Ricercatori di diversi paesi hanno combinato un protocollo sperimentale per marcare le cellule attive e flussi di lavoro matematici e computazionali per tracciare neuroni e reti nel tempo. Il gruppo guidato da Hiroki Ueda presso RIKEN ha utilizzato la microscopia a foglio di luce per ottenere immagini tridimensionali dei cervelli di topo, mentre flussi matematici creati altrove hanno permesso di analizzare i dati a singola cellula. La marcatura genetica ha reso fluorescenti i neuroni attivi, mostrando quando e dove le cellule lo erano sotto il microscopio.
Il risultato chiave è uno spostamento coerente dell'attività cerebrale durante il ciclo quotidiano: all'inizio della veglia l'attività è più intensa negli strati interni o subcorticali, e poi i centri di attività si spostano verso la corteccia in superficie. I ricercatori parlano di una riorganizzazione delle reti, con diverse reti predominanti in momenti diversi del giorno e della notte.
Lo studio nasce anche dall'interesse per la fatica: Daniel Forger spera di identificare firme in grado di segnalare quando le persone sono particolarmente affaticate, utili per valutare la prontezza in lavori a rischio. Konstantinos Kompotis sottolinea che il comportamento deriva dall'interazione di molti elementi in tutto il cervello e non da un singolo gene o struttura. Sebbene le tecniche di imaging usate non siano direttamente applicabili agli esseri umani, gli autori ritenono che la matematica sia semplice e che il metodo possa adattarsi a dati umani più grossolani, come EEG, PET o MRI, e ad altri modelli animali per studiare malattie come l'Alzheimer e il Parkinson.
Kompotis collabora con partner industriali per testare l'effetto di terapeutici sull'attività cerebrale. Il team ha dedicato lo studio a Steven Brown, coautore senior morto in un incidente aereo; il lavoro ha ricevuto finanziamenti dalla US National Science Foundation, dall'US Army Research Office e dall'Human Frontier Science Program.
Parole difficili
- protocollo — insieme di regole per condurre un esperimento
- marcatura — procedura per rendere riconoscibili certe cellule
- tridimensionale — che ha forma e misure in tre dimensionitridimensionali
- subcorticale — situato sotto la corteccia cerebralesubcorticali
- corteccia — strato esterno del cervello animale o umano
- riorganizzazione — cambiamento nella disposizione di una rete
- prontezza — stato di idoneità per svolgere un compito
- firma — segnale o schema che indica una condizionefirme
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Domande di discussione
- In che modo identificare firme di affaticamento potrebbe migliorare la sicurezza nei lavori a rischio?
- Quali vantaggi e limiti vedi nell'adattare questo metodo a dati umani come EEG o MRI?
- Come possono influire le collaborazioni con partner industriali per testare terapeutici sull'attività cerebrale?
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