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Lunedì, Marzo 01, 2021
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La prima integrazione tra circuiti nervosi ed elettronici

Una ricerca  mostra che è possibile far crescere i neuriti delle cellule nervose all'interno di sottili nanotubi in materiale semiconduttore a base di silicio e germanio

Creare un embrione di circuito neuronale-elettronico facendo crescere i prolungamenti di cellule nervose all'interno di sottili nanotubi in materiale semiconduttore a base di silicio e germanio: l'impresa è riuscita a un gruppo di ricercatori dell'università del Wisconsin a Madison diretti da Minrui Yu, che la illustra in un articolo ("Semiconductor Nanomembrane Tubes: Three-Dimensional Confinement for Controlled Neurite Outgrowth") pubblicato sulla rivista ACS Nano.

La speranza di questo tipo di ricerche è quella di poter riuscire a mettere in connessione un chip a specifici gruppi di cellule per ristabilire connessioni che erano state interrotte. Finora i tentativi di integrazione fra neuroni e circuiti artificiali è stata sperimentata con il ricorso a microrlettrodi posti in connessione con le membrane delle cellule, una procedura che però a lungo andare può determinare un danneggiamento della cellula nervosa.

Lo studio era partito dalla considerazione che la grande maggioranza degli studi sulla formazione dei neuriti viene condotta in colture realizzate su superfici piatte e aperte, che non riflettono la struttura del micro-ambiente tridimensionale in cui la crescita neuronale si realizza in vivo. Si sa infatti da molto tempo che le cellule nervose quando crescono hanno un comportamento "di ricerca" ma non si sa se l'andamento dei loro prolungamenti sia dettato effettivamente dalla ricerca di qualcosa di specifico, o proceda in modo casuale.

Per creare una condizione più simile a quella reale, i ricercatori hanno così creato una rete di nanotubi di varia grandezza e forma di dimensioni tali da costituire una sorta di griglia di riferimento al cui interno hanno collocato delle cellule nervose di corteccia cerebrale di topo per osservare come esse reagissero.

In questo modo hanno però potuto constatare che i neuroni invece di sviluppare i neuriti in maniera casuale nelle aree lasciate libere dalla griglia, tendevano ad aderire ai nanotubi e a crescere preferenzialmente lungo di essi anche se sulla loro superficie non era presente alcun fattore di adesione. Inoltre, se venivano collocati in prossimità delle estremità dei nanotubi delle dimensioni adatte, i neuroni iniziavano a sviluppare il loro assone all'interno del nanotubo.

Il nanotubo, osservano i ricercatori, presenta in effetti caratteristiche fisiche ed elettriche che ricordano quelle della mielina.


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