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Team di ricerca italo-giapponese indaga il legame tra cibo e identità

By ScientifiCult 16 Settembre 2025

IL SAPORE DELLE ORIGINI: Team di ricerca italo-giapponese guidato dall’Università di Padova indaga il legame tra cibo e identità

Il filosofo Ludwig Feuerbach scriveva che “L’uomo è ciò che mangia”. Ancora oggi questa celebre frase descrive bene quanto il cibo sia legato alla nostra identità e non serva solo a nutrirci, ma sia anche un simbolo di tradizioni, valori e cultura. Le nostre abitudini alimentari raccontano chi siamo, da dove veniamo e il modo in cui ci sentiamo parte di una comunità.

Un recente studio pubblicato sulla rivista «British Journal of Psychology» e condotto da un gruppo di ricerca italo-giapponese, coordinato da Mario Dalmaso del dipartimento di Psicologia dello Sviluppo e della Socializzazione dell’Università di Padova in collaborazione con l’Università di Waseda di Tokyo, ha indagato il legame tra cibo e identità personale.

Lo studio ha coinvolto partecipanti italiani e giapponesi, due culture con tradizioni culinarie ricche e molto diverse. Ai volontari sono state mostrate immagini di piatti tipici italiani e giapponesi, chiedendo loro di associarli nel modo più rapido e accurato possibile a un’etichetta verbale rappresentante sé stessi o un’ipotetica persona sconosciuta. I risultati hanno rivelato che, anche se i partecipanti riuscivano ad associare alla propria identità entrambi i tipi di cibo, tendevano a sentirsi più vicini e “identificati” con i piatti tipici della propria cultura.

«Questo dimostra che il cibo non è solo nutrimento ma anche un elemento fondamentale della nostra identità – spiega Mario Dalmaso, primo autore dello studio –. Naturalmente viviamo in un mondo globalizzato e negli ultimi anni i piatti di differenti culture, come il sushi, sono diventati molto popolari anche in Italia e viceversa, visto che la cucina italiana è amatissima all’estero. Ma nonostante questa apertura e la contaminazione tra culture, le persone continuano a sentirsi più legate ai sapori che appartengono alle proprie radici».

Mario Dalmaso, primo autore dello studio che ha indagato il legame tra cibo e identità, pubblicato sul British Journal of Psychology — Mario Dalmaso

È noto che stimoli legati alla nostra identità, come il volto o il nome, vengono elaborati in modo prioritario dal cervello: un discorso analogo si può fare per il cibo, che è ciò che va fisicamente a costituire il nostro corpo. Ma cosa succederebbe se a confrontarsi fossero cucine più vicine geograficamente (ad esempio italiani e francesi o giapponesi e coreani)? E, ancora, se al posto di Italia e Giappone (che hanno due identità e cucine molto forti) si mettessero a confronto paesi con una cucina meno “identitaria” (per es. Singapore o Stati Uniti), i risultati sarebbero gli stessi? Queste domande aprono scenari interessanti da esplorare in futuro, perché è ipotizzabile pensare che l’effetto osservato potrebbe risultare meno marcato.

Riferimenti bibliografici:

Mario Dalmaso, Michele Vicovaro, Toshiki Saito, Katsumi Watanabe, We are what we eat: Cross-cultural self-prioritization effects for food stimuli – «British Journal of Psychology» – 2025, DOI: https://doi.org/10.1111/bjop.70018

Testo e foto dall’Ufficio Stampa dell’Università di Padova

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Biologia

Nuova terapia a base di anticorpi rallenta la progressione del glioblastoma

By ScientifiCult 10 Settembre 2025

UNA NUOVA TERAPIA A BASE DI ANTICORPI RALLENTA LA PROGRESSIONE DEL GLIOBLASTOMA E RIDUCE L’IPERATTIVITÀ CEREBRALE INDOTTA DAL TUMORE

Lo studio, pubblicato sulla rivista «Cell Communication and Signaling», è stato condotto da un team internazionale di ricerca guidato dall’Università di Padova in collaborazione con il CNR-IBBC

Il glioblastoma è la forma più aggressiva di tumore cerebrale negli adulti, con una sopravvivenza media dopo la diagnosi inferiore ai 15 mesi.

Un team internazionale di ricercatori guidato da Fabio Mammano, docente al Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Padova e associato con incarico di ricerca all’Istituto di biochimica e biologia cellulare del Consiglio nazionale delle ricerche (CNR-IBBC) CNR, ha sviluppato una nuova terapia a base di anticorpi che si è dimostrata efficace nel rallentare la crescita del glioblastoma. Oltre a ostacolare la progressione tumorale, il trattamento riduce anche l’iperattività neuronale causata dal tumore, una condizione spesso associata a crisi epilettiche nei pazienti.

Il glioblastoma è notoriamente difficile da trattare. In questo studio, pubblicato sulla rivista scientifica «Cell Communication and Signaling», i ricercatori hanno mirato a un bersaglio molecolare preciso: i canali emisomici delle connessine (connexin hemichannels), che nei tumori sono iperattivi e rilasciano segnali pro-tumorali come ATP (Adenosin Trifosfato, una molecola energetica essenziale per la crescita e la proliferazione delle cellule) e glutammato.

Utilizzando colture cellulari derivate da pazienti e un modello murino rappresentativo della malattia, i ricercatori hanno testato un anticorpo monoclonale chiamato abEC1.1, in grado di bloccare selettivamente alcune connessine (Cx26, Cx30 e Cx32).

