Francesco Dose

Il 7 novembre 2016 Franceso Dose ha sostenuto il suo esame di dottorato a conclusione di quattro anni di studio e ricerca.

“Sembravano lunghissimi quando ho incominciato ma poi sono passati veloci come un treno. Inizi e il giorno dopo è tutto finito. E’ stato il dott. Giuliano Taccola con le sue lezioni che mi ha messo la curiosità di fare una strada piuttosto lontana dal mio corso di studi. Mi ha fatto arrivare al laboratorio Spinal, mi ha insegnato le basi della ricerca, mi ha permesso di fare questo percorso.
Sono stati anni interessanti, ho imparato molto grazie anche alle persone che ho conosciuto e che mi sono state vicine. Quanto sia stato un periodo positivo e costruttivo lo si evince anche dal fatto che ho potuto pubblicare diversi articoli (è fondamentale nella ricerca la pubblicazione dei risultati del proprio lavoro) sulla stimolazione elettrica del midollo spinale, il mio lavoro di ricerca, per cercare di capire quali siano i circuiti che reggono la locomozione a livello spinale.
In particolare ho studiato un protocollo di stimolazione elettrica scoperto da Giuliano Taccola e che consiste in un’onda rumorosa campionata dal fictive locomotion, nella ricerca delle caratteristiche che rendono questa onda di stimolazione ottimale nella stimolazione del Central Pattern Generator”.

Che tipo di ricerca è stata: lunga e faticosa o entusiasmante?
E’ stata una ricerca impegnativa e come in tutti i percorsi incontri ostacoli imprevisti che vanno superati e ti danno poi grande soddisfazione.

Il tuo è stato un lavoro totalmente eseguito in vitro?
Si a parte la volta in cui abbiamo campionato onde rumorose da muscoli di persone durante l’esecuzione di diversi compiti motori. E’ stato un approccio sia clinico che di ricerca di base perché abbiamo usato quelle onde per stimolare il midollo in vitro e valutare se anche questo tipo di onde fossero efficaci nella attivazione del CPG, come poi si sono rivelate.

Ad uno studente che fosse dubbioso se intraprendere una strada come quella che tu hai percorso che cosa gli diresti per convincerlo che è una strada positiva? Ecco per esempio tu che cosa hai imparato durante questi quattro anni?
Ho imparato a lavorare autonomamente nell’ambito della ricerca, soprattutto con l’aiuto di Giuliano Taccola, poi ho imparato un metodo di lavoro che credo mi servirà in ogni ambito non solo nella ricerca. E’ stata un’esperienza che insegna a vivere, un’esperienza di vita.
Arrivi dall’università, dove le cose che impari sono molto teoriche, e improvvisamente ti trovi ad affrontare problemi che devi risolvere: è una situazione veramente nuova, ti tocca trovare soluzioni, inventare. Ogni giorno, quando inizi a registrare dal preparato in vitro, si possono creare disturbi diversi nella registrazione e tu devi affrontare la situazione e risolverla.

Vuoi dire che si cresce, che si impara a diventare grandi nel senso di adulti, responsabili del proprio operare?
Sì perché poi devi anche imparare ad avere rapporti con altre persone, e devi sapere come comportarti. Non puoi far finta, hai responsabilità e devi rendere conto del tuo lavoro.

Prima accennavi alla pubblicazione di alcuni articoli sui lavori fatti ce li puoi descrivere?
E’ stato un procedimento abbastanza fluido: gli articoli seguivano al compimento di un certo percorso frutto di esperimenti.
Il primo articolo è stato pubblicato durante il mio tirocinio, prima ancora che io iniziassi il dottorato, l’articolo riguardava, gli esperimenti che ho condotto su Flistim in associazione con NMDA e Serotonina. Flistim è il nome dell’onda di stimolazione scoperta da Giuliano Taccola.
Dose F, Taccola G. (2012) Coapplication of noisy patterned electrical stimuli and NMDA plus serotonin facilitates fictive locomotion in the rat spinal cord. J Neurophysiol 108(11):2977-90.

Il secondo è stato su onde rumorose campionate dall’uomo.
Dose F, Menosso R, Taccola G. (2013) Rat locomotor spinal circuits in vitro are activated by electrical stimulation with noisy waveforms sampled from human gait. Physiol Rep 1(2):e00025.

Il terzo articolo riporta lo studio di una sostanza farmacologia, l’ossitocina, per indagare eventuali influenze sulla stimolazione con l’onda rumorosa.
Dose F, Zanon P, Coslovich T, Taccola G. (2014) Nanomolar oxytocin synergizes with weak electrical afferent stimulation to activate the locomotor CPG of the rat spinal cord in vitro. PLoS One 9(3):e92967.

Al quarto articolo ha partecipato oltre a Giuliano anche il dott. Ronald Deumens dell’Università di Lovanio, e riguardava lo studio della stimolazione di più afferenze dorsali.
Dose F, Deumens R, Forget P, Taccola G. (2016) Staggered multi-site low-frequency electrostimulation effectively induces locomotor patterns in the isolated rat spinal cord. Spinal Cord 54(2):93-101.

Nell’ultimo articolo ho tirato un po’ le somme del lavoro di questi quattro anni raccogliendo i risultati degli esperimenti fatti per approfondire le caratteristice che rendevano l’onda rumorosa efficace nella stimolazione elettrica del midollo spinale in vitro.
Dose F, Taccola G. (2016) Two distinct stimulus frequencies delivered simultaneously at low intensity generate robust locomotor patterns. Neuromodulation 19(6):563-75.

Possiamo allora dire che l’esame di dottorato è stato come ripetere quanto eri già allenato a fare: rendere conto, illustrare il lavoro fatto…
Tutto il percorso di dottorato ti prepara all’esame finale perché a conclusione di ogni anno hai un esame, il progress report, dove devi sostenere la validità di quanto hai fatto e quindi dovresti arrivare all’ultimo esame preparato. Non sei comunque mai preparato perché la tensione gioca un ruolo importante: è una grossa prova. Quest’ultimo è stato un anno impegnativo, di grande studio e di redazione della tesi: se da un punto di vista sperimentale ero abbastanza preparato, ero meno pronto nell’approfondimento teorico della letteratura sul midollo spinale e su studi condotti in altri laboratori. Il midollo spinale non è un distretto isolato e può subire le influenze dei fenomeni che avvengono in altri distretti: devi studiare molto per avere un ampio ventaglio di conoscenze sul Sistema Nervoso Centrale.

Quindi è stata una vera palestra questo ultimo anno: il riassunto del lavoro di quattro anni, la risistemazione dell’impianto teorico, una rivisitazione delle tue competenze della lingua inglese, un esercizio all’esposizione… ma poi quel giorno come è andata?
Il giorno prima è stato di grande tensione mentre il giorno dell’esame, a parte i soliti disguidi tecnici (non trovi la presa del computer, ti inciampi sui tuoi propri piedi) incominci a parlare e il discorso scivola, scivola via. Le domande sono state incentrate sugli argomenti della tesi quindi diciamo che è andata bene.

Che cosa hai presentato?
Ho presentato principalmente due degli articoli pubblicati Le onde rumorose campionate dall’uomo e l’ultimo: Dose F, Taccola G. (2016) Two distinct stimulus frequencies delivered simultaneously at low intensity generate robust locomotor patterns. Neuromodulation 19(6):563-75.
Durante l’esame vengono valutate sia la capacità nell’esporre che la competenza nella risposta alle domande che ti vengono poste.

Chi era presente all’esame?
La prof Laura Ballerini e la prof. Marina Sciancalepore erano presenti fisicamente, mentre via skype c’erano Giuliano Taccola e la ricercatrice dott. Cristina Marchetti, dell’EBRI di Roma. E’ lei che ha letto la tesi e mi ha fatto le domande. L’esame di dottorato prevede che l’esaminatore sia un elemento esterno che legge la tesi ed eventualmente ti chiede di approfondire alcuni aspetti o di variarne di altri e poi ti pone le domande. E’ stata una ora densa.

Dopo l’esame il prof. Andrea Nistri mi ha comunicato della esistenza di una borsa di studio con la quale avrei potuto portare a termine alcuni esperimenti lasciati in sospeso quando ho dovuto dedicarmi alla tesi: sto cercando di concludere lo studio sugli effetti di un neuromodulatore presente nel midollo spinale che sembrerebbe avere un ruolo sulla terminazione dell’episodio del fictive locomotion.

Questi nove mesi ti vedranno impegnato anche su un altro fronte, mi immagino…
Certo, mi dedicherò a cercare possibilità future di lavoro. Lavorare con tecniche nuove potrebbe essere un’esperienza molto interessante, inoltre il confronto aiuta molto a prendersi le misure, ti amplia i confini mentali. Imparare altre tecniche, sentire le opinioni degli altri è fondamentale per chi fa ricerca.

Vorresti continuare nel lavoro di ricerca?

Sì, mi piacerebbe veramente. Se poi le cose si mettono in un altro modo sono disposto comunque a fare qualsiasi lavoro.

Com’è stato il primo mese da PhD?
Non me ne sono reso conto anche perché il mio lavoro è proseguito qui al laboratorio Spinal.

Il poster di Nejada Dingu

Sono stata al Forum Europeo per le Neuroscienze -FENS- che quest’anno si è tenuto a Copenhagen, in Danimarca, dal 2 al 6 luglio.
Il FENS ha cadenza biennale (nel 2014 ho partecipato a quello che si è tenuto a Milano) e “contiene” tutti gli argomenti che rientrano nell’ambito delle neuroscienze, a partire dalla neurobiologia, alle neuroscienze cognitive fino alla genomica applicata alle neuroscienze.
Questo era organizzato per giornate a tema: lunedì si sono incentrate le sessioni su locomozione e controllo della locomozione.

Che cosa hai seguito?
“Ho seguito quello che mi pareva più interessante potendo materialmente seguire una sessione al mattino e una il pomeriggio. Quelle che mi hanno maggiormente coinvolta sono state le sessioni sulla locomozione che hanno avuto come relatori il professor Ole Kiehn del Karolinska Institute Svezia e il professor Frédéric Brocard dell’Institut de Neurosciences de la Timone di Marsiglia.

Ci sono state novità in queste esposizioni?
Hanno fatto un excursus sull’attività dei loro laboratori. Kiehn ha parlato di popolazioni di interneuroni spinali identificate tramite tecniche di biologia molecolare che controllano l’alternanza flessore-estensore e destra-sinistra durante la locomozione. Brocard, invece, ha esposto un potenziale meccanismo per la generazione del ritmo locomotorio.

Argomenti molto importanti per il tuo lavoro.
Sì, molto importanti: sono studi che permettono di capire meglio il funzionamento del Central Pattern Generator (CPG) locomotorio, facendo luce su componenti di base e meccanismi d’azione.

Hai già tratto vantaggi da questo congresso?
Sì, perché la maggior parte dei relatori ha presentato le ultime novità emerse dai lavori condotti nei propri laboratori. Spesso si tratta di dati non ancora pubblicati, quindi è una bella cosa prenderne nota, capire in che direzione si stanno muovendo i grandi gruppi che lavorano in questo ambito.

C’è stato qualcosa di straordinariamente interessante in questo congresso?
C’è stata una lezione di tre scienziati che hanno preso il premio Nobel per la Fisiologia e la Medicina nel 2014 per una scoperta fatta su un’area dell’encefalo chiamata ippocampo: hanno scoperto una popolazione di cellule responsabile della memoria spaziale, queste cellule si chiamano grid cells (cellule griglia). Ciascuno dei tre Nobel ha ricostruito una parte del percorso che li ha condotti alla scoperta.

E per quanto riguarda il midollo spinale c’è stata qualche novità?
Sono stati svelati alcuni meccanismi relativi all’attivazione degli interneuroni del CPG locomotorio, importanti nella generazione del ritmo e nell’amplificazione del pattern locomotorio, e meccanismi relativi all’eccitabilità dei motoneuroni, che prendono contatto con i muscoli rendendo effettiva la risposta locomotoria. E’ emerso uno scenario complesso in cui intervengono molecole di varia natura, come neurotrasmettitori e neuropeptidi, oltre che fenomeni chimico-fisici.

