Un robot che monitora il cervello potrebbe far luce sull'Alzheimer / Brain monitoring robot could shed light on Alzheimers’

Un robot che monitora il cervello potrebbe far luce sull'Alzheimer / Brain monitoring robot could shed light on Alzheimers’

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

La tecnica può essere utilizzata per studiare il comportamento dei singoli neuroni / The technique can be used to study the behaviour of individual neurons

I ricercatori dell'Imperial College di Londra sono riusciti ad automatizzare una complessa tecnica di monitoraggio cerebrale, che può essere utilizzata per studiare le funzioni cerebrali e far luce su patologie come l'Alzheimer.

L'elettrofisiologia a patch clamp a cellula intera, o registrazione a cellula intera (WCR), è stata utilizzata fin dagli anni '70 per studiare i neuroni nel cervello dei mammiferi. Osservando l'attività elettrica dei singoli neuroni in un cervello vivo, la tecnica può essere utilizzata per costruire un quadro della funzione dell'intero organo.

Tuttavia, a causa delle dimensioni ridotte dell'apparecchiatura e della natura microscopica delle cellule coinvolte, la WCR è notoriamente difficile da eseguire. Richiede inoltre movimenti molto precisi per individuare i neuroni e quindi registrarne accuratamente le correnti elettriche. Pertanto, solo un numero limitato di laboratori in tutto il mondo è specializzato in questa tecnica.

Nel tentativo di superare queste limitazioni, il gruppo dell'Imperial College, guidato dal Prof. Simon Schultz e dal Dott. Luca Annecchino, ha sviluppato un robot ed un programma informatico in grado di guidare minuscoli dispositivi di misurazione, chiamati micropipette, verso specifici neuroni nel cervello di topi vivi e di registrarne le correnti elettriche, il tutto senza l'intervento umano. Si tratta della prima piattaforma completamente automatizzata a farlo.

Il Prof. Schultz ha affermato: "Per comprendere il cervello come organo nel suo complesso, dobbiamo sapere come funzionano i neuroni e come comunicano tra loro. La tecnica WCR è un modo per intercettare queste cellule e come comunicano con quelle vicine... ora abbiamo insegnato ai robot a 'vedere' il neurone ed ad eseguire la procedura in modo ancora migliore. Ciò significa che la WCR può ora essere potenzialmente eseguita su una scala molto più ampia, il che potrebbe accelerare il nostro apprendimento sul cervello e sui suoi disturbi".

Successivamente, i ricercatori studieranno come i circuiti cerebrali siano alterati dalle placche amiloidi osservate nella malattia di Alzheimer. Il Dott. Annecchino ha aggiunto: "In definitiva, i problemi nell'Alzheimer derivano da alterazioni nella capacità di elaborazione delle informazioni delle reti di singole cellule cerebrali. Questo è esattamente ciò che possiamo monitorare con questa tecnica".

Un articolo sulla ricerca è stato pubblicato sulla rivista Neuron

ENGLISH

Researchers at Imperial College London have successfully automated a challenging brain monitoring technique that can be used to study brain function and shed light on conditions such as Alzheimers’.

Whole-cell patch clamp electrophysiology, or whole-cell recording (WCR), has been used since the 1970s to study neurons in mammal brains. By looking at the electrical activity of individual neurons in a live brain, the technique can be used to build a picture of the function of the entire organ.

However, because of the small scale of the equipment and the microscopic nature of the cells involved, WCR is notoriously challenging to perform. It also requires very precise movements to find neurons and then record their electrical currents accurately. Therefore only a small number of laboratories worldwide specialise in the technique.

In an effort to address these limitations the Imperial team, led by Prof Simon Schultz and Dr Luca Annecchino, has developed a robot and computer programme that can guide tiny measuring devices called micropipettes to specific neurons in the brains of live mice and record electrical currents, all without human intervention. This is the first reported fully automated platform to do this.

Prof Schultz said: “To understand the brain as a whole organ, we need to know how neurons work and communicate with one another. The WCR technique is a way to eavesdrop on these cells and how they communicate with their neighbours……now we have taught robots to ‘see’ the neuron and perform the procedure even better. This means WCR can now potentially be performed on a much larger scale, which could speed up our learning about the brain and its disorders.”

Next, the researchers will study how brain circuits are disturbed by the amyloid plaques seen in Alzheimer's disease. Dr Annecchino added: “Ultimately, the problems in Alzheimer's result from changes in the information processing capability of networks of individual brain cells. This is exactly what we can monitor with the technique.”

A paper on the research has been published in the journal Neuron

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/brain-monitoring-robot-could-shed-light-on-alzheimers?utm_source=content_recommendation&utm_medium=blueconic