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MOSTRA “RACCONTI E RITRATTI DI MEDICINA E MALATTIA”

Dal 30 settembre al 24 ottobre all’Università di Parma

organizzata dall’Ufficio stampa del CNR e dal Master in Comunicazione scientifica

racconti e ritratti di medicina e malattia

Parma, 22.09.2022. Il prossimo 30 settembre alle ore 16.00, in occasione della “Notte dei ricercatori e delle ricercatrici – Researchers’ Night” verrà inaugurata la mostra Racconti e ritratti di medicina e malattia” presso l’atrio delle Colonne del Palazzo centrale dell’Ateneo di Parma, in via Università 12. La mostra resterà aperta dal 30 settembre al 24 ottobre 2022, dal lunedì al venerdì dalle ore 8.00 alle ore 19.00.

La mostra, ideata dall’Ufficio Stampa del CNR – Consiglio Nazionale delle Ricerche in collaborazione con il Master in “Comunicazione Scientifica-CoSe” dell’Università di Parma, è un vero e proprio viaggio immersivo in cui si affrontano i concetti di malattia, cura e salute, e dove lo spettatore viene guidato alle rappresentazioni artistiche su pestilenze, cancro, pazzia e patologie varie.

La peculiarità unica di questa mostra è che questi ambiti vengono esposti attraverso le forme di narrazione letteraria (epica, poesia, romanzi), artistica (quadri ed espressioni figurative) e multimediale che hanno caratterizzato le diverse epoche storiche.

Il percorso si snoda in sei percorsi tematici, declinati in “stanze”: si racconta di “peste o epidemia?” in una stanza che riporta indietro nel tempo a quando le malattie della collettività erano punizioni divine; di cancro nella stanza “Il male (non più) incurabile” – un tempo nascosto, quanto meno sotto il velo dell’eufemismo, il cancro diviene oggetto di una sempre maggiore esplicitazione da parte di chi ne è colpito.

Si parla di sofferenza mentale nella stanza “Pazzi da legare, pazzi con cui parlare”: a partire da Freud, un modello di narrazione che si pone in antitesi rispetto all’emarginazione e alla reclusione del malato psichico, a lungo praticati come metodo sanitario.

Cecità, realtà e metafora” è la protagonista del percorso in cui si descrive questa privazione dal punto di vista letterario ma anche metaforico, mentre la stanza “Malato e medico” ci porta, attraverso una carrellata di opere artistiche che ‘ritraggono’ la malattia, dal cancro al seno alla celeberrima lezione di anatomia del “dottor Tulp” di Rembrandt. Testimonianze importanti non solo per il loro valore artistico, ma anche in quanto documentazione di storia della medicina.

Bambini malati, tra pianto e sorriso è una stanza dedicata soprattutto, ma non solo, alla presenza di medicina e malattia nella letteratura per l’infanzia e alla presenza del “bambino malato” nella letteratura in generale. La stanza è dedicata a questo tema nella sua evoluzione storico-culturale, che segue registri stilistici molto diversi.

L’edizione 2022 della mostra si arricchisce, nella settima stanza, della collezione antropologico-criminale delle ceroplastiche dell’anatomico Lorenzo Tenchini: prenotandosi, sarà possibile vedere le 46 riproduzioni (maschere) del volto dei soggetti (per lo più carcerati ed emarginati) su cui Tenchini eseguì gli studi anatomici, associate a schede inerenti alla loro storia personale e giudiziaria.

Il 30 settembre, giorno dell’inaugurazione, la mostra sarà aperta dalle 16 alle 22, e sarà possibile incontrare Marco Ferrazzoli, ideatore della mostra e capo ufficio stampa del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) e Susanna Esposito, presidente del Master in Comunicazione Scientifica.

Grazie alla sinergia tra Ufficio stampa del CNR e Master in Comunicazione scientifica, questa edizione è stata riadattata, aggiornata e arricchita di contenuti tradotti, con l’obiettivo di utilizzare la forma espositiva come coinvolgente esperimento divulgativo ed esercizio pratico nel campo della comunicazione scientifica.

Inoltre sono stati messi a disposizione contributi extra sul sito web dedicato, frutto del gruppo di lavoro composta dagli studenti del Master, dell’Ufficio stampa del Cnr e da docenti e ricercatori di altri Atenei.

La mostra è a ingresso libero e gratuito. Per prenotazioni alle visite guidate (obbligatorie per la visita alle ceroplastiche Tenchini) si prega di scrivere a mostramalattiaunipr@cnr.it

Per informazioni consultare il sito web della mostra raccontiritrattimedicinamalattia.cnr.it o la pagina Facebook: “Racconti e Ritratti di Medicina e Malattia” o Instagram “raccontiritrattimalattia”.

Sito ufficiale: http://raccontiritrattimedicinamalattia.cnr.it/

racconti e ritratti di medicina e malattia

Testo e immagine dall’Università di Parma

SOLAR ORBITER RISOLVE IL MISTERO DEGLI “SWITCHBACK”

L’osservatorio spaziale vicino ai segreti del Sole

Hanno partecipato alla ricerca coordinata da Daniele Telloni dell’Istituto Nazionale di Astrofisica – Osservatorio Astrofisico di Torino ricercatori dell’Università di Padovadell’Istituto Nazionale di Astrofisica, dell’Agenzia Spaziale Italiana, delle Università di Firenze e di Urbino, del Consiglio Nazionale delle Ricerche, dell’Università dell’Alabama a Huntsville e di altri prestigiosi atenei stranieri.