Hai presentato un poster?
Sì, ho presentato gli ultimi dati degli esperimenti che faccio presso il lab. Spinal, atti a valutare gli effetti del training passivo, come quello indotto da esoscheletri robotizzati, utilizzati in clinica, sui circuiti locomotori spinali. I risultati presentati al FENS di Copenhagen dimostrano che, nel nostro modello in vitro, una sessione di mobilitazione passiva degli arti è in grado di facilitare l’attivazione dei circuiti locomotori in presenza di farmaci a basse concentrazioni. Inoltre, l’effetto facilitatorio sul pattern locomotorio è stato osservato sia quando i neurochimici a basse dosi vengono somministrati durante il training sia quando vengono aggiunti subito dopo la fine dell’allenamento. Queste osservazioni sono importanti in un’ottica di sviluppo di protocolli combinati (esercizio fisico e farmacologia) atti a riattivare i circuiti locomotori spinali in seguito a lesione. Tra i risultati del poster veniva evidenziato che, in alcuni casi, non era stato possibile osservare l’effetto sopra descritto per cause ancora ignote che saranno oggetto di investigazione nei prossimi mesi. Il mio scopo era di coinvolgere altri esperti del settore per cercare di intavolare una discussione da cui possano emergere criticità su cui lavorare nel prossimo futuro.

Il poster

Il poster ha avuto qualche attenzione?
Sì, ha suscitato curiosità, si sono fermati più gruppi interessati ai miei esperimenti, in particolare tre ricercatori hanno mostrato un interesse molto più alto facendo molte domande.

Stanno facendo un lavoro analogo?
Sì, nello stesso ambito.

Da dove provengono?
Due sono ricercatori svedesi e uno danese, di Copenhagen.

Pensi che saranno possibili futuri contatti con questi centri di ricerca?
Ci sono le premesse, poi vedremo…

Com’era il clima del congresso?
Da una parte, estremamente caotico, c’erano circa 6000 partecipanti. Dall’altro lato, si crea la possibilità di uno scambio reciproco, puoi capire cosa fanno gli altri, discutere, prendere qualche contatto, creare una rete di collaborazioni scientifiche.

Copenhagen?
Una città splendida, da visitare. D’estate c’è luce fino alle 22,30, è un fatto che modifica i normali ritmi cui sei abituata. Inoltre, in concomitanza con il FENS, c’era il “Copenhagen jazz festival” con 1300 concerti in giro per la città!

Sei andata da sola al FENS?
Con altri studenti della SISSA.

Sei stata supportata economicamente in questa partecipazione al FENS?
Sì dalla SISSA.

Che cosa si mangia a Copenhagen?
Pesce, tanto pesce, soprattutto salmone.

Giuliano Taccola

Giuliano Taccola sta attualmente lavorando negli U.S.A presso l’UCLA, University of California, Los Angeles. Ha vinto un progetto europeo nell’ambito del programma Horizon 2020, di durata triennale. I primi due anni, iniziati nell’ottobre 2015, si svolgono in USA con ritorno previsto per l’ottobre 2017.

L’attività del Laboratorio Spinal prosegue con i lavori di dottorato di Nejada Dingu e Francesco Dose con la supervisione a distanza di Giuliano Taccola e la presenza del prof. Andrea Nistri.

Nejada Dingu

Nejada Dingu, dottoranda SISSA, i cui lavori abbiamo qui più volte illustrato, ha presentato al Journal Club un articolo dal titolo “Time course of human motoneuron recovery after sustained low-level voluntary activity”, pubblicato il primo febbraio 2016 sul Journal of Neurophysiology. Come prima firma Martin E. Héroux dell’Università del New South Wales, Sydney, Australia.

La traduzione del titolo: Le tempistiche del recupero di motoneuroni umani dopo un’attività volontaria prolungata a bassa intensità. L’esperimento è stato condotto su persone volontarie (senza lesione). L’obiettivo dei ricercatori era stabilire quanto tempo impiegano i motoneuroni a recuperare la capacità basale di trasmettere segnali elettrici dopo la fine di un compito motorio volontario, protratto nel tempo e a bassa intensità.

Dal momento che Spinal si occupa di studi relativi alle lesioni del midollo spinale perchè questo studio su soggetti sani?
Si trattava di un articolo scientifico interessante per comprendere meglio alcune proprietà di base dei motoneuroni. In genere si procede in questo modo: prima si indaga il comportamento del motoneurone in soggetti sani della popolazione generale, per capirne il funzionamento,  successivamente se ne studia in comportamento in sottogruppi, come le persone con lesioni spinali.

Era già noto, da studi condotti in vitro su modelli animali, che quando un motoneurone è soggetto ad uno stimolo elettrico (in vitro) o eccitato da un’azione motoria (nell’uomo),  inizia a generare potenziali d’azione, i segnali elettrici tramite i quali comunica con i muscoli, ad una determinata frequenza.

Se lo stimolo si mantiene costante per un tempo prolungato, il motoneurone riduce la frequenza di scarica dei potenziali d’azione: si parla di un fenomeno di adattamento allo stimolo protratto.

Non arriva a zero comunque…
Tende allo zero perchè si abitua allo stimolo prolungato, perchè si adatta. Ad esempio, nel lavoro in vitro su motoneurone di ratto neonato che ho illustrato per introdurre l’articolo di Héroux e colleghi, il numero di potenziali d’azione è elevato durante il primo secondo di stimolazione elettrica (pari a 50), man mano che la stimolazione continua si riduce sempre più per arrivare a 10 nell’ultimo secondo di stimolazione. Questo meccanismo neurofisiologico viene definito adattamento della frequenza di spike (o dei potenziali d’azione).

Le cause di questo fenomeno sono molteplici (canali, trasportatori, modifiche degli equilibri ionici) per cui il motoneurone alza la sua soglia di attivazione e quindi la frequenza di potenziali d’azione si riduce tra inizio e fine stimolazione.

Nel lavoro del gruppo australiano su volontari sani si voleva definire in maniera precisa in quanto tempo un motoneurone andato incontro ad adattamento ritorna ai livelli iniziali di risposta.  In altre parole, si puntava ad identificare l’esatta durata della fase di riposo in seguito allo svolgimento di un compito motorio che aveva indotto l’adattamento.

Setup sperimentale con volontario

 E’ quello che hanno cercato di fare nell’uomo…
Sì, registrando l’attività del tricipite brachiale… Il soggetto è semplicemente seduto ad un tavolo con l’arto superiore destro flesso quasi a 90 gradi, l’avambraccio sostenuto da un supporto stazionario e la mano sorretta da una cinghia che pende dal soffitto in maniera tale che non ci sia attivazione muscolare fino al momento in cui lo sperimentatore gli chiede di iniziare il compito motorio prestabilito. Il compito motorio consiste in una contrazione isometrica del muscolo tricipite brachiale in estensione del gomito contro la barra stazionaria da cui è sostenuto l’avambraccio. Quindi si registra l’attività del tricipite brachiale in due modi: 1- si fa una elettromiografia ad ago, un elettrodo ad ago inserito nel tricipite registra l’attività di singole unità motorie. 2- vengono posizionati due elettrodi di superficie, ai lati dell’elettrodo ad ago, capaci di registrare l’attività elettromiografica di un’ampia area del muscolo di interesse.

Quello che hanno chiesto ai volontario è stato di mantenere la frequenza di scarica dell’unità motoria target, registrata tramite l’elettrodo ad ago, costante e a bassa intensità durante tutto il compito motorio. Gli viene dato l’ordine di cessare il compito motorio quando l’attività elettromiografica di superficie, registrata dai due elettrodi di superficie, arriva a due volte l’attività iniziale.

Il fatto che l’attività aumenta alla fine del compito di contrazione vuol dire che il numero di unità motorie che sono state reclutate è maggiore rispetto al numero iniziale.

Una unità motoria è costituita da un motoneurone e dalle fibre muscolari che esso innerva.Se però quel motoneurone va incontro ad adattamento riducendo la sua frequenza di scarica di potenziali d’azione, il numero di fibre muscolari da lui innervate che si contraggono si riduce. Ma il compito che il soggetto sta svolgendo deve essere costante, quindi vengono necessariamente reclutate unità motorie aggiuntive a supporto della prima. Questo determina un aumento dell’attività elettromiografica di superficie.

A PARITA’ DI FREQUENZA DI SCARICA, L’AMPIEZZA DELL’ELETTROMIOGRAFIA DI SUPERFICIE AUMENTA GRADUALMENTE DURANTE UNA CONTRAZIONE PROLUNGATA SOTTO-MASSIMALE:

Esperimento 1

Esperimento 2

Quanto tempo ci vuole affinché l’attività elettromiografica ritorni a livelli iniziali?
Viene chiesto al soggetto di iniziare la contrazione, quando l’attività elettromiografica del muscolo arriva a due volte quella iniziale chiedono di interrompere il compito motorio. Seguono periodi di riposo che possono andare da 1 o 2 sec fino a 240 sec .

Si rileva che l’attività elettromiografica in seguito a 1 o 2 sec di riposo è simile a quella registrata alla fine del compito motorio, dimostrando che non c’è stato alcun recupero. Dopo pause di 15, 30 e 60 secondi l’attività elettromiografica si mantiene comunque alta rispetto alle condizioni basali. Solo dopo periodi di riposo pari a 120 e 240 secondi l’attività elettromiografica ritorna ad essere paragonabile a quella registrata all’inizio dell’esperimento.

Quindi gli autori concludono che, affinchè il motoneurone recuperi, ci vogliono come minimo 120 secondi di pausa fino a 240 per ritornare alle condizioni iniziali.
All’inizio dell’esperimento si ha una unità motoria attiva, alla fine sono attive 4 unità motorie.  Inoltre, definiscono in maniera esatta che le tempistiche di recupero dell’eccitabilità del motoneurone seguono un andamento esponenziale decrescente, quindi in cui dopo circa dopo 28 secondi di riposo si ha un 63 % di recupero, mentre dopo 240 secondi di pausa il recupero è pressoché completo (tendente al 100%).

Dimmi come questo articolo possa avere a che fare con la riparazione del midollo spinale o comunque sulla ricerca condotta da SPINAL
Bisogna tener presente che alcune tecniche utilizzate oggi in neuroriabilitazione, basate su protocolli protratti e costanti, hanno determinati effetti sul sistema nervoso, uno di questi è proprio il fenomeno di adattamento della frequenza di spike a cui vanno incontro i motoneuroni. L’articolo in oggetto offre importanti indicazioni in termini di tempistiche di recupero della capacità di scarica del motoneurone e presuppone di tener conto di tali tempistiche nello sviluppo di nuovi protocolli riabilitativi, più efficaci di quelli attualmente in uso.

Qual’è stata la reazione delle fisioterapiste presenti al JC?
Erano molto interessate: osservazioni simili si potrebbero replicare anche qui al Gervasutta, hanno discusso sulle modalità per metterle in atto.

Le fisioterapiste adoperano il Lokomat, questa macchina produce lo stesso adattamento dei motoneuroni?
Gli effetti dell’allenamento passivo indotto da questo esoscheletro robotizzato sulle proprietà elettriche del motoneurone non sono noti e potrebbero essere uno spunto di investigazione qui al Gervasutta.

In quali ambiti riabilitativi possono essere utilmente tenute in evidenza queste conclusioni?
In generale, bisogna tener conto del fatto che qualsiasi tipo di stimolazione, se protratta, induce adattamento. Quindi, è necessario considerare che l’introduzione di fonti di variabilità potrebbe prevenire meccanismi di adattamento. Ad esempio, parlando di elettrostimolazione, l’utilizzo di protocolli di stimolazione intrinsecamente variabili potrebbe contrastare l’insorgenza di simili fenomeni.

E’ seguita una discussione alla tua presentazione?
Abbiamo discusso a lungo del fatto che non è stata quantificata la forza di contrazione impressa dal volontario, per es. con un dinamometro. Infatti, anche se i volontari venivano istruiti a mantenere costante la frequenza di scarica dell’unità motoria target, non è detto che anche la forza contrattile si conservasse costante a causa dell’insorgenza di possibili meccanismi di affaticamento muscolare.

Queste osservazioni inficiano la validità delle conclusioni di questo studio?
No, non inficiano le conclusioni dello studio che risultano essere molto interessanti per le osservazioni fatte sul motoneurone.

Questo studio in qualche modo ti servirà nel tuo lavoro?
Sì perchè io lavoro sui circuiti locomotori spinali e il motoneurone è l’effettore finale dell’output locomotorio in quanto tutta l’attività neurale che riguarda movimento e postura converge su di esso.

