Il cervello è uno degli organi più importanti e complessi dell’organismo. Controlla il pensiero, la memoria, le emozioni e ogni processo che regola il nostro corpo. 

Il funzionamento cerebrale e della genesi di importanti patologie che riguardano il sistema nervoso centrale, passano anche attraverso la possibilità di comprendere come sono fatti i neuroni, come sono disposti e in quale modo si scambino le informazioni.

Una delle più importanti sfide della ricerca scientifica nelle neuroscienze è proprio quella mappare accuratamente il cervello su scala micro e nanometrica. Un obiettivo al quale sta lavorando il progetto SENSEI (SEgmentation of Neurons using Standard and supEr-resolution mIcroscopy) del Centro di ricerca Enrico Piaggio dell’Università di Pisa, coordinato dal prof. Nicola Vanello, professore associato di bioingegneria del centro di ricerca italiano.“Ci sono delle informazioni sulle strutture dei neuroni importanti per capire la loro funzione, come ad esempio nei processi di memoria o il loro ruolo nello sviluppo di alcune patologie. Il nostro lavoro è quello di trovare uno strumento in grado di capire la forma dei neuroni”, ha detto il prof. Nicola Vanello nella video-intervista per il Journal of Italian Healthcare World.

Come nasce il progetto?

Quanto è importante per il centro di ricerca italiano collaborare con un team multidisciplinare al livello internazionale?

Strumenti attualmente a disposizione per la mappatura del cervello

Recentemente sono stati fatti molti passi in avanti sia relativamente a strumenti per imaging delle cellule neuronali, come tecniche di microscopia tridimensionale, sia relativamente a protocolli per il trattamento dei campioni. Tra questi le sonde fluorescenti che si agganciano alla membrana dei neuroni e permettono una loro migliore visualizzazione, o i metodi di chiarificazione dei tessuti, che ne permettono una migliore indagine in strati profondi. Tutte insieme queste tecniche permettono la visualizzazione di grandi volumi cerebrali a risoluzione cellulare e subcellulare. Malgrado ciò è ancora oggi complesso operare una segmentazione dei neuroni a diverse scale, o livello di dettaglio. In particolare, è necessario avere informazione complete, robuste e specifiche in modo da comprendere il funzionamento fisiologico e possibilmente caratterizzare quello patologico. Per migliorare questo aspetto critico, sarebbe utile sviluppare algoritmi di elaborazione delle immagini in grado di gestire dati microscopici 3D acquisiti da diverse modalità di imaging, che rappresentano campioni elaborati con diverse procedure, e appartenenti a diverse aree cerebrali. 

SENSEI, selezionato dal consorzio Europeo FLAG-ERA che supporta le Flagship, con il ruolo di Partnering Project della Flagship Human Brain Projectfornirà quindi  nuovi strumenti di elaborazione delle immagini insieme a modalità di imaging innovative dedicate al progresso delle scoperte nella segmentazione e morfometria neuronale 3D. Il consorzio FLAG-ERA riunisce team con esperienza di lunga data nell’elaborazione di segnali e immagini (UNIPI, Italia), analisi di imaging dal vivo e super risoluzione (Lydia Danglot per INSERM, Francia) e sviluppo di nuovi dispositivi di imaging a super risoluzione (Peter Dedecker per KUL, Belgio).

Da sinistra: Ing. Alejandro Callara, Ing. Chiara Magliaro e Prof. Nicola Vanello

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