ESA NASA Solar Orbiter Sole switchback

Il 25 marzo 2022 Metis, il coronografo italiano a bordo della sonda ESA/NASA Solar Orbiter, ha osservato per la prima volta nella corona, cioè nello strato più esterno dell’atmosfera del Sole, una struttura magnetica a forma di S, il cosiddetto switchback, che si propaga nello spazio interplanetario. Comprendere l’origine degli switchback è di particolare rilevanza in quanto il meccanismo che li forma potrebbe spiegare anche l’origine dell’accelerazione del vento solare, cioè del flusso di particelle cariche emesse costantemente dal Sole che viaggia verso l’esterno nel Sistema Solare e che, investendo la magnetosfera e l’atmosfera terrestre, dà origine alle bellissime aurore boreali e australi.

«Finora gli switchbacks erano stati misurati solo in situ, cioè da sonde poste a bordo di satelliti che ne sono state attraversate, ma non erano mai stati realmente “visti”, cioè non ne erano mati state scattate delle foto – spiega il Prof. Giampiero Naletto del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Padova e che ha avuto il ruolo di experiment manager nella fase di realizzazione di Metis –. Metis è uno strumento a guida italiana molto complesso, la cui realizzazione ha dovuto superare varie difficoltà e che ha richiesto molti anni di lavoro di un team internazionale. Ma questi risultati unici che ci permettono di avanzare significativamente nella conoscenza del mondo che ci circonda e che avranno sicuramente in futuro ricadute nel progresso scientifico, tecnologico e sociale, compensano largamente lo sforzo profuso e stimolano tutti noi e in particolare i giovani ricercatori a perseguire nello sviluppo della ricerca».

Giampiero Naletto
Giampiero Naletto

«È grazie alla qualità dello strumento Metis, alla circostanza che stiamo osservando il Sole da molto vicino e anche ad un po’ di fortuna, che si è potuto ottenere per la prima volta una immagine di questo particolare fenomeno solare – confermano i dottorandi Chiara Casini e Paolo Chioetto del CISAS, il Centro di Ateneo di Studi e Attività Spaziali “G. Colombo” dell’Ateneo».

L’indagine, coordinata da Daniele Telloni dell’Istituto Nazionale di Astrofisica – Osservatorio Astrofisico di Torino che ha riconosciuto l’evento associandolo a uno studio sugli switchbacks proposto nel 2020 dal Prof. Gary Zank dell’Università dell’Alabama a Huntsville, sarà pubblicata oggi sulla rivista «The Astrophysical Journal Letters» e presentata nel corso dell’8th Solar Orbiter Workshop a Belfast in Irlanda. Hanno firmato l’articolo dal titolo “Observation of a magnetic switchback in the solar corona” ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, dell’Agenzia Spaziale Italiana, delle Università di Firenze, di Padova e di Urbino, del Consiglio Nazionale delle Ricerche, dell’Università dell’Alabama a Huntsville e di altri prestigiosi Atenei stranieri.

Le misure in situ degli switchbacks realizzate negli anni precedenti avevano consentito a un team internazionale di scienziati di interpretarne l’origine sulla base dell’interchange reconnection e di un modello matematico che ne descrive dettagliatamente genesi e sviluppo. Tuttavia questa interpretazione non era mai stata confermata da un’osservazione diretta di uno switchback.

«La prima immagine scattata da Metis che Daniele Telloni mi ha mostrato – racconta Gary Zank – ha suggerito da subito una corrispondenza con il modello matematico che abbiamo sviluppato tempo fa. Ma entrambi abbiamo dovuto frenare il nostro entusiasmo fino a quando la comparazione di analisi più dettagliate prodotte dal coronografo ha confermato l’ipotesi attraverso risultati assolutamente spettacolari!».

 «La prima immagine di uno switchback nella corona solare ha svelato senz’altro il mistero della sua origine – commenta Daniele Telloni –. Continuando a studiare il fenomeno potremmo riuscire a far luce sui processi che accelerano il vento solare e lo riscaldano a grandi distanze dal Sole».

Lo studio del Sole e del vento solare prosegue, quindi, grazie a Solar Orbiter: la prima sonda a portare sia strumenti di telerilevamento, sia in situ a un terzo della distanza Terra-Sole.

«Questo è esattamente il tipo di risultato che speravamo di ottenere con Solar Orbiter – conclude Daniel Müller, ESA Project Scientist per Solar Orbiter –. Grazie ai dieci strumenti che si trovano a bordo della sonda spaziale, raccogliamo una quantità di dati sempre maggiore e, sulla base di risultati come quello appena raggiunto, perfezioniamo le osservazioni pianificate per la sonda. Quello appena effettuato è infatti solo il primo passaggio ravvicinato di Solar Orbiter al Sole, durante i prossimi proveremo a capire in che modo la nostra stella si collega al più ampio ambiente magnetico del Sistema Solare, insomma prevediamo di ottenere molti altri risultati entusiasmanti».

