 questa occasione in cui ci sono molti ragazzi anche alla presenza di molte scuole per dire che c'è la possibilità comunque anche di poter fare negli stagioni ovviamente non in presenza perlomeno non sappiamo quando possiamo ricominciare a fare l'impresenza però sempre attraverso questi mesi diciamo via etere si possono organizzare delle giornate di lezioni o di simulazione come praticamente trasponendo quello che genere si fa in presenza online quindi se c'è qualche scuola che è interestata come sempre richiesta e possiamo ricominciare tutte le nostre attività anche se comodalità non in presenza. La lezione di oggi è tenuta dal professor Simone Rossi nemico-fisiologo e ci parlerà un po' di come funziona il cervello e anche però di come si possa interagire con questo organo piuttosto complesso attraverso delle metodiche di neuromodulazione. Pego professore. Grazie mille, grazie mille. Buongiorno a questa marea di gente perché siete veramente tanti e è complessibile che faccio questa lezione di apertura, spengiamo i microfoni perché io c'ho dei ritorni di voce. Grazie, è complessibile che faccio questa lezione per l'orientamento, diciamo, delle vostre future scelte all'università. L'elezione che ho già fatto negli anni passati, altra due o tre volte, ma che ovviamente non la stessa, la lezione viene aggiornata. Ma che faccio sempre volentieri perché mi piace, credo che sia un nostro dovere come docenti, quello di divulgare anche all'esterno delle nostre strutture e delle riviste scientifiche specializzate e quello le facciamo. E anche perché è interessante divertente insomma. E mi piace talmente tanto divulgare queste cose che c'ho anche scritto un libro come vedete che è riuscito a settembre per un editore prestigioso Raffaello Cortina di Milano. Il libro è sentito dal cervello elettrico delle sfide della neuromodulazione ed è un libro dove si spiega in un linguaggio a volte accessibile, a volte un po' più difficile come funziona il nostro cervello, come noi siamo in grado di generare azioni, pensieri, emozioni, di innamorarsi, di decidere se indossare e se farci un vaccino per esempio. Quindi tutti i nostri comportamenti di base che cosa succede a questi comportamenti di base quando si inceppa qualcosa e vengono fuori delle malattie che alterano questi pattern, queste modalità di connessioni fra neuroni e come si può fare, come si può fare a cercare di rimodulare questa attività dando delle correnti, con modalità particolari che poi vi dirò che rimettono un po' in sesto il funzionamento dei nostri neuroni con un occhio anche verso il futuro, verso quello che potrebbe essere quello che sta facendo per esempio Elon Musk, che vuole impiantare il padre della Tesla, che sta impiantando per ora negli animali dei cipri cerebrali che secondo lui potrebbero essere in grado di difendere l'assalto che le nuove intelligenze artificiali potrebbero portare alla nostra umanità. Entriamo un po' nel vivo della... e partiamo come un rano. Vi ricordo che tutte le conoscenze che noi acquisiamo, anche quelle che ci sembrano fantascientifiche e stratosferiche e non pensabili magari fino al giorno prima, provengono da delle... cioè sono state mosse comunque da qualcuno che prima di noi in questo caso nel 1797 ha pensato qualche cosa che all'epoca era rivoluzionario, ora ci sembra banale, ma all'epoca era rivoluzionario. Galvani, il padre della Pila, uno scienziato italiano, proprio di là dall'appennino, perché era di Bologna, studiava, spingete i microfoni per quartesia, studiava come le nostre cellule nel bosse potessero comunicare tra di loro e fece la prima osservazione che queste cellule nel bosse erano proprio in grado di generare un certo grado di elettricità. Fece un esperimento a vederlo, ora ci fa sorridere, però diciamo è uno degli esperimenti che ha aperto il mondo ad una conoscenza che prima che prima nessuno aveva, è anche un po' troculento come esperimento, perché lui prevesse una rana, dalle cosce, queste rane uscivano i nervi sciatici, cioè quelli che portano i comandi nervosi a tutto l'arte inferiore. Fece toccare il nervo sciatico della gamba sinistra e della gamba destra tra di loro e vede che nonostante la rana non fosse certamente viva, nel momento in cui questi due nervi si connettevano, si toccavano i muscoli delle gambe, quindi muscoli innervati da quei nervi producevano delle contrazioni e quindi intui, diciamo, che all'interno del nervo e dei muscoli, perché ancora era un po', non era ancora chiaro se la corrente stava nel nervo né muscoli, c'era quella che lui chiamò una corrente bioelettrica. È molto bellita la descrizione che fece galvani dell'esperimento e per l'alerno un attimo. Preparare l'animale in una solita manera, tagliai di uno nervo sciatico e l'altro, presso l'alore e scita dal canale vertebrale, poi divisi e separai l'una gambe all'altra in modo che c'è alcuna di lei che si emesse col solo suo rispondente nervo, piegain ha presso il nervo dell'una in modo di picciolarco, indi alzato col solito cilindretto di vetro, il nervo dell'altra lo lascia cadere sopra quest'arco nervoso, con l'avvertenza che il nervo nella sua caduta toccasse in due punti, l'altro piegato in due punti. Il slavoccute formasse uno dei due punti, vi dimuoversi la gamba il cui nervo lo faceva cadere sopra il nervo dell'altra, talvolta le vi dimuoversi con le due. Quindi questa è la descrizione originale di un esperimento che ha aperto una nuova porta di consistenze, per favore potete spangere i microfoni che ho un ritorno di voci che è molto disturbante, grazie. Qualche anno dopo un illuminato fisiologo inglese, Charles Scott Sherrington, formulò insieme ad altri