Center for Behavioral Neuroscience and Communication
Ricerca
Oggi sappiamo che il comportamento umano e di tutti gli altri mammiferi è guidato dall’attività cerebrale, dall’attivazione elettrica dei neuroni e dalla comunicazione sinaptica. Tuttavia, osservare e comprendere l’enorme varietà di interazioni che avvengono tra miliardi di questi neuroni attraverso le loro connessioni sinaptiche, durante anche il più semplice di questi comportamenti, è ancora una sfida aperta nelle neuroscienze. Inoltre, possediamo ancora una conoscenza estremamente limitata su quali meccanismi perdano la loro funzionalità fisiologica durante lo sviluppo o il mantenimento di una psicopatologia o di una malattia psichiatrica.
Lo scopo del nostro gruppo è di condurre ricerca scientifica di base su questi problemi scientifici ancora irrisolti e, allo stesso tempo, di fornire strumenti utili a divulgare questa conoscenza su un piano accademico e non accademico.
Il background teorico e metodologico del nostro gruppo di ricerca è fortemente consolidato nell’ambito della ricerca di base in fisiologia e neuroscienze sia su modello animale che su uomo. Gli strumenti sperimentali a nostra disposizione includono metodologie sia classiche sia innovative per l’analisi molecolare, biochimica e ottica del tessuto nervoso, per la misurazione elettrofisiologica dell’attività neuronale, per la stimolazione optogenetica dell’attività cerebrale e per l’imaging funzionale sia in vitro che in vivo. Questi strumenti forniscono una piattaforma sperimentale ideale per testare in vitro e in vivo, sul modello animale e sul soggetto umano, ipotesi sui meccanismi fisiologici che guidano la comunicazione neuronale, l’elaborazione dell’informazione sensoriale, il comportamento e la cognizione, la plasticità sinaptica e la memoria.
Gli obiettivi scientifici del gruppo sono di svelare nuovi meccanismi fondamentali della neurofisiologia umana e animale e di guidare, attraverso le evidenze sperimentali raccolte, lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche per molti disordini psichiatrici e condizioni psicopatologiche. Questi obiettivi scientifici si possono articolate in tre principali linee di ricerca:
Questa linea di ricerca vede l’utilizzo di tecniche ottiche avanzate per la rilevazione dell’attività sinaptica recentemente sviluppate dai membri del centro BNC (Ferro, Lamanna et al., Nature Communications, 2017) e l’ampliamento delle stesse attraverso le più recenti tecniche di ingegneria genetica. Questi approcci innovativi sono e saranno applicati dal BNC in svariati contesti sperimentali, al fine di indagare la comunicazione sinaptica di circuiti neuroanatomici coinvolti in specifici comportamenti e funzioni cognitive (apprendimento e memoria, decision making, gratificazione, ciclo sonno-veglia, ecc), incluse le loro modifiche plastiche.
Oggetto di questo progetto di ricerca sono le modifiche neuroanatomiche, fisiologiche, molecolari, biochimiche, comportamentali e cognitive, indagate tramite l’utilizzo di diversi approcci sperimentali, che sono alla base di vari fenotipi patologici indotti nel modello animale. I modelli animali oggetto di questo studio, scelti in base alla loro rilevanza nel contesto delle psicopatologie e delle malattie psichiatriche (ansia, depressione, disordine da stress post-traumatico, dipendenze, tic, disturbo ossessivo-compulsivo), includono: stress acuto e cronico, anedonia, condizionamento alla paura e sua estinzione, aggressività, isolamento sociale, deprivazione.
Nell’ambito di questo progetto di ricerca vengono valutati potenziali strategie di rescue del fenotipo patologico indotto nel modello animale al fine di riflettere precise sintomatologie proprie di malattie psichiatriche e condizioni psicopatologiche umane (vedi linea di ricerca 2). Questa operazione di recupero del fenotipo fisiologico verrà effettuata attraverso molteplici approcci, inclusi alcuni di
recente sviluppo per la neurostimolazione e modulazione di precise vie nervose. Questi approcci includono: modifiche elettriche e chimiche; stimolazione optogenetica; trattamento farmacologico; strategie comportamentali (interazione sociale, ambiente arricchito, gratificazione). Una volta selezionati gli approcci di rescue più efficaci, l’obbiettivo è quello di poter traslare i risultati ottenuti sul pazienti umano. Questa operazione prevede l’utilizzo di tecniche di neurostimolazione (TMS, DBS, neurofeedback) per i quali verranno disegnati e validati protocolli clinici attraverso la collaborazione con centri clinici e di ricerca esterni.