Per comprendere il funzionamento del cervello, gli scienziati hanno condotto esperimenti divisi in due ampie categorie: quelli che registrano l’attività cerebrale e quelli che la manipolano. In passato, le prime ricerche nel campo delle neuroscienze si basavano sull’utilizzo dell’elettricità per influenzare l’attività dei neuroni. Solo due decenni fa, gli studiosi hanno introdotto nuove tecnologie che sfruttavano la luce come mezzo di manipolazione. Attualmente, la ricerca si sta concentrando sull’utilizzo dei magneti. Questo potrebbe far pensare a un controllo mentale, e in effetti lo è. Le tecnologie di stimolazione cerebrale, tra cui la magnetogenetica, consentono agli scienziati di influenzare il comportamento degli animali attraverso l’attivazione di specifiche regioni cerebrali.
La tecnologia si basa sull’utilizzo di nanoparticelle magnetiche all’interno del cervello e su campi magnetici a corto raggio. Il funzionamento di questa nuova tecnologia è affascinante: combina una proteina meccanosensibile chiamata Piezo con una nanoparticella magnetica di dimensioni molto ridotte, pari a 200 nanometri (0,0002 millimetri). La proteina Piezo, che deriva dal greco e significa “pressione”, è una proteina canale che, quando stimolata meccanicamente, è in grado di attivare una cellula, conferendo il senso del tatto leggero.
Un campo magnetico rotante sposta le nanoparticelle magnetiche, generando una forza rotazionale che può attivare meccanicamente i canali Piezo. È importante sottolineare che le nanoparticelle attivano solo la variante Piezo specifica consegnata dagli scienziati alle cellule, non le proteine Piezo native. Gli studi condotti da Seo-Hyun Choi e colleghi hanno dimostrato la capacità di consegnare la proteina e la nanoparticella a specifici sottogruppi di cellule nel cervello dei topi. Quando i topi venivano esposti a un campo magnetico, queste cellule venivano attivate, influenzando il comportamento degli animali in base alle cellule mirate.
Sebbene possa sembrare fantascientifico, questa tecnologia consentirà agli scienziati di manipolare con estrema precisione l’attività cerebrale negli animali, senza la necessità di dispositivi montati sulla testa. A differenza delle tecnologie precedenti che richiedevano l’utilizzo di luce o elettricità, la magnetogenetica permetterà agli animali di mantenere la piena libertà di movimento, migliorando il loro benessere complessivo. Questo favorirà anche lo studio del comportamento animale in contesti sociali, poiché gli animali saranno liberi di interagire tra loro senza restrizioni.
Quanto alla possibile applicazione della magnetogenetica negli esseri umani, al momento non è realistica. Tuttavia, la stimolazione dei circuiti cerebrali umani è già una realtà in corso. La stimolazione cerebrale profonda (DBS) è una terapia efficace per la malattia di Parkinson, che sfrutta la stimolazione elettrica dei neuroni dopaminergici. In futuro, la magnetogenetica potrebbe rappresentare un’alternativa per la stimolazione mirata dei neuroni al fine di alleviare i sintomi di disturbi neurologici.
Come afferma l’autore principale dello studio, Cheon Jinwoo, ci si aspetta che la magnetogenetica venga ampiamente impiegata nella ricerca per comprendere le funzioni cerebrali, sviluppare reti neurali artificiali sofisticate, implementare tecnologie BCI bidirezionali (interfacce cervello-computer) e sviluppare nuovi trattamenti per i disturbi neurologici. Questo studio è stato pubblicato su Nature Nanotechnology.
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