Pianeta Gaia

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Effettuando una serie di esperimenti su Drosophila melanogaster, il comune moscerino della frutta, è stato identificato un particolare gene mutante dai ricercatori della Johns Hopkins University  (U.S.A.) , soprannominato “Wide Awake” – che va a sabotare l’orologio biologico regolando la tempistica del sonno.  I ricercatori sottolineano che queste scoperte potrebbero portare a nuovi trattamenti per le persone che soffrono di insonnia o disturbi simili. A pubblicare lo studio è la rivista scientifica Neuron.

Drosophila melanogaster (autore : Mr.checker)

estratto e traduzione da :  www.hopkinsmedicine.org

“Sappiamo che la tempistica del sonno è regolata da un orologio biologico interno del corpo, ma come ciò avviene era finora un mistero”, afferma l’autore senior Mark N. Wu, professore di neurologia presso la Johns Hopkins University. “Ora abbiamo trovato per la prima volta la prima proteina che traduce le informazioni di temporizzazione dell’orologio circadiano del corpo e le usa per regolare il sonno.”

Nella loro caccia alle basi molecolari di regolazione del sonno, Wu e colleghi hanno studiato migliaia di colonie di moscerini della frutta, ognuna con un diverso set di mutazioni genetiche, e analizzato i loro modelli di sonno. Hanno così scoperto che un gruppo di mosche, con una mutazione nel gene chiamato Wide Awake (o Wake in breve), ha avuto difficoltà ad addormentarsi la sera, proprio come avviene nell’insonnia che colpisce gli esseri umani. I ricercatori ritengono che Wake sembra essere il messaggero dell’orologio circadiano al cervello.

Dopo aver isolato il gene, la squadra di Wu ha determinato che quando funziona correttamente, Wake aiuta a chiudere i neuroni del cervello che controllano l’eccitazione rendendoli più reattivi ai segnali del neurotrasmettitore inibitorio GABA. Wake lavora espressamente nelle prime ore serali, favorendo così il sonno al momento giusto.

Nei moscerini con il gene Wake mutato invece non sono stati sempre abbastanza i segnali GABA necessari a calmare i loro circuiti di eccitazione durante la notte, mantenendoli dunque agitati.

I ricercatori hanno trovato lo stesso gene in ogni animale studiato: esseri umani, topi, conigli, galline e persino vermi. E’ importante sottolineare che, quando la squadra di Wu ha cercato di individuare dove Wake fosse situato nel cervello dei topi, ha scoperto che è stato espresso nel nucleo soprachiasmatico ( SCN ) , l’orologio biologico principale nei mammiferi. Wu dice che il fatto che la proteina Wake fosse in alte concentrazioni nel SCN di topi è significativo.

“A volte scopriamo cose che non hanno rilevanza diretta negli animali di ordine superiore”, dice Wu . “In questo caso, poiché abbiamo trovato la proteina in una posizione in cui probabilmente gioca un ruolo chiave nei ritmi circadiani e nel sonno, siamo incoraggiati dal fatto che questa proteina possa fare la stessa cosa nei topi e nelle persone.”

La speranza dei ricercatori è che un giorno, manipolando Wake, attraverso un farmaco, si possa sconfiggere l’insonnia.

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Prima interfaccia cerebrale fra due cervelli umani

La trasmissione del pensiero avviene tramite un videogioco

I ricercatori dell’ Università di Washington hanno realizzato quello che ritengono essere il primo esperimento di interfaccia cerebrale uomo-uomo non invasiva, con un ricercatore che inviando un segnale cerebrale tramite Internet, è in grado di controllare i movimenti della mano di un altro collega ricercatore.

Utilizzando registrazioni cerebrali e una forma di stimolazione magnetica, Rajesh Rao ha inviato un segnale al cervello di Andrea Stocco dall’ altro lato del UW campus,  causando il movimento del dito di Stocco su una tastiera.

Mentre i ricercatori della Duke University hanno dimostrato la comunicazione cervello-cervello fra un umano ed un ratto, Rao e Stocco credono che questo possa essere la prima dimostrazione di interfaccia cerebrale uomo-uomo.