quella che è tuttora nota come teoria del neurone. Che cosa dice? Dice che tutte le nostre funzioni nervose, quindi il movimento, la percezione, le emozioni, la vista, dipendono da singola unità. Queste unità hanno stesse proprietà di quelle che compongono gli altri ordini, singola unità sarebbero i neuroni. La caratteristica che distingue le nostre altre cellule è la loro spiccata capacità di comunicare e che dall'insieme delle funzioni di queste cellule risulta la capacità di integrare le funzioni di tutti gli altri organi per permette nell'ottimale funzionamento. Cioè Sherrington con attrezzature veramente sperimentali, veramente misere disponibili all'epoca del 900 fino al 800-1900 aveva capito che dal modo in cui i nostri neuroni riuscivano a comunicare fra di loro poteva risultare fatto che a livello cerebrale fossero integrate tutte le funzioni che consentivano di comandare, di dirigere, di orchestrare il funzionamento di tutti gli altri organi del nostro corpo, anche questa intuizione all'epoca veramente rivoluzionale. E vediamo come fanno a comunicare le nostre cellule nervose in un bel filmato animato in 3D da un progetto, una agenzia di video qua di Siena. Quindi entriamo dentro la nostra corteccia cerebrale che è una fitta rete, vedete di cellule neurali, di cellule gliali, quindi di corpi cellulari e di assoni. Questo è un tipo di neurone con il suo corpo e i prolundamenti d'endritici e questo è un altro tipo di neurone con il suo corpo e gli assoni che sono dei cordoni che servono per comunicare con le altre con le altre. Ripetcorriamo una zona lì indietro e entriamo dentro il nucleo di un neurone, dove ci sono tutti gli organelli della cellula che servono a produrre queste vescicoline cellesti che, vedete, contengono delle particolari sostanze chimiche che si chiamano neurotrasmettitori. Questi neurotrasmettitori sono vecolati lungo l'assone, questo prolundamento del neurone fino alla parte terminale dove si fondono con la membrana dell'assone e vengono rilasciati all'interno dello spazio della synaptica e vanno a legare a quelle strutture che avete visto che sono i recettori, si chiamano recettori host synaptici che sono situati su un altro neurone. È proprio il passaggio di questi neurotrasmettitori che sono appunto delle sostanze chimiche che consente il passaggio dell'informazione da un neurone che si chiama neurone presinattico ad un altro neurone che si chiama neurone post synaptico. Quindi diciamo è un'informazione di tipo chimica ma l'informazione che viene trasferita in realtà è un'informazione di tipo elettrico perché la modalità con cui un neurone parla con un altro neurone è lo scambio di piccole corrente elettriche che si chiamano potenziali di azioni. Questo è il numero stimato di neuroni che abbiamo. Sono 100 seguito da 3, 6, 9, 12, 0 quindi mi sarebbero 100 trillioni più o meno di neuroni che sono una enormità e sono tanti perché dalla nascita poi dopo perdiamo un po' progressivamente via via che cresciamo. Io per esempio non ho già persi diversi perché sono un bel pezzo là ma fortunatamente quelli che rimangono continuano a comunicare per cui riesco comunque a generare dei pensieri e la cosa ancora più stratosferica è che nonostante questo cioè questo numero già di per sé enorme va bene di numero di cellule perché 100 trillioni sono i neuroni ma parecchie di più sono le cellule gliali che sono dentro al nostro al nostro sistema nervoso. La cosa ancora più stratosferica è che se noi mettiamo una tanto all'altro teoricamente tutti questi neuroni andiamo a formare una strada di circa 160 mila chilometri di connessioni, va bene? Una cosa impressionante e un numero incalcolabile di synapsi. La synapsi è il punto di contatto tra un neurone e l'altro che avete visto funzionare prima nel metro. Come fanno quindi diciamo in tutti questi innumerevoli contatti che si formano come fanno come fa un neurone a comunicare con un altro neurone. Alla considerate questo, per esempio, è un neurone e questo è il suo fondamento con il quale si va a connettere con un altro neurone. Tutti questi filetti che arriva con questi fondamenti ramicati che si chiamano decidi sono connessioni, sono synapsi, questi palini verbi sono synapsi, che questo neurone riceve simultaneamente da altri neuroni. Considerate che a seconda del tipo di neurone la quantità di contatti che il singolo neurone riceve da tutte le altre cellule può variare da 5.000 a 150.000 ogni singolo neurone, va bene? Che per millisecundo deve elaborare tutti questi informazioni che arrivano simultaneamente da tutti questi contatti e se attivarsi generare uno spike potenziale di azione o no. Come fa? Lo fa con un processo sofisticato, perché per il corpo, per il corpo e per i contatti genera una variazza di quello che è il suo potenziale di riposo della membrana. Il corpo del neurone fa una sorta di somma algebrica di tutte queste piccole correnti che riceve e alla fine del conto, d'accordo? Se la somma totale di queste correnti, perché qualcuna può essere depolarizzante e quindi eccitattoria, qualcuna può essere hyperpolarizzante e quindi inhibitoria. Alla fine di questo conto, in menso, lui non ha calcolatrici, eh, fa tutto all'interno della cellula. Se la quantità di depolarizzazione della membrana supera un determinato livello di storia, il neurone genera un potenziale di azione o un treno di potenziale di azione in modo tale da codificare l'intensità della sua, della sua risposta. Quindi se ci pensate bene, se vedete quello che vi ho raccontato da un altro punto di vista, il singolo neurone è in grado di cercare in modo analogico per quello che guarda l'integrazione che c'è