I risultati sono stati:

riduzione della migrazione e dell’invasività delle cellule tumorali
inibizione del rilascio di ATP e glutammato
riduzione significativa del volume tumorale e aumento della sopravvivenza nei topi
normalizzazione dell’attività sinaptica anomala indotta dal tumore

«È la prima volta che un anticorpo terapeutico si dimostra capace di contrastare contemporaneamente la crescita del glioblastoma e l’iperattività neuronale che il tumore induce nei tessuti circostanti – spiega Mammano –. Questo approccio apre la strada a nuove strategie terapeutiche che mirano non solo alle cellule tumorali, ma anche alle loro interazioni patologiche con l’ambiente cerebrale».

«Con questo studio abbiamo chiaramente evidenziato l’importanza di contrastare specificamente i componenti molecolari che attivano e rafforzano la comunicazione tra le cellule tumorali ed il tessuto circostante, alimentando la proliferazione incontrollata del glioblastoma» aggiunge Daniela Marazziti, ricercatrice del CNR-IBBC e coautrice del lavoro.

L’anticorpo è stato somministrato sia come proteina purificata sia tramite terapia genica con vettori virali AAV (virus adeno-associati), una modalità che potrebbe consentire effetti terapeutici duraturi con una sola somministrazione. Lo studio rafforza l’idea che i canali emisomici delle connessine siano un bersaglio farmacologico promettente per il trattamento del glioblastoma. La tecnologia è oggetto di brevetto in contitolarità tra l’Università di Padova, il CNR, l’Università degli Studi di Milano e l’Università ShanghaiTech.

La ricerca è stata condotta in collaborazione con istituzioni accademiche in Italia e Cina ed è stata finanziata da Ministero dell’Università e della Ricerca (PRIN), Fondazione Cariparo, Fondazione Giovanni Celeghin, Università ShanghaiTech e Fondazione Umberto Veronesi.

Link: https://biosignaling.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12964-025-02370-1

Titolo:

Viola Donati, Chiara Di Pietro, Luca Persano, Elena Rampazzo, Mariateresa Panarelli, Clara Cambria, Anna Selimi, Lorenzo Manfreda, Ana Gabriela de Oliveira do Rêgo, Gina La Sala, Camilla Sprega, Arianna Calistri, Catalin Dacian Ciubotaru, Guang Yang, Francesco Zonta, Flavia Antonucci, Daniela Marazziti e Fabio Mammano, Connexin hemichannel blockade by abEC1.1 disrupts glioblastoma progression, suppresses invasiveness, and reduces hyperexcitability in preclinical models – «Cell Communication and Signaling» – 2025

Testo e foto dall’Ufficio Stampa dell’Università di Padova

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Psicologia e Neuroscienze

La lateralizzazione cerebrale e l’associazione tra numeri e spazio

By ScientifiCult 9 Settembre 2025

NATI PER CONTARE COSÌ: IL CERVELLO, LA LATERALIZZAZIONE CEREBRALE E L’ASSOCIAZIONE TRA NUMERI E SPAZIO

Uno studio condotto dal Dipartimento di Psicologia Generale dell’Università di Padova dimostra che l’associazione tra numeri e spazio dipende dalla lateralizzazione cerebrale ed è influenzata dall’esposizione alla luce

La maggior parte di noi pensa ai numeri come disposti lungo una linea mentale che va da sinistra a destra: i più piccoli a sinistra, i più grandi a destra. Si ritiene comunemente che questa “linea numerica mentale” sia un prodotto dell’esperienza culturale, in particolare della lettura e della scrittura. Tuttavia, evidenze raccolte in bambini e animali mettono in discussione questa idea, suggerendo che l’associazione tra numero e spazio possa avere origini biologiche.

Alla base dello sviluppo di questa linea numerica mentale c’è la lateralizzazione cerebrale, nota anche come specializzazione emisferica, che si riferisce all’idea che i due emisferi del cervello siano funzionalmente diversi e abbiano ruoli specializzati in vari processi cognitivi.

Lo studio pubblicato sulla rivista «eLife» e coordinato dal Dipartimento di Psicologia Generale dell’Università di Padova offre una prova diretta a favore di questa ipotesi basandosi sull’osservazione di pulcini appena nati: i risultati mostrano che la lateralizzazione cerebrale – la specializzazione degli emisferi destro e sinistro per funzioni diverse – è necessaria per lo sviluppo di una linea numerica mentale orientata da sinistra a destra ed è influenzata dalla luce.

«L’esposizione alla luce durante lo sviluppo embrionale induce la lateralizzazione cerebrale nei pulcini domestici, migliorando le loro abilità spazio-numeriche e la loro tendenza a “contare” da sinistra a destra – spiega Rosa Rugani, prima autrice dello studio e docente al Dipartimento di Psicologia Generale dell’Università di Padova –. Diversi modelli teorici hanno ipotizzato che la linea numerica mentale abbia origine nella lateralizzazione cerebrale, ma finora mancavano prove sperimentali dirette. Il nostro studio fornisce queste evidenze».

I ricercatori hanno inoltre osservato che solo gli individui con una lateralizzazione ben sviluppata mostravano la tendenza a organizzare i numeri da sinistra a destra.