Testo, video e foto dall’Università degli Studi di Padova

Comunicazione cervello-ambiente: il ruolo dei microrganismi intestinali

Un nuovo studio, coordinato dal Dipartimento di Fisiologia e farmacologia Vittorio Erspamer della Sapienza, ha individuato alcuni ceppi batterici che mediano gli effetti benefici di un ambiente arricchito sulla plasticità del sistema nervoso centrale

cervello ambiente microrganismi intestinali
Comunicazione cervello-ambiente: il ruolo dei microrganismi intestinali. Foto di 政徳 吉田

Negli ultimi anni è stato dimostrato che un ambiente arricchito dal punto di vista motorio, sensoriale e sociale può avere un effetto benefico sul sistema nervoso centrale, poiché ne favorisce la plasticità cerebrale e la funzione cognitiva.

Tuttavia, non era ancora stato indagato il possibile ruolo dei microrganismi intestinali nel mediare questi effetti benefici.

Un nuovo studio, coordinato da Cristina Limatola del Dipartimento di Fisiologia e farmacologia Vittorio Erspamer della Sapienza, ha analizzato in un modello sperimentale murino le modifiche indotte dagli stimoli ambientali – di un ambiente arricchito rispetto alle condizioni standard dello stabulario – sul microbiota intestinale e sui suoi metaboliti. Questa ricerca ha permesso di identificare alcuni ceppi batterici e i prodotti del loro metabolismo – in particolare, gli acidi grassi a catena corta – che mediano gli effetti benefici dell’ambiente arricchito sulla plasticità del sistema nervoso centrale.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Communications Biology, nasce dalla collaborazione dei dipartimenti di Fisiologia e farmacologia Vittorio Erspamer, di Chimica, di Biologia ambientale e l’NMLab della Sapienza con l’Istituto Pasteur Italia, l’Istituto italiano di tecnologia, il Cnr, l’Università di Trieste e l’IRCCS Neuromed di Pozzilli.

“Il nostro lavoro – spiega Cristina Limatola, coordinatrice dello studio – aggiunge alle attuali conoscenze due elementi fondamentali. Il primo è che le cellule microgliali – cioè le cellule del sistema nervoso centrale con funzione immunitaria – rappresentano l’interfaccia tra ambiente e segnali provenienti dal microbiota intestinale. La seconda è che i cambiamenti dell’ambiente in cui viviamo e gli stimoli che da esso riceviamo contribuiscono in modo cruciale a determinare la composizione del nostro microbiota”.

Per ottenere questi risultati è stato necessario un approccio multidisciplinare, che ha unito le competenze di neurofisiologia e metabolomica – la scienza che studia il metaboloma, ovvero l’insieme di tutti i metaboliti che partecipano ai processi biochimici di un organismo – con la metagenomica – cioè la branca della genomica che studia le comunità microbiche nel loro ambiente naturale – e la bioinformatica.

“Questa ricerca – conclude Cristina Limatola – evidenzia il ruolo del microbiota, del metaboloma, delle cellule dell’immunità innata e degli acidi grassi a catena corta nei meccanismi di comunicazione tra cervello e ambiente e apre la strada a nuove interpretazioni di questo cross-talk bidirezionale”.

Riferimenti:
Short-chain fatty acids promote the effect of environmental signals on the gut microbiome and metabolome in mice – Francesco Marrocco, Mary Delli Carpini, Stefano Garofalo, Ottavia Giampaoli, Eleonora De Felice, Maria Amalia Di Castro, Laura Maggi, Ferdinando Scavizzi, Marcello Raspa, Federico Marini, Alberta Tomassini, Roberta Nicolosi, Carolina Cason, Flavia Trettel, Alfredo Miccheli, Valerio Iebba, Giuseppina D’Alessandro, Cristina Limatola – Communications Biology (2022) https://doi.org/10.1038/s42003-022-03468-9

 

Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

TUTELA DELLA BIODIVERSITÀ: QUANDO PIANTE E HABITAT FANNO LA DIFFERENZA

La conservazione della biodiversità può essere più efficace se orientata verso la tutela dell’intero habitat piuttosto che delle singole specie. Questo perché sono meno condizionati da preferenze soggettive legate a diversi fattori, tra i quali i bias di preferenza soggettiva

 

Quali sono i fattori che determinano le modalità di finanziamento nella tutela delle specie vegetali protette e dei loro habitat? Con lo studio “Dimension and impact of biases in funding for species and habitat conservation”, pubblicato sulla rivista Biological Conservation, i ricercatori del Dipartimento di Scienze della Vita e Biologia dei Sistemi dell’Università di Torino, in collaborazione con il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) sede di Verbania-Pallanza, l’Università di Helsinki, l’Università di Minho e il Dipartimento per la Ricerca e il Monitoraggio del Parco Nazionale Svizzero, hanno cercato di rispondere a questa domanda sfruttando i dati disponibili per i progetti LIFE, il principale programma di finanziamento per la conservazione della natura messo in atto dall’Unione Europea.