di ridar altri neuroni, di effettuare una risposta che è essenzialmente di tipo digitale, cioè o sì o no, o c'è il potenziale di azione o non c'è il potenziale di azione. Quindi già il neurone di quel sé è un elemento in grado di effettuare una raffinatissima integrazione della informazione che costantemente scambia con il resto degli altri neuroni. E questo, se lo moltiplicate per il numero di neuroni possibili, per il numero delle synapsi possibili, ovviamente rende già conto della complessità del nostro cervello. Complessità che è ancora più complessa perché i neuroni non state a guardare formula. Non so nemmeno io cosa vogliono dire queste formula, ma seguite il concetto. Attenzione questa videoconferenza è stata. Allora, la cosa è ancora più complessa dal fatto che i neuroni si raccolgono all'interno, cioè più che si raccolgono sono distribuiti all'interno di reti neurali complesse. Vedete, le questioni neurali hanno dei nodi, diciamo, degli snodi più rilevanti e dei sotto snodi meno rilevanti e sono in realtà queste reti responsabili di quella che si chiama l'analisi distribuita delle nostre funzioni cerebrali. Cioè, vuol dire che non esiste una singola area responsabile di una singola funzione cerebrale tipo il linguaggio, ma esiste un network del linguaggio. Quindi gran parte del nostro cervello, soprattutto l'emisfero dominante, è coinvolto nella genesi del nostro linguaggio che viene fuori grazie alla cooperazione di gruppi neuronali sparsi in varie aree del cervello all'interno delle quali ci sono delle aree che sono più rilevanti ovviamente di altre. Quindi, da questa breve introduzione, diciamo la prima conclusione che possiamo trarre è che il cervello è sicuramente il sistema più complesso del nostro universo, dell'universo che conosciamo e proprio per questo è anche più divertente da studiare ovviamente e il più interessante perché quello è il sistema che ha ancora dei maraggini di conoscenza da acquisire che sono veramente, veramente notivoli. Per fare tutta questa attività quindi anche un cervello che sta buono buono al riposo ha bisogno, considerato un cervello in media pesa circa un chilo e mezzo, un chilo e due, un chilo e mezzo. Ma il nostro cervello anche quando è al riposo, apparentemente perché poi al riposo non è mai, consuma circa il 20-30% di tutto il metabolismo corporeo, cioè di tutta l'energia che noi produciamo all'interno del nostro corpo. Questo è possibile vederlo attraverso, misurarlo diciamo attraverso delle metodiche come la tomografia, l'emissione di positroni che va a quantificare la quantità di fluoro o desossi glucosio che si deposita all'interno degli organi, cioè più un organo lavora, più fluoro o desossi glucosio consuma e quindi più rosso apparirà quel determinato organo. Vedete che in una persona al riposo i tre organi che consumano di più cosa sono il fegato, il cuore e il cervello, che sono i tre organi che praticamente non smettono mai fortunatamente di funzionare. Ma il cervello è quello che di gran lunga consuma la maggior parte delle risorse, soprattutto in rapporto al peso, la maggior parte delle risorse di tutte le energie che noi produciamo grazie all'assunzione dei nutrienti della dieta e d'altre cose. In questi ultimi venti anni noi nel mondo delle neuro scienze, che sono le scienze multidisciplinari che studiano il cervello, hanno subito dei salti di conoscenza fondamentali. Cioè negli ultimi vent'anni abbiamo acquisito una serie di conoscenze sul nostro cervello che c'era voluto prima, cioè che prima non erano mai state acquisite perché mancava, diciamo, quella che era la tecnologia per andare ad esplorare il funzionamento del nostro cervello. In questa leopositiva vi faccio vedere tre punti fondamentali che hanno consentito alla scienza e alle neuro scienze in particolare di fare un salto che la natura non ha mai fatto. Cioè la natura nella sua evoluzione non procede mai per salti, è sempre un processo abbastanza regolare fondamentalmente lento per farvi capire, per acquisire il movimento di opposizione del pollice alle altre dita che è presente quello che si chiama il frazionamento del movimento. Il movimento che è presente dalle scimmie in poi, prima non era presente, ci sono svoluti variati milioni di anni e la formazione di un fascio diretto di fibre dalla corteccia motoria ai muscoli della mano. Quindi la natura non fa salti da un punto di vista evoluzionistico, ma invece questi salti le possiamo fare con la scienza perché nel momento che viene introdotta una nuova tecnologia in grado di affrontare un problema da un'angolazione differente è chiaro che in quel momento lì facciamo un salto di conoscenza. Allora il primo salto di conoscenza importante è stato fatto con il progetto Genoma, un progetto internazionale Human Genome Project finanziato con una quantità di soldi impressionante nel 2003 e che ha scoperto e che ha promosso diciamo il riconoscimento dei circa 20.000 geni che costituiscono il Genoma umano e quello degli altri esseri viventi. Quindi un progetto che Watson e Crick questi sono i due scienziati che hanno scoperto la doppia elica del DNA nel 53, un progetto diciamo che nel 53 questi due scienziati seppur brillanti non avrebbero sicuramente pensato che potesse essere raggiunto nel giro fondamentalmente di 50 anni ok quindi questo è un salto importantissimo. Un secondo salto importante è dovuto al fatto che in questi ultimi anni sono stati decitrati gli interi codici genetici di numerose specie animali inferiori animali inferiori parlo anche di batteri a questo livello qui e questo è stato fatto ovviamente perché sono più semplici da studiare del genoma umano perché possiedono