«Per la prima volta dimostriamo che la lateralizzazione non è solo associata alla linea numerica mentale, ma è indispensabile per il suo sviluppo – continua Rugani –. Questo suggerisce che la nostra percezione dei numeri nello spazio ha radici biologiche profonde, sebbene venga poi modellata dall’interazione con l’ambiente».

Gli autori ipotizzano che questa tendenza possa avere vantaggi evolutivi; ad esempio, una scansione visiva da sinistra a destra potrebbe aiutare i pulcini a localizzare e quantificare meglio le risorse alimentari durante il foraggiamento.

«Il nostro lavoro dimostra che la lateralizzazione cerebrale gioca un ruolo fondamentale nel modo in cui gli animali – e probabilmente anche gli esseri umani – rappresentano i numeri nello spazio – aggiunge Lucia Regolin, coautrice dello studio e docente nello stesso Dipartimento –. Comprendere le basi biologiche della cognizione numerica può aiutarci a capire perché certe abilità emergono, quando lo fanno, e perché possono risultare alterate in presenza di un’organizzazione cerebrale atipica».

Questa ricerca apre nuove prospettive nello studio delle origini evolutive del pensiero numerico e dell’influenza delle prime esperienze sensoriali sullo sviluppo cognitivo.

Riferimenti bibliografici:

Rosa Rugani, Matteo Macchinizzi, Yujia Zhang, Lucia Regolin, Hatching with Numbers: Pre-natal Light Exposure Affects Number Sense and the Mental Number Line in young domestic chicks – «eLife Sciences» – 2025, link: https://elifesciences.org/articles/106356

Testo e foto dall’Ufficio Stampa dell’Università di Padova

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Medicina

Nuove frontiere terapeutiche per il trattamento del glioblastoma: il meccanismo di riprogrammazione metabolica dei neutrofili CD71+

By ScientifiCult 25 Marzo 2025

Nuove frontiere terapeutiche per il trattamento del glioblastoma: rivelato il meccanismo di riprogrammazione metabolica di una specifica popolazione di neutrofili (CD71⁺) presenti nel microambiente del tumore cerebrale

Uno studio internazionale, frutto della collaborazione tra la Sapienza e l’Istituto Wistar, rivela il meccanismo di riprogrammazione metabolica di una specifica popolazione di neutrofili presenti nel microambiente del tumore cerebrale. I risultati della ricerca, pubblicati su “Cancer Discovery”, aprono nuove strade per lo sviluppo di strategie terapeutiche più efficaci per il trattamento del glioblastoma.

A oggi il glioblastoma rimane, tra i tumori cerebrali nell’adulto, la forma più aggressiva e maggiormente resistente alle terapie. La scarsa efficacia delle opzioni terapeutiche disponibili è dovuta alle caratteristiche biologiche proprie del microambiente di questo tumore. L’ampia eterogeneità cellulare, la forte ipossia, cioè la carenza di ossigeno, e l’immunosoppressione rendono inefficienti anche gli approcci terapeutici più recenti.

Lo studio, pubblicato sulla rivista internazionale “Cancer Discovery” che ha visto la partecipazione del Dipartimento di Medicina Sperimentale della Sapienza, ha svelato il meccanismo con cui i neutrofili esprimenti il recettore per la transferrina (CD71) modificano il loro metabolismo in corrispondenza delle aree tumorali ipossiche. Il cambiamento metabolico di queste cellule potenzia la loro capacità immunosoppressoria, facilitando di conseguenza la progressione del glioblastoma.

In particolare, l’ambiente ipossico induce i neutrofili CD71⁺ a produrre una maggiore quantità di lattato. Questo metabolita è responsabile della lattilazione degli istoni, proteine che interagiscono con il DNA, e della conseguente produzione di arginasi-1, un enzima che contribuisce a bloccare la risposta dei linfociti T anti-tumorali. Lo studio ha evidenziato che bloccando la lattilazione degli istoni, si riduce la funzione immunosoppressoria dei neutrofili CD71⁺, rallentando la crescita tumorale.

Questo processo molecolare sembra essere particolarmente rilevante nel sostenere l’immunosoppressione nel glioblastoma. Infatti, lo stesso gruppo di ricercatori Sapienza-Wistar aveva descritto in un precedente lavoro che la lattilazione aumenta la capacità soppressoria dei macrofagi GLUT1+, infiltranti il microambiente tumorale.

“Il nostro lavoro – precisa Aurelia Rughetti, coordinatrice del team della Sapienza -sottolinea come la funzionalità delle cellule immunitarie infiltranti il tumore sia finemente regolata a livello epigenetico dalla lattilazione degli istoni. Interferire con questo processo molecolare, che interessa sia i neutrofili CD71⁺ che i macrofagi GLUT1⁺, può tradursi in una efficace strategia terapeutica per ridurre l’immunosoppressione, contrastare i meccanismi di resistenza del tumore e potenziare l’efficacia della target therapy e dell’immunoterapia.”

Al progetto hanno partecipato Alessio Ugolini, Fabio Scirocchi e Angelica Pace, alumni del Dottorato di Network Oncology and Precision Medicine, coordinati da Aurelia Rughetti e Marianna Nuti del Dipartimento di Medicina Sperimentale e i clinici Luca D’Angelo e Antonio Santoro della UOC di Neurochirurgia del Policlinico Universitario Umberto I.

