Un team di ricerca sudcoreano è riuscito a controllare i circuiti cerebrali di animali utilizzando un campo magnetico per regolare emozioni, socialità e appetito. Si prevede che questa tecnologia possa essere applicata per chiarire le funzioni cerebrali di alto livello e i principi delle malattie cerebrali, oppure alle tecnologie di interfaccia cervello-computer (BCI) che consentono di controllare dispositivi elettronici con il solo pensiero.
L'Istituto per le Scienze di Base (IBS) ha annunciato il 4 che un team di ricerca guidato dal direttore Cheon Jinwoo del Centro per la Nanomedicina, insieme ai ricercatori Kwak Minseok e Lee Jaehyun, in collaborazione con il Centro per la Cognizione e la Socialità, ha sviluppato la prima tecnologia Nano-MIND (Interfaccia Magnetogenetica per la Neurodinamica) al mondo. Questa tecnologia controlla in modalità wireless e con precisione specifici circuiti neurali nel cervello utilizzando un campo magnetico. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista accademica internazionale "Nature Nanotechnology" il 3.
Il cervello umano è composto da oltre 100 miliardi di neuroni e innumerevoli circuiti neurali. La tecnologia per controllare specifici circuiti cerebrali è essenziale per comprendere il funzionamento del cervello e le cause di diverse malattie neurologiche. È inoltre necessaria per le tecnologie BCI (Interfaccia Interfaccia-Computer), come "Neuralink" di Elon Musk, che controllano dispositivi elettronici con il solo pensiero. 
La tecnologia Nano-MIND sviluppata dal team di ricerca è riuscita a controllare funzioni cerebrali di alto livello come le emozioni e l'appetito, agendo selettivamente su specifici neuroni e circuiti cerebrali nei topi. (Fornito da IBS)
I campi magnetici possiedono un'eccellente capacità di penetrazione nei tessuti biologici e sono sicuri, il che li rende uno strumento utile per la diagnosi di malattie tramite la lettura di segnali biologici, come avviene nella risonanza magnetica (RM). Tuttavia, il controllo preciso di specifici segnali biologici o circuiti cerebrali mediante un campo magnetico rappresenta ancora una sfida significativa.
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| Il processo di attivazione di uno specifico circuito cerebrale tramite la tecnologia Nano-MIND. Fornito da IBS |
Il team di ricerca ha utilizzato nanoparticelle magnetiche per creare nanomagnetorecettori nei circuiti cerebrali dei topi. Il principio si basa sull'applicazione di uno stimolo magnetico in un momento prestabilito, che consente il controllo spazio-temporale del circuito cerebrale.
L'attivazione selettiva del circuito cerebrale dell'area preottica mediale (MPOA), responsabile del comportamento materno nei topi, ha promosso azioni di cura verso i cuccioli, come il loro recupero fino al nido, anche in topi che non erano madri. Ciò dimostra la possibilità di regolare con successo le emozioni e la socialità attraverso la sola stimolazione di un circuito cerebrale.
Inoltre, l'attivazione del "circuito della motivazione" nell'ipotalamo laterale dei topi ha aumentato l'appetito e il comportamento alimentare del 100%. Al contrario, l'attivazione dei neuroni con funzione opposta ha ridotto l'appetito e il comportamento alimentare di oltre la metà.
Il team di ricerca ha spiegato: "Con la tecnologia Nano-MIND, possiamo controllare bidirezionalmente le funzioni cerebrali di alto livello attivando selettivamente i circuiti cerebrali desiderati", aggiungendo che "può essere applicata a un'ampia varietà di circuiti cerebrali".
Il direttore Cheon Jinwoo ha dichiarato: "Questo è il primo caso al mondo di controllo libero di specifici circuiti cerebrali tramite un campo magnetico" e "diventerà una piattaforma tecnologica di nuova generazione per le neuroscienze". Ha aggiunto: "Prevediamo che verrà ampiamente utilizzata in ambiti quali la comprensione della funzione e dei principi di funzionamento dei circuiti cerebrali, lo sviluppo di reti neurali artificiali e tecnologie BCI bidirezionali, e la creazione di trattamenti per i disturbi neurologici".
Riferimento: doi.org/10.1038/s41565-024-01694-2
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