molti meno geni, molti meno geni ma è sbagliato pensare che decifrare i codici genetico di un batterio di un protozo o di una MEBA non sia rilevante. È fondamentale, è fondamentale perché ci consente di studiare in modo cioè di seguire proprio gene per gene lo sviluppo dei quali sono i passi dei meccanismi dei meccanismi genetici evolutivi e poi si possono costruire dei modelli strutturali del genoma che sono applicabili all'uomo quindi anche questo direi è stato un passo estremamente fondamentale. Il terzo punto è che sono state inventate delle metodiche che ci consentono di esplorare da un punto di vista strutturale e funzionale il nostro cervello, quindi di vedere quanto consumo metabolico c'è, di vedere quanta ossigeno viene consumato in determinate aree cerebrali grazie alla risonanza magnetica funzionale, di studiare le fibre di connessione fra gruppi di neuroni situati a distanza nel cervello con una metodica che si chiama the future tensor imaging o DTI, di studiare l'attività elettrica del nostro cervello quindi la somma di tutte quelle attività elettriche che vi ho fatto vedere prima che viene generata sullo scalpo oppure di andare a stimolare il cervello elettricamente o magneticamente dall'esterno e anche con queste metodiche è stato fatto un salto conoscitivo importantissimo sia in termini di funzioni cerebrali sia dei meccanismi fisio patologici che sottendono determinate malattie sia di tipo neurologico che di tipo psichiatrico perché non dimentichiamo che nel nostro cervello sono operanti anche tutti i meccanismi che producono velli che sono la nostra mente, i nostri pensieri e anche la mente ogni tanto anzi ogni spesso si ammala d'accordo? Vediamo quindi più in dettaglio quali sono queste metodiche di esplorazione cerebrale che ci consentono di ottenere informazioni su come è fatto il nostro cervello da un punto di vista anatomico e su come funziona da un punto di vista elettrico e da un punto di vista metabolico e di consumo di ossigeno e vediamo anche quali sono i vantaggi e gli svantaggi che ognuno di queste tecniche ha per arrivare a capire che per studiare bene e per dare risposte complete a come funziona il nostro cervello sia da un punto di vista fisiologico che nella patologia è vero simile che queste metodiche debbano essere combinati debbano essere applicate tutte insieme perché ognuna può dare delle informazioni che l'altra non può non può dare va bene avrete sicuramente sentito parlare della risonanza magnetica cerebrale che vedete ci dà delle informazioni bellissime su quella che è la anatomia del nostro cervello su quella che è la anatomia del nostro cervello è diviso in sostanza grigia dove sono le nuclei delle cellule in sostanza bianca che sono le fibre e gli assoni tramite quali i meroni si connettono si può utilizzare una delle acquisizioni particolari di risonanza magnetica strutturale per mettere in evidenza queste fibre di connessione però se questo cervello il proprietario di questo cervello sta suonando il violino oppure sta parlando oppure sta leggendo un libro o sta giocando a tennis noi non possiamo dirlo perché questo tipo di indagine risonanza magnetica strutturale da informazioni soltanto sulla quella che è la anatomia statica del nostro cervello e ovviamente è fondamentale perché ci può dare anche dei dettagli sul tipo di lesione che eventualmente può accadere all'interno del nostro cervello quindi possiamo discriminare se un deficit motorio una paresi per esempio è dovuta ad un tumore cerebrale oppure dovuta ad una zona che è divenuta ischemica l'avuto un nitus ischemico oppure al contrario che ha avuto una hemorragia quindi un nitus di tipo hemorragico oppure perché c'è stata una zona di infiammazione della sostanza bianca che è quella che serve per la conduzione dell'impulso nervoso nel caso di una malattia come la sclerosi multita quindi dettagli anatomici importantissimi e imprescindibili ma nessuna informazione da un punto di vista funzionale informazione funzionale che invece può essere ottenuta e con grande precisione temporale andando a registrare quello che si chiama l'elettroencefalogramma che sarebbe la rilevazione di tutte quelle attività elettriche delle di gruppi di neroni di cui parlavamo prima che è registrabile dalla superficie della testa attraverso vedete una serie di elettrodi connessi a degli amplificatori particolari che sono in grado di mettere in evidenza da un rumore di fondo importante quello che è questo piccolo segnale oscillatore celerale che è nell'ordine di pochi micro volt con questa metodica possiamo ottenere delle informazioni imprescindibili da un punto di vista temporale cioè possiamo discriminare degli eventi che avvengono all'interno del nostro cervello quasi millisecondo per millisecondo perché il cervello lavora su questi tempi qui per decidere di fare un'azione un'azione motoria ma bene io impiego pochi millisecondi perché se impiegassi diciamo un minuto per decidere se muovere una mano no sarebbe irrealistico da un punto di vista evoluzionistico e di sopravvivenza quindi il cervello ragiona i tempi vicini al millisecondo o anche meno con questa metodica di esplorazione funzionale che si chiama elettroncipalografia si può veramente andare a verificare che succede a livello per esempio di due aree cerebrali istanti che parlano tra di loro in termini di pochi milisecondi quindi questa si chiama risoluzione temporale e ci consente di studiare quelle che sono le connessioni fra vale aree cerebrali e però è un po' scarzino da un punto di vista dell'informazione anatomica questa si dice una scarsa risoluzione spaziale risoluzione spaziale che invece che si intende