Tra il 1992, anno di fondazione del progetto LIFE, e il 2020, le specie animali hanno ricevuto un finanziamento in euro triplo (oltre 2 miliardi di euro) rispetto alle piante (690 milioni). Ma anche tra le piante sono evidenti diverse delle disparità. Alcune specie, come le orchidee, ricevono moltissimi fondi (circa un milione di euro a specie) e attenzioni, mentre le specie con una distribuzione più “nordica” o con areali più grandi, sono più finanziate. Anche il fattore estetico, ad esempio il colore dei fiori è importante: le specie con fiori blu/viola sono più finanziate; al contempo, il rischio di estinzione non è correlato allo sforzo finanziario.

Orchidee floreali colorate biodiversità habitat

È stato osservato invece come la conservazione degli habitat, nonostante non sia ben allineata con lo stato di conservazione degli ambienti, sia meno influenzata da bias di tipo estetico, confermando che orientare i programmi di conservazione della biodiversità verso gli habitat, piuttosto che verso le singole specie, consentirebbe di aumentare l’efficacia di questi programmi, soprattutto quando si interviene in aree geografiche estremamente frammentate ed antropizzate.

“La biodiversità – dichiara Martino Adamo, ricercatore del DBIOS Unito – è tra le più grandi ed imprescindibili risorse sul pianeta Terra. La consapevolezza dell’importanza di questo patrimonio globale si sta lentamente facendo strada nelle coscienze collettive. Per arrivare a questo risultato nel campo animale, le parti interessate hanno ampiamente utilizzato strategie molto vicine al marketing, cercando di fare leva sulla naturale propensione dell’uomo ad immedesimarsi nel soggetto da tutelare e ad antropomorfizzare la natura. Un fenomeno chiamato, ironicamente, «effetto cucciolo di foca»”.

Per le piante, invece, è ben noto il fenomeno opposto, quando si parla di cecità nei loro confronti (“plant blindness”). La maggior parte degli osservatori, infatti, percepisce la vegetazione che li circonda come un semplice elemento paesaggistico e non come un complesso mondo di interrelazioni tra individui, specie e comunità. Recentemente è stato evidenziato che nell’Unione Europea oltre il 75% dei fondi destinati ad interventi di tutela della natura sono andati a finanziare la tutela di mammiferi e uccelli.

 

Testo e immagine dall’Area Relazioni Esterne e con i Media dell’Università degli Studi di Torino

Differenziamento dei motoneuroni: il ruolo degli RNA non codificanti

Un nuovo studio, frutto di una collaborazione tra il Dipartimento di Biologia e biotecnologie Charles Darwin della Sapienza, l’Istituto italiano di tecnologia e il Cnr, rivela la sinergia tra RNA codificanti e non codificanti nel regolare la formazione dei motoneuroni e apre la strada a nuovi approcci terapeutici per la cura delle malattie neurodegenerative. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista The EMBO Journal.

Differenziamento dei motoneuroni: il ruolo degli RNA non codificanti
Foto di  Gerd Altmann

Il ruolo fondamentale degli RNA non codificanti – che non sono tradotti in proteine – nella regolazione dei programmi di sviluppo e funzionamento dei tessuti, in particolare del sistema nervoso, è emerso soprattutto negli ultimi anni.

Sebbene molte funzioni specifiche siano ancora poco conosciute, gli RNA non codificanti hanno un ruolo biologico cruciale, che li rende di notevole interesse soprattutto nell’ambito della ricerca biomedica.

Un nuovo studio, coordinato da Irene Bozzoni, del Dipartimento di Biologia e biotecnologie Charles Darwin della Sapienza e del Clns dell’Istituto italiano di tecnologia, in collaborazione con Pietro Laneve del Cnr, ha permesso di caratterizzare l’attività di uno specifico gene (MN2) che dirige la produzione di molteplici RNA non codificanti strutturalmente diversi, sia lunghi (lncRNA) che corti (microRNA).

In particolare, tecniche avanzate di biologia molecolare e cellulare hanno permesso ai ricercatori di chiarire il meccanismo attraverso cui il dialogo tra lncRNA e microRNA controlla l’espressione di geni codificanti per proteine fondamentali nel differenziamento dei motoneuroni, ovvero di quei neuroni che veicolano i segnali nervosi dal sistema nervoso centrale ai muscoli.

La ricerca, nata dalla collaborazione tra la Sapienza, l’Istituto italiano di tecnologia e il Cnr, è stata finanziata da ERC-2019-SyG e pubblicata sulla prestigiosa rivista internazionale The EMBO Journal.

“Il lavoro – spiega Irene Bozzoni, coordinatrice del gruppo di ricerca – ci aiuta a capire meglio le funzioni attribuite al genoma non codificante. In particolare, abbiamo evidenziato per la prima volta come un meccanismo basato sul sequestro di microRNA da parte di un lncRNA – detto “spugna molecolare” – contribuisca alla generazione dei motoneuroni.”

 I motoneuroni, oltre a essere mediatori dei segnali nervosi responsabili della contrazione muscolare, sono anche bersagli di gravi patologie degenerative e di lesioni invalidanti.

 “L’auspicio – conclude Irene Bozzoni – è che la comprensione dei processi di formazione dei motoneuroni possa consentire lo sviluppo di nuovi approcci terapeutici in medicina neurodegenerativa”.

