Immagina di poter ‘interrogare’ direttamente le cellule del tuo cervello. Sembra fantascienza, eppure un team di ricercatori internazionali ha fatto un enorme passo avanti in questa direzione. Grazie al grafene, un materiale straordinario con proprietà uniche, gli scienziati sono riusciti a comunicare in modo diretto con gli astrociti, quelle cellule a forma di stella che, insieme ai neuroni, compongono il nostro cervello.
Il lavoro, pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology, è stato coordinato dall’Istituto per la sintesi organica e la fotoreattività del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isof), in collaborazione con l’Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati (Cnr-Ismn), i dipartimenti Fabit e Dei dell’Università di Bologna (Unibo) e l’Istituto di medicina sperimentale della Czeck Academy of Science di Praga (Repubblica Ceca).
Per anni, i neuroni sono stati i protagonisti indiscussi della neuroscienza. Si pensava che fossero loro i soli responsabili delle nostre capacità cognitive, dalla memoria all’apprendimento. Ma gli astrociti, spesso soprannominati l’altro cervello, svolgono un ruolo fondamentale, supportando e modulando l’attività dei neuroni. Sono come gli assistenti personali dei neuroni, li nutrono, li proteggono e regolano la comunicazione tra di loro.
Grazie al grafene, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo strumento per studiare gli astrociti. È come aver trovato un nuovo alfabeto per comunicare con questa parte finora poco esplorata del nostro cervello. Stimolando gli astrociti con impulsi elettrici, gli scienziati sono riusciti a ‘leggere’ i loro segnali e a comprendere meglio come funzionano.
“Combinando le diverse proprietà del grafene abbiamo potuto creare un nuovo approccio, semplice ed efficace, per stimolare ed interrogare selettivamente gli astrociti. Lo studio ci ha confermato che gli astrociti possono essere eccitati da un campo elettrico e che forniscono una risposta diversa in base alla tipologia di elettrodi attraverso i quali vengono stimolati”, spiega Vincenzo Palermo, ricercatore del Cnr-Isof.
Questa scoperta apre prospettive incredibili per la ricerca sulle malattie neurodegenerative come l’Alzheimer e il Parkinson, e su disturbi come l’epilessia e l’ictus. Se riusciamo a comprendere a fondo il linguaggio degli astrociti, potremmo sviluppare terapie più efficaci per queste patologie. In sostanza, rappresenta un vero e proprio cambio di paradigma nella neuroscienza.
“Il nostro approccio è teso a generare tecnologie in grado di dialogare con gli astrociti: un cambio di paradigma di cui siamo stati pionieri e che oggi è adottato da sempre più studiosi. Cambiare il nostro modo di comunicare con le cellule del cervello potrà permetterci di affrontare e comprendere quanto, relativamente alle sue funzionalità, risulta ancora oscuro. In più, questo consentirà di risolvere alcune disfunzionalità, come quelle legate ai segnali di calcio negli astrociti, che sono implicate in patologie come ictus ed epilessia”, conclude Valentina Benfenati, ricercatrice del Cnr-Isof e coordinatrice della ricerca con i colleghi Vincenzo Palermo ed Emanuele Treossi.
È come se avessimo scoperto un nuovo continente dentro di noi. Un continente popolato da cellule misteriose che comunicano tra loro in un linguaggio finora incomprensibile. Grazie al grafene, abbiamo finalmente iniziato a decifrare questo linguaggio e a svelare i segreti del nostro cervello.
Il lavoro è stato supportato dal progetto europeo Astrotech, Prin-Pnrr Nanodyn e dai progetti di ricerca Us-Afosr Astrolight e Astrotalk (coordinati da Valentina Benfenati) e dal progetto Graphene Flaghsip (guidato da Vincenzo Palermo). Le attività rientrano nella strategia del gruppo di lavoro su Advanced Materials, Nanomaterials and Biophysics della Commissione congiunta Italia Usa su scienza e tecnologia guidato da Luigi Ambrosio (Cnr) e Sofi Bin-Salamon (Afosr).
