normale Superiore (Pisa). La possibilità di sviluppare sinergie di ricerca, che derivano da laboratori aperti ed interconnessi, è già stata riconosciuta come una esperienza positiva in ambito Europeo ed è stata recentemente proposta anche negli USA. Siamo convinti che con l'aiuto finanziario del Consiglio Nazionale delle Ricerche, questa iniziativa avrà successo.


VISIBILITA' INTERNAZIONALE
L'Istituto di Neuroscienze risulta dalla fusione di diversi laboratori del Consiglio Nazionale delle Ricerche. Questi laboratori erano internazionalmente riconosciuti come centri di ricerca di eccellenza nel campo delle neuroscienze.
I ricercatori afferenti all'Istituto di Neuroscienze sono coinvolti in molti progetti di ricerca internazionali, collaborano con importanti istituzioni estere e con equipes cliniche sia in Italia che all'estero. I risultati dell'attività di ricerca dell'Istituto di Neuroscienze sono pubblicati nelle più importanti riviste internazionali.

Grazie alle collaborazioni già esistenti tra le Sedi, al loro potenziamento ed ad una serie di iniziative volte alla formazione ed alla ricerca, i Laboratori si presentano come una struttura armonicamente integrata. Questa struttura permette di mantenere, in ogni Sezione, gli elevati livelli qualitativi di ricerca richiesti a livello internazionale pur raggruppando le singole realtà in un singolo Istituto. La distribuzione geografica delle Sezioni dell'istituto di Neuroscienze sul territorio italiano permette, a livello locale, la conservazione di una vasta rete di collaborazioni e la condivisione di competenze e strumenti, cui va aggiunta l'attiva partecipazione dei ricercatori a corsi Universitari e di formazione post-Universitaria.


ATTIVITA' DI FORMAZIONE
Nei suoi laboratori l'Istituto di Neuroscienze organizza corsi di alta formazione sia per dottorandi che per studenti universitari. Grazie alle competenze scientifiche e tecniche ed alla strumentazione disponibile, l'Istituto di Neuroscienze garantisce elevati standard di formazione, raggiunti solo da poche altre istituzioni internazionali. Inoltre l'Istituto di Neuroscienze mantiene un elevato numero di collaborazioni con prestigiose istituzioni di ricerca in Europa e negli Stati Uniti d'America. L'Istituto di Neuroscienze collabora con molti prestigiosi Istituti nazionali, quali la Scuola Normale Superiore (Pisa), e la SISSA (Trieste), come pure con molte importanti industrie. Queste collaborazioni garantiscono agli allievi dell'Istituto l'accesso a centri di eccellenza esterni e al parco strumenti proprio di essi.


ATTIVITA' DI PUNTA E APPLICABILITA' DELLE RICERCHE
Nei suoi Laboratori l'Istituto di Neuroscienze intraprende ricerca avanzata rivolta alla comprensione dei meccanismi che regolano le funzioni cerebrali, così come lo sviluppo e la rigenerazione del sistema nervoso. Altri campi di ricerca sono rivolti alla comprensione del funzionamento delle cellule nervose e dei circuiti neurali. Da queste attività sono attesi importanti progressi nelle conoscenze di base con risvolti applicativi indirizzati verso molti settori di grande impatto sociale ed economico, quali:
- neurotossicità
- malattie neurodegenerative
- malattie nervose ad eziologia autoimmune
- invecchiamento
- diagnostica e monitoraggio delle malformazioni cerebrali dell'embrione
- rigenerazione nervosa
- recupero funzionale dopo una lesione nervosa
- meccanismi che controllano l'interazione nervo-muscolo e la regolazione dell'espressione genica a seguito di attività motoria
- diagnosi precoce di malattie nervose
- apoptosi
- apprendimento e memoria
- alcolismo e tossicodipendenze


ALCUNI RISULTATI DI GRANDE IMPATTO OTTENUTI DALLE SEZIONI DELL'ISTITUTO DI NEUROSCIENZE
Nel corso della loro attività di ricerca, i Laboratori del Consiglio Nazionale delle Ricerche raggruppati nell'Istituto di Neuroscienze hanno già ottenuto importanti risultati nell'ambito della ricerca di base da cui è stato possibile derivare applicazioni di ampio rilievo sociale ed economico.

Tra queste si possono ricordare:
- Lo sviluppo dei potenziali evocati visivi da pattern. Questa tecnologia deriva dallo studio dei meccanismi coinvolti nel processamento dell'informazione visiva a livello della corteccia cerebrale; attualmente vengono utilizzati come principale strumento diagnostico in clinica oftalmologica per l'analisi delle malattie funzionali del sistema visivo.

- La messa a punto di kits per la diagnosi ed il controllo delle malattie neuromuscolari e di tumori neuroendocrini.

- L'uso delle tossine batteriche (ed in particolare le tossine botuliniche) nel trattamento di sindromi neuropatologiche.

-L'identificazione di mutazioni responsabili di alcune forme familiari di diabete nefrogenico.

-L'individuazione di alcuni meccanismi patogenetici coinvolti nella genesi dell'epilessia.

- L'identificazione delle basi razionali per l'utilizzo di farmaci colinergici di tipo nicotinico per la diagnosi non invasiva e per la cura della sindrome di Alzheimer; lo sviluppo di anticorpi e di sonde molecolari ad alta selettività.

- La tipizzazione di fibre muscolari scheletriche: identificazione di un nuovo tipo di fibra muscolare e dei relativi marcatori fibra-specifici. Lo sviluppo di protocolli per la stimolazione elettrica per il rimodellamento funzionale del muscolo scheletrico, ad esempio applicabile alla cardiomioplastica.

-L'identificazione, caratterizzazione preclinica ed avvio della sperimentazione clinica di un farmaco per il trattamento dell'alcolismo.

- Lo sviluppo di metodi basati su modelli matematici per la valutazione della funzione beta-cellulare nel diabete e metabolismo e la loro applicazione su studi di larga scala.


CONTRIBUTO ESSENZIALE DELLA RICERCA DI BASE NEL CAMPO DELLE NEUROSCIENZE
Gli importanti contributi apportati, a livello clinico ed applicativo, dai risultati ottenuti presso le Sezioni dell'Istituto di Neuroscienze indicano l'originalità, il carico innovativo ed il potenziale delle ricerche svolte presso l'Istituto stesso, che originano da studi base in vari campi delle Neuroscienze.
Questi contributi forniscono un chiaro esempio del valore insostituibile, in termini economici e sociali, della ricerca di base.