Riferimenti:
A multifunctional locus controls motor neuron differentiation through short and long non coding RNAs – Andrea Carvelli, Adriano Setti, Fabio Desideri, Silvia Galfrè, Silvia Biscarini, Tiziana Santini, Alessio Colantoni, Giovanna Peruzzi, Matteo J Marzi, Davide Capauto, Silvia Di Angelantonio, Monica Ballarino, Francesco Nicassio, Pietro Laneve, Irene Bozzoni- The EMBO Journal (2022) https://doi.org/10.15252/embj.2021108918

 

Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

Mobilità elettrica e home working riducono l’inquinamento urbano
Trasformando solo l’1% dei veicoli più inquinanti in elettrici, la riduzione delle emissioni sarebbe pari a quella ottenuta convertendo in elettrico il 10% di veicoli scelti casualmente. È uno dei risultati della ricerca, pubblicata su Nature Sustainability, condotta da Cnr-Isti e Sapienza Università di Roma nelle città di Firenze, Roma e Londra.

Roma inquinamento mobilità elettrica home working
Mobilità elettrica e home working riducono l’inquinamento urbano. Nella foto, traffico nella città di Roma, una delle tre città coinvolte nello studio. Foto di wal_172619

Quanto e cosa, gli individui che vivono in un’area urbana, respirano quotidianamente dipende da diversi fattori, ed è variabile nello spazio e nel tempo. Così come è molto variabile la responsabilità, delle auto, per quelle stesse emissioni a cui le persone sono esposte.

Alcune strade delle città, sono più inquinate di altre, e alcuni veicoli privati inquinano più di altri.

Lo studio dei ricercatori dell’Istituto di scienza e tecnologie dell’informazione del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isti) in collaborazione con il Dipartimento di ingegneria informatica, automatica e gestionale (Diag) della Sapienza Università di Roma ha evidenziato come in città come Roma e Firenze, ma anche a Londra, il 10% delle strade più inquinate può arrivare ad “ospitare” quasi il 60% delle emissioni veicolari di tutta la città, e, allo stesso modo, il 10% dei veicoli più inquinanti può arrivare ad essere responsabile per ben più della metà delle emissioni.

La ricerca sottolinea inoltre che rendendo elettrico anche solo l’1% dei veicoli privati più inquinanti in un centro urbano, la conseguente riduzione delle emissioni di CO2 sarebbe pari a quella ottenuta se una quantità 10 volte maggiore di veicoli scelti a caso fossero elettrici. Risultati analoghi si ottengono dall’applicazione dell’home working mirato ad evitare i viaggi sistematici casa-lavoro di una porzione della popolazione.

“Si tratta di una evidenza scientifica di quanto sia importante compiere scelte che siano informate”, commenta Mirco Nanni, ricercatore di Cnr-Isti che ha condotto lo studio e direttore del Kdd-Lab. “Misure come le cosiddette targhe alterne, ancora in voga fino a pochi anni fa, sono incredibilmente meno efficaci di politiche di riduzione delle emissioni che compiano invece scelte mirate, come i più recenti divieti alla circolazione dei veicoli particolarmente inquinanti, o eventuali incentivi all’elettrico, che dovrebbero, però, essere concepiti per chi inquina di più”.

Ma chi inquina di più? Si possono individuare dei comportamenti di mobilità, adottati con le nostre auto, che causano maggiori emissioni? “Dal nostro lavoro emerge che chi si sposta in modo più prevedibile, come nel tragitto casa-lavoro, è responsabile di una maggiore fetta di emissioni di chi ha, invece, un comportamento di mobilità più erratico ed imprevedibile”, spiega Luca Pappalardo ricercatore del Cnr-Isti e coordinatore dello studio.

Questo tipo di ricerche possono essere di aiuto ai decisori politici.

“Nel concepire politiche di riduzione delle emissioni veicolari che siano veramente efficaci e riescano, così, ad avere un impatto positivo sulle nostre città, bisogna conoscere il fenomeno in modo approfondito”, conclude Matteo Böhm, dottorando della Sapienza e autore dello studio. “Solo con scelte informate, infatti, si può ‘sapere dove colpire’, ed arrivare così ad ottenere il massimo risultato. La nostra speranza è che studi come questo possano aiutare a raggiungere questo obiettivo”.

Riferimenti:
Gross polluters and vehicles’ emissions reduction – Matteo Böhm, Mirco Nanni, Luca Pappalardo – Nature Sustainability (2022) https://doi.org/10.1038/s41893-022-00903-x

 

Testo dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

Cervello: scoperti meccanismi modulatori nelle trasmissioni sinaptiche

Uno studio dell’Istituto di neuroscienze del Cnr e dell’Università di Padova, pubblicato su Cells, mette in evidenza l’attività di regolazione svolta dagli astrociti nei circuiti cerebrali inibitori, con un possibile impatto positivo su disturbi come l’epilessia

Diversi studi dimostrano che gli astrociti, le cellule gliali più diffuse nel sistema nervoso centrale, svolgono un ruolo fondamentale nel cervello mediante il rilascio di gliotrasmettitori, che contribuiscono alla modulazione della trasmissione sinaptica. Nella corteccia cerebrale, la popolazione neuronale è rappresentata da neuroni eccitatori e interneuroni inibitori. Le disfunzioni interneuronali sono implicate in alcune malattie del cervello, come epilessia, schizofrenia ed autismo, nelle quali è presente uno squilibrio nell’eccitazione-inibizione: chiarire i ruoli dei neuroni inibitori nel circuito neuronale-astrocitario può aiutare a comprendere il contributo degli stessi nei disturbi cerebrali.