Internet è stato un modo per collegare i computer, e ora può essere un modo per collegare i cervelli”, ha detto Stocco. “Vogliamo portare la conoscenza di un cervello e trasmetterla direttamente da cervello a cervello.

Potete vedere nel seguente video la registrazione dell’ intero esperimento :

Rao, professore di informatica ed ingegneria presso l’ Università di Washington, sta lavorando sull’ interfaccia cervello-computer da più di 10 anni ed ha appena pubblicato un libro di testo sull’ argomento.

Nel 2011, spronato dai rapidi progressi della tecnologia, ha creduto di poter dimostrare il concetto di interafaccia fra due cervelli umani. Così ha collaborato con Stocco, ricercatore italiano e professore in psicologia all’ UW, presso l’ Institute for Leargning & Brain Sciences.

Il 12 agosto, Rao era seduto nel suo laboratorio, indossava un casco dotato di elettrodi collegati ad un macchina per l’ elettroencefalogramma (Eeg), in grado di leggere l’ attività elettrica del cervello. Stocco era nel suo laboratorio dall’ altro lato del campus, indossava una cuffia viola sulla quale era stato preventivamente contrassegnato il punto di applicazione per un dispositivo per la stimolazione magnetica transcranica (Tms), posto direttamente sulla sua corteccia motoria sinistra, deputata al controllo dei movimenti della mano destra.

Il team coinvolto nell’esperimento ha utilizzato anche una connessione Skype per coordinare lo svolgimento del test, ma nessuno dei due ricercatori poteva vedere lo schermo.

Poi Rao si è posto davanti allo schermo di  un computer e ha giocato ad un semplice videogioco con la sua mente.  Quando pensava che il cannone dovesse  sparare contro un bersaglio, immaginava di muovere la sua mano destra (stando attento a non muovere assolutamente la mano). Quasi istantaneamente, Stocco, che indossava una cuffia insonorizzata e non era davanti ad uno schermo, muoveva involontariamente il suo indice destro per premere la barra spaziatrice, come se stesse facendo fuoco con il cannone. Stocco ha poi descritto la sensazione di quel tipo di movimento indipendente dalla sua volontà, come quella legata ad un tic nervoso.

Le tecnologie utilizzate dai ricercatori per registrare e stimolare il cervello sono ben note. L’  elettroencefalogramma, o EEG, viene infatti abitualmente utilizzato da medici e ricercatori per registrare l’ attività cerebrale in modo non invasivo attraverso il cuoio capelluto. La stimolazione magnetica transcranica è un modo non invasivo di fornire stimoli al cervello per ottenere una risposta.

I suoi effetti dipendono  da dove la bobina metallica è posta, in questo caso, è stata collocata direttamente sopra la regione del cervello che controlla la mano destra . Con l’attivazione di questi neuroni, la stimolazione ha convinto il cervello che aveva bisogno di muovere la mano destra.

Secondo Stocco questa nuova tecnologia potrebbe essere usata, ad esempio, per far fare un atterraggio di emergenza da personale da terra o anche dai passeggeri a bordo, nel caso il pilota diventasse inabile.  Oppure una persona affetta da disabilità fisiche potrebbe  comunicare le proprio necessità. Le attività dell’ interfaccia non avrebbero alcun problema legato alle barriere linguistiche, perché il segnale cerebrale implica l’ esecuzione del movimento e non la comprensione di un ordine.

Rao e Stocco stanno lavorando su un nuovo esperimento, col quale vogliono tentare di trasmettere informazioni più complesse da un cervello all’ altro.  Se i risultati saranno soddisfacenti prevedono di estendere la sperimentazione su volontari.

Le loro ricerche sono finanziate in parte dal National Science Foundation’s Engineering Research Center for Sensorimotor Neural Engineering alla UW, dal U.S. Army Research Office e  dal National Institutes of Health.

FONTE:
http://www.washington.edu/news/2013/08/27/researcher-controls-colleagues-motions-in-1st-human-brain-to-brain-interface/