La rivista “Nature Scientific Report” ha pubblicato una ricerca a cui ha lavorato un team internazionale capeggiato da Stefano Vassanelli del Dipartimento di Scienze Biomediche dell’Università di Padov, che è riuscito a creare una rete ibrida di 3 neuroni, uno biologico e due artificiali, che interagiscono tra di loro in una rete per mezzo di connessioni memristive che ricordano le sinapsi.
Rete ibrida di 3 neuroni: la ricerca
La possibilità di creare una rete ibrida di 3 neuroni è solo lo stadio embrionale del progetto SYNCH, condotto da Stefano Vassanelli. Il progetto, più articolato, studia la possibilità di sviluppare una connessione tra una rete di neuroni artificiali e una rete di neuroni cerebrali tramite elementi di dimensioni nanometriche, i memristori, che simulano le funzioni delle sinapsi.
Le sinapsi nel sistema nervoso hanno il compito di connettere
i neuroni tra loro, permettendo di creare la rete neuronale cerebrale grazie alla quale si svolgono due compiti fondamentali: trasmettere gli impulsi nervosi tra neuroni ed elaborarli. Le funzioni sinaptiche hanno ispirato il progetto SYNCH vuole provare che le reti neuronali artificiali possono essere utilizzate in vivo come neuroprotesi in grado di sostituire reti neuronali cerebrali danneggiate o assisterle nel recupero funzionale.
Grazie al progetto capitanato da Stefano Vassanelli, sarà possibile intervenire nella cura delle aree danneggiate tipiche delle malattie neurologiche come il Parkinson, l’ictus, o le lesioni spinali, sulle quali sono aperte le ricerche tradizionali alle quali sarà possibile affiancare l’innovazione informatica, accelerando i tempi e i risultati.
Rete ibrida a 3 neuroni: le fasi principali della ricerca
Stefano Vassanelli, rispetto allo studio che ha permesso di creare una rete ibrida di 3 neuroni, ha spiegato: “In un modello in vitro, abbiamo dimostrato come neuroni artificiali su chip e neuroni cerebrali possono essere connessi tramite memristori che emulano una proprietà fondamentale delle sinapsi: la plasticità. Abbiamo creato per la prima volta una rete ibrida elementare dove 3 neuroni, uno biologico e due artificiali, sono stati collegati in una rete tramite connessioni memristive ispirate alle sinapsi”.
L’aspetto innovativo del progetto però riguarda la possibilità di collegare la rete ibrida a 3 neuroni ad internet: “Altro aspetto da sottolineare è che i neuroni sono stati messi in comunicazione via internet: i neuroni cerebrali situati a Padova, i neuroni artificiali a Zurigo e i memristori a Southampton” Continua Vassanelli “È una sorta di cervello elementare distribuito in diverse Nazioni, questa soluzione rappresenta un’innovativa modalità di collaborazione e di sperimentazione tra gruppi europei e di discipline molto diverse come le neuroscienze, le scienze computazionali e la micro e nanoelettronica”.
Neuroscienze e innovazione tecnologica diventano così un binomio imprescindibile. La collaborazione dell’Italia con i centri di ricerca europei è un punto di svolta per il Bel Paese, che investe poco in questo ambito, a differenza dall’estero, dove è più frequente trovare progetti scientifici della caratura del SYNCH.
Rete ibrida di 3 neuroni: il progetto SYNCH
Il progetto SYNCH è finanziato dalla Commissione Europea tramite il programma Future and Emerging Technologies (FET), ora European Innovation Council. Il Consorzio di SYNCH è capitanato da S. Vassanelli dell’Universita’ di Padova, e coordina un team di ricercatori provenienti da tutta Europa.
Vassanelli è impegnato, oltre che della coordinazione del SYNCH, della validazione della tecnologia in modello animale assieme all’Università Bar-Ilan di Tel Aviv (Israele). L’Università di Southampton e la ditta ARC Innovation (UK) invece si occupano dello sviluppo dei memristori e dei loro sistemi di controllo, mentre l’Università di Dresda ha in carico lo sviluppo dei componenti microelettronici e protocolli fondamentali per l’integrazione della rete neuronale ibrida.
La ditta aiCTX di Zurigo invece, studia e coordina la rete di neuroni artificiali su chip mentre l’Università di Graz è impegnata nello sviluppi di nuovi modelli per l’utilizzo della rete artificiale per il riconoscimento dell’attività patologica della rete neuronale cerebrale e il suo controllo in tempo reale. La ditta Enginsoft (Italia), infine, ha il compito di lavorare sui modelli di simulazione della risposta del tessuto cerebrale alla stimolazione tramite la neuroprotesi.
La discussione che interessa il limite che non si può superare nell’utilizzo dell’innovazione tecnologica e informatica e lo studio di gravi patologie è sempre aperta. Riuscire a sviluppare una rete ibrida di 3 neuroni è il primo passo verso lo sviluppo di protesi che riguarderanno il sistema nervoso.
Questo successo da un lato promette di eliminare malattie neurologiche a decorso cronico, ma da un altro punto di vista pone interrogativi sui limiti etici da rispettare, visto l’argomento delicato che è oggetto stesso della ricerca: il cervello e le sue patologie.