Riferimenti bibliografici:

Ugolini A, De Leo A, Yu X, Scirocchi F, Liu X, Peixoto B, Scocozza D, Pace A, Perego M, Gardini A, D’Angelo L, Liu JKC, Etame AB, Rughetti A, Nuti M, Santoro A, Vogelbaum MA, Conejo-Garcia JR, Rodriguez PC, Veglia F. Functional reprogramming of neutrophils within the brain tumor microenvironment by hypoxia-driven histone lactylation, Cancer Discov. 2025 Feb 28, doi: 10.1158/2159-8290.CD-24-1056

Nuove frontiere terapeutiche per il trattamento del glioblastoma: il meccanismo di riprogrammazione metabolica di una specifica popolazione, i neutrofili CD71+ presenti nel microambiente del tumore cerebrale. Immagine di Gerd Altmann

Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

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Medicina

Il mistero della connessione cuore-cervello in uno studio pubblicato su Nature Reviews Cardiology

By ScientifiCult 13 Marzo 2025

Il mistero della connessione cuore-cervello in uno studio pubblicato su Nature Reviews Cardiology

Uno studio dell’Università di Pisa fornisce per la prima volta una caratterizzazione ampia del funzionamento dell’asse cuore-cervello.

Un’immagine scientifica dello studio sulla connessione cuore-cervello, pubblicato sulla rivista Nature Reviews Cardiology

Uno studio tutto pisano fornisce per la prima volta una descrizione d’insieme dei componenti fondamentali del misterioso asse “cuore-cervello”, ovvero l’insieme delle connessioni anatomiche e funzionali tra il sistema cardiovascolare e il sistema nervoso centrale. L’articolo è a firma di un team di bioingegneri del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Gaetano Valenza, Zoran Matić e Vincenzo Catrambone, ed è stato pubblicato su Nature Reviews Cardiology, la rivista internazionale più importante nel settore della cardiologia.

“Che cuore e cervello siano strettamente connessi – spiega Gaetano Valenza, docente di bioingegneria all’Università di Pisa – è un’ipotesi che, a partire dai primi anni duemila, si è fatta sempre più strada, e che si basa sull’osservazione che malattie cardiologiche e neurologiche sono spesso associate. Per esempio, i soggetti con patologie neurologiche sono maggiormente a rischio di malattie cardiovascolari mentre, viceversa, pazienti che hanno subito un infarto hanno un rischio di depressione aumentato di oltre il 50%. Queste osservazioni hanno portato la convergenza di molti sforzi da parte di cardiologi, neurologi, neuroscienziati e ingegneri biomedici per comprendere il funzionamento di quello che è considerato un vero e proprio “organo virtuale”, chiamato “asse cuore-cervello”.

I meccanismi e i componenti fisiologici di questo asse erano sconosciuti nel dettaglio, perché ogni campo del sapere ha operato separatamente, dando le proprie caratterizzazioni specifiche, che però non arrivano a una descrizione completa.

In questo articolo, e per la prima volta, i ricercatori hanno messo insieme tutta la conoscenza prodotta fino ad ora sull’argomento e messo in luce che è possibile caratterizzare le tre componenti fondamentali dell’asse cuore-cervello: la parte di tessuto neurale, collegata a regioni specifiche del cervello, che rende possibile l’interazione tra sistema nervoso autonomo e sistema nervoso centrale; la parte meccanica, cioè le pulsazioni nelle arterie cerebrali indotte dal battito cardiaco, che abbiamo constatato essere una parte essenziale nella trasmissione dell’informazione lungo l’asse; e la parte biochimica, che comprende ormoni ed altre biomolecole avvertite sia da cuore che da cervello.

“Questo approccio integrato ci ha consentito di introdurre un fondamentale cambio di paradigma nello studio della relazione cuore-cervello, basato anche sullo studio di come le tre componenti identificate interagiscono tra di loro”, aggiunge Valenza.

Lo studio del team pisano si fonda su lavori recentissimi ed estremamente avanzati sui singoli componenti dell’asse cuore-cervello, e pone le basi per un concreto avanzamento nella conoscenza. Questo approccio infatti ha mostrato che l’influenza tra sistema cardiovascolare e sistema nervoso centrale ha una direzione preferenziale in base allo stato psico-fisico/emozionale dell’individuo.

“In studi molto recenti – conclude Valenza – è stato dimostrato che in realtà è il cuore a modulare principalmente l’attività cerebrale, ed è quindi il cuore, prima del cervello, ad essere responsabile della percezione di emozioni, cognizione e coscienza. Qualche anno fa avevamo dimostrato questa teoria con un modello matematico. Oggi possiamo studiare questa connessione addirittura a livello molecolare, cioè guardando come i neuroni cardiaci controllano le emozioni insieme al metabolismo di ogni individuo. Si tratta di un campo di ricerca assolutamente pionieristico, e che in pochissimi mesi sta facendo decisivi passi avanti, verso lo sviluppo di conoscenza e tecnologie centrate sulla comprensione di aspetti fondamentali dell’essere umano”.

Due degli autori dello studio, da sinistra Gaetano Valenza e Vincenzo Catrambone

Riferimenti bibliografici:

Valenza, G., Matić, Z. & Catrambone, V. The brain–heart axis: integrative cooperation of neural, mechanical and biochemical pathways, Nat Rev Cardiol (2025), DOI: https://doi.org/10.1038/s41569-025-01140-3

Testo e foto dall’Ufficio Stampa dell’Università di Pisa.