GIULIANO TACCOLA: I progress sono l’annuale appuntamento di verifica  dello stato di avanzamento del progetto di dottorato (il dottorato in SISSA dura quattro anni). La forma è quella di una presentazione scientifica in cui viene descritto l’obiettivo che ciascuno si é posto, la metodologia che ha utilizzato, i risultati raccolti. Il dottorando procede quindi con una argomentazione dei risultati ottenuti e delle conclusioni dello studio che indicano anche come proseguirà il proprio lavoro: le prospettive future.

Il progress é una tappa fondamentale perché ti richiede di fare il punto sul lavoro che hai svolto e di porti domande su come il tuo lavoro potrebbe proseguire. Nello stesso tempo è un momento di valutazione da parte del collegio docenti che possono rendersi conto dell’andamento del progetto di tesi che sono molto diverse tra loro riguardando tutto l’intero ambito della neurobiologia.

Per il laboratorio SISSA di Udine erano presenti Francesco Dose, Nejada Dingu e Fiamma Romagnoli, rispettivamente del terzo, secondo e primo anno di dottorato in Neurobiologia. Hanno presentato i report della loro attività dell’anno. Francesco ha aggiornato lo stato di avanzamento del suo progetto sulla stimolazione del midollo spinale con le onde rumorose. Nejada ha presentato il suo lavoro sulla mobilitazione, sul training degli arti e la facilitazione della funzionalità dei circuiti spinali. Fiamma ha presentato un progetto che riguarda una particolare nuova tecnologia per riparare i nervi periferici che hanno subito lesione.

Com’è andata? Si è visto l’avanzamento dei lavori? Si è potuto valutare lo stato di salute dello spinal lab?
Il lab di Udine nel contesto della SISSA ha per i progetti presentati una vocazione più vicina alla medicina sperimentale in termini applicativi. Questo è la caratteristica di Spinal. E’ stata inoltre l’occasione di far conoscere ai colleghi quello che stiamo facendo, visto che le occasioni di scambio non sono poi molte ed è un momento in cui si ricevono molti buoni consigli.

Da chi è composto il pubblico che assiste ai progress?
Ovviamente gli studenti della SISSA, ricercatori, assegnisti e poi quasi tutti i docenti del PhD di Neurobiologia

E tutti possono intervenire con domande osservazioni…?
Chiunque può intervenire o fare domande, in genere queste vengono dalla commissione dei docenti. La presentazione del dottorando dura 15 minuti e poi c’è la discussione che dovrebbe durare 5 minuti ma di solito si prolunga anche per più di 10 minuti. C’è modo per interloquire. Il tutto viene condotto in lingua inglese.

Per i ragazzi sono momenti di grande tensione perché il progress ha tutte le caratteristiche di una vera valutazione che ti regala anche momenti di soddisfazione perché vedi che il tuo lavoro si inserisce al meglio all’interno di quanto fanno gli altri lab in SISSA e c’è soddisfazione, ti da la misura dell’appartenenza ad una comunità più ampia

Può essere un’occasione di importante stimolo, di suggestioni per proseguire nel proprio lavoro?
Sì, sicuro, è vero. Nei casi più fortunati un progetto di tesi avanza e prosegue con le pubblicazioni. Essendo però  un progetto quadriennale sono queste le occasioni per mettere  insieme tutto quello che hai fatto e ricondurlo allo stesso argomento

Francesco ha all’attivo quattro pubblicazioni, Nejada ne ha una e un’altra in preparazione. Poi sarà molto importante quello che riusciranno a fare nella tesi finale. Per loro il progress è soprattutto un’occasione per avvicinarsi ai momenti di discussione scientifica come ne avranno in futuro presentando i loro dati a meetings e seminari internazionali.

INTERVISTA A NEJADA DINGUE E A FRANCESCO DOSE

Come si vive l’arrivo, l’incombere di un progress?
F. Con tanta tensione
N. E tanto lavoro e studio

Mi chiedo: vi sembra utile questa valutazione durante il percorso per il dottorato? 
F. Sì, ti aiuta a verificare a che punto sei nel tuo progetto, ti aiuta a raddrizzare il tiro, per così dire, se nel progress emergono “deviazioni” dal filone principale del lavoro

Ti consente di avere uno sguardo d’insieme su quello che hai fatto fino a quel punto…
N. Ricevi uno sguardo esterno, al termine della presentazione c’è un momento di discussione e ti sono poste domande, si riflette meglio sui dati raccolti, su che cosa si potrebbe fare ulteriormente, che cosa  non va e che cosa va bene e quindi l’indicazione a proseguire in quella direzione.

Quindi non è solo un momento di valutazione ma anche di confronto e aiuto.
F. E’ soprattutto un confronto, non è tanto importante la valutazione ma quello che esce dalla discussione, dalle osservazioni.

Il progress appena sostenuto vi ha aiutato in qualche misura a modificare l’impostazione del vostro lavoro o via ha confermato nella positività del percorso che state facendo?
N. A me sono venuti suggerimenti di nuovi esperimenti che si potrebbero fare che io non avevo indicato nelle prospettive future del lavoro.
Il resto è andato bene: ho presentato i miei risultati, avevo nuovi dati da mostrare tra cui le registrazioni a livello cellulare. L’anno scorso avevo presentato dati che suggerivano delle indicazioni a livello di network, come funzionano i circuiti. Quest’anno ho integrato e approfondito da un punto di vista cellulare quindi oltre al network anche singole cellule, in particolare il motoneurone

F. Io dovrò affrontare una fase di studio più elaborato in vista della tesi, si tratterà di imparare a presentare in maniera più approfondita e forse più brillante l’importante lavoro di questi anni.

Come vengono accolte le vostre presentazioni in SISSA data la particolarità dell’argomento?
F. N. siamo gli unici che lavorano all’interno di un ospedale e questo è l’aspetto che desta maggior attenzione: che siamo a contatto con i clinici.

In conclusione
N. E’ un momento molto utile, lavori tutto l’anno al tuo progetto e serve un momento di discussione in cui hai un punto di vista esterno che considera in maniera oggettiva i tuoi risultati, vedono quello che tu non riesci perché sei immersa nel tuo lavoro. I nostri percorsi sembrano essere nella giusta direzione.

Quanto avete dormito il giorno dopo il progress?
[Si ride]

Francesco Dose, dottorando SISSA, primo autore dello studio

Giuliano Taccola, ricercatore SISSA e coordinatore dello studio

Una tecnica multi-sito e a bassa frequenza per stimolare i neuroni

15 luglio 2015

Pazienti, medici e ricercatori guardano con grande speranza all’elettrostimolazione epidurale, una metodologia medica che potrebbe alleviare la condizione delle persone affette da paralisi da lesione spinale. La tecnica è ancora relativamente rudimentale, ma grazie alla ricerca è in continuo miglioramento. Un gruppo di scienziati (anche della SISSA), che ha pubblicato una ricerca sulla rivista di riferimento in questo settore, Spinal Cord (del gruppo Nature), propone un nuovo approccio metodologico, basato sulla distribuzione della stimolazione e la modulazione della frequenza degli impulsi elettrici, che ha dato buoni risultati nei test in vitro. L’elettrostimolazione epidurale è una metodologia medica che già da qualche anno viene utilizzata per aiutare i pazienti colpiti da paralisi a seguito di una lesione spinale. Consiste nell’impianto di elettrodi in prossimità delle radici dei nervi dorsali (che portano il segnale “sensoriale” in entrata) del midollo spinale al di sotto del livello del trauma e nell’applicazione di stimoli elettrici di varia intensità e frequenza. Questa tecnica, che produce o facilita la produzione di pattern di attivazione nei nervi motori (ventrali, in uscita) ha mostrato risultati promettenti e gli scienziati sperano che un giorno possa aiutare le persone paralizzate per esempio a stare in piedi in equilibrio e muovere qualche passo, oltre che a ripristinare il controllo degli sfinteri e la funzione sessuale. C’é ancora molta strada prima di raggiungere questo scopo, e per questo la comunità scientifica sta moltiplicando gli sforzi per migliorare questa metodologia. “Finora la maggior parte della ricerca si è concentrata sui materiali e sulla tecnologia dei dispositivi. Il nostro lavoro invece si focalizza sulla natura e la qualità del segnale elettrico che viene erogato dagli elettrodi”, spiega Giuliano Taccola, ricercatore della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) di Trieste che ha coordinato lo studio. “La domanda che tutti si pongono è la stessa: come fare per ottenere risposte locomotorie efficaci? Crediamo che in questo senso sia importante modulare meglio il segnale elettrico e individuare precisamente in quali punti debba venire applicato”. “Le tecniche attuali consistono nell’applicare un segnale ad alta frequenza in maniera generalizzata. In questo modo si ottiene una stimolazione ‘cumulativa’ e piuttosto indifferenziata di un gruppo di fibre nervose. Noi abbiamo invece adottato un approccio “multi-sito”: la stimolazione elettrica viene applicata in diversi punti del circuito”, spiega lo scienziato. In questo studio Giuliano Taccola e colleghi hanno lavorato con dei circuiti neuronali spinali preparati in vitro. Questo ha permesso di controllare in maniera molto fine i siti di stimolazione, oltre che registrare le risposte del network con grande precisione. “L’altra novità introdotta nel nostro studio è l’uso di stimolazione a bassa frequenza”. La combinazione di questi due fattori (frequenza del segnale e siti multipli) ha prodotto pattern di risposta locomotoria molto efficienti. “Con questo lavoro abbiamo definito una nuova strategia di stimolazione del midollo spinale per l’attivazione dei neuroni motori che potrebbe essere importata anche in molti degli attuali elettrostimolatori utilizzati in clinica”. Il primo autore dello studio, svolto in collaborazione con il laboratorio SPINAL presso l’Istituto di Medicina Fisica e Riabilitazione (IMFR) dell’Ospedale Gervasutta di Udine (dove sono stati raccolti i dati sperimentali) e della Università Cattolica di Lovanio in Belgio, è Francesco Dose, un giovane dottorando della SISSA.

LINK UTILI: • Link all’articolo originale su Spinal Cord: http://goo.gl/DUr1Wg

Crediti: SISSA Contatti: Ufficio stampa: pressoffice@sissa.it Tel: (+39) 040 3787644 | (+39) 366-¡©-3677586 via Bonomea, 265 34136 Trieste

“Electrical stimulation able to trigger locomotor spinal circuits also induces dorsal horn activity”

La stimolazione elettrica capace di attivare i circuiti locomotori spinali puo anche evocare l’attività delle corna dorsali

E’ il primo articolo di Nejada, frutto di una collaborazione internazionale, accolto dalla rivista della società medica internazionale di neuromodulazione. I nostri studi di elettrostimolazione su preparati di base saranno letti da persone che impiantano dispositivi chirurgicamente ogni giorno.

Nejada Dingu Ronald Deumens Giuliano Taccola

E’ un articolo a tre firme, il primo è quello di Nejada Dingu, di Giuliano Taccola, e quello di Ronald Deumens che ha seguito la fase di analisi dei dati. Il lavoro si incentra sugli effetti sul midollo dorsale di una ripetuta stimolazione elettrica: normalmente stimoliamo la radice dorsale per valutare la risposta locomotoria nell’area ventrale, in questo caso abbiamo utilizzato una stimolazione dorsale, con treni di stimolazione tradizionale, in grado di attivare la locomozione fittizia e Nejada ha registrato anche da una radice dorsale.

Eravamo interessati a vedere come rispondeva il midollo dorsale alla prolungata stimolazione elettrica ripetuta per circa 45 minuti

Il risultato?

Quello che abbiamo visto è che una stimolazione elettrica prolungata in grado di evocare l’attività del network locomotorio genera anche un aumento di eccitabilità a livello del network dorsale, questo potrebbe tradursi in un cambiamento di come gli stimoli dolorifici raggiungono il midollo spinale.

Nel senso che il dolore diminuisce o aumenta?

La stimolazione produce un aumento dell’attività dei network dorsali. L’aumentata eccitabilità potrebbe corrispondere sia ad un aumento che a una diminuzione del dolore. Lavorando con il midollo spinale isolato non abbiamo una misurazione della soglia dolorifica.

Che importanza ha o può avere questa osservazione?
Per esempio che anche una stimolazione epidurale sperimentale per il recupero della postura eretta dovrebbe tenere conto di queste valutazioni perché, avendo dimostrato che c’è una alterazione dell’integrazione degli impulsi a livello dorsale, sarebbe necessario capire se ne consegue una variazione della percezione sensoriale e dolorifica 

Nello stesso tempo è necessario ripensare i protocolli di stimolazione per evocare l’attivazione del cpg in modo che l’effetto non coinvolga anche i network dorsali.

