Archivio News & Journal Club

2018 Nov 26  –  Le interfacce cervello-macchina – o interfacce cervello-computer – mettono in comunicazione diretta segnali elettrici cerebrali e strumenti in grado di decodificarli, trasmettendo informazioni e comandi a dispositivi esterni collegati (“macchine”). Studi sempre più numerosi e avanzati in questo settore si rivolgono a disabili con impedite capacità motorie (malati di sclerosi laterale amiotrofica, o con gravi conseguenze di lesioni spinali o ictus), affinché possano imparare a relazionarsi in modo nuovo con l’ambiente. Riportiamo la pubblicazione degli ultimi risultati del trial clinico statunitense BrainGate2, che mostra tre pazienti tetraplegici (due malati di sclerosi laterale amiotrofica e uno con conseguenze di una lesione spinale) controllare lentamente il cursore sullo schermo di un tablet reperibile in commercio, ed usare programmi e applicazioni comuni, grazie a una interfaccia invasiva. Lo studio prevede l’impianto nella corteccia motoria di una o due piccole unità (4×4 mm, ciascuna con 96 elettrodi lunghi 1,0-1,5 mm) in grado di registrare l’attività di singoli neuroni.

Video su wef.ch  |  Articolo originale

2018 Set 7  –  Al via cOAlition S per accelerare l’accesso libero e completo alle pubblicazioni scientifiche raggiunte grazie a finanziamenti pubblici. Undici enti nazionali – con il sostegno della Commissione Europea, incluso il Consiglio Europeo della Ricerca (CER) – si impegnano affinché “entro il 2020, le pubblicazioni scientifiche risultanti da ricerche finanziate da sovvenzioni pubbliche, fornite dai consigli di ricerca e organismi di finanziamento nazionali ed europei partecipanti, siano divulgate attraverso riviste o piattaforme ad accesso libero conformi”.

Il Governo della Svezia da luglio 2018 non ha rinnovato i contratti con l’importante editore scientifico Elsevier, e ha pianificato per il 2026 il completamento dell’accesso aperto.

Info su scienceeurope.org

Comunicati: Science Europe  |  National Library of Sweden

2018 Set 6  –  Un nuovo studio preclinico mostra un moderato ripristino delle funzioni motorie in topi di laboratorio con una lesione al midollo spinale non superiore al 75%. Il risultato è stato raggiunto trapiantando cellule staminali neuroepiteliali, ottenute dai primordi della spina dorsale di embrioni umani deceduti per cause naturali tra la quinta e l’ottava settimana e pre-amplificate in vitro. In base ai controlli effettuati, le cellule trapiantate si sono differenziate efficientemente in neuroni e glia, ricollegando parzialmente le vie nervose sovraspinali interrotte ai neuroni al di sotto del livello della lesione. La validità di questo approccio sperimentale è stata ulteriormente confermata in un modello di ratto, e si è rivelato determinante che l’anatomia del tessuto donatore e ricevente coincidessero.
Lo studio evidenzia uno dei progressi che si registrano in quest’area di ricerca. È stato svolto secondo le disposizioni vigenti negli Stati Uniti e in accordo con la Dichiarazione di Helsinki della World Medical Association.

Articolo originale

2018 Mag 30  –  Sebbene le forme ereditarie della sclerosi laterale amiotrofica (SLA) rappresentino il 5-10% dei casi totali, l’analisi approfondita degli effetti di mutazioni rare associate all’insorgenza della malattia può fornire informazioni di importanza generale. Alcune ricerche recenti si sono concentrate su mutazioni e disfunzioni che alterano i normali meccanismi di maturazione dell’RNA messaggero nel corso del differenziamento dei motoneuroni. In particolare, una nuova ricerca ha individuato introni trattenuti in RNA messaggeri che guidano il differenziamento in vitro di motoneuroni ottenuti da cellule di malati di SLA, e recanti una mutazione nel gene VCP che causa la patologia. Partendo da questo dato, i ricercatori hanno esteso la propria analisi a due modelli transgenici e a campioni di midollo spinale congelati post mortem da pazienti affetti da SLA sporadica (non ereditaria). Gli introni trattenuti negli RNA messaggeri del gene SFPQ e la perdita della localizzazione nucleare della proteina codificata dallo stesso gene sono risultati validi marcatori molecolari della SLA.