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Biologia

Le basi della musicalità nella connessione delle reti cerebrali

By ScientifiCult 2 Ottobre 2024

Le basi della musicalità nella connessione delle reti cerebrali

Un nuovo studio, frutto della collaborazione tra Sapienza Università di Roma e l’Università di Aarhus in Danimarca, ha adottato un approccio innovativo nell’analisi delle basi neurobiologiche delle abilità musicali e ha dimostrato che le differenze individuali dipendono da connessioni più o meno forti tra le regioni frontali e parietali del cervello aventi un ruolo cruciale nella memoria di lavoro.

L’attitudine umana alla musica è un fenomeno affascinante e complesso che ha stimolato l’interesse scientifico per decenni. Nel tentativo di analizzare le basi neurobiologiche delle abilità musicali, molti ricercatori hanno focalizzato l’attenzione sulle differenze individuali nella struttura e nella funzione di specifiche aree cerebrali, come le aree uditive per l’analisi dei suoni. Questo approccio, mirato a correlare variazioni in regioni cerebrali isolate con la diversità delle competenze musicali nelle popolazioni umane, ha tuttavia prodotto risultati insoddisfacenti e difficili da replicare.

Un recente studio, frutto della collaborazione fra il Dipartimento di Neuroscienze umane della Sapienza Università di Roma e il Dipartimento di Medicina clinica dell’Università di Aarhus in Danimarca, pubblicato sulla rivista Nature Communications, ha adottato un approccio innovativo. Anziché concentrarsi su singole aree cerebrali, il team ha esaminato l’organizzazione della connettività tra queste regioni, ossia come le diverse parti del cervello comunicano tra loro.

Analizzando immagini cerebrali insieme a dati cognitivi e musicali provenienti da un ampio campione di oltre 200 individui, i ricercatori hanno ricostruito le reti di connettività cerebrale. Utilizzando la teoria dei grafi – un metodo matematico che studia le proprietà delle reti – hanno scoperto una relazione significativa tra le abilità musicali e l’organizzazione di una rete che collega le regioni frontali e parietali del cervello, note per il loro ruolo cruciale nella memoria di lavoro. Minime differenze nell’organizzazione del nostro cervello potrebbero manifestarsi come variazioni nel comportamento musicale. Queste differenze, amplificate attraverso la trasmissione culturale, potrebbero contribuire alla diversità delle tradizioni musicali che osserviamo nelle varie culture umane.

“Abbiamo osservato – spiega Massimo Lumaca dell’Università di Aarhus – che la capacità di una specifica regione frontale di comunicare efficacemente con altre aree della rete cerebrale è significativamente associata sia alle prestazioni nella memoria di lavoro sia alle competenze musicali. Questo suggerisce che i meccanismi neurali alla base della musicalità non sono isolati al dominio musicale, ma coinvolgono processi cognitivi generali utilizzati in vari contesti”.

“Questo é un primo passo verso un quadro multidisciplinare della musica umana – commenta Andrea Ravignani della Sapienza – Ai secoli di ricerca delle scienze umane in tema musica, si aggiungono i nostri risultati che offrono una prospettiva complementare su cosa significhi biologicamente fare o percepire la musica”.

La ricerca apre nuove prospettive nello studio sulle fondamenta biologiche della musicalità umana e sulla sua variabilità tra individui e culture. Inoltre questi risultati potrebbero avere importanti applicazioni pratiche in ambiti quali l’educazione musicale e la neuroterapia e guidare lo sviluppo di interventi mirati, attraverso tecniche di stimolazione cerebrale per potenziare le competenze musicali o migliorare le funzioni cognitive.

Riferimenti bibliografici:

Frontoparietal network topology as a neural marker of musical perceptual abilities – Lumaca, M., Keller, P.E., Baggio, G., Pando-Naude, V., Bajada, C.J., Martinez, M.A., Hansen, J.H., Ravignani, A., Joe, N., Vuust, P. and Vulić, K., Nature Communications 2024, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-52479-z

Le basi della musicalità nella connessione delle reti cerebrali, secondo un nuovo studio pubblicato su Nature Communications. Immagine di Tumisu

Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

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Medicina

Un nuovo modello organoide per lo studio del cervello umano

By ScientifiCult 18 Settembre 2024

Un nuovo modello organoide per lo studio del cervello umano

Ricercatori di Milano-Bicocca, di Human Technopole e dell’Istituto di Biotecnologia Molecolare hanno messo a punto un nuovo metodo per assemblare organoidi cerebrali che consente di riprodurre in vitro aspetti salienti della polarità antero-posteriore della corteccia cerebrale umana e che apre nuove possibilità per lo studio delle malattie. Lo studio è pubblicato su Nature Methods.

Milano, 18 settembre 2024 – Lo studio del cervello umano da oggi ha uno strumento in più, efficace e dal design innovativo. Si tratta di un nuovo modello 3D di organoide cerebrale, che darà agli scienziati la possibilità di avere uno sguardo più approfondito sullo sviluppo e sui disturbi del cervello specifici dell’uomo, in particolare quelli che hanno radici nelle fasi precoci di sviluppo come l’autismo.

Il nuovo modello è illustrato nello studio “A polarized FGF8 source specifies frontotemporal signatures in spatially oriented cell populations of cortical assembloids” appena pubblicato su Nature Methods, ed è frutto del lavoro congiunto di un gruppo internazionale di ricercatori, guidato dalla dott.ssa Veronica Krenn, titolare della borsa di studio Human Technopole Early Career presso Milano-Bicocca, in collaborazione con il team guidato dal professore Jürgen Knoblich dell’Istituto di Biotecnologia Molecolare dell’Accademia Austriaca di Scienze (IMBA) di Vienna e il team guidato dal Professor Giuseppe Testa di Human Technopole di Milano.