Poiché abbiamo mandato questo articolo alla  rivista  ufficiale della società internazionale di Neuromodulazione ci siamo confrontati con esperti che hanno una lettura prettamente clinica.

Copertina di un numero di Neuromodulation

La domanda che probabilmente si sono fatti sarà stata: come potrebbe diventare utile questa informazione a un medico anestesista e che impianta di routine simili dispositivi?

Le nostre pubblicazioni quest’anno si sono rivolte soprattutto a società ed un pubblico prevalentemente medici: è il risultato di un percorso che è nato dal momento in cui mi sono trovato all’interno di una struttura ospedaliera e mi sono chiesto come la ricerca di base possa essere di supporto, di interesse per l’ambiente clinico.  E’ un processo molto complesso perché la possibilità di tradurre i risultati della ricerca di base in un ambito clinico presuppone una struttura complessa in termini di persone, una massa critica adeguata e competenze diverse.

Abbiamo trovato un pubblico clinico, rappresentato dalle riviste di società mediche, che invece si sono mostrate molto interessate ai nostri contributi facendo anche osservazioni e interpretazioni che a noi sfuggivano.

Con questa pubblicazione restituiamo a Nejada la piena soddisfazione di tutto il lavoro svolto in questi ultimi due anni, lo sforzo profuso presenta qualcosa anche per il suo futuro a dimostrazione di quanto ha fatto.

NEJADA DINGU

Era parte del lavoro già iniziato durante la tesi, di cui abbiamo esteso l’analisi e che quindi ha preso un suo peso autonomo.

Veder pubblicato un articolo sul tuo primo lavoro, a distanza, che effetto fa?
Un bel effetto, mi fa piacere che sia stato pubblicato perché vedo concretizzato un lavoro.

Un lavoro importante? Di che cosa stiamo parlando?
Sono stati i primi esperimenti che ho fatto qui a Spinal, prima di iniziare il progetto con BIKE e il  movimento passivo. Stavo facendo esperimenti in cui utilizzavo solo la stimolazione elettrica per attivare il CPG locomotorio e in quella occasione abbiamo deciso di osservare gli effetti della stimolazione elettrica a livello dorsale.

A chi è venuta l’idea di controllare gli effetti a livello dorsale?
E’ stato Giuliano, non so bene come sia iniziato il progetto. Quando sono arrivata qui si parlava appunto di valutare anche il compartimento dorsale e io mi ci sono dedicata.

Quando avete deciso di pubblicare i dati raccolti?
La cosa era nell’aria da un po’. Avevamo questi risultati e volevamo cercare di pubblicarli perché non andassero persi. Sono i risultati di una osservazione che nessun altro ha fatto.

Qual è stata l’importanza della collaborazione con Ronald Deumens per la produzione di questo articolo?
Ci ha aiutato ad interpretare i dati perché la parte somatosensoriale e dolorifica sono il suo ambito specifico di ricerca.

E’ una soddisfazione e una spinta ad andare avanti.

Nomi dei collaboratori del laboratorio Spinal 2015

Francesco Dose sta portando a termine con successo la sua tesi di dottorato SISSA in Neurobiologia che riguarda diversi progetti sulle stimolazioni elettriche.

Uno di questi progetti ha già avuto numerosi riscontri ma la cosa importante è che tutti i dati che abbiamo pubblicato sull’argomento si inseriscono in un percorso organico. Quando un progetto di PhD riesce a produrre dati scientifici in maniera molto coerente con l’obiettivo finale del progetto è, a mio avviso, sinonimo di un percorso che sta funzionando bene.

Questo vuol dire che state ottenendo dei risultati?
Sì, abbiamo pubblicato quattro papers con Francesco e stiamo terminando un altro manoscritto che potrebbe rivelarsi il più importante della serie.

Di che risultati si tratta?
Risultati che partono dalle osservazioni raccolte in un mio primo paper del 2011 sui nuovi protocolli ‘rumorosi’ di stimolazione per attivare i circuiti neuronali per la locomozione nel midollo spinale. In qualche modo, partendo da un fenomeno che non riuscivo ad interpretare ma che trovavo efficace, ci stiamo progressivamente muovendo verso la comprensione di un meccanismo che potrebbe permetterci di avere gli stessi effetti che si ottengono con protocolli di stimolazione altamente variabile ma applicando protocolli di stimolazione molto più semplici.

Questo lavoro verrà verificato in vivo? Questo è tutto un lavoro che stiamo facendo in vitro. Poi, proprio lo scorso giugno sono tornato in Belgio dove, con l’aiuto del dott. Ronald Deumens, ho fatto esperimenti che giudico molto promettenti. Lo studio dei meccanismi in vitro si è dimostrato un ottimo metodo per arrivare a replicare alcune osservazioni anche in un modello preclinico.

In Belgio ho conosciuto Patrice Forget, un medico anestesista che collabora nell’impianto chirurgico di elettrodi epidurali per la modulazione del dolore. Tutti insieme abbiamo lavorato su un progetto recentemente pubblicato. Patrice inoltre ci sta aiutando a trovare applicazioni cliniche di alcuni dei concetti emersi dal lavoro sperimentale.

Nejada Dingu sta continuando a lavorare sul dispositivo sulla mobilitazione passiva ideato da me e realizzato da John Fischetti.

Topolino sorridente con la bicicletta

Si tratta di un modello di stimolazione periferica in vitro molto vicina alla locomozione reale. Nejada ed io studiamo quello che succede nel midollo spinale sottoposto a intenso training locomotorio. Già dai primi esperimenti mi sono posto una domanda su cui riflettere: quanta mobilitazione bisogna fare? (nel nostro modello è molto più facile fare una valutazione perché abbiamo la possibilità di monitorare continuamente il comportamento del midollo spinale durante l’esercizio).
Nel contempo cerchiamo di trovare quanti più aspetti di studio del nuovo modello utilizzando un approccio multidisciplinare. Cioè analizziamo come reagisce il midollo spinale dopo una lunga mobilitazione passiva e affrontiamo lo studio utilizzando tecniche anche diverse dall’elettrofisiologia, per questo Nejada sta eseguendo esperimenti di biologia molecolare con l’aiuto di Elsa Fabretti e Tanja Bele dell’Università di Nova Goriza. Con loro studiamo alcuni cambiamenti che avvengono nelle cellule del midollo spinale in seguito a questo tipo di attività.

Ci piacerebbe accostare alle nostre registrazioni funzionali un dato che ci mostri come alcune sostanze nel midollo spinale cambiano in seguito ad esercizio protratto e, soprattutto, quando incominciano a cambiare e per quanto tempo permane questa modificazione dopo la fine dell’esercizio.

Fiamma Romagnoli

Fiamma Romagnoli, arrivata a febbraio, sta facendo il suo primo anno di dottorato. Il progetto di Fiamma risale ad alcuni miei esperimenti preliminari, che adesso lei sta portando a termine al meglio, relativi ad un nuovo substrato per la riparazione dei nervi periferici.
Una lesione spinale è un disturbo molto ampio e variegato, non basta studiare il midollo spinale per porvi un eventuale rimedio o indurre un recupero anche parziale ma bisogna considerare il sistema neuromotorio nella sua interezza. Innanzitutto si deve valutare la condizione dei nervi periferici dopo un disuso cronico anche di molti anni e quindi avere a disposizione dei meccanismi per facilitare la trasmissione dei segnali.

dott.Ronald Deumens dell’Università Cattolica di Lovanio

Un altro progetto nato in Belgio in collaborazione con Ronald Deumens riguarda il danno dei nervi periferici. A questo lavoro partecipa anche Nejada Dingu che, in particolare, ha seguito l’analisi di alcuni dati comportamentali. C’era una grande mole di dati risultanti dall’analisi istologica e dall’analisi comportamentale. Nejada li ha analizzati e valutati con strumenti di analisi matematica e statistica. Io ho fatto la parte sperimentale: si è trattato di standardizzare un metodo di lesione di un nervo periferico.

Elena Fabiani è rimasta con noi fino a giugno. E’ una persona che merita, la collaborazione con lei è stata molto preziosa. Ha una formazione fisico-matematica. Si è trattato di consegnare a lei i dati sperimentali che abbiamo raccolto chiedendole di utilizzare modelli di analisi matematica, che noi non padroneggiamo, per cercare di evidenziare eventuali differenze che fino ad oggi potrebbero esserci sfuggite. Nel dettaglio si è trattato di cercare di capire, impiegando complessi algoritmi di analisi e simulazione matematica, se è possibile individuare la presenza del ritmo locomotorio, quindi del funzionamento del CPG (Central Pattern Generator), utilizzando solo pochi siti di registrazione. Questo rappresenterebbe per noi una facilitazione tecnica perché potremmo fare esperimenti che adesso non possiamo, potremmo provare a ridurre la nostra preparazione sperimentale e individuare zone specifiche del midollo spinale in cui il programma locomotorio ha origine. Da un punto di vista più concettuale inoltre, riteniamo che queste informazioni potrebbero darci delle idee, delle conoscenze su come è organizzata la rete neuronale del midollo spinale.

Apparecchiatura per registrazioni elettrofisiologiche

Giulia Bernardon si è laureata nell’aprile di quest’anno. Il suo è stato un progetto di tesi abbastanza tortuoso, come lo è la Scienza talvolta, che però alla fine ha dato soddisfazione: avevamo una molecola, un neuro peptide che volevamo conoscere meglio e abbiamo dovuto individuare su quale porzione del sistema neuromotorio facesse effetto. Si è trattato quasi di un gioco investigativo. Giulia è riuscita ad individuare il tipo specifico di questa famiglia di molecole e il target su cui il neuro peptide agisce, quindi il bersaglio fisiologico. Ora il testimone passa a Nejada, abbiamo già provato ad utilizzare questa molecola in associazione alla mobilitazione.

Ancora una volta si tratta di riuscire a combinare, far incontrare le diverse individualità del gruppo attorno a problemi scientifici comuni proprio perché questo è lo spirito della ricerca sul midollo spinale: sembra che tante linee, tante osservazioni che erano parallele tra loro si trovano ad essere molto più efficaci quando combinate. Questo è il processo dinamico che riproduciamo in laboratorio.

Con la dott. Sciancalepore dell’Università di Trieste sto seguendo la valutazione funzionale delle cellule muscolari sottoposte a stimolazione elettrica. Infatti, alcune delle soluzioni che abbiamo proposto per il midollo spinale si stanno rivelando utili in un altro tipo di cellula eccitabile, la miofibra, la cellula del muscolo. Si tratta di valutare come la stimolazione elettrica, con alcuni dei protocolli che abbiamo messo a punto per i neuroni, possa rivelarsi utile anche per il reclutamento del muscolo. Questa ricerca è in fase avanzata, iniziata già dall’anno scorso.

Dopo cinque anni dai primi esperimenti allo Spinal lab di Udine risulta evidente che sono diversi i campi di ricerca cui ci siamo dedicati, e quello che emerge è la maturità che ha raggiunto il laboratorio, la propria riconoscibilità scientifica internazionale. Il lavoro svolto a Udine si inserisce nel progetto Spinal senza sovrapposizioni con il lavoro che si svolge a Trieste: si è anzi creato un progetto di team in due città diverse. A Trieste ci si è rivolti più alla comprensione e alla protezione dal danno: ovvero a capire cosa succede subito dopo una lesione spinale e come si possa risparmiare la morte delle cellule spinali dopo il primo evento fisico. Qui a Udine, ci concentriamo su quello che possiamo fare una volta che la lesione è già avvenuta, una volta che il midollo è isolato dai centri sopraspinali: abbiamo deciso di rivolgere i nostri sforzi a beneficio della popolazione che vive già una condizione cronica e che potrebbe utilizzare alcune funzioni che sono ancora latenti (almeno così sembrano far credere molte delle recenti osservazioni nella ricerca). E’ per questo che si parla sempre più spesso di risvegliare il midollo o di ri-insegnargli quello che sapeva fare e che adesso, senza il controllo della volontà, non sa più fare.

Credo che questo, dopo cinque anni, possa farci dire che importanti obiettivi sono stati raggiunti. Obiettivi che inizialmente ci sembravano molto ambiziosi e che però in qualche modo sono stati ottenuti con lavoro, perseveranza, impegno e bravissimi giovani scienziati che hanno iniziato la loro carriera partendo dallo studio delle lesione del midollo spinale.

