Immagino al microscopio di Hydra vulgaris, ingrandita 40 volte. Credit: Corvana/ CC BY-SA 3.0.
Ricercatori italiani hanno usato un semplice composto organico semiconduttore per modulare l’attività neurale di un polipo d’acqua dolce e controllare un suo specifico comportamento. Aggiunta all’acqua nel contenitore che ospita l’animale, la molecola chiamata ETE-S agisce sui neuroni dell’invertebrato, delle dimensioni di pochi millimetri, e lo induce a torcere i tentacoli.
Lo studio, condotto da Claudia Tortiglione e i suoi colleghi dell’Istituto di Scienze Applicate e Sistemi Intelligenti del Consiglio Nazionale delle Ricerche a Pozzuoli, è un passo avanti verso l’obiettivo di sviluppare nuove interfacce neuro-elettroniche che potrebbero un giorno essere applicate al trattamento di disturbi del sistema nervoso e disfunzioni motorie o usate per controllare arti prostetici.
“Abbiamo scelto il polipo d’acqua dolce Hydra vulgaris come modello perché ha una struttura anatomica molto semplice”, spiega Tortiglione. “Il suo corpo è un tubo vuoto soffice, dotato di una rete di neuroni che si estende sull’intera superficie, piccoli tentacoli che spuntano dalla parte superiore e una base peduncolata”.
I ricercatori a Pozzuoli hanno scoperto che l’ETE-S, un composto semiconduttore a base di ossigeno, zolfo e sodio, interferisce con l’attività elettrica dei neuroni dell’Hydra e induce movimenti specifici: rallenta le normali contrazioni ritmiche del corpo cilindrico e fa contorcere i tentacoli, un comportamento che l’invertebrato di solito adotta quando mangia. I movimenti tornano alla normalità nell’arco di 25-30 minuti. La scoperta è descritta sulle pagine di Science Advances1.
Il gruppo di Tortiglione, con l’aiuto di ricercatori della Linkoping University, in Svezia, aveva precedentemente dimostrato2 che specifiche cellule localizzate sul peduncolo del polipo producono un enzima in grado di catalizzare la formazione, all’interno del tessuto vivente dell’animale, di catene di ETE-S con proprietà di conduttori elettrici, rendendo il polipo un organismo bionico. Questi componenti elettronici auto-organizzati potrebbero essere impiegati per stimolare i neuroni oppure come punto di accesso per collegare il sistema nervoso a dispositivi elettronici, un’alternativa meno invasiva ai metodi attuali.
Il lavoro potrebbe aprire la strada a nuove applicazioni cliniche mini-invasive e strumenti wireless per registrare e modulare l’attività dei neuroni. Il prossimo passo sarà studiare la capacità di molecole analoghe di indurre diversi comportamenti, per progettare elettrodi in grado di amplificare o attenuare l’attività di specifiche reti neuronali.