Le tecnologie organoidi, inizialmente sviluppate dal team del Prof. Knoblich dell’IMBA, sono modelli tridimensionali derivati da cellule staminali pluripotenti e ad oggi ampiamente utilizzati in tutto il mondo per studiare lo sviluppo del cervello umano, per rispondere a domande fondamentali su come la corteccia umana possa raggiungere le sue grandi dimensioni e per conoscere l’origine delle malattie del cervello.

Fino ad oggi, gli organoidi corticali utilizzati erano sferici, come palloni da calcio in miniatura e relativamente omogenei. Questo tipo di struttura è molto diverso dalla corteccia umana oblunga e strutturata in una mappa di domini distinti andando dalla parte frontale a quella più posteriore. Per questo, ora i ricercatori hanno sviluppato un nuovo protocollo per generare organoidi allungati organizzati in domini distinti lungo l’asse longitudinale, in modo analogo alla polarità della corteccia.

La mappa del cervello in formazione è modellata da diverse molecole di segnalazione, i cosiddetti morfogeni, quindi è difficile capire in che modo ciascun componente contribuisce allo sviluppo individualmente. Nel nuovo metodo ora sviluppato, i ricercatori hanno prima progettato organoidi allungati utilizzando stampi appositamente disegnati da collaboratori presso l’Università di Parigi e Istituto Curie, e poi hanno aggiunto una fonte di un morfogeno chiamato FGF8.

«Questa singola fonte di morfogeno, posizionata asimmetricamente, è sufficiente a creare cellule con identità distinte lungo l’asse longitudinale di un singolo organoide allungato, formando una mappa simile a quella della corteccia umana negli stadi molto precoci di sviluppo – spiega la dott.ssa Veronica Krenn, uno dei principali autori dello studio – Utilizzando il nuovo modello, i ricercatori sono riusciti ad identificare uno dei fattori cruciali per la creazione di questa mappa della corteccia, il gene FGFR3, le cui mutazioni sono la causa di una displasia scheletrica – chiamata achondroplasia.»

«Questi organoidi corticali polarizzati – conclude Krenn – rappresentano un importante passo avanti nella riproduzione in laboratorio delle prime fasi alla base dello sviluppo della corteccia. Siamo molto entusiasti di poter utilizzare questa nuova tecnologia per approfondire i meccanismi di geni malattia e come i fattori di rischio che contribuiscono all’insorgere di malattie mentali possono alterare questi processi cruciali.»

Un nuovo modello organoide per lo studio del cervello umano. Un assembloide corticale polarizzato che mostra un gradiente spaziale di espressione lungo il suo asse longitudinale (da sinistra a destra, colori dal blu al giallo-rosso). Foto ©Camilla Bosone (IMBA)

Riferimenti bibliografici:

Bosone, C., Castaldi, D., Burkard, T.R. et al. A polarized FGF8 source specifies frontotemporal signatures in spatially oriented cell populations of cortical assembloids. Nat Methods (2024), DOI: https://doi.org/10.1038/s41592-024-02412-5

Testo e immagini dall’Ufficio Stampa dell’Università di Milano-Bicocca.

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Non categorizzato

Un approccio al trattamento dei tumori al cervello basato sulla connettività cerebrale

By ScientifiCult 13 Giugno 2024

UN APPROCCIO INNOVATIVO PER IL TRATTAMENTO DEI TUMORI AL CERVELLO BASATO SULLA CONNETTIVITÀ CEREBRALE

Team padovano multidisciplinare scopre il ruolo delle connessioni cerebrali nella crescita del tumore.

Nonostante tutti gli sforzi della ricerca, i tumori cerebrali sono rimasti gli unici a non aver presentato progressi significativi negli ultimi 30 anni. Perché?

A questa domanda ha provato a dare una risposta un team multidisciplinare diretto dal prof. Maurizio Corbetta (del Dipartimento di Neuroscienze dell’Università di Padova e Principal Investigator del VIMM) e composto interamente da ricercatori dell’Università di Padova: Alessandro Salvalaggio (neurologo), Lorenzo Pini (psicologo) e Alessandra Bertoldo (ingegnere).

«Il limite principale dell’approccio tenuto finora è quello di considerare i gliomi (tumori cerebrali) come un qualsiasi altro tumore di qualsiasi altro organo – spiegano gli autori –. Invece, e qui la novità, la crescita di un tumore cerebrale è in parte determinata e regolata dall’attività stessa del cervello».

Il cervello è il nostro organo più complesso, in cui i circa 100 miliardi di neuroni sono organizzati fra loro secondo una struttura complessa (connettoma strutturale) formando specifici network di attività (connettoma funzionale). Le cellule tumorali si integrano nel connettoma e ne sfruttano le connessioni strutturali e funzionali per crescere e diffondersi. Di conseguenza, lo studio della connettività cerebrale assume un nuovo ruolo nel determinare la prognosi di questi pazienti, ma soprattutto fornisce nuove strategie di trattamento.

Ad esempio, in un lavoro recente pubblicato su «Jama Neurology» gli autori hanno mostrato che la sopravvivenza di un paziente può essere predetta sulla base di indici di connettomica calcolati da un’immagine clinica ottenuta con risonanza magnetica. Altre possibili applicazioni future riguardano la radioterapia e la navigazione chirurgica.