2009 Giuliano Taccola all’apertura dello Spinal Lab di Udine

A quattro anni dalla prima pubblicazione di un lavoro scientifico con i dati raccolti nel laboratorio Spinal di Udine, Giuliano Taccola fa il punto sul lavoro di ricerca del laboratorio e sulla organizzazione che ha dato del gruppo di ricerca.“Preferisco che ciascuno (dottorandi, borsisti post laurea e laureandi) segua un proprio progetto, è una questione importante anche perché in questo modo il lavoro può restituire più soddisfazione e offrire maggiore capacità di gestione autonoma del proprio studio. Spinal vuole formare giovani scienziati che si appassionino allo studio della fisiopatologia del midollo spinale ed in futuro possano trovare nuove e valide soluzioni. Lavorare con responsabilità li aiuta a crescere in questa prospettiva.

2015 il gruppo dello Spinal Lab. di Udine

Tutti i progetti confluiscono nel grande capitolo che il lab. Spinal di Udine si è proposto di affrontare cioè metodi e strategie per sfruttare il Central Pattern Generator dopo una lesione spinale per riattivare le reti neuronali sottolesionali e limitare il danno funzionale. Il lavoro è focalizzato nello studio dei meccanismi che sostengono un’eventuale recupero dopo una lesione spinale utilizzando preparazioni biologiche in vitro. Questi modelli di studio permettono di estrapolare gli elementi di base del funzionamento del midollo spinale, ad oggi, ancora in gran parte sconosciuti. Infatti, il motore della locomozione nel midollo spinale, una complessa rete di neuroni chiamata Central Pattern Generator, in molte lesioni anche croniche si trova disconnesso dagli input volontari e per questo rimane “addormentato, in stand by”: si tratta quindi di utilizzare ciò che rimane, le informazioni che sono ancora contenute nel CPG per cercare di riattivarne almeno in parte le funzioni. Cerchiamo di trovare le strategie per accedere alle informazioni residue poste a livello lombare con le quali non è più possibile dialogare perché l’integrità delle fibre può essere stata compromessa. Si sta affermando il concetto che le diverse modalità con cui possiamo stimolare il CPG dopo la lesione spinale in realtà possano avere un valore sinergico, quindi se combinati possano avere un effetto superiore alle singole modalità di accesso. Le modalità sono la stimolazione elettrica del midollo spinale o delle afferenze periferiche e la stimolazione farmacologica, ovvero la somministrazione di farmaci. Si tratta di studiare meglio che significato hanno le sostanze endogene del Sistema Nervoso Centrale a livello del CPG e quindi quali poter applicare dall’esterno per aumentare la funzionalità del network. La terza importante strategia di intervento riguarda la stimolazione maccanica, ovvero la riabilitazione: la mobilitazione assistita del passo può rieducare il CPG a fare quello che faceva prima della lesione spinale? a risvegliarsi? Tutto questo lavoro si svolge nella convinzione che il recupero del programma locomotorio può restituire benefici alla persona con lesione, anche se sappiamo che la locomozione è qualcosa di più complesso del semplice muovere le gambe in maniera alternata. La locomozione in un ambiente reale prevede soprattutto il mantenimento della stazione eretta, il recupero dei sistemi di compenso istantaneo, automatico dopo lo sbilanciamento e tutta un’altra serie di situazioni dinamiche. Se riusciamo però a capire come riattivare il network per la locomozione probabilmente siamo già a metà strada, avremmo infatti imparato un linguaggio da estendere anche a tutti gli altri network del midollo spinale che hanno subito una simile disconnessione dopo una lesione spinale. La nostra è una modalità per cercare di capire come le cellule del midollo spinale parlino tra loro, come fluisca l’informazione e come si organizzino per elaborare un segnale ritmico in uscita. Noi ci concentriamo sul network locomotorio ma abbiamo la consapevolezza che non basta far funzionare quei neuroni per camminare e non basta camminare per arginare la disabilità di una lesione spinale. E’ vero che più riusciamo a capire come riattivare una funzione dopo una lesione spinale tanto più potremmo ragionevolmente sperare, per esempio, di ottenere e recuperare altri tipi di funzioni: viscerali, autonomiche… compromesse da una lesione.Ovviamente ci deve essere tutta una comunità scientifica intorno che affronta il problema da diversi punti di vista e condivide le proprie osservazioni. Ecco perchè è importante comunicare i risultati ottenuti pubblicando su riviste scientifiche, partecipando, quando possibile, a meetings e congressi ma anche mantenere questo blog per informare gli interessati che stiamo lavorando in stretta relazione a molti altri scienziati che si muovono in questo campo. Qui il nostro lavoro sfuma, mentre vorremmo passare il testimone a qualcuno nel mondo che ha responsabilità cliniche per verificare la reale applicabilità terapeutica delle nostre osservazioni. Questo è però il passaggio più delicato (chiamato traslazione) e su cui si concentrano, al momento, le maggiori attenzioni mondiali tanto da individuare la necessità di formare un nuovo profilo di scienziati a ponte tra le scienze di base e la medicina e che abbiano le competenze per scovare nella ricerca di base ciò che potrebbe esserci di utile per la terapia. Ho l’impressione che ogni giorno al mondo, in questa ipotetica staffetta, troppo spesso, il testimone cada vanificando gli sforzi della ricerca di base e limitando la possibilità di introdurre nuove cure. Riassumendo: da un punto di vista scientifico le tre modalità di stimolazione del CPG sono quelle su cui ci muoviamo attualmente e ognuno dei progetti che si stanno seguendo in laboratorio ha una particolare specificità in questo contesto. Dal punto di vista organizzativo, il mio ruolo in questi anni è stato quello di proporre alcune mie idee che ho già preliminarmente testato come fattibili ed interessanti con dei miei esperimenti. Quindi affidare queste mie ‘creature’ agli studenti e coordinarli e supervisionarli nel lavoro sperimentale e nell’analisi. E’ bello vedere come le idee iniziali vengano arricchite dai loro esperimenti e dall’apporto critico personale degli studenti. Molte poi sono le occasioni in cui le persone lavorano insieme e mettiamo insieme le esperienze dei singoli progetti per valutare un eventuale effetto additivo, sinergico delle scoperte di ciascuno.

Francesco Dose davanti al suo poster:  ”Il neuropeptide ossitocina con il contributo della serotonina endogena facilita la locomozione in vitro indotta chimicamente nel midollo spinale neonato.”

Francesco Dose:
Siamo stati al Congresso della Federazione Europea di Neuroscienze, quest’anno si è tenuto a Milano al Centro Congressi MiCo. Sono stati cinque giorni densi di interventi di personalità, provenienti da tutto il mondo, di diversi campi di ricerca.

C’era tantissima gente.

Abbiamo seguito diversi seminari, uno, sull’optogenetica, mi è sembrato particolarmente interessante: è la capacità di indurre l’attivazione di neuroni specifici con l’utilizzo della luce. Si tratta di neuroni geneticamente modificati che si attivano grazie all’accensione di una luce.
E’ possibile indurre effetti inibitorio, eccitatorio…dipende dal tipo di neurone.

Perché ti ha colpito?
Perché penso che potrà avere molti sviluppi in futuro.

Può riguardare anche i motoneuroni?
Sì, sì, sarebbe molto bello sperimentarlo qui da noi.

Argomenti sul midollo spinale ce n’erano veramente pochi, c’erano alcuni poster sul treadmill per il recupero del cammino dopo lesione. Su 600 poster al giorno, due sessioni, non c’era quasi nulla sul midollo spinale. Più che altro gli argomenti vertevano sul comportamento, l’ippocampo, uso di droghe.

Avete avuto occasione di discutere con qualcuno sul vostro poster? Ha suscitato interesse?
Sì, diverse persone ci hanno chiesto spiegazioni, hanno preso appunti… c’è stato molto movimento.

Avete preso contatti con qualcuno?
Non precisamente. Una ragazza che sta facendo un lavoro con lo zebrafish per studiare la locomozione, mi ha detto che avrebbe adoperato l’ossitocina e quindi mi ha chiesto informazioni e si è fatta spiegare il poster, ha chiesto che cosa avrebbe dovuto aspettarsi. E’ stata una occasione per spiegare le proprie idee, per condividere le proprie conoscenze con altre persone.

Che cosa hai tratto dal congresso?
Si è trattato di allargare la propria capacità di vedere, di porsi in maniera diversa rispetto agli argomenti che trattiamo.

Nejada Dingu davanti al suo poster:  ”L’attività locomotorio-simile modula l’eccitabilità delle corna dorsali nel midollo spinale di ratto neonato”

Nejada Dingu, dammi la tua versione della vostra partecipazione al congresso.
E’ stata la prima volta che partecipavo ad un congresso di questa portata in materia di Neuroscienze.

E’ stato molto bello perché ti da l’opportunità di conoscere neuroscienziati provenienti da tutto il mondo, anche se era il Forum Europeo per le Neuroscienze. Hai la possibilità di conoscere gruppi che lavorano su cose diverse, c’è la possibilità di scambio, la possibilità di nuove collaborazioni.

C’è stato qualcosa di concreto in tal senso?
Di scambi sì, durante la sessione poster. E’ venuta tanta gente a chiedere chiarimenti e spiegazioni, prendevano appunti, magari qualcuno potrebbe anche contattarci.

Che cosa li colpiva di più?
La maggior parte delle persone mi ha chiesto di spiegare il lavoro, forse è un argomento che a loro interessa particolarmente o su cui lavorano. Ho cercato di fare del mio meglio.

Oltre la sessione poster c’erano i seminari. Il congresso era molto grande e forse un po’ dispersivo, gli argomenti interessanti si sovrapponevano quindi eri costretta a scegliere. Ho seguito seminari sui neurotrasmettitori e GABA, plasticità sinaptica, sinapsi silenti, potenziamento sinaptico. Ho seguito alcuni seminari sull’optogenetica e di elettrofisiologia su argomenti di base come plasticità, neurotrasmettitori, recettori.

Hanno presentato qualcosa di nuovo?
Non sul midollo spinale né sui network locomotori spinali. Il tutto era incentrato sul cervello, neuroscienze cognitive, genomica, staminali.

Si può fare il punto su cosa avete portato a casa?
Per me è stata una prima occasione per affacciarmi sull’ambiente delle Neuroscienze che è un ambito molto vasto e poi è l’occasione per accedere ad un atteggiamento diverso verso il proprio lavoro: persone che lavorano in altri campi ti possono porre domande alle quali non avresti mai pensato, si pongono da un’altra prospettiva.

Giuliano Taccola nella biblioteca della SISSA

SPINAL lab, sull’esempio dei più importanti centri dedicati alla para-tetraplegia in Europa e Nord America, è una struttura di ricerca dedicata allo studio delle lesioni spinali collocata all’interno di una realtà clinica. Continua a leggere →

Il 16 settembre 2005 presso l’Istituto di Medicina Fisica e Riabilitazione , IMFR, Gervasutta  è stato presentato il progetto SPINAL, un laboratorio di ricerca sul midollo spinale: Spinal Patient Injury Neurorehabilitation Applied Laboratory.  I due partner eccellenti: SISSA, Scuola Internazionale di Studi Superiori Avanzati di Trieste, e l’IMFR “Gervasutta” di Udine:  ricerca di base e clinica si incontrano. Continua a leggere →

Dal 8 al 12 luglio si e’ tenuto a Vienna il 5th forum of european neuroscience. L’appuntamento, a scadenza biennale, rappresenta il momento piu’ importante per il confronto tra tutti coloro che in Europa e non solo svolgono ricerca nel campo delle neuroscienze. Continua a leggere →

Ho fatto parte della FAIP dal momento della sua costituzione. Ho pensato che quanto stiamo facendo in regione per la ricerca sul midollo spinale, dovesse essere portato a conoscenza della federazione, così ho telefonato a Raffaele Goretti presidente della Faip. Continua a leggere →

di Giuliano Taccola

Il congresso “Spinal cord function, repair and rehabilitation” tenutosi a Montreal dal 24 al 26 giugno ha rappresentato uno dei momenti più importanti dell’anno per coloro che si dedicano allo studio ed alla cura delle lesioni del midollo spinale.
Il simposio, a scadenza biennale, è nato Continua a leggere →

di Giuliano Taccola

Spesso viene indicato il dott. Ludwig Guttman come il pioniere nel trattamento delle lesioni spinali. In realtà, senza voler sminuire i suoi meriti, andrebbe ricordato che la rivoluzione che regalò ai mielolesi una più alta aspettativa e qualità della vita, fu realizzata Continua a leggere →

Un’intervista alla dott. Emiliana Bizzarini

È stato un congresso interessante, c’era gente da tutto il mondo, circa 1200 partecipanti e un contesto unico: Firenze.
C’erano moltissime persone in carrozzina alla presentazione del congresso nel salone dei 500 a Palazzo Vecchio che è stata veramente Continua a leggere →

di Giuliano Taccola

La possibilità di accendere, tramite un comando esterno, l’attivazione ritmica e alternata degli arti inferiori per permettere la locomozione, rappresenta attualmente una delle più promettenti linee di ricerca per restituire una deambulazione funzionale a molti di coloro che hanno subito una lesione spinale. Continua a leggere →

La Federazione delle Associazioni Italiane Para-tetraplegici, FAIP, prosegue nel suo impegno a supporto dei laboratori di ricerca operativi nel nostro Paese, nel campo delle lesioni al midollo spinale, e lo fa dando seguito al progetto “Mettiamo in piedi la ricerca”, Continua a leggere →

Onda

E’ nata una nuova onda di stimolazione del midollo spinale che ha dimostrato di essere in grado di attivare nella maniera migliore il CPG (Central Pattern Generator) per la locomozione.

