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Quali progressi ha fatto finora l'iniziativa BRAIN?
Gli scienziati hanno ancora molto da imparare sul cervello umano, comprese le cause alla base di disturbi cerebrali come il Parkinson e l'Alzheimer. Ottenere un'idea migliore di come funziona il cervello potrebbe aiutare a scoprire trattamenti migliori. Per avviare questa ricerca, il presidente Obama ha lanciato l'iniziativa Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) nel 2013. Il progetto ha raccolto oltre 300 milioni di dollari in finanziamenti da agenzie tra cui la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) e gli istituti nazionali of Health (NIH), nonché università, aziende e altre istituzioni. Ciò include 46 milioni di dollari in sovvenzioni a cui il NIH ha assegnato 58 progetti lo scorso settembre.
Interruttore on-off
I ricercatori dell'Università della Carolina del Nord hanno trovato un modo per attivare e disattivare comportamenti come mangiare nei topi. Questi comportamenti sono innescati da segnali chimici nel cervello, che sono controllati dalle proteine sulla superficie dei neuroni. Gli scienziati hanno modificato la struttura chimica di questi recettori in laboratorio in modo che i siti rispondano solo a un certo tipo di composto. Gli scienziati potrebbero quindi attivare e disattivare questi comportamenti iniettando il composto nel cervello dei topi. Gli scienziati stanno studiando l'attività di più recettori in relazione tra loro, che potrebbe aiutare i ricercatori a comprendere meglio il ruolo del cervello nelle funzioni biologiche o malattie come l'Alzheimer e il Parkinson che si verificano quando i sistemi di segnalazione non funzionano correttamente. Il lavoro è delineato in un maggio Neurone cartaceo e supportato da una sovvenzione di 2,84 milioni di dollari nell'ambito dell'iniziativa BRAIN.
Prendere decisioni
I ricercatori di Princeton hanno ricevuto una sovvenzione di 1,02 milioni di dollari per studiare la memoria di lavoro, incluso il modo in cui il cervello prende decisioni sulla base delle prove raccolte in poche centinaia di millisecondi. In un gennaio Natura lettera, il team di Carlos Brody progetta un esperimento in cui un topo sente dei clic provenienti da altoparlanti posizionati sul lato sinistro e destro. L'obiettivo è spostarsi nella direzione dell'altoparlante che ha emesso il maggior numero di clic, spiega a inviare sul sito Web NIH che descrive la tecnologia. Studiando la velocità con cui i neuroni si attivavano nel cervello dei topi, gli scienziati hanno visto che un'area del cervello nota come corteccia parietale posteriore era responsabile dell'accumulo di prove su quale lato dovrebbe scegliere un topo. Un'altra area del cervello chiamata corteccia prefrontale dà al ratto il segnale di muoversi in una certa direzione. Questo esperimento mette in discussione alcuni risultati precedenti che indicano che la corteccia prefrontale ha un ruolo nella raccolta di informazioni per prendere decisioni.
Migliori protesi
Un team di ricercatori dell'Università di Pittsburgh, della West Virginia University e del produttore di dispositivi medici di Salt Lake City Ondulazione stanno sviluppando un arto protesico che consente agli amputati di provare sensazioni come farebbero con un braccio naturale, grazie a sensori impiantati nel braccio che registrano l'attività elettrica dei muscoli rimasti dopo un'amputazione. Una volta decodificati, questi segnali controllano i movimenti della mano protesica, spiega Robert Gaunt, assistente professore all'Università di Pittsburgh. Per creare la sensazione, i sensori nella mano protesica vengono convertiti in impulsi elettrici che stimolano i neuroni vicino al midollo spinale, dice. Invece di collegare l'arto protesico direttamente al cervello, i ricercatori stanno usando il sistema nervoso periferico del corpo. Gaunt osserva che uno dei limiti delle protesi odierne è che eseguono solo un movimento alla volta, come aprire o chiudere una mano o ruotare un polso. L'arto artificiale della sua squadra eseguiva sei diversi tipi di movimenti alla volta, oltre a fornire un feedback sensoriale. La tecnologia potrebbe essere pronta entro quattro anni per i pazienti da testare a casa, ha riferito il team di ricerca a febbraio. La ricerca fa parte di un programma DARPA.
Nuova immagine
Uno degli obiettivi della BRAIN Initiative è lo sviluppo di nuove tecniche di imaging, afferma il direttore del National Institute of Mental Health degli Stati Uniti Thomas Insel in un post sul blog evidenziando diversi progressi realizzati finora nell'iniziativa. Uno di questi è un nuovo metodo sviluppato dai ricercatori della Washington University e della Texas A&M University. Questa cosiddetta tecnica di microscopia fotoacustica consente ai ricercatori di scattare foto con una risoluzione sufficientemente alta per vedere i singoli capillari e l'ossigenazione del sangue nel cervello di un topo. Le immagini scattate con i microscopi tradizionali diventerebbero sfocate a quel livello a causa del modo in cui la luce si muove attraverso i tessuti, spiegano i ricercatori a maggio Impulso IEEE articolo. La nuova tecnica di imaging è descritta in un marzo Metodi della natura articolo. Una sovvenzione di 2,7 milioni di dollari dal NIH sta finanziando la ricerca.
L'asporto:
Da quando il presidente Obama ha annunciato la BRAIN Initiative nel 2013, i finanziamenti di agenzie come NIH e DARPA stanno producendo i primi risultati sul processo decisionale, sull'imaging e su come i circuiti cerebrali sono coinvolti in determinati comportamenti. Molti di questi progetti di ricerca impiegheranno anni per maturare.
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