Info su reliawire.com

Articolo originale

2018 Mag 17  –  Dal 1999 – anno in cui, in seguito a studi approfonditi sui correlati neurofisiologici dell’attività cerebrale, fu pubblicato un lavoro fondamentale di Niels Birbaumer e colleghi – la ricerca sulle interfacce cervello-computer si è andata progressivamente focalizzando sullo sviluppo tecnologico, trascurando l’importanza dell’apprendimento umano. L’edizione 2016 del Cybathlon ha visto invece dominare nella categoria di riferimento un approccio basato sullo sviluppo mutuale di apprendimento umano ed automatico (i.e. del decodificatore), e sulle soluzioni tecniche di supporto a questa interazione. Per l’utilizzatore, questo approccio riflette i normali meccanismi di utilizzo di uno strumento, supportati da processi graduali di assimilazione e rimodellamento delle aree cerebrali coinvolte, e caratterizzati dall’esecuzione principalmente inconscia del proprio controllo (apprendimento implicito).
Nel caso di studio specifico, due concorrenti con lesione spinale completa C5-C6 hanno imparato a modulare la propria attività cerebrale per controllare in gara il proprio avatar su uno schermo. L’interfaccia ha isolato, computato e trasdotto le oscillazioni μ (8–12 Hz) e β (18–30 Hz) dei tracciati elettroencefalografici acquisiti da 16 elettrodi posti sul capo, sopra la corteccia sensomotoria.

Video  |  Articolo originale

2018 Mag 8 –  Prosegue in diversi centri l’implementazione delle protesi robotiche d’arto controllate direttamente dai comandi nervosi o muscolari dei pazienti su cui vengono impiantate, ed è di particolare interesse che queste possano fornire anche sensazioni tattili (temperatura, grandezza, forma e struttura) e propriocettive. Ingegneri biomedici della Shanghai Jiao Tong University, Cina, hanno condotto esperimenti per riprodurre le sensazioni delle dita in soggetti privi di una mano, inviando stimoli elettrici trancutanei con una regolazione molto fine ai nervi in prossimità dell’amputazione. Lo studio è propedeutico a nuove applicazioni sulle mani protesiche.

Articolo originale

2018 Mar 22  –  Un breve saggio pubblicato sulla rivista Plos Biology descrive uno dei meccanismi in discussione per pervenire a cognizioni di ordine generale. Il percorso iniziale di formazione di nuove memorie prevede, dopo l’attivazione di un insieme funzionale di neuroni dell’ippocampo, una fase di instabilità durante la quale le memorie che non vanno perdute possono essere elaborate e poste in relazione con altre. In questa fase si assiste a uno scambio importante tra l’ippocampo ed aree della corteccia prefrontale, e si può pervenire a delle generalizzazioni attraverso il collegamento e la sovrapposizione di alcuni dei nuovi elementi con altri noti.

Articolo originale

2018 Mar 6  –  La modulazione non invasiva dell’attività cerebrale – o neuromodulazione non invasiva – è in fase di sperimentazione clinica per il trattamento di numerose patologie e per interventi riabilitativi post trauma. Le tecnologie utilizzate sono principalmente la stimolazione transcranica a corrente continua e la stimolazione magnetica transcranica. Di seguito il commento della giornalista Helen Thomson apparso sulla rivista Nature, che accenna con semplicità e citazioni essenziali a un campo di vastissimo interesse e in continuo aggiornamento.