Uno studio dell’Istituto di neuroscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-In), recentemente pubblicato dalla rivista Cells, descrive un meccanismo che modula la trasmissione inibitoria tra astrociti e interneuroni finora non identificato, che dimostra l’importanza degli astrociti nel bilanciare l’attività sinaptica nella corteccia visiva di modelli murini attraverso tecniche di imaging (microscopia a due fotoni per studiare l’attività Ca2+ degli astrociti) ed elettrofisiologia (che permette di indagare se il reclutamento degli astrociti, in seguito ad un’intensa stimolazione degli interneuroni, modula l’inibizione sinaptica sui neuroni eccitatori), combinate con optogenetica (una tecnica utilizzata per stimolare le cellule cerebrali attraverso l’emissione di un fascio di luce blu).

Un’intensa stimolazione optogenetica in una sottopopolazione di interneuroni riduce l’inibizione nei neuroni eccitatori, per un fenomeno denominato disinibizione”, afferma Vanessa Jorge Henriques, prima autrice dello studio, svolto durante il suo dottorato all’Università di Padova sotto la responsabilità scientifica di Giorgio Carmignoto. “Questo evento viene controbilanciato dagli astrociti che riducono la disinibizione, garantendo l’equilibrio del sistema e rafforzando così l’idea che queste cellule siano ingranaggi importanti dei circuiti cerebrali, soprattutto per quanto riguarda le sinapsi inibitorie. Un potenziale impatto dell’attivazione degli astrociti tramite il segnale degli interneuroni è rivolto ai disturbi cerebrali, come l’epilessia.

Conclude Henriques: “Tuttavia, la disinibizione può svolgere un ruolo importante nell’epilessia, poiché oltre a un’attività eccitatoria anormale rivela un abbassamento della soglia di attivazione dei neuroni coinvolti, facilitando l’innesco di crisi convulsive. In questo contesto gli astrociti potrebbero svolgere un ruolo anticonvulsivante contrastando la disinibizione, mentre un segnale difettoso tra interneuroni e astrociti potrebbe favorire l’attività epilettica”.

meccanismi modulatori trasmissioni sinaptiche astrociti circuiti cerebrali inibitori
Immunofluorescenza che mette in evidenza gli astrociti. Immagine caricata da Maksim (fonte: http://www.usuhs.mil/nes/armstronglab.htm), in pubblico dominio

Testo dall’Università degli Studi di Padova sui meccanismi modulatori nelle trasmissioni sinaptiche scoperti.

Spot di luce usati come cani da pastore per radunare i “greggi” di batteri 

Un nuovo studio, coordinato dal Dipartimento di Fisica della Sapienza, rivela come controllare la distribuzione spaziale di batteri geneticamente modificati puntandoli con minuscoli riflettori. I risultati del lavoro sono stati pubblicati su Nature Communications

Molti batteri motili, come Escherichia coli, esplorano continuamente lo spazio circostante alla ricerca delle migliori condizioni di crescita.

Come animali da pascolo, se lasciati in uno spazio aperto, i batteri diffondono e si distribuiscono uniformemente sui “prati” ovunque il cibo sia disponibile. Radunarli è una delle responsabilità più difficili, soprattutto quando questi sono numerosi e corrono velocemente.

Spot di luce batteri

Un gruppo di ricercatori del Dipartimento di Fisica della Sapienza ha dimostrato che microscopici spot di luce, come migliaia di cani pastore, possono radunare anche i batteri più veloci in un’area ristretta. Ciò è possibile solo se i batteri sono geneticamente modificati per produrre proteorodopsina, una pompa protonica che, come un mini pannello solare, sfrutta l’energia luminosa per muovere i flagelli (appendici cellulari lunghe e sottili con funzione motoria). Lo studio, pubblicato su Nature Communications, è frutto della collaborazione della Sapienza con il CNR-Nanotec e l’Istituto italiano di tecnologia.

“Questi batteri – spiega Helena Massana-Cid, ricercatrice del Dipartimento di Fisica della Sapienza e primo nome dello studio – si muovono velocemente quando la luce è intensa e più lentamente nelle zone buie. Quindi, per radunarli è stato utilizzato un proiettore di luce controllato dal computer e costituito da minuscoli riflettori puntati sulle singole cellule, in grado di spegnere rapidamente la luce sui batteri che cercavano di fuggire dall’area di raccolta”.

Grazie a una fotocamera digitale associata al microscopio i ricercatori hanno ottenuto le immagini delle sospensioni di batteri, che sono state elaborate in tempo reale attraverso trasformazioni geometriche, per poi essere proiettate sul campione con un ritardo temporale fissato. Così, muovendosi illuminati da questa immagine deformata del loro passato, migliaia di batteri possono dirigersi insieme, come un branco, verso una specifica regione.