per risoluzione spaziale la capacità di discriminare l'attivazione di pochi millimetri di corteccia celebrare distanti l'una dall'altra che possiamo ottenere con la risonanza funzionale questo per esempio è un cervello di una persona che sta guardando degli stimoli visivi e infatti vedete questo rosso che vedete qua corrisponde proprio all'attivazione delle aree deputate alle elaborazione visiva alle aree visive questo è possibile grazie al fatto che un'area impegnata in un determinato task consuma più ossigeno con questa metodica è possibile tramite dei complessi calcoli matematici andare a quantificare proprio la quantità di consumo di ossigeno in una determinata area con una risoluzione spaziale elevatissima cioè siamo in grado di discriminare ogni pixel va bene sarebbe la minima risoluzione di questa immagine è in grado di discriminare un'attività che avviene in un millimetro e due millimetri cubi di corteccia rispetto a due millimetri cubi accanto quindi grande risoluzione spaziale ma purtroppo è starzissima risoluzione temporale perché per far evidenziare dall'algoritmo di analisi questo consumo di ossigeno sono necessari per lo meno 600 700 mili secondi che per un cervello che lavora sono un'eternità no bene cioè non è realistico da un punto di vista fisiologico quindi dettagli anatomico risoluzione temporale risoluzione spaziale a questo punto per chiudere il cerchio ci manca una metodica che ci dica che queste attivazioni che vediamo o questa attività elettrica oscillatoria che possiamo registrare è realmente necessaria per l'esercuzione del compito che noi stiamo andando ad esaminare perché queste attivazioni queste attività potrebbero semplicemente essere degli epifenomeni di quello che sto di quello che sto osservando allora con le metodiche di stimolazione cerebrale che dopo di cui dopo vi parlo un po è possibile andare a stimolare dall'esterno quindi senza necessità di interventi chirurgici determinati nodi delle reti neurali e vedere se questa stimolazione provoca degli errori delle variazioni diciamo del compito che io sto esaminando cioè se esiste una causalità diretta fra i neroni che io sono andato a disturbare con queste stimolazioni dall'esterno del cervello e il compito che questi neroni stanno facendo se io indugo degli errori o comunque delle variazioni nel compito posso dire che l'area che stavo stimolando che il network che stavo stimolando partecipa attivamente a quel compito ovviamente per fare questa stimolazione dall'esterno io mi devo basare sulle informazioni che mi dicono quali sono le aree devo andare a stimolare quali sono le aree che sono coinvolte da un punto di vista elettrico in quel task quindi capite che un approccio è necessario un approccio con tutte queste metodiche per andare a dare una risposta definitiva a quello che sto a quello che sto studiando per quello che riguarda l'attività elettrica cerebrale quindi l'elettro in cephalogramma diciamo è un codice scusate ho visto appare mi tanto che qualcuno alza la mano per fare una domanda ma io le farei tutta la fine perché se no scome le cose da dire sono tante viene un po meno fluido il discorso quindi l'elettro in cephalogramma questa attività elettrica che noi possiamo registrare dalla superficie dello scalpo in modo del tutto non invasiva e questa attività rappresenta la somma delle attività elettriche di tantissimi neroni degli strati più superficiali della corteccia e rappresenta un codice di contenuto di informazioni estremamente complesso tramite il quale questi neroni si parlano e vedete questi segnali oscillatori sono delle oscillazioni complesse che comprendono attività oscillatorie a differenti frequenze le frequenze si indicano con le lettere greche dell'alphabeto quando parliamo di una frequenza theta parliamo di oscillazioni che avvengono a 5 cicli al secondo a 5 hertz attività alfa parliamo di oscillazioni a circa 10 cicli al secondo 10 hertz beta a 20 cicli al secondo e gamma oltre i 30 cicli al secondo fino a 70 a 100 120 120 hertz dalla combinazione diciamo di queste frequenze nelle varie regioni ceredrali e si può risalire a come queste regioni parlano fra di loro e si può avere anche delle informazioni di come queste frequenze possono essere alterate in caso di determinati processi patologici quindi noi sappiamo che i nostri neroni producono elettricità che la somma di queste attività elettriche dei nostri neroni può essere registrata dalla superficie della testa e sappiamo che queste attività elettriche si possono manifestare con frequenze temporali attività oscillatori temporali differenti sappiamo per esempio un'attività in banda alfa quando è presente nelle regioni senso di motori si accoppia con task di tipo di tipo tattile di riconoscimento tattile sappiamo che per esempio un'attività in banda theta nelle regioni frontali e paretali del nostro cervello e soprattutto quando questa attività theta avviene con sincronia di fase fra regioni cerebrali e lontane si accompagna a compiti di memoria sia memoria breve e a lungo termini sappiamo che un'attività alfa presente sopra le regioni visive quindi a 10 hertz si associa a dei compiti di percezione visiva per esempio vedere un pallino luminoso e cambia posizione sappiamo che un'attività in banda beta nelle regioni sempre senso di motori è correlata ad alcuni compiti di tipo motorio anche se io penso di muovere una mano bene ma non la muovo nelle regioni senso dei motori e contro laterali alla mano che sto pensando di muovere si assiste ad una sincronizzazione dell'attività in banda beta e sappiamo che l'attività a più elevata oscillazione che levate frequenze di oscillazione in banda