«Inoltre nel prossimo futuro, modulando la connettività potremmo rallentare la crescita del tumore fornendo ai pazienti nuovi trattamenti da affiancare a quelli tradizionali (chemioterapia e radioterapia)» dice Maurizio Corbetta.

Maurizio Corbetta fisica neuroscienze nuovo approccio al trattamento dei tumori al cervello basato sulla connettività cerebrale — Maurizio Corbetta, direttore del team che ha realizzato questo nuovo approccio al trattamento dei tumori al cervello basato sulla connettività cerebrale

Lo studio Glioblastoma and brain connectivity: the need for a paradigm shift è stato pubblicato su «Lancet Neurology», la più importante rivista al mondo di Neurologia.

Link allo studio: https://www.thelancet.com/journals/laneur/article/PIIS1474-4422(24)00160-1/fulltext

Titolo: Glioblastoma and brain connectivity: the need for a paradigm shift – «Lancet Neurology» – 2024

Testo e foto dall’Ufficio Stampa dell’Università di Padova

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Medicina

Un neurone per volta: un metodo per investigare le strutture fondamentali del nostro cervello

By ScientifiCult 23 Maggio 2024

Un neurone per volta: dall’Università di Pisa un metodo all’avanguardia per investigare le strutture fondamentali del nostro cervello

La ricerca, pubblicata su Nature Communications, introduce un metodo innovativo che permette di vedere la forma di un singolo neurone isolandolo dalle connessioni del tessuto cerebrale

Poter vedere e descrivere distintamente un singolo neurone, districandolo dalla foresta dei miliardi di cellule e connessioni nel nostro cervello, è al momento una grande sfida per gli studiosi di neuroscienze. Individuare anomalie nella forma e nella struttura neurale a scale così ridotte è infatti un passo cruciale per l’identificazione di diverse neuropatie. Dall’Università di Pisa – in collaborazione con l’Istituto di Psichiatria e Neuroscienze di Parigi – arriva SENPAI, un metodo all’avanguardia per poter produrre immagini ad alta risoluzione della morfologia dei neuroni, caratterizzandone i circuiti fino a scale estremamente ridotte. La ricerca è stata pubblicata su Nature Communications.

“I miliardi di neuroni “impacchettati” nel nostro cervello – spiega Nicola Vanello, docente di bioingegneria presso il Dipartimento di Ingegneria d’Informazione e il Centro Piaggio dell’Università di Pisa – costituiscono una vera e propria giungla, tenuta insieme da connessioni molto complesse. Isolare un singolo albero è estremamente difficile. Poter caratterizzare un neurone singolo preso da un tessuto di un essere vivente è sempre stato un obiettivo primario per la comunità scientifica. SENPAI ci consente di segmentare neuroni ex vivo su scala cellulare e subcellulare, di caratterizzare l’arborizzazione neuronale, i diametri dei rami dendritici o la densità delle spine in modo più accurato e fedele rispetto agli attuali algoritmi e strumenti di elaborazione delle immagini.”

“Particolarmente importante è la caratterizzazione delle spine dendritiche – prosegue Simone Cauzzo, post-doc in bioingegneria e primo autore dell’articolo – che sono responsabili degli input elettrici tra le sinapsi. Dalla loro forma, dimensione e numero dipendono funzioni come l’apprendimento, la memoria e la motivazione. Infatti, alterazioni di questi parametri e dunque dell’attività sinaptica sono riscontrabili in molte condizioni patologiche, come l’Alzheimer, e in diverse disfunzioni cerebrali. Poter vedere la forma di queste piccole componenti del neurone può farci compiere enormi passi in avanti nella comprensione del nostro cervello.”

Il metodo è stato sviluppato dal team di bioingegneri dell’Università di Pisa nell’ambito del progetto SENSEI del Centro di Ricerca di Ateneo “E. Piaggio”, finanziato dal MUR per il programma FLAG-ERA, e si fonda su tecniche avanzate di acquisizione delle immagini dei campioni di tessuto cerebrale, successivamente elaborate da un algoritmo, in grado di segmentare i singoli neuroni e ricostruire un modello in 3D.

“Fin dallo scorso secolo, le tecniche di imaging si sono rivelate fondamentali per studiare il sistema nervoso, basta pensare a Camillo Golgi – spiega Chiara Magliaro, ricercatrice in bioingegneria al Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e al Centro Piaggio dell’Università di Pisa – Oggi, le tecniche di imaging si sono affinate: abbiamo microscopi più potenti, e protocolli di preparazione del campione che ci permettono di vedere più in profondità, più in dettaglio. Il valore aggiunto di SENPAI è la piena sinergia con queste tecniche, che ci ha permesso di ricostruire le cellule nervose con un dettaglio senza precedenti”.

L’utilizzo combinato di imaging avanzato e di SENPAI contribuirà al miglioramento delle indagini sul sistema nervoso umano, anche tramite lo studio di costrutti cellulari complessi, quali gli organoidi cerebrali, nell’ottica di ridurre la sperimentazione animale.

