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Un nuovo metodo sperimentale che permette di identificare un’impronta molecolare del tessuto cerebrale in aree remote del cervello apre nuove strade per lo studio del sistema nervoso centrale.
Un gruppo di istituti di ricerca e università che include l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) nei Centri di Lecce e Genova, il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Padova, l’Università del Salento, l'Università 'Magna Graecia' di Catanzaro e il Politecnico di Bari, ha individuato un approccio innovativo per analizzare la composizione molecolare del tessuto neurale, estraendone un’impronta digitale che permette di valutarne caratteristiche sia fisiologiche che patologiche.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista scientifica internazionale Nature Methods, ed è stato eseguito anche in collaborazione con il Centro National de Investigaciones Oncologicas e il Consejo Superior de Investigaciones Cientificas - Instituto Cajal di Madrid
Il team di ricerca ha sviluppato una tecnica per rilevare le componenti del tessuto cerebrale senza l’ausilio di mezzi di contrasto o marcatori di alcun tipo, aprendo la strada verso un utilizzo più ampio della fotonica nell’ambito delle neuroscienze e, nel lungo termine, della neurochirurgia.
«La tecnica che abbiamo utilizzato sfrutta una caratteristica particolare, seppur sfuggente, dell'interazione luce-materia. Quando un fascio di luce, di un colore molto ben definito, colpisce una molecola, una minima parte dell’energia della luce innesca delle vibrazioni nella molecola. Immediatamente dopo, una piccola porzione del fascio viene diffusa con una lieve alterazione del colore iniziale. Misurare questa sfumatura di colore fornisce preziose informazioni sulla struttura chimica della molecola colpita, senza necessità di utilizzare marcatori esterni» spiega Filippo Pisano, professore del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Padova.
«Questo fenomeno, noto come diffusione Raman, è già stato impiegato nello studio dei tessuti biologici, con alcune recenti applicazioni in ambito clinico - dice Ferruccio Pisanello, coordinatore del Centro per le Nanotecnologie biomolecolari dell’Istituto Italiano di Tecnologia a Lecce -. Per la prima volta siamo riusciti a effettuare registrazioni in aree cerebrali profonde, minimizzando il danno tissutale. Questo è stato possibile grazie combinazione non convenzionale di luce nel vicino infrarosso, con fibre ottiche impiantabili, microscopi appositamente progettati, e tecniche avanzate di analisi dati, inclusi algoritmi di intelligenza artificiale.»
«Sebbene ancora lontana da applicazioni mediche, questa metodologia dischiude nuove possibilità per una comprensione più profonda della fisiologia cerebrale che ipotizza promettenti applicazioni sullo studio di condizioni neurologiche patologiche, quali i tumori cerebrale e i traumi cranici» afferma Massimo De Vittorio, Professore all’Università del Salento e ricercatore dell’IIT di Lecce.
La ricerca nasce nell’ambito di progetti finanziati da fondi europei, quali i progetti DEEPER e NanoBright, che hanno l’obiettivo di sviluppare nuove tecnologie di indagine delle regioni profonde del cervello, per individuare le disfunzioni molecolari e cellulari alla base di disturbi e malattie cerebrali.
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Un nuovo metodo sperimentale che permette di identificare un’impronta molecolare del tessuto cerebrale in aree remote del cervello apre nuove strade per lo studio del sistema nervoso centrale.
Un gruppo di istituti di ricerca e università che include l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) nei Centri di Lecce e Genova, il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Padova, l’Università del Salento, l'Università 'Magna Graecia' di Catanzaro e il Politecnico di Bari, ha individuato un approccio innovativo per analizzare la composizione molecolare del tessuto neurale, estraendone un’impronta digitale che permette di valutarne caratteristiche sia fisiologiche che patologiche.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista scientifica internazionale Nature Methods, ed è stato eseguito anche in collaborazione con il Centro National de Investigaciones Oncologicas e il Consejo Superior de Investigaciones Cientificas - Instituto Cajal di Madrid
Il team di ricerca ha sviluppato una tecnica per rilevare le componenti del tessuto cerebrale senza l’ausilio di mezzi di contrasto o marcatori di alcun tipo, aprendo la strada verso un utilizzo più ampio della fotonica nell’ambito delle neuroscienze e, nel lungo termine, della neurochirurgia.