Le particelle in grado di consumare energia per muoversi attivamente, come i batteri motili, fanno parte di un’ampia classe di sistemi di non-equilibrio, sia sintetici che biologici, chiamati collettivamente “materia attiva”. Sebbene prevedere e controllare il comportamento di questi sistemi risulti una sfida ancora aperta a cavallo tra fisica e biologia, questo esperimento aggiunge sicuramente apre la strada per sviluppi interessanti sia negli aspetti fondamentali della fisica del non-equilibrio, che nelle sue applicazioni.

“A livello fondamentale – conclude Roberto Di Leonardo del Dipartimento di Fisica della Sapienza e coordinatore dello studio – siamo riusciti a stabilire una relazione matematica tra le proprietà geometriche dei pattern di luce proiettati e il modo in cui i batteri rispondono distribuendosi nello spazio. Riguardo invece le future applicazioni, la luce potrebbe essere utilizzata per intrappolare e trasportare nuvole di particelle attive in laboratori miniaturizzati, che sfruttano l’energia meccanica per azionare micro-macchine con componenti sia biologiche e che sintetiche”.[FV1]

Riferimenti:
Rectification and confinement of photokinetic bacteria in an optical feedback loop – Helena Massana-Cid, Claudio Maggi, Giacomo Frangipane, Roberto Di Leonardo – Nature Communications (2022) https://doi.org/10.1038/s41467-022-30201-1

Testo e foto dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma

Ridurre la complessità del genoma umano mediante i frattali

Un nuovo strumento per affrontare questa sfida arriva dalla matematica, in particolare dalla geometria frattale, che permette di caratterizzare le variazioni individuali di tutte le popolazioni mondiali. Questo è il risultato dello studio multicentrico realizzato dal Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Irib, Cnr-Istc, Cnr-Iasi) e dall’Università di Padova, pubblicato su International Journal of Neural Systems.

complessità genoma geometria frattale frattali
Ridurre la complessità del genoma umano mediante i frattali. Immagine di Charles Thonney

Il DNA umano è complesso: oltre 20.000 geni e 3 miliardi di coppie di basi nucleotidiche. Ma questi numeri rappresentano solo in parte l’eterogeneità presente nei nostri geni: infatti, gran parte delle sequenze del nostro DNA non codificano e sembrano ripetersi in maniera casuale all’interno del genoma. Inoltre, ad aumentare la complessità ci sono anche i single nucleotide polymorphisms, piccole variazioni genetiche che rappresentano la storia della nostra evoluzione, la base per lo sviluppo di patologie e anche la differenziazione tra popolazioni diverse.

Frattale di Mandelbrot. Immagine creata da Wolfgang Beyer col programma Ultra Fractal 3, CC BY-SA 3.0

Per aiutare i biologi a comprendere e ridurre questa complessità sono stati proposti numerosi modelli matematici. Il più promettente deriva dalla geometria frattale, ideata da Benoît Mandelbrot, che ha permesso di studiare tutte quelle strutture ricorrenti alle quali la geometria euclidea non era in grado di rispondere. Un frattale è un oggetto geometrico che ripete infinite volte la sua forma su scale diverse: ingrandendo una sua parte qualunque, si ottiene dunque un oggetto simile all’originale. Un team del Consiglio nazionale delle ricerche – Istituto per la ricerca e l’innovazione biomedica (Cnr-Irib) di Messina e Cosenza, Istituto di analisi dei sistemi ed informatica “Antonio Ruberti” (Cnr-Iasi) di Roma, Istituto di scienze e tecnologie della cognizione (Cnr-Istc) di Roma – e dell’Università di Padova ha applicato i concetti di dimensione frattale su 1.184 individui di 11 diverse popolazioni geograficamente diverse (es. Maasai a Kinyawa, Kenya, Giapponese, Cinese di Pechino, Toscani in Italia,  persone con origini africane negli Stati Uniti sudoccidentali) e i risultati sono stati pubblicati sulla rivista International Journal of Neural Systems.

“La ricorsività di uno stesso pattern o oggetto viene chiamata auto-similarità ed è un fenomeno estremamente ricorrente in natura basti pensare ai cristalli di ghiaccio, alla felce, al cavolo romano ma anche la struttura ramificata dei nostri bronchi e dei nostri vasi sanguigni per citarne alcuni”, spiega Camillo Porcaro, dell’Università degli Studi di Padova e Cnr-Istc. “L’idea di applicare i frattali allo studio del DNA nasce proprio dall’ipotesi che numerose sequenze sembrerebbero ripetersi casualmente ma con una modalità di auto-similarità, dall’intero cromosoma fino al singolo gene”.

I dati usati in questo studio fanno parte dello Human Genome Project (HapMap, fase 3), che rappresenta il più importante database pubblico dove è conservato il sequenziamento dell’intero DNA umano di migliaia di persone nel mondo. “Per dimostrare l’efficacia della dimensione frattale nel caratterizzare il genoma umano sono stati utilizzati due diversi algoritmi: la box-counting dimension e la Higuchi’s fractal dimension”, conclude Antonio Cerasa del Cnr-Irib.“Una volta stimato e ricostruito l’intero genoma dei 1.184 soggetti abbiamo anche usato metodi di intelligenza artificiale, confermando che la dimensione frattale è una misura capace di rappresentare le variazioni genetiche di ogni singolo individuo e sufficientemente sensibile per discriminare automaticamente il DNA di popolazioni africane dalle popolazioni europee/native americane e dell’Asia orientale per quasi tutti i cromosomi, con un’accuratezza dell’80%”.