E’ nata nel Laboratorio SPINAL e si chiama FListim

Comparirà sul numero di agosto di “Journal of Neurophysiology”, rivista ufficiale di “The American Physiological Society”, ed è già on-line dal 25 maggio sul sito della stessa rivista. E’ l’articolo di Giuliano Taccola che “racconta” la nascita di una nuova onda di stimolazione del midollo spinale che in vitro ha dimostrato di essere in grado di attivare nella maniera migliore il CPG (Central Pattern Generator) per la locomozione.

posizione del CPG nel midollo spinale

L’articolo si intitola “E’ necessaria un’onda di stimolazione rumorosa per attivare nel modo più efficace i circuiti locomotori”.

Negli ultimi tempi, lo testimoniano gli articoli comparsi nei media, la stimolazione elettrica del midollo spinale sta trovando crescente interesse ed entusiasmo per la sua capacità di riattivare i circuiti locomotori nelle persone che hanno subito una lesione spinale. (vedi l’articolo sul n. 39 del Cochecito)
Solo fino a pochi anni fa c’era un forte scetticismo sul fatto che il CPG esistesse anche nell’uomo. Alcuni ritenevano che fosse presente in mammiferi come i roditori o il gatto e che fosse osservabile solo dalla ricerca di base ma non avesse un analogo nell’uomo e quindi non avesse una possibile applicabilità clinica. Oggi sappiamo che il CPG esiste anche negli uomini, che esiste un circuito di interneuroni spinali in grado di generare l’alternanza ritmica degli arti inferiori che conserva la potenzialità di essere riattivato anche in buona parte delle lesioni spinali umane.

Nella stimolazione, che può essere elettrica ma anche trans-magnetica, finora ci si era concentrati principalmente sulla frequenza (cioè sul numero di stimoli erogati nell’unità di tempo, quanto devono essere ravvicinati questi stimoli), sulla localizzazione (cioè se funziona meglio stimolare il segmento L2 piuttosto che quello sottostante…) e sull’intensità (la potenza con cui viene erogata la stimolazione).

Quello che io ho pensato di fare, utilizzando il nostro modello in vitro, è stato di variare la forma d’onda e i treni di stimolazione (In fisica treno d’onde: onde elettromagnetiche emesse in maniera continuativa in un determinato periodo di tempo). Quindi non un treno di stimoli quadri (Figura) tutti uguali uno dopo l’altro come nel protocollo tradizionale, bensì un’onda elettrica con una intrinseca irregolarità, irregolarità che chiamiamo “rumore”. (Fig. di onda rumorosa)

Come sono arrivato all’onda irregolare

Ho riflettuto sul fatto che nel momento in cui il CPG invia agli arti inferiori il comando per il passo, a loro volta gli arti rimandano al midollo spinale delle informazioni di carattere prevalentemente propriocettivo: pressorio, dolorifico… Quindi se il midollo spinale eroga un segnale motorio di tipo oscillatorio ai muscoli, allo stesso modo deve ricevere una stimolazione ondulatoria dalla periferia.

Come ho proceduto
L’esperimento:

1. In un primo momento perfondo il preparato (che è già immerso in soluzione fisiologica) con NMDA e Serotonina, due agenti eccitatori in grado di attivare sperimentalmente il CPG, che generano oscillazioni ritmiche alternate (il “fictive locomotion”) in uscita dalle radici ventrali ovvero dai nervi motori.

2. campiono e registro una parte di questo segnale (le oscillazioni locomotorie),

3.tramite analisi informatica e trattamento dei dati lo esporto come file di testo,

4. carico il file nel mio stimolatore,

5. erogo questo stimolo elettrico fatto esattamente come l’output motorio (il segnale in uscita), ad una delle radici sensoriali poste dorsalmente dello stesso preparato, ora perfuso con una soluzione di lavaggio, così da non avere più agenti in grado di attivare il CPG (il preparato è in condizione di controllo, di riposo),

6: quindi registro la risposta motoria evocata dai nervi motori.

Onda quadra

Onda rumorosa
Esempio di un tracciato ottenuto dalla registrazione dell’attività dei circuiti spinali durante la locomozione in vitro (Fictive Locomotion). Una volta importato nello stimolatore, lo stesso tracciato è stato utilizzato come stimolo elettrico (FListim). Le oscillazioni sono caratterizzate da un’intrinseca variabilità che comunemente è indicata come rumore e che differisce considerevolmente dai tradizionali treni di impulsi quadri utilizzati in clinica.

Ho confrontato la risposta ottenuta con questa onda di stimolazione con le risposte ottenute dalla stimolazione tradizionale che si usa anche in ambito clinico, costituita da treni di stimoli quadri.

Quello che osservavo nel nostro preparato era un miglioramento notevole sia per numero di cicli che per durata dell’evento locomotorio.
Variando il profilo di stimolo elettrico erogato il nostro preparato era, per così dire, in grado di camminare più a lungo e facendo più passi. Ma c’è stata un’altra sorpresa: usando questa nuova e diversa onda di stimolazione l’intensità della corrente che erogavo era straordinariamente più bassa di quella che si utilizza normalmente. Questo fa pensare che l’onda rumorosa contenga al suo interno una qualche informazione che le dà un accesso privilegiato al CPG .

Rumore
Ci sono già applicazioni cliniche basate sull’osservazione che una adeguata quantità di rumore migliora la performance di una rete di neuroni.

Nel sistema nervoso centrale per esempio esistono protesi cocleari per le persone che non sentono perfettamente e che funzionano meglio quando viene aggiunto un rumore, un fruscio.
Esistono anche delle solette, con dei punti in grado di vibrare, attivate in maniera casuale, che trasmettono meccanicamente la vibrazione alla pianta del piede, facilitando la postura corretta in persone che hanno problemi di equilibrio. Quindi, in qualche modo, sembrerebbe che in alcune situazioni ciò che è più rumoroso dia più informazioni al sistema.

Quando parliamo di rumore, in elettrofisiologia, pensiamo al rumore che si vuole togliere con schermature, filtri analogici e anche digitali, sarebbe il grande nemico delle registrazioni ma sembra essere un amico del m.s. perché fornisce uno stimolo più ricco di informazione anche se è tutto ancora da capire: quanto è rumore o quanto è qualcos’altro.

Quando hai cominciato a pensare a questo progetto?
Ho iniziato nel novembre 2009 almeno per quanto riguarda la parte principale, quando in laboratorio ero solo. Nel luglio 2010 presentai la prima parte dei risultati ad Amsterdam al Forum delle Neuroscienze.

Ha suscitato interesse? Domande?
Si, i consigli che mi hanno dato sono stati ottimi ma l’idea principale era già sviluppata.
La seconda parte del 2010 l’ho utilizzata per aggiungere gli esperimenti che mi hanno suggerito e ho completato la serie con quelli che mi hanno consigliato i referee (gli esperti ai quali ho sottoposto l’articolo che descrive l’onda rumorosa).
E’ stata apprezzata soprattutto l’originalità dell’intuizione, da un punto di vista teorico è una cosa abbastanza semplice: stimolare il midollo con le stesse informazioni che il midollo invia ai muscoli. Un effetto eclatante con un intervento così semplice.

Verifiche
Ho cercato di vedere se, variando alcuni parametri dell’onda, variava la risposta: che cosa succede se erogo un’onda ad una frequenza più alta, quindi più veloce, o se cambio l’ampiezza dei cicli?
Sono stati questi esperimenti che mi hanno permesso di capire che, utilizzando l’onda rumorosa, dovevo applicare intensità molto più basse di quelle che eravamo soliti utilizzare. Questa osservazione all’inizio mi ha messo un po’ in difficoltà perché, applicando l’intensità che eravamo abituati a utilizzare con i tradizionali treni di onde quadre e non ottenevo risultati, non vedevo l’attivazione del passo. Ho cercato di non demoralizzarmi quando certi esperimenti volevano farmi credere che non fosse praticabile…
Quando poi, con attenta critica e grande perseveranza, ho provato a esplorare e a variare l’ampiezza dei cicli, ho visto che, raggiungendo ampiezze d’onda di gran lunga minori a quelle da cui ci saremmo aspettati una risposta, il programma locomotorio si attivava!

Proprio per la critica spietata che bisogna applicare nel lavoro di ricerca, quando osservi una cosa che, anche se ti aspettavi, forse non avresti creduto possibile, provi e riprovi per confutare tutte le variabili che avrebbero potuto trarti in errore. Gli esperimenti che sono seguiti sono stati fatti proprio per confermare che quello che stavo vedendo era il segnale che avrebbe centrato l’obiettivo anche le volte successive.

Perché questa onda di stimolazione funziona meglio del protocollo tradizionale?
In realtà al momento non lo sappiamo, quello che potrebbe aiutarci a chiarire questo punto è l’osservazione che l’analisi cinematica, il profilo del movimento della persona che cammina, non riproduce mai esattamente lo stesso passo. Questo fa pensare che durante il passo vengano attivati ogni volta diversi neuroni spinali e forse uno stimolo elettrico altrettanto variabile potrebbe essere in grado di attivarne di più. (Fig. Courtine et al., 2005)

E’ possibile pensare che il midollo spinale funzioni meglio quando lo si stimola con qualcosa di leggermente diverso dallo stimolo precedente: il cervello spinale (come è stato chiamato il midollo spinale per la sua capacità di essere intelligente) non riproduce semplicemente quello che continui a ripetergli ma ha bisogno di modificazioni continue. Ma queste sono, al momento, solo speculazioni mentre molti esprimenti ci attendono per chiarire questo punto.

COURTINE ET AL, 2005.  In questi esperimenti, durante la locomozione su tapis roulant, tramite registrazioni video venivano seguiti gli spostamenti dei punti degli arti inferiori indicati con il pallino grigio.
Le traiettorie di una gamba durante 6 passi consecutivi venivano ricostruite tramite software e sovraimposte come riportato sotto. Nota che nessun profilo è perfettamente sovrapponibile ad un’altro.

Ingannare il midollo spinale

Per studiare quale fosse la caratteristica che rendeva ottimale l’onda rumorosa ho provato in qualche modo a ingannare il midollo spinale.
Prima gli ho erogato un’onda di stimolazione “ripulita” dal rumore: una sinusoide pura. Non ottenevo la risposta che ottenevo con una sinusoide rumorosa della stessa ampiezza e frequenza.
Ho provato poi ad aggiungere a questa sinusoide pura un rumore artificiale, come quello che si può produrre con un software, il così detto rumore gaussiano che è perfettamente casuale, e anche in quell’occasione ho visto che non bastava l’aggiunta di un rumore artificiale alla sinusoide pura di uguale ampiezza e frequenza dell’onda rumorosa.
Poi ho provato il percorso inverso. Ho preso l’onda rumorosa campionata dall’output motorio e l’ho progressivamente filtrata per farla diventare sempre più liscia, sempre più vicina alla forma di una sinusoide pura che posso creare artificialmente e ho osservato l’effetto opposto: la risposta andava diminuendo. Questo mi ha fatto concludere che l’intrinseca variabilità degli eventi, che chiamiamo rumore e che possiamo registrare dal preparato e usare come onda di stimolazione, ha in qualche modo un accesso privilegiato e quindi ottimale per indurre il pattern locomotorio.