gamma invece sottendono tutti molte livelle che sono le nostre attività più complesse e più astratte come l'attenzione selettiva ma anche alcuni task correlati alle nostre capacità di tipo intellettive quindi se la domanda direbbe toto che sorgere il contaneo è se noi riuscissimo a modificare questi ritmi cerebrali e endogeni dall'esterno quindi senza fare nessun male ai soggetti va bene se noi riuscissima a modificare questi ritmi dall'esterno per esempio aumentandoli e se questi ritmi sono associati a determinati comportamenti potrebbe darsi che siamo in grado di migliorare l'attività sostenuta da quel determinato ritmo cerebrale questo è quello che ci ha mosso a noi e ad altri laboratori in giro di mondo nel cercare proprio di modificare dall'esterno questi ritmi per vedere se si riusciva ad ottenere dei miglioramenti da un punto di vista del comportamento miglioramenti che ovviamente una volta accertati potrebbero essere trasferiti in ambito clinico come più che come terapia diciamo come aiuto di tipo rehabilitativo in ambito cognitivo o motoreo allora come una delle metodiche che abbiamo a disposizione per fare ciò è la cosiddetta stimolazione alternata stimolazione transcrannica in corrente alternata che in inglese si chiama TACS transcrannial alternato in current stimulation praticamente attraverso una batteria a 9 volts e collegata a degli elettro di oppure a degli elettro di spugna applicabili sulla testa oppure ora sono disponibili dei caschetti personalizzati in cui si possono scegliere diciamo le diverse zone dello scalpo da cui fornire la corrente attraverso questi elettri viene fornita una corrente alternata di bassa intensità al massimo 2 miliamper 2 miliamper e mezzo e quindi è impercettibile dai soggetti che la stanno che la stanno subendo diciamo e questa questa oscillazione noi la possiamo fornire alla frequenza che vogliamo nella regione cerebrale che vogliamo che cosa produce questa corrente alternata sui neuroni sottostanti quindi che diciamo sono compresi nel campo di stimolazione e questi neuroni sono come se fossero sottoposti ad una forza esterna bene quindi se questi sono tre neuroni ed ognuno aveva un suo vettore principale di oscilla di attività oscillatoria quando questi neuroni sono sottoposti ad una forza esterna come può essere la nostra corrente alternata tendono vedete piano piano ad allinearsi in fase quindi ad avere la stesso lo stesso lo stesso tipo di fase oscillatoria in accordo alla forza esterna quindi alla corrente che io li ho dato e questo porta a questo allineamento di fase porta ad un aumento del ritmo endogeno che io sto intercettando questo fenomeno si chiama entrament o trascinamento e praticamente è paragonabile agli effetti di dissonanza che si hanno quando si accorda una chitarra oppure agli effetti che può produrre il comando del capovoga per far sincronizzare al meglio gli otto rematori di questa barca così che la barca va più veloce quindi noi con una debole corrente impercettibile dall'esterno siamo in grado di modifici di incrementare un ritmo endogeno celebrare se questo ritmo è sostiene un determinato comportamento siamo in grado di conseguenza dovremmo essere in grado di conseguenza di modificare questo comportamento vi faccio vedere un esempio applicativo di uno studio che abbiamo fatto un po di anni fa insieme a Adegliano Santacnecchi che ora è professore all'università di Harvard a Boston anche grazie a studi come questi allora quello che vedete qua è un task cosiddetto di intelligenza fluida che cos'è l'intelligenza fluida l'intelligenza fluida è quella parte della vostra intelligenza che vi consente di risolvere un problema così d'acchito quindi senza basarsi sulle conoscenze regresse che avete quindi è un'intelligenza diciamo di tipo abbastanza intuitivo ok di tipo di tipo logico questo task qui che è un task nero psicologico molto applicato che si chiamano le matrici di raven nella sua forma più difficile sappiamo diciamo che testa proprio questo tipo di intelligenza fluida il task vedete è molto parentemente semplice no io riccio una serie di oggetti ok e devo completare questa casella vuota scegliendo uno degli oggetti presenti qui sotto la complessità di questo task può può essere molto semplice e progressivamente più difficile quando si arriva a un task di questo tipo si mettono in modo meccanismi di intelligenza di intelligenza fluida quindi il quello che noi chiedevamo soggetti era di risolvere queste matrici bene questi giochini nero psicologici nel più breve tempo possibile mentre qui ci mettevano due sei due tre secondi per risolvere queste ci vuole anche 25 35 25 35 secondi il a questi soggetti a cui chiedevamo di risolvere queste matrici contemporaneamente applicavamo una corrente nella una corrente alternata come quella che ho fatto vedere prima impercettibile su una particolare regione del cervello che era il giro frontale medio di sinistra corrispondente al nostro lobo frontale alla porteccia pre frontale sinistra che sulla base degli studi di nerroimmagine fatti precedenti sapevamo essere comunque coinvolta in questo tipo di task però non sapevamo se questo un volgimento era causale come vi dicevo prima o no per il corretto completamento del task in variate condizioni sperimentali la stimolazione in questa zona la facevamo in banda theta in banda alfa in banda breta in banda gamma e poi facevamo anche una stimolazione placebo perché è importante controllare anche questi effetti da un punto di vista sperimentale quindi mentre i soggetti dicevano questa stimolazione risolvevano queste matrici noi prendevamo vedevamo se la matrice era risolta correttamente o no e