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Il cervello umano contiene circa cento miliardi di neuroni, in grado di comunicare attraverso segnali elettrici e chimici creando una rete straordinariamente complessa. La maggior parte di questi circuiti, tuttavia, sono ancora poco conosciuti. Svelare i segreti del nostro cervello ci permetterebbe di comprendere come lavora la nostra mente, indicando nuovi orizzonti verso terapie innovative nell’ambito delle malattie neuronali.
Il nostro gruppo mira a utilizzare tecniche avanzate di micro e nano fabbricazione per costruire nuovi strumenti in grado di analizzare i microcircuiti del sistema nervoso centrale. Il fulcro della nostra ricerca si basa sull’utilizzo di fibre ottiche affusolate e nanostrutturate, consentendoci di integrare diverse funzionalità all’interno di un singolo strumento poco invasivo, capace di interfacciarsi contemporaneamente con varie regioni cerebrali con alta risoluzione spaziale e temporale.
La nostra ricerca punta a creare una sinergia tra segnali ottici in ingresso e in uscita, la registrazione dell’attività cerebrale ad alta e bassa frequenza e la lettura della cinetica dei neutrotrasmettitori. Tutto questo cerchiamo di realizzarlo attraverso una serie di strumenti innovativi, con l’obiettivo di fornire ai neuroscienziati nuove tecnologie che aiutino a rispondere alle annose domande sul funzionamento delle connessioni all’interno del nostro cervello.

Laboratori

Il nostro laboratorio è equipaggiato con strumentazioni ottiche e spettroscopiche all’avanguardia per fiber photometry, spettroscopia Raman, microscopia confocale, multifotone e spinning disk, e sistemi in grado di contare singoli fotoni. Molta di questa strumentazione è stata sviluppata su misura o in maniera autonoma, in maniera tale da ottenere una totale integrazione con i dispositivi che vengono realizzati. I dispositivi sono ingegnerizzati e realizzati nei laboratori di micro e nanofabbricazione presso il CBN (Center for Biomolecular Nanotechnologies), che include una camera bianca da 300 metri quadri, un laboratorio per la tecnologia MEMS e un microscopio a fascio elettronico e ionico che permette sia la caratterizzazione che la fabbricazione di strutture su scale di poche decine di nanometri.

Collaborazioni

  • Bernardo Sabatini, Harvard Medical School, Boston, USA
  • John Assad, Harvard Medical School, Boston, USA
  • Liset M de la Prida, Instituto Cajal CSIC, Madrid, Spain
  • Ileana Hanganu-Opaz, Hamburg Medical University, Hamburg, Germany
  • Patrick Ruther, IMTEK, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Germany
  • Adam Hantman, HHMI - Janelia, USA

Progetti

ERC Starting Grant 2016 - 2021 MODEM - Multipoint Optical DEvices for Minimally invasive neural circuits interface