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Ultrasuoni per attivare i neuroni

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I neuroni, così come altri tipi di cellule, possono essere attivati in modo selettivo grazie a una nuova tecnica chiamata sonogenetica, inventata e sperimentata con successo da un gruppo di ricercatori del Salk Institute guidato da Sreekanth Chalasani che firmano un articolo apparso su “Nature Communications”.

Nel campo delle neuroscienze sono in uso da alcuni anni tecniche di optogenetica che consentono di attivare e silenziare selettivamente alcuni neuroni bersaglio mediante impulsi di luce laser. Queste tecniche si basano sull’inserimento di speciali proteine sensibili alla luce nei canali ionici nella membrana cellulare, che hanno la funzione di regolare l’entrata e l’uscita nella cellula degli ioni che innescano il potenziale d’azione, il segnale nervoso.

L’approccio optogenetico tuttavia ha alcuni inconvenienti, il principale dei quali è l’invasività del procedimento. Per inviare l’impulso di luce alle cellule nervose occorre infatti impiantare fibre ottiche nel cervello. Inoltre, una volta arrivata sui tessuti cerebrali, la luce viene diffusa in tutto il resto del corpo.

Chalasani e colleghi hanno sviluppato un approccio simile, utilizzando però gli ultrasuoni.

Ultrasuoni a bassa frequenza per attivare i neuroni
Rappresentazione artistica degli ultrasuoni che attivano i neuroni del verme C. elegans(Cortesia: Salk Institute)“A differenza delle tecniche che usano la luce, gli ultrasuoni a bassa frequenza possono attraversare l’organismo senza essere diffusi”, ha spiegato Chalasani. “Questo sarebbe un notevole vantaggio quando si vuole stimolare una regione profonda del cervello senza influenzare le altre”, ha aggiunto Stuart Ibsen, che ha partecipato allo studio.

Gli autori hanno sperimentato la nuova metodica sul nematodeCaenorhabditis elegans, sfruttando la capacità di microbolle di gas, al di fuori dell’organismo del verme, di amplificare le gli ultrasuoni.

“Le microbolle si gonfiano e si sgonfiano in sincronia con le onde di pressione a ultrasuoni”, ha sottolineato Ibsen. “Queste oscillazioni possono poi propagarsi in modo non invasivo nel verme”.

Ma come fanno gli ultrasuoni a influenzare il comportamento delle cellule? Chalasani e colleghi hanno scoperto che un particolare canale ionico di membrana, denominato TRP-4, risponde a queste onde, e può essere inserito nella membrana cellulare dei neuroni per consentire di controllarne l’attivazione.

La sperimentazione finora è stata condotta solo su neuroni di C. elegans, ma secondo gli autori il TRP-4 potrebbe essere aggiunto in qualunque tipo di cellula sensibili al calcio in diversi organismi, compresi i mammiferi, utilizzando microbolle iniettate nel flusso sanguigno in modo che si distribuiscano in tutto il corpo, con una tecnica che viene già utilizzata in diverse metodiche di imaging diagnostico.

Sorgente: Ultrasuoni a bassa frequenza per attivare i neuroni – Le Scienze