prendevamo il tempo che questi soggetti ci mettevano per risolvere questa matrice guardate che cosa abbiamo trovato abbiamo trovato che questa stimolazione soltanto in banda gamma ok tutte le altre bande di stimolazione non non hanno avuto nessun effetto ma quando i soggetti ricevano una stimolazione in banda gamma sulla corteccia prefrontale sinistra riuscivano a essere più rapidi di circa il 15 per cento che non è poco va sicuro nella soluzione delle matrici quelle più difficili quindi quelle che per risolvere c'era bisogno di fare ricorso alle nostre capacità di intelligenza pulida quindi nessun effetto su quando le matrici erano più semplici ma effetto migliorativo in banda gamma solo quando le matrici erano più difficili questo cosa vuol dire vuol dire che abbiamo con questo studio dimostrato il ruolo causale dell'attività gamma nella regione prefrontale sinistra nell'eseguire compiti di elevata complessità cognitiva questa è stata la prima evidenza sperimentale che ha dimostrato questo in modo causale che ha suscitato un bel polverone in ambiente neuroscientifico perché perché insomma all'epoca questo è stato pubblicato sette anni fa questo studio all'epoca nessuno aveva ancora dimostrato una cosa di questo genere talpe vero che alcuni colleghi dell'università di oxford ci contattarono e ci distro sentite voi avete trovato questo risultato spettacolare insomma per primi eccetera eccetera ma noi non è che ci si crede tanto non è che ce lo distro così ma insomma il concetto era questo noi non è che ci si crede tanto si potrebbe fare una cosa voi ci date tutto il materiale sperimentale ci insegnate a fare questa stimolazione come va fatta il noi si rifà lo studio per conto nostro a oxford il dominiano santanecchi ci si guardò e si disse che si fa se si si da tutto questo materiale poi lo studio non viene confermato che cavolo di figura ci si fa dice però se se lo confermano se quando uno studio viene confermato in modo indipendente da un altro ambulatorio capite bene del laboratorio capite bene che assume una rilevanza enorme la replicazione del risultato e la base della conoscenza scientifica quindi alla fine si organizzò questo esperimento ad oxford di sedete tutto il materiale e fu fatto uno studio il primo studio era fatto su venti soggetti questo fu fatto su 70 soggetti studente l'università di osford e fortunatamente la manina insileva il sudore dalla fronte i risultati fondamentali furono confermati non solo ma venne fuori una cosa veramente interessante se noi dividiamo la popolazione dei partecipanti allo studio in quelli che erano già bravi di partenza già bravi vuol dire che ci mettevano poco tempo a risolvere quelle matrici di raven quelle quelle più difficili bene questi li chiamiamo il fast performance che erano il 40 per cento e poi c'era un gruppo che era la maggior parte il 60 per cento che invece erano quelli che ci mettevano un po di più a risolvere queste matrici di rame se guardate questo grafico che esprime il miglioramento in seguito alla stimolazione in banda gamma della regione prefrontale sinistra vedete che chi era già bravo rimane sostanzialmente allo stesso livello cioè non è che si migliorava la sua performance con la stimolazione in banda in banda gamma cosa invece succedeva e risuccedeva sempre dello stesso 15 20 per cento nei partecipanti che invece erano un po più lenti nel risolvere queste matrici all'inizio quindi il 100 per cento di chi era lento di base ha riportato un beneficio significativo dalla stimolazione in banda in banda gamma ma la cosa enormemente interessante è che circa il 20 per cento di quelli che erano già già bravissimi al top della dinamide per conto proprio in realtà con la stessa stimolazione peggioravano un po il tempo ci mettevano più tempo per risolvere il tipo di compito quindi la stessa stimolazione in banda gamma sulla stessa regione cerebrale su di stessi task può produrre effetti opposti a seconda della bravura di partenza se ci pensate bene questo apre delle prospettive anche da un punto di vista etico molto rilevanti perché questo tipo di stimolazione si è ripetuta va bene potrebbe essere un modo per ridurre le ineguaglianze cognitive che necessariamente esistono fra i membri di una popolazione ed infatti diciamo se questo può essere l'aspetto un po in più oscuro dall'altro è possibile cercare di tarare al meglio di personalizzare al meglio questi effetti per aiutare chi comincia a avere dei deficit di tipo cognitivo che potrebbero migliorare in seguito se effettuati in modalità diciamo riabilitativa con con regolarità da da questi da questi pazienti questo non abbiamo tempo l'ultima cosa vi voglio far vedere perché mi sembra dimmi te ginetta se ho altri 5 minuti chittati al concept va bene va bene e negli ultimi 5 minuti vi voglio far vedere invece che cosa si può fare fornendo corrente al cervello in modo un po più invasivo cioè tramite un intervento neuro chirurgico esiste una malattia ne avete sicuramente sentito parlare che si chiama malattia di Parkinson che è una malattia neuro degenerativa sostenuta dalla degenerazione di un gruppo di neuroni che si trova nella profondità del nostro del nostro cervello che si chiama sostanza sostanza nera che smettono di produrre uno di quei neuro mediato neuro trasmettitori chimici che avete visto nelle vescicole del celesti del filmato che vi ho fatto vedere all'inizio questa malattia è una malattia è una malattia progressiva che porta ad una serie di disturbi che possono essere per esempio il tremore delle mani bene il tremore il tremore al riposo che possono essere la la lentezza del la lentezza del movimento e la rigidità del movimento