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Sinapsi artificiali per la comunicazione neurale, ricerca italiana apre la strada a protesi di nuova generazione

Il Cnr-Imem è riuscito per la prima volta a realizzare una "connessione sinaptica tra neuroni tramite un dispositivo elettronico (memristore) sviluppato da polimeri" che aprirà la strada a nuovi progetti di interfacce brain-computer e protesi di nuova generazione.

Il Cnr-Imem, l’Istituto del Materiali per l’Elettronica ed il Magnetismo del Consiglio Nazionale delle Ricerche, martedì ha pubblicato una ricerca su Advanced Materials Technologies che conferma il buon esito di un progetto dedicato alle sinapsi artificiali per la comunicazione neurale. In sintesi la possibilità di realizzare in futuro interfacce brain-computer e protesi di nuova generazione.

In pratica grazie al lavoro dei ricercatori Silvia Battistoni, Victor Erokhin e Salvatore Iannotta è stato possibile realizzare “per la prima volta”, come sottolinea la nota ufficiale, una “connessione sinaptica tra neuroni tramite un dispositivo elettronico (memristore) sviluppato da polimeri”.

“Una sinapsi è una struttura biologica che connette due neuroni stabilendo tra essi un flusso di informazioni specifico e unidirezionale”, spiega il Cnr-Imem. “Queste connessioni sono elementi chiave per funzioni neuronali essenziali come l’apprendimento e la memorizzazione che si fondano sul numero di ripetizioni (o prove) e il raggiungimento di varie soglie di tensione”.

L’emulazione di queste abilità e la realizzazione di interfacce tra cervello e computer consentirà l’acquisizione, la lettura e la stimolazione dell’attività celebrale naturale. Tutto questo è possibile grazie a memristori organici, ovvero “dispositivi in grado di trattenere una memoria della corrente passata al loro interno, in grado di emulare i comportamenti sinaptici di memorizzazione e apprendimento delle cellule neuronali naturali”.

Secondo Salvatore Iannotta del Cnr-Imem “i risultati dimostrano l’effettiva interfaccia funzionale ‘neurone-memristore-neurone’, in cui il dispositivo gioca il ruolo di una sinapsi, consentendo la comunicazione tra le due cellule in modo pressoché analogo a quanto avviene in natura con un importante cambio di paradigma rispetto all’approccio consolidato basato su microelettrodi”.

“Dettagli molto rilevanti della comunicazione interneuronale sono riprodotti, sia dal punto di vista dell’eccitazione reciproca tra i neuroni sia nel dettaglio dell’evoluzione temporale”.

Insomma, i ricercatori considerano questo risultato un importante passo in avanti per lo sviluppo di “protesi sinaptiche”, per il ripristino della funzionalità in caso di incidente, di malattie neurodegenerative, di disfunzioni delle sinapsi e per lo sviluppo di interfacce “brain-computer” di nuova generazione.

L’intero studio ha visto il coinvolgimento anche dell’Università di Kazan (Russia) e l’Institut de Neurobiologie de la Méditerranée Inmed (Francia), nell’ambito del progetto “Madelena” (Developing and studying novel intelligent nano materials and devices towards adaptive electronics and neuroscience applications) – finanziato dalla provincia autonoma di Trento.