Articolo originale

2018 Feb 19  –  In casi specifici, la capacità dei circuiti neurali di offrire risposte sulla base della distribuzione statistica di informazioni acquisite si presta ad essere interpretata secondo il teorema di Bayes. In un recente lavoro, è stata avvalorata l’ipotesi che il cervelletto segua un approccio probabilistico bayesiano nell’elaborare risposte ad eventi in rapida successione nel tempo (intervalli anche inferiori al secondo). I ricercatori hanno costruito e testato un modello matematico chiamato TRACE – che riproduce le caratteristiche anatomiche e fisiologiche salienti del cervelletto – e condotto esperimenti comportamentali con soggetti adulti. Se confermati ed estesi, i risultati da loro ottenuti offirebbero un utile approfondimento su una funzione complessa, che certamente richiede il coordinamento con aree corticali, dei gangli della base e dell’ippocampo.

Articolo originale

2018 Feb 7  –  Gli astrociti sono cellule della glia del sistema nervoso centrale. Svolgono importanti attività di regolazione e raccordo tra componenti eterogenee, comprese interazioni bidirezionali con i vasi sanguigni e modulazione dell’eccitabilità dei neuroni e della trasmissione sinaptica. Facendo uso di tecniche di biologia molecolare in ratti, è stato possibile controllare il rilascio vescicolare di gliotrasmettitori da parte degli astrociti del complesso di preBötzinger, centro essenziale per determinare il ritmo della respirazione attraverso l’invio di segnali motori. Lo studio mostra l’influenza diretta esercitata per questa via sull’attività dei circuiti neurali, che diventa critica in condizioni di elevato metabolismo (ipossia e ipercapnia) e concorre a determinare il massimo consumo di ossigeno durante l’esercizio fisico (capacità d’esercizio).

Articolo originale

2017 Set 19  –  Il settore del fotovoltaico integrato (in inglese Building Integrated Photovoltaics, BIPV) studia l’integrazione architettonica dei moduli che producono energia fotovoltaica. Le celle solari semi-trasparenti, ad esempio, possono essere impiegate per realizzare finestre fotovoltaiche. Una recente pubblicazione dell’Università di Tokyo, Dipartimento di Scienze Industriali, descrive lo sviluppo di celle plasmoniche semi-trasparenti in perovskite, che catturano fotoni nelle lunghezze d’onda alle quali l’occhio umano è meno sensibile migliorando così l’indice di trasparenza visiva.

Info su phys.org

Articolo originale

2017 Giu 29  –  Contando sul giusto equilibrio tra informazioni trattenute (memorizzate) e transitorie (dimenticate), gli individui possono mostrare un’adeguata flessibilità nelle risposte e nelle decisioni. Eliminare dalla memoria informazioni irrilevanti coadiuverebbe l’elaborazione di cognizioni generali utili a prevedere esiti ed eventi futuri, un processo basato sull’integrazione di elementi accomunabili e ricorrenti. Gli autori dell’articolo che riportiamo hanno rivisitato questa proposta non nuova alla luce delle ricerche più recenti, tracciando un parallelo originale tra i meccanismi sinaptici coinvolti e le attuali strategie di costruzione dei modelli computazionali per reti neurali e intelligenza artificiale.

Articolo originale

2016 Apr 19  –  Gli UNESCO Science Report esaminano lo stato di scienza, tecnologia e innovazione (STI) nel mondo. La più recente pubblicazione “Towards 2030” è in rete e inquadra l’evoluzione STI nel contesto socio-economico, geopolitico e locale che contribuisce a delinearne l’indirizzo.

Info su unesco.org

Documento originale

2014 Dic 16  –  Allo studio tecniche per indurre la riprogrammazione di cellule non neuronali in nuovi neuroni, allo scopo di riparare lesioni del sistema nervoso centrale. L’espressione retrovirale del fattore di trascrizione Sox2, da solo o in combinazione con Ascl1, promuove la neurogenesi in vivo in un modello murino di lesioni traumatiche della corteccia cerebrale. Le principali cellule riprogrammate sono NG2 glia attivatesi in conseguenza del danno cerebrale. I nuovi neuroni arrivano a uno stadio di differenziamento non completamente maturo.

Info su sciencedaily.com

Articolo originale