combinata vedete con il tremore cosa che fece che ispirò chi scopri questa malattia che si amava appunto Parkinson a chiamarla paralisi agitante che è paralisi perché uno non riesce a muoversi correttamente e agitante perché appresente il tremore oppure può portare a delle complicanze a lungo termine che derivano dalla combinazione della progressione della neurodegenerazione con le terapie che questi pazienti possono fare con questi movimenti incontrollabili di tipo ovviamente involontario che si chiamano discinesie questi quadri di malattia così gravi si arriva ad un punto che è difficile curarli con le sole medicine che per altro sono molto efficaci per tanti anni in questi pazienti allora è stato sviluppato un intervento chirurgico che prevede vedete l'inserimento di elettrodi molto piccoli all'interno del cervello proprio nelle strutture si chiamano nuci della base in questo caso del nucleo subtalamico che sono quelli in cui che sono le strutture cerebrali in cui la malattia neurodegenerativa prende origine questi elettrodi intracerebrali sono connessi tramite dei cavi che passano sottocute ad una generatore di impulsi grande quanto un pesmaker cardiaco e fornisce in continuo una corrente elettrica che va a diciamo restaurare una attività più fisiologica a livello delle strutture venute della base che generano i sintomi questo ovviamente è un intervento chirurgico che è necessario è necessario effettuare in team perché ci vuole il neurochirurbo che fa tutto quello che si chiama il planning preoperatorio cioè prende una risonanza magnetica come quelle che ho fatto vedere prima del paziente deve individuare con precisione sottomillimetrica quale è il bersaglio dove poi dobbiamo posizionare l'elettrodo considerate che questo bersaglio si chiama nucleo subtalamico è due millimetri per quattro millimetri e che è situato proprio nel mezzo del nostro cervello quindi un errore di ingresso dell'elettrodo di mezzo grado fa sì che quando la punta dell'elettrodo arriva dove dovrebbe arrivare è in una zona completamente differente e quindi la corrente data in una zona differente invece portare dei benefici porterà sicuramente dei problemi quindi il neurochirurbo deve inserire questo elettrodo e noi come neurofisiologi dobbiamo dire in base all'attività elettrica registrata millimetro per millimetro dalla punta dell'elettrodo che scende dobbiamo dire al neurochirurbo guarda fermati perché si è arrivato nel punto giusto cioè noi siamo in grado in base al riconoscimento del pattern di attività oscillatoria patologica di questa struttura di dire al neurochirurbo si è situato correttamente qui oppure si è andato nel nudo accanto o si è arrivato nel nudo sotto quindi una e ci vuole anche una certa fiducia reciproca fra il neurochirurbo e il neurofisiologo vi potete immaginare quindi un intervento da team multidisciplinare difficile ma che può portare a risultati direi spettacolari e io vi faccio vedere uno di questi risultati questa è una signora coaffetta da Parkinson che in questo momento agli elettro dispenti vedete come sono lenti i movimenti come la faccia questa signora ovviamente ha dato il consenso a essere firmata come sono lenti questi movimenti come se vola potesse sentire sono rigide le le stracche emolazioni e guardate quando lo stimolatore è acceso quando lo stimolatore è acceso il movimento rivedente a fluido e la signora riesce anche a alzarsi dalla sedia e a camminare normalmente cosa è prima non riusciva nemmeno ad alzarsi dalla sedia oppure sempre un'altra signora che ha dato il consenso d'essere firmata che era affetta da un tremore vedete che gli impediva per esempio di portare un bicchiere alla bocca bene questo non è un partiziano questo tremore si ama essenziale con gli elettro di accessi il tremore praticamente quasi spompare e questi sono effetti che con le comuni terapie farmacologiche non avemmo mai potuto ottenere l'ultima cosa vi faccio vedere è una curiosità una curiosità che sarebbe una violinista che aveva avuto era affetto da un tremore intrattabile tipo quello della signora e che per questo aveva deciso di effettuare questo intervento che si chiama stimolazione cerebrale profonda o dbs di pro brain stimulation quindi l'inserimento di vesti elettroli all'interno di vesti nuove i profondi del nostro cervello gli era stato spiegato a questo violinista che l'intervento chirurgico gli avrebbe alleriato il tremore che verosimilmente sarebbe potuto continuare ritornare a suonare questo era un violinista professionista però lui per essere proprio sicuro che il neurologo il neurofisiologo facessero le cose per bene all'interno della sala operatoria disse va bene io mi opero però e questi sono interventi si fanno da svegli però io suono il violino in sala operatoria mentre mi operate perché voglio essere sicuro che non mi fate nessun nessun danno e questo è quello detto fatto che questo violinista a cioè mentre chirurgo inserisce spegne l'elettro di vedete questa è l'attività del del nucleo lui suona il violino perché vuole essere sicuro che quel piccolo nuclevino situato nel bel mezzo del nostro cervello fosse raggiunto correttamente senza provocare danni perché il primo statement diciamo per chi si occupa di medicina e sopra direi che vale soprattutto per chi si occupa di questo tipo di stimolazione cerebrale è primo non nosceve cioè prima di tutto non facciamo dei danni poi facciamo tutti i nostri studi però prima di tutto ovviamente non facciamo dei danni e con questo io vi saluto cioè vi saluto termino la lezione che vi ringrazio di aver ascoltato e che spero vi sia anche piaciuta io mi sono divertito a farla per esempio e sono pronto a