BAMFORD ET AL., 2010Ricostruzione schematica di un impianto di microstimolazione intraspinale nel ratto. A livello dell’ultima vertebra toracica il rigonfiamento lombare del midollo spinale è esposto tramite intervento chirurgico. Quattro microfili sono quindi inseriti nello spazio epidurale e mantenuti in situ da una copertura di colla acrilica fissata al processo spinoso della vertebra soprastante. Le estremità dei microfili sono quindi impiantate sui due lati del midollo in modo da raggiungere gli strati ventrali più interni. L’altra estremità è collegata allo stimolatore elettrico esterno.

Ho presentato questi dati, per la prima volta, nell’agosto dello scorso anno in un seminario ad Edmonton, presso il Department of Cell Biology dell’Università di Alberta. L’uditorio era composto da persone che si occupano di CPG, di midollo spinale, di lesioni spinali, quindi c’era una buona quota di ricercatori clinici o di ricercatori che fanno ricerca su animali in vivo e sono rimasti positivamente sorpresi dai risultati che ho ottenuto.

A Edmonton nel laboratorio dell’ing. Vivian Mushahwar hanno attivato una linea di ricerca di stimolazione intraspinale nel ratto spinalizzato: mettono direttamente nel midollo elettrodi particolarissimi, sottili come capelli, e, attraverso questi, erogano prevalentemente treni di stimoli quadri e osservano l’attività dell’animale. (Fig. Bamford et al. 2010)

Hanno provato ad erogare la tua onda rumorosa?
Questo non lo so. Forse ci stanno lavorando e lo sapremo il prossimo anno. Però i commenti che ho ricevuto facevano riferimento alla possibilità di testare facilmente lo stesso protocollo che ho illustrato loro. Hanno avuto una reazione simile anche molti ricercatori clinici, persone che già applicano la stimolazione, soprattutto epidurale, del midollo spinale, e credo di intuire, dai loro commenti, che cercheranno di cambiare il programma del protocollo di stimolazione con quello da me trovato anche perché si tratta solo di cambiare software.
Reggie Edgerton ha sottolineato la singolarità del lavoro presentato a Brescia nell’ultimo convegno definendolo “unique”.
“Il midollo spinale è intelligente”, sostiene Reggie Edgerton, della divisione di Life Sciences alla University of California di Los Angeles.

Come hai chiamato l’onda rumorosa?
L’ho chiamata FListim: Fictive Locomotion Induced Stimulation e FLinstone è una delle storpiature più frequenti in laboratorio.

STIMOLAZIONE EPIDURALE.
Un elettrodo epidurale è inserito, dorsalmente, a ridosso dei primi segmenti del midollo spinale lombare.

pubblicato sul n.40 El Cochecito agosto 2011

Vladimiro Kosic, Assessore regionale alla Salute, e Guido Martinelli, Direttore della Scuola Internazionale di Studi Scientifici Avanzati di Trieste, per la prima volta in visita a Spinal laboratorio congiunto di ricerca di base e clinica presso l’IMFR Gervasutta di Udine Continua a leggere →

Pietro Vittorio Barbieri, in regione per l’apertura della sede locale della Fish, ha visitato il laboratorio SPINAL.
Si è mostrato particolarmente interessato alle attività che vi si svolgono e ha proposto, come componente di ESCIF, la federazione europea delle associazioni di persone con lesione al midollo spinale , di pubblicare sul sito proprio di ESCIF l’articolo di G.Taccola che illustra l’ultima scoperta fatta nel laboratorio: FListim, l’onda rumorosa.
Le persone più attente alla ricerca guardano con attesa a SPINAL.

pubblicato ssul n.40 El Cochecito agosto 2011

Dalla qualità della ricerca alla qualità della vita per la Persona con lesione al midollo spinale Giornata nazionale della persona con lesione al midollo spinale
ROMA, 20 APRILE 2012 Ministero della Salute – Sala Auditorium – via Giorgio Ribotta, 5

Conversazione con Giuliano Taccola:
Speriamo che dopo questa importante giornata la Faip voglia, possa allargare il numero dei laboratori interessati, anche in considerazione di un finanziamento maggiore, e che si possa istituzionalizzare Continua a leggere →

In piedi: Patrizia Zanon, Ronald Deumens, Tamara Coslovich. Davanti: Giuliano Taccola e Federico Dose

Nell’ottobre del 2011 abbiamo pubblicato sul Cochecito il racconto che Giuliano Taccola ci ha fatto della sua permanenza di un mese a Maastricht dove ha lavorato con Ronald Deumens, un ricercatore che conosce da tempo. Continua a leggere →

Piccoli laboratori crescono: oggi in laboratorio sono quotidianamente presenti, tra ricercatori, studenti e un tecnico, 6 persone. Un grande passo avanti.

Nejada Dingu

Patrizia Zanon il giorno della laurea

Il 5 dicembre Patrizia Zanon si è laureata in Biotecnologie Sanitarie presso l’Università di Udine con 110 e lode. Ha svolto la sua tesi sperimentale dal titolo “L’ossitocina modula l’attività dei circuiti locomotori nel midollo spinale di ratto neonato in vitro”, presso il laboratorio SPINAL. Continua a leggere →

Nejada Dingu espone la propria tesi

Ho incontrato Nejada Dingu alcuni giorni prima della discussione della sua tesi di laurea. Ha frequentato il Corso di Laurea Magistrale in Biotecnologie Sanitarie presso la Facoltà di Medicina dell’Università degli Studi di Udine. Continua a leggere →

Martedì 27 febbraio al Gervasutta di Udine la dott. Emiliana Bizzarini ha fatto una presentazione del Lokomat per tutto il gruppo del Journal Club del Dipartimento di Fisiologia dell’Università di Udine, composto dal prof. Di Prampero e da il prof Grassi, da assegnisti di ricerca, ricercatori, dottorandi e studenti e per il gruppo Spinal, presenti il dott. Giuliano Taccola, ricercatori e studenti.
Alla presentazione è seguita una sessione osservativa: si è trattato quindi di un workshop per discutere circa i problemi e le potenzialità del Lokomat. L’osservazione è stata guidata dal gruppo di tre terapisti: Rachele Menosso, Leonardo Zullo e Cristina Malisan Continua a leggere →

Nejada Dingu

Nejada Dingu, ha conseguito la laurea magistrale in Biotecnologie Sanitarie presso la Facoltà di Medicina dell’Università degli Studi di Udine lo scorso 18 aprile 2013 con una tesi sperimentale interamente svolta nel laboratorio Spinal dal titolo “L’attivazione dei circuiti locomotori spinali modula l’eccitabilità del midollo dorsale”. Dal mese di maggio, grazie alla collaborazione scientifica tra il dott. Taccola e il dott. Deumens, Nejada sta facendo un’esperienza di ricerca presso il laboratorio del dott. Ronald Deumens dell’Università di Louvain in Belgio. Presso quel laboratorio lavora con modelli preclinici al fine di valutare in che modo l’attività del midollo dorsale possa essere regolata in un’ottica di possibili strategie terapeutiche per alleviare il dolore neuropatico. Continua a leggere →

Tamara Coslovich

Ho incontrato Tamara Coslovich il 6 giugno 2013 l’ultimo suo giorno di lavoro al Laboratorio Spinal. Ha detto: E’ stato un percorso interessante, lavorare al laboratorio mi ha insegnato a puntare con autonomia sulla forza delle mie idee, mi ha fatta crescere.

La mia prima attività di Ricerca a Spinal risale al 2010, un’esperienza breve, di circa due mesi, ma molto ricca dal punto di vista formativo, infatti ho acquisito delle ottime capacità in registrazioni intracellulari estremamente complesse: tramite un microelettrodo di vetro, sono riuscita a registrare l’attività fisiologica dei singoli motoneuroni nel preparato sperimentale di midollo spinale in vitro di ratto. Continua a leggere →

Fabrizio Bartoccioni Presidente della Fondazione VERTICAL

Il 18 giugno 2013 Fabrizio e Claudio Bartoccioni della Fondazione Vertical sono venuti in visita al Laboratorio SPINAL di cui sono stati importanti sostenitori con un generoso finanziamento erogato in tranches successive dal 2008 al 2011.
L’unico ritorno per chi dona è la verifica dell’efficacia della propria azione. La ricompensa di tutto il lavoro svolto per la raccolta fondi sta proprio nel veder crescere la speranza, concretamente, di una possibile soluzione al complesso problema costituito dalla lesione del midollo spinale.
Ecco quindi l’importanza di un giro “ricognitivo” dei laboratori che sono stati e sono ancora finanziati da parte di Fabrizio Bartoccioni, Presidente di Vertical.
Il primo incontro Vertical l’ha voluto fare con il Laboratorio SPINAL. L’incontro si è svolto nei locali che ospitano i set up del laboratorio e dove Fabrizio ha potuto guardare con i suoi occhi i preparati sperimentali con cui lavorano i ricercatori. Continua a leggere →

Spinal lab spinge anche i più giovani che si avvicinano alla ricerca a misurarsi con situazioni nuove e a sperimentare la propria vocazione e le proprie capacità.

Nejada a Louvain

Nejada Dingu, che ha conseguito la laurea magistrale in Biotecnologie Sanitarie presso la Facoltà di Medicina dell’Università degli Studi di Udine lo scorso 18 aprile 2013 con una tesi sperimentale interamente svolta nel Laboratorio Spinal dal titolo “L’attivazione dei circuiti locomotori spinali modula l’eccitabilità del midollo dorsale”, Continua a leggere →

Una versione a colori della figura introduttiva dell’articolo dove viene mostrato come si ottiene ReaListim dalle registrazioni EMG dei muscoli estensori e flessori di un arto. Successivamente ReaListim è stato utilizzato per stimolare elettricamente una radice dorsale di midollo spinale di roditore, in vitro.
ReaListim attiva il Central Pattern Generator come dimostra l’insorgenza di un episodio di oscillazioni alternate dalle radici ventrali.

Dal 2011 ad oggi il Laboratorio Spinal di Udine ha già pubblicato 8 articoli scientifici ma questa è la prima pubblicazione di un lavoro svolto in collaborazione con un operatore sanitario dell’ASS 4 così come riportato nelle affiliazioni degli autori (l’indicazione per quale Università o istituzione lavorano). Già nella prima pagina si trovano i nomi degli autori, del laboratorio Spinal e dell’Azienda Sanitaria Medio Friuli.

Speriamo sia la prima di numerose collaborazioni.

Una prima parte dei risultati di questo lavoro fu presentata al congresso SOMIPAR tenutosi ad Imola nella primavera del 2012. Inoltre, questo lavoro è stato accettato, nella sezione poster, al Neuroscience meeting 2013 che si terrà il prossimo novembre a San Diego, CA e sarà presentato da Giuliano Taccola mentre Francesco Dose porterà alcuni di questi dati al congresso della Società Italiana di Neuroscienze in programma a Roma nel mese di ottobre.
I principali finanziatori che hanno sostenuto il lavoro di ricerca e ai quali è rivolto un particolare ringraziamento nella sezione “Acknowledgments”, sono:
la Regione FVG,
l’Azienda per i Servizi Sanitari n.4 Medio Friuli,
la fondazione VERTICAL
e l’Associazione Tetra – Paraplegici del FVG.

E allora incontriamo i tre protagonisti di questa nuova avventura che si realizza con una pubblicazione scientifica tutta targata SPINAL: due ricercatori di base, il dott. Giuliano Taccola, responsabile del laboratorio Spinal di Udine, e il dott. Francesco Dose, studente al primo anno del PhD SISSA in Neurobiologia e Rachele Menosso fisioterapista della sezione riabilitativa dell’Unità Spinale presso l’IMFR Gervasutta.

Rita. Come è nata questa collaborazione tra clinica e ricerca?
Francesco Dose: Prima abbiamo definito il progetto e quindi abbiamo cercato e ottenuto l’aiuto di alcuni terapisti della riabilitazione tra cui soprattutto la collaborazione di Rachele Menosso.

Francesco Dose

R. Di quale progetto parli?
FD. Mi riferisco alla nascita di una nuova onda di stimolazione: ReaListim. ReaListim è nata dall’idea di valutare se onde rumorose campionate dai muscoli delle gambe di uomo, erano in grado di attivare il Central Pattern Generator CPG in vitro.
Quindi abbiamo pensato di rivolgerci alla componente clinica di Spinal. Noi infatti non abbiamo mai svolto registrazioni su volontari e non possediamo né l’esperienza né le apparecchiature adeguate per poterlo fare.