Riferimenti bibliografici:

Cauzzo, S., Bruno, E., Boulet, D. et al. A modular framework for multi-scale tissue imaging and neuronal segmentation, Nat Commun 15, 4102 (2024), DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-48146-y

investigare neurone cervello UniPi — Investigare, poter vedere e descrivere distintamente un singolo neurone, districandolo dalla foresta dei miliardi di cellule e connessioni nel nostro cervello

Testo e immagini dall’Unità Comunicazione Istituzionale dell’Università di Pisa.

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Psicologia e Neuroscienze

Neuroscienze sociali e neuroimmagini mostrano meccanismi cerebrali delle scelte morali

By ScientifiCult 18 Maggio 2023

Dire la verità o mentire a proprio vantaggio: neuroscienze sociali e neuroimmagini insieme per mostrare i meccanismi cerebrali delle scelte morali
Uno studio condotto presso la Fondazione Santa Lucia IRCCS in collaborazione Sapienza Università di Roma ha approfondito le reazioni del cervello alle scelte morali: non tutti si comportano allo stesso modo.

Pinocchio neuroscienze sociali e neuroimmagini insieme per mostrare i meccanismi cerebrali delle scelte morali — Dire la verità o mentire a proprio vantaggio: neuroscienze sociali e neuroimmagini insieme per mostrare i meccanismi cerebrali delle scelte morali. Foto di Roland Schwerdhöfer

Un nuovo studio condotto presso il Laboratorio di Neuroscienze Sociali e Cognitive della Fondazione Santa Lucia IRCCS in collaborazione con il Dipartimento di Psicologia di Sapienza Università di Roma e con il Laboratorio di Neuroimmagini della Fondazione Santa Lucia IRCCS ha rivelato che le scelte disoneste adottate durante le interazioni sociali coinvolgono determinate aree del cervello, rilevabili attraverso la tecnica della Risonanza Magnetica Funzionale.

Attraverso questa tecnica è stato possibile anche individuare le differenze nell’attivazione cerebrale quando i partecipanti decidevano se mentire o no mentre la loro reputazione poteva essere a rischio.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Communications Biology, ha coinvolto 34 persone sane tra i 20 e i 46 anni, e ha utilizzato un semplice gioco associato alla possibilità di guadagnare un premio in denaro con la risonanza magnetica funzionale, una tecnologia non invasiva che analizza l’attività cerebrale in tempo reale misurando l’afflusso di sangue nelle varie aree del cervello.

Il gioco di carte prevedeva l’interazione tra due giocatori: il giocatore fuori dalla risonanza magnetica doveva tentare di pescare la carta vincente tra due possibili senza poter verificare il risultato della sua scelta. Il partecipante all’interno della risonanza magnetica aveva invece il compito di osservare e comunicare l’esito del gioco. Poteva quindi decidere se dire la verità o mentire cambiare l’esito del gioco (ad esempio vincendo la partita quando avrebbe dovuto vincere l’altro- compiendo una bugia egoistica).

Il partecipante nella risonanza magnetica era consapevole del fatto che in metà dei casi il compagno di gioco non avrebbe potuto sapere se avesse mentito oppure no (reputazione non a rischio), mentre nell’altra metà avrebbe potuto aver contezza di eventuali menzogne (reputazione a rischio).

“I risultati della ricerca”, commentano Valerio Santangelo e Lennie Dupont, ricercatori del laboratorio di neuroimmagini della Fondazione Santa Lucia IRCCS “mostrano che le decisioni disoneste sono associate ad un aumento dell’attività in un circuito cortico-sottocorticale che include il cingolato anteriore bilaterale (ACC), l’insula anteriore (AI), il dorsolaterale prefrontale sinistro, l’area motoria supplementare e il nucleo caudato destro.”

Come previsto, le persone tendono a diminuire il numero di bugie egoistiche durante la condizione in cui la loro reputazione è a rischio. Grazie alle neuroimmagini è stato possibile evidenziare che le bugie egoistiche durante la condizione di reputazione a rischio erano collegate all’aumento di connettività tra la corteccia cingolata anteriore bilaterale e l’insula anteriore sinistra, due regioni cerebrali che sono fortemente implicate nell’elaborazione emotiva e nel controllo cognitivo.

Il gruppo di ricerca ha inoltre dimostrato che questa attivazione cerebrale non è la stessa per tutti i partecipanti, ma varia in base ai tratti di personalità.

Maria Serena Panasiti, neuroscienziata clinica coinvolta nello studio e vincitrice di un progetto “Giovani Ricercatori” del Ministero della Salute sulle implicazioni cliniche delle decisioni morali, afferma:

“In particolare, gli individui più manipolativi mostrano un coinvolgimento minore del cingolato anteriore durante le menzogne a proprio vantaggio, ma un coinvolgimento maggiore durante la verità a vantaggio degli altri. Questo evidenzia la necessità di un controllo cognitivo solo quando la decisione contrasta con i propri scopi, in questo caso quello di manipolare gli altri a proprio vantaggio.

Salvatore Maria Aglioti, coordinatore dello studio, ha commentato:

“La nostra ricerca fornisce importanti informazioni sulle basi neurali delle decisioni disoneste durante le interazioni sociali. La comprensione di questi meccanismi potrebbe aiutare a sviluppare strategie per promuovere comportamenti più etici e responsabili in diversi contesti sociali”.

Riferimenti:

Reputation risk during dishonest social decision-making modulates anterior insular and cingulate cortex activity and connectivity – L Dupont, V Santangelo, RT Azevedo, MS Panasiti, SM Aglioti – Communications Biology 2023 https://doi.org/10.1038/s42003-023-04827-w

Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

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