«La tecnica che abbiamo utilizzato sfrutta una caratteristica particolare, seppur sfuggente, dell'interazione luce-materia. Quando un fascio di luce, di un colore molto ben definito, colpisce una molecola, una minima parte dell’energia della luce innesca delle vibrazioni nella molecola. Immediatamente dopo, una piccola porzione del fascio viene diffusa con una lieve alterazione del colore iniziale. Misurare questa sfumatura di colore fornisce preziose informazioni sulla struttura chimica della molecola colpita, senza necessità di utilizzare marcatori esterni» spiega Filippo Pisano, professore del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Padova.
«Questo fenomeno, noto come diffusione Raman, è già stato impiegato nello studio dei tessuti biologici, con alcune recenti applicazioni in ambito clinico - dice Ferruccio Pisanello, coordinatore del Centro per le Nanotecnologie biomolecolari dell’Istituto Italiano di Tecnologia a Lecce -. Per la prima volta siamo riusciti a effettuare registrazioni in aree cerebrali profonde, minimizzando il danno tissutale. Questo è stato possibile grazie combinazione non convenzionale di luce nel vicino infrarosso, con fibre ottiche impiantabili, microscopi appositamente progettati, e tecniche avanzate di analisi dati, inclusi algoritmi di intelligenza artificiale.»
«Sebbene ancora lontana da applicazioni mediche, questa metodologia dischiude nuove possibilità per una comprensione più profonda della fisiologia cerebrale che ipotizza promettenti applicazioni sullo studio di condizioni neurologiche patologiche, quali i tumori cerebrale e i traumi cranici» afferma Massimo De Vittorio, Professore all’Università del Salento e ricercatore dell’IIT di Lecce.
La ricerca nasce nell’ambito di progetti finanziati da fondi europei, quali i progetti DEEPER e NanoBright, che hanno l’obiettivo di sviluppare nuove tecnologie di indagine delle regioni profonde del cervello, per individuare le disfunzioni molecolari e cellulari alla base di disturbi e malattie cerebrali.
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Dal 2003, è stata docente, ricercatrice e coordinatrice di progetti internazionali e europei, collaborando con enti come l'Universitat Oberta de Catalunya, l'Università di Firenze e la Commissione Europea. I suoi interessi di ricerca si sono concentrati inizialmente sul feedback e l'interazione nei sistemi di apprendimento professionale mediati da tecnologie, per poi evolversi, dal 2018 al 2022, sulla data literacy nelle professionalità educative. Attualmente, studia l'uso etico dei dati e dell'intelligenza artificiale nella ricerca educativa, coordinando progetti nazionali ed europei. Promuove la scienza e l'educazione aperta con un approccio responsabile all'innovazione.
Giovanna Del Gobbo è Professore Ordinario di Pedagogia Sperimentale presso il Dipartimento di Formazione, Lingue, Intercultura e Psicologia dell’Università di Firenze. Membro del Nucleo di Valutazione, ha ricoperto il ruolo di Delegata del Rettore per la Formazione degli insegnanti della Scuola Primaria e Secondaria dal 2017 al 2021. Attualmente è presidente del Teaching and Learning Center, centro di servizi dell’Ateneo fiorentino, e direttrice scientifica dello spin-off accademico MoCa Future Designers, fondato nel 2018. Coordina inoltre l’Unità di Ricerca PUSH-D (Pedagogical approach for Sustainable Development and Heritage valorization) e fa parte del Direttivo della Società Italiana di Pedagogia (SIPED), dove contribuisce attivamente anche al gruppo di ricerca dedicato all’educazione alla sostenibilità.
Massimiliano Barolo è professore ordinario di Impianti chimici all'Università di Padova, con una laurea in Ingegneria Chimica e un Dottorato di Ricerca ottenuto nel 1994. Ha lavorato nel settore petrolchimico e come visiting professor alla University of California. Autore di oltre 170 pubblicazioni, è l’ideatore del programma sviluppo competenze "Teaching for Learning (T4L)", un modello innovativo per lo sviluppo delle competenze di insegnamento-apprendimento dei docenti universitari, che coinvolge oltre 600 partecipanti.
Professoressa ordinaria di Linguistica Italiana presso l’Università di Palermo. Dal 2021 è prorettrice al Diritto allo studio e all'innovazione dei processi di apprendimento e presidente del Teaching and Learning Centre, il Centro per l’Innovazione e il miglioramento della didattica universitaria, dell’Ateneo di Palermo.
