I ricercatori dello Howard Hughes Medical Institute (HHMI), una organizzazione medica internazionale no profit, hanno sviluppato un metodo straordinario per mappare i circuiti funzionali nel cervello di animali viventi. Si tratta di un fascio collimato di luce inviato sulla superficie cerebrale che permette di stimolare l’attività neurale con alta precisione spaziale e temporale. Una svolta storica nello studio del sistema nervoso? “Siamo convinti che l’attivazione indotta dalla luce sia un importante passo avanti nell’analisi funzionale dei circuiti neurali ed entrerà presto nei protocolli standard per questo tipo di esperimenti” – afferma Michael Ehlers, ricercatore HHMI al Medical Center della Duke University e leader del gruppo internazionale che ha messo a punto e descritto recentemente la tecnica sulla rivista “Neuron”.
Il metodo coniuga studi di ingegneria genetica con elettrofisiologia. L’interruttore che “accende” i neuroni è attualmente una proteina, la “channelrhodopsin-2”, prodotta dalle alghe (l’alga verde Chlamydomonas reinhardtii), funzionante come un canale cationico altamente sensibile alla luce. Quando questa proteina è espressa nei neuroni di topi ingegnerizzati, è possibile stimolare precisamente quei neuroni con la luce, inducendoli a generare impulsi elettrici. […]
Per dimostrare l’utilità della nuova tecnica, il gruppo di Ehlers ha cercato di mappare il circuito attraverso il quale i segnali nervosi dalle strutture bulbo olfattorio raggiungono la corteccia olfattoria. Il bulbo olfattorio è la stazione di relè che riceve i segnali dai recettori odorosi, mentre la corteccia olfattoria processa l’informazione odorosa in esperienza percettiva. Per migliorare le prestazioni i neurobiologi si propongono adesso di applicare tecniche di ingegneria genetica aggiuntive inserendo il gene per la channelrhodopsin-2 all’interno di specifici sottotipi cellulari. In tal modo si potrebbero mettere a punto sistemi computerizzati per la stimolazione luminosa in parallelo di regioni cerebrali usando differenti schemi di illuminazione. Sarà proprio come vedere il cervello in una nuova luce.