La fibra ottica in optogenetica: modulazione neuronale e applicazioni diagnostico-terapeutiche

L'optogenetica è ad oggi innovazione rivoluzionaria nelle neuroscienze in quanto fornisce una precisione spazio-temporale senza precedenti per il controllo delle cellule cerebrali attraverso la luce. La tecnica nasce dall’idea di voler utilizzare la fotostimolazione geneticamente mirata per il controllo della rete neurale. Sfruttando tecniche di manipolazione genetica, si può quindi introdurre, in una popolazione selezionata di neuroni, un gene modificato che codifica un canale ionico sensibile alla luce, erogata da dispositivi quali la fibra ottica. Nel presente elaborato si illustra la fibra ottica come dispositivo in grado di erogare segnali luminosi al fine di stimolare o silenziare l’attività neuronale in maniera selettiva e dinamica di diverse regioni e aree profonde del cervello. Si pone in particolare attenzione al confronto tra le fibre FFs (flat-faced optical fibers) e TFs (tapered optical fibers): a differenza delle tradizionali FFs affusolate sulla punta e di forma cilindrica, grazie allo studio condotto dall’équipe coordinata da F.Pisanello e M. De Vittorio in collaborazione con la Harvard Medical School di Boston, le nuove fibre TFs assumono forma conica con terminazione a punta di dimensioni di circa 500 nanometri, 20 volte più piccola di una cellula neuronale. Il principale risultato è la possibilità di aumentare il volume di illuminazione e allo stesso tempo quello di esplorare zone profonde del cervello con maggiore precisione e senza ricorrere a elevate potenze che genererebbero artefatti. Si pone infine in analisi l’obiettivo della tecnica, ovvero il tentativo di comprendere il funzionamento dei circuiti implicati nello sviluppo di alcune patologie neurologiche e psichiatriche.