I risultati ottenuti dal team di matematici, ingegneri, biologi e neuroscienziati aprono nuove vie nella caratterizzazione frattale delle malattie genetiche, per capire meglio come queste possono essere collegate alla degenerazione della geometria nella struttura del DNA umano.

Roma, 23 maggio 2022

La scheda

Chi: Cnr-Irib di Messina e Cosenza, Cnr-Iasi di Roma, Cnr-Istc di Roma e Università di Padova.

Che cosa: Ridurre la complessità del genoma umano mediante i frattali; Borri A, Cerasa A, Tonin P, Citrigno L, Porcaro C. Characterizing Fractal Genetic Variation in the Human Genome from the Hapmap Project. IJNS. 2022; https://www.worldscientific.com/doi/10.1142/S0129065722500289

Testo dall’Università degli Studi di Padova.

L’USO PROBLEMATICO DEI VIDEOGIOCHI IN ADOLESCENZA 

Una ricerca dell’Istituto di fisiologia clinica del Cnr, dell’Università di Padova e della Flinders University ha rivelato come fattori socioeconomici possano influenzare il rischio di gaming problematico negli adolescenti europei. Lo studio riporta che il 20% dei giovani è ad alto rischio e che i ragazzi sono tre volte più esposti rispetto alle coetanee. Danimarca e Romania presentano rispettivamente la percentuale più bassa (12%) e più alta (30%) del fenomeno. L’Italia è al di sopra della media europea con circa il 24%. Positivo il ruolo della famiglia e delle politiche sociali. La ricerca è stata pubblicata su Addiction.

Una ricerca ­– condotta dall’Istituto di fisiologia clinica del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ifc), dal Dipartimento di psicologia dello sviluppo e della socializzazione dell’Università di Padova (Unipd) e dall’australiana Flinders University – ha indagato in quale modo fattori individuali, sociali e contestuali siano associati a un maggiore rischio per gli adolescenti europei di gaming (uso dei videogiochi) problematico, cioè un utilizzo eccessivo dei videogame che possa mettere a repentaglio la salute e favorire l’allontanamento dalla scuola e dagli affetti. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Addiction. La ricerca ha analizzato i dati dello studio European School Survey Project on Alcohol and Other Drugs (ESPAD) del 2019, relativi ai comportamenti di gaming di 89000 adolescenti tra i 15 e i 16 anni residenti in 30 Paesi europei.

“Abbiamo rilevato che in Europa un ragazzo su cinque è ad alto rischio di gaming problematico (circa il 20%). L’esposizione al fenomeno dei ragazzi (30.8%) risulta tre volte più alto di quello delle ragazze (9.4%). È emerso anche che gli adolescenti residenti in Danimarca riportano i livelli più bassi di gaming problematico (12%), mentre quelli in Romania riferiscono una maggiore percezione di problemi associati all’uso di videogiochi (30.2%)”, spiega Sabrina Molinaro, ricercatrice del Cnr-Ifc e coordinatrice dello studio. “La percentuale di studenti italiani con un alto rischio di gaming problematico (23.9%) è superiore alla media europea, con un numero maggiore di ragazzi (34%) che percepisce conseguenze negative legate al gaming rispetto alle ragazze (12.8%)”.

Il contesto familiare e le politiche nazionali possono diminuire la probabilità che gli adolescenti sperimentino un uso problematico dei videogiochi.

“La ricerca indica come la presenza di regole genitoriali e di supporto emotivo familiare proteggano in adolescenza da un utilizzo eccessivo e distorto dei videogiochi”, conclude Alessio Vieno, professore Unipd. “Il rischio di gaming problematico è infine maggiore negli Stati dove sono più marcate le disuguaglianze economiche, mentre risulta minore nei Paesi dove vengono effettuati investimenti nelle politiche di salute pubblica, come i benefici fiscali per le famiglie”.

Alessio Vieno gaming problematico videogiochi adolescenza
Alessio Vieno

La ricerca sembra confermare la centralità del supporto emotivo della famiglia nel prevenire il fenomeno e l’importanza delle politiche di protezione sociale, grazie alle quali un maggiore sostegno economico può migliorare la qualità della relazione genitori-figli e fornire risorse per attività ricreative alternative per un sano sviluppo degli adolescenti.

Roma, 24 marzo 2022

 

La scheda

Chi: Cnr-Ifc, Unipd, Flinders University

Che cosaProblematic gaming risk among European adolescents: A cross-national evaluation of individual and socio-economic factorshttps://doi.org/10.1111/add.15843. Laboratorio di epidemiologia e ricerca sui servizi Sanitari (Sabrina Molinaro, Emanuela Colasante ed Elisa Benedetti), dal Laboratorio internet e dipendenza della scuola di psicologia dell’Università degli Studi di Padova (Alessio Vieno, Natale Canale, Erika Pivetta, Claudia Marino e Michela Lenzi) ed il professore australiano Daniel King.

 

Testo e foto dall’Ufficio Stampa Università degli Studi di Padova sull’uso problematico di videogiochi in adolescenza.