Gli scienziati dell’Università Cornell a Ithaca – New York – hanno sviluppato una nuova tecnica per l’imaging del cervello di un pesce zebra che ne ha permesso lo studio in tutte le fasi del suo sviluppo. La scoperta potrebbe avere implicazioni per la ricerca dei disturbi del cervello umano, incluso l’autismo.
I pesci zebra sono traslucidi da giovani, rendendoli buoni modelli per l’imaging, ma diventano opachi con l’età, il che ha impedito ai ricercatori di osservare un cervello adulto vivo.
Ora, il team Neurotech di Cornell ha sviluppato dei sensori microscopici che rilevano quando i neuroni del pesce zebra sono attivi. Poiché tutti i cervelli dei vertebrati sono simili, lo studio e ciò che ne consegue potrà essere applicato a tutti i vertebrati, esseri umani compresi.
“Tutti i cervelli dei vertebrati sono quasi uguali in tutte le regioni cerebrali”, ha affermato Joseph Fetcho, professore di neurobiologia presso il College of Arts and Sciences. “Questo è sorprendente perché tutti, anche gli organismi più semplici, devono fare le stesse cose per sopravvivere e riprodursi”. Fetcho è co-autore dello studio pubblicato il 27 aprile su Nature Methods. L’altro autore è Chris Xu, professore di ingegneria e fisica applicata.
Come funziona il processo di imaging?
Quando le cellule nervose dei pesci si attivano, si inondano di calcio. I pesci utilizzati negli studi hanno una proteina che si lega al calcio nelle cellule nervose. La proteina, inoltre, diventa fluorescente quando sollecitata dalla luce laser; le cellule fluorescenti possono essere rilevate al microscopio.
Ma sorge un problema. Quando si trasmette l’impulso di luce, un singolo fotone puntato sulla parte superiore della testa del pesce solleciterà altre proteine fluorescenti nel percorso del raggio, offuscando l’immagine. La nuova tecnica funziona fornendo fotoni a distanza maggiore in un punto focale nel cervello. Un singolo fotone non basterà a sollecitare le proteine, ma tre insieme porteranno abbastanza energia.
Il laser quindi scansiona ripetutamente lungo una linea nel cervello. Le linee parallele si sommano a una sezione trasversale bidimensionale di una regione del cervello. Ripetendo questo processo a diverse profondità, i ricercatori ottengono un’immagine tridimensionale delle strutture cerebrali.
Lo studio potrebbe portare a una cura per l’autismo e altri disturbi mentali
Con il nuovo strumento, ha affermato Fetcho, ora i ricercatori possono utilizzare i pesci per sviluppare una versione di autismo e altri disturbi e osservare come la malattia progredisce con l’invecchiamento del pesce. Questi pesci potrebbero anche essere usati per testare potenziali trattamenti. “Questo è un passo verso le cure per alcuni dei disturbi mentali del cervello umano”, ha riferito Fetcho.
Il laboratorio di Xu ha sviluppato la tecnologia di imaging, mentre il laboratorio di Fetcho ha lavorato sulla neurobiologia e sugli aspetti comportamentali dello studio. Il co-autore Andrew Bass ha anche fornito una specie di pesce diversa ancora in fase di studio. Il pesce in questione – chiamato Danionella dracula – è un parente del pesce zebra ed è molto più piccolo.