Giuliano Taccola

Giuliano Taccola: L’utilità di utilizzare EMG da volontario consiste soprattutto nel fatto che, in questo modo, è possibile ottenere onde rumorose con caratteristiche fisiche diverse chiedendo, per esempio, semplicemente al volontario di camminare più o meno veloce, di stare fermo sul posto, di contrarre volontariamente un muscolo senza muoversi oppure di eseguire compiti motori complessi come saltare a gambe unite o pedalare. Tutte cose ovviamente impossibili da ottenere registrando in vitro.

Rachele Menosso

Rachele Menosso: Mi hanno chiesto se era possibile fare registrazioni dai muscoli di un volontario. E’ possibile: abbiamo una vasta esperienza clinica in tal senso e strumentazioni che ce lo consentono e quindi abbiamo accolto la proposta di collaborazione. Abbiamo nel senso che all’inizio il gruppo era più numeroso: c’erano Giuliana De Maio come volontaria, Chiara Pinzini che partecipava alle registrazioni e anche un’altra fisioterapista, Martina Delle Vedove che ha contribuito al disegno sperimentale e all’interpretazione dei dati.
Poi si è unita a noi anche Rosmary Blanco che si è prestata come volontaria durante l’esecuzione di un ultimo set di esperimenti. Tutte queste persone sono citate nella sezione ringraziamenti.
Abbiamo fatto alcune prove pratiche che sono consistite nel registrare l’attività di vari gruppi muscolari di una gamba durante lo svolgimento di compiti motori diversi come il cammino, il mantenimento della postura statica in piedi, fare saltelli o balzi, assumere la posizione squat, cioè il mantenimento della flessione isometrica delle ginocchia e delle anche, fare la bicicletta.
Poi io mi sono resa anche disponibile per partecipare attivamente all’interpretazione dei dati e alla stesura del testo.

R. Come e con che cosa si registra l’attività muscolare?
RM. Con un elettromiografo. Si tratta di un apparecchio, nella variante portatile, contenuto in uno zainetto che viene indossato dalla persona. Dall’elettromiografo escono vari fili che terminano con un elettrodo che registra l’attività elettrica di superficie. Gli elettrodi vengono posizionati sulla cute in corrispondenza del muscolo da testare. Esiste un protocollo cui attenersi per essere sufficientemente sicuri nell’individuazione dei punti in cui posizionare gli elettrodi: ci sono dei reperi anatomici (punti di riferimento), cioè delle sporgenze ossee, che sono facilmente individuabili dal fisioterapista e grazie ai quali sappiamo dove trovare un determinato gruppo muscolare. Il protocollo Seniam (progetto europeo SENIAM, Surface Electromyography for Non Invasive Assessment of Muscles, istituito per elaborare raccomandazioni per una standardizzazione delle strumentazioni e delle tecniche di raccolta dei dati) ci aiuta a trovare il muscolo che ci interessa.

R. Quante volte e con quante persone è stato condotta la registrazione?
RM. Abbiamo avuto la disponibilità di tre volontari che hanno ripetuto gli esercizi un numero di volte sufficiente ad una buona registrazione. Si è trattato dell’impegno di quattro giornate per sessioni di circa 30-40 minuti per volontario approfittando della loro disponibilità durante la pausa pranzo o al termine della giornata lavorativa, senza sottrarre il nostro tempo all’attività clinica.

R. Vi ha emozionato questa prima fase dell’esperimento?
RM. Sì, anche se noi siamo abbastanza abituati a questo tipo di registrazioni. Quello che mi ha emozionata è venuto dopo quando ho seguito, al fianco di Francesco e Giuliano, come queste registrazioni venivano utilizzate nel laboratorio di ricerca di base.

R. Siete abituati a rilevare l’attività elettrica del muscolo? Come utilizzate queste rilevazioni?
RM. Vengono utilizzate di routine per attività di studio e valutazioni cliniche. Per capire, per esempio, se una deambulazione errata dipenda da un gruppo muscolare deficitario oppure per capire se una certa attività muscolare si svolge in forma coordinata

R. In questo caso invece avete “passato” le registrazioni ai ricercatori di base del progetto Spinal…e voi, del laboratorio di base, che cosa ne avete fatto?
FD. Abbiamo elaborato i files delle registrazioni dell’elettromiografo clinico in formato compatibile con le nostre strumentazioni e quindi le abbiamo importate nel sofisticato stimolatore programmabile che utilizziamo nel nostro laboratorio. Le onde rumorose così ottenute sono state erogate ad una radice dorsale del midollo isolato in vitro. Abbiamo quindi valutato:

1-se onde rumorose campionate da EMG erano in grado di attivare il Central Pattern Generator in vitro;
2- se onde ottenute da muscoli flessori o estensori, attivassero in modo differente il CPG;
3- se il responsabile dell’attivazione del CPG era contenuto all’interno del “rumore”;
4- se onde rumorose ottenute registrando diversi compiti motori (flessione, saltelli, bicicletta…) potevano in qualche modo modulare diversamente l’attività del CPG.

R. Quante volte avete dovuto ripetere l’esperimento?
FD. Per raggiungere l’obiettivo che ci eravamo posti, e con il numero di repliche necessarie a raggiungere il significato statistico delle nostre osservazioni, come in genere nei nostri progetti, si è trattato di effettuare circa 90-100 esperimenti, della durata ognuno di un intera giornata.

GT. A questo punto il progetto rischiava di fermarsi. Infatti desideravamo comparare l’effetto delle onde rumorose con quello di sinusoidi “non rumorose” di uguale ampiezza e frequenza ottenute durante la stessa sessione locomotoria. Sfortunatamente non disponevamo dell’apparecchiatura necessaria a registrare i tracciati cinematici simultaneamente a quelli elettromiografici. Il progetto si è fermato diversi mesi poi, provvidenzialmente, ci sono venuti in aiuto il dott Saccavini, l’ing Prati ed il fisioterapista Mazzoli che hanno eseguito per noi queste registrazioni presso l’istituto Sol et Salus di Torre Pedrera, Rimini.

RM. Le registrazioni cinematiche descrivono il movimento della gamba nello spazio durante il cammino, è una ricostruzione sul piano saggitale. Sono stati considerati vari punti di repere* ossei: anca, condilo laterale del femore, malleolo laterale e quinto metatarso, questi punti si muovono durante il cammino. Se fai una registrazione con telecamera o un sistema di telecamere, quindi puoi ricostruire, fotogramma per fotogramma, la posizione dei marcatori nello spazio e quindi puoi ricostruire le variazioni di questi punti nel tempo durante la camminata.
*I punti di repere sono formazioni anatomiche che ci permettono, non solo di risalire agli organi interni, ma anche di avere dei riferimenti cutanei cui fare riferimento.

Markers ed elettrodi di superficie posizionati per l’analisi cinematica

GT. In pratica si attaccano degli adesivi che riflettono la luce sui punti individuati e la telecamera vede soltanto come si muovono quei punti durante il cammino

RM. Appunto: unisci quei punti e ricostruisci lo stick diagram che è la figura della gamba che si muove, istante per istante

R. E quali risultati avete ottenuto una volta che avete potuto disporre delle sinusoidi?
FD. Dalla stimolazione con queste sinusoidi non emerge alcuna attività, c’è solo un’attività sincrona… ma non attivano il CPG come le onde rumorose.

R. Quindi è solo il rumore che stimola il CPG?
GT. Ce lo siamo chiesto, quindi, nella fase successiva, abbiamo registrato degli elettromiogrammi dai muscoli però durante posizioni statiche: durante la stazione eretta o durante la contrazione isometrica. Otteniamo una traccia che è rumorosa ma non è fasica.
Ricapitolando: da una parte abbiamo un’onda liscia non rumorosa che non attiva il CPG, dall’altra solo rumore non fasico, non ondulatorio, che non attiva il pattern e quindi concludiamo che, per attivare il CPG, sembra che ci debbano essere entrambe le componenti: la componente sinusoidale insieme alla componente rumorosa.
Infatti abbiamo fatto un’analisi delle frequenze contenute all’interno di ReaListim e abbiamo visto che è caratterizzato da entrambe le componenti: una componente lenta, quella fasica, che corrisponde alla periodicità del passo e una componente ad alta frequenza che è quella che riconosciamo come variabilità intrinseca della traccia (= rumore).

R. Che conclusioni avete tratto da questo studio?
GT. È una conferma che il CPG in vitro è attivato al meglio da uno stimolo elettrico asincrono come un onda rumorosa che può essere ottenuta anche, questa la novità del nostro ultimo contributo, dalla contrazione volontaria di un muscolo nell’uomo.

R. Mi vuoi dire quindi che siamo per così dire dei generatori di onde rumorose? Una sorta di inesauribile sorgente di segnali che, una volta registrati e utilizzati come stimolo, hanno la proprietà di attivare al meglio il CPG spinale?
RM. Questo almeno nel modello in vitro. Certo sarebbe bello poterlo provare sull’uomo.

GT. Una stimolazione analoga a quella che facciamo nella nostra preparazione in vitro è fatta -attraverso elettrodi epidurali oppure attraverso una nuova procedura, già pubblicata ed utilizzata negli ultimi anni dai colleghi viennesi- con elettrodi transcutanei applicati alla cute della schiena. Una possibile applicazione di questo studio (nel caso in cui queste onde rumorose fossero efficaci anche nell’uomo) potrebbe essere quella di utilizzare, come generatore di onde rumorose fasiche, un muscolo della parte abile al di sopra della linea di lesione e inviare quel segnale rumoroso al midollo spinale direttamente al CPG e quindi permetterne l’attivazione. Si tratterebbe di un by-pass funzionale in cui la parte abile usa i muscoli per generare volontariamente onde rumorose alla frequenza opportuna, che vengono poi estratte e automaticamente utilizzate per stimolare il CPG sotto lesione.
Un modo quindi per immaginare (in scenari che restano tutti da valutare: sono confermati solo in vitro) una attivazione sottolesionale volontaria, anche senza utilizzare un percorso fisiologico…

R. Che film, ragazzi! Ma perchè non lo proviamo su di noi?
GT. Il problema è che la tecnologia necessaria per replicare nell’uomo condizioni analoghe a quelle studiate da noi in vitro non è al momento disponibile. Questo ci riporta all’indispensabile necessità della Ricerca di base condotta su preparazioni in vitro: ci permette di immaginare applicazioni future quando ancora la tecnologia attuale non è pronta per realizzarle.

R. Rachele, che cosa ha significato per te partecipare a questo studio assieme a ricercatori di base?
RM. Nella mia pratica quotidiana non ho a che fare con questo aspetto, di solito clinica e ricerca sono ben separate. Questa collaborazione invece ha rappresentato per me un punto d’incontro tra quello che leggo nei libri o negli articoli scientifici e quello che effettivamente faccio durante la pratica quotidiana. Una importante occasione, un’opportunità che mi ha permesso innanzitutto di capire bene che cosa fanno loro, che cosa gli servirebbe di sapere dalla clinica e come poter lavorare insieme.

FD. Credo che questo valga anche per noi nei vostri confronti: noi non abbiamo esperienza dal punto di vista clinico e quindi è stata anche per noi un’esperienza tutta nuova, importante per la mia formazione. I miei colleghi studenti di PhD alla SISSA a Trieste non hanno l’opportunità di seguire simili registrazioni cliniche…

R. E’ stata un’esperienza che ti ha portato a considerare in modo diverso il tuo lavoro?
RM. Sì. Ad esempio, avendo conosciuto che il CPG risponde meglio a un insieme di input variabili, durante la mia attività di assistenza al cammino in sospensione di carico, cerco di variare il più possibile gli stimoli esterni, come la velocità del passo, la sospensione di carico sulle gambe… e questi interventi innovativi sono frutto delle sollecitazioni che mi vengono da loro.
L’abitudine porta naturalmente all’appiattimento

GT. L’introduzione della robotica in neuro-riabilitazione ha generato una prima competizione con le nuove macchine e ha fatto pensare che il fisioterapista dovesse sforzarsi di essere sempre più “meccanico” nel riprodurre i suoi gesti, invece, studi come questo ed altri in letteratura, ci confermano che la risorsa del terapista è proprio il suo essere umano, il suo variare e quindi, con queste piccole variazioni, fornire al CPG informazioni “rumorose” che la macchina non saprebbe dare. La mano del terapista non può essere sostituita da una macchina e questo è il motivo per cui si cerca di realizzare macchine sempre più vicine, più simili alla variabilità propria dei fisioterapisti.

R. Che altro vorresti dire a proposito di questa esperienza?
RM E’ una esperienza che consiglierei a tutti i clinici: vedere che cosa avviene in un laboratorio per rendersi conto di che cosa si sta ricercando attualmente, di