Un’innovazione fotonica per esplorare il cervello
Un team di ricercatori italiani e spagnoli ha sviluppato una tecnica innovativa che utilizza la luce per analizzare le aree più profonde e inaccessibili del cervello. Questa scoperta, pubblicata sulla rivista Nature Methods, rappresenta un passo avanti significativo nella comprensione del cervello e delle sue complesse funzioni. La ricerca è stata coordinata dal dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Padova e dall’Istituto Italiano di Tecnologia (Iit) con i centri di Lecce e Genova, con la partecipazione delle Università del Salento, ‘Magna Graecia’ di Catanzaro, il Politecnico di Bari e l’Instituto Cajal di Madrid.
Il principio della diffusione Raman
La tecnica si basa sulla diffusione Raman, un fenomeno che si verifica quando un fascio di luce colpisce una molecola. Come spiega Filippo Pisano, dell’Università di Padova e del centro Iit di Arnesano (Lecce), “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 di luce 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”.
Un approccio non invasivo
A differenza delle tecniche tradizionali, questo nuovo metodo è non invasivo e non richiede l’uso di mezzi di contrasto o marcatori. Ciò permette di studiare il cervello in modo più naturale, minimizzando il rischio di danni tissutali. Ferruccio Pisanello, coordinatore del Centro per le Nanotecnologie Biomolecolari dell’Iit a Lecce, sottolinea che “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”.
Implicazioni per la ricerca neurologica
Questa innovazione apre nuove prospettive per la ricerca sulle patologie neurologiche. Massimo De Vittorio dell’Università del Salento e dell’Iit di Lecce, afferma che “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 cerebrali e i traumi cranici”. La capacità di analizzare le impronte molecolari del cervello in modo non invasivo potrebbe portare a nuove strategie diagnostiche e terapeutiche per queste malattie.
Il ruolo della fotonica
Questa ricerca evidenzia il crescente ruolo della fotonica nello studio del cervello. La capacità di utilizzare la luce per interagire con la materia offre nuove opportunità per comprendere i processi biologici a livello molecolare. La combinazione di tecniche avanzate di microscopia, fibre ottiche e intelligenza artificiale ha permesso di superare le limitazioni delle tecniche tradizionali e di esplorare le profondità del cervello con una precisione senza precedenti.
Un futuro illuminato per la neuroscienza
La scoperta di questa tecnica fotonica rappresenta un importante passo avanti nella ricerca sul cervello. La capacità di analizzare le aree più nascoste del cervello senza l’uso di marcatori apre nuove prospettive per la comprensione delle patologie neurologiche e potrebbe portare a nuove strategie terapeutiche. La combinazione di competenze diverse, dalla fisica all’ingegneria, dimostra l’importanza della collaborazione interdisciplinare per affrontare le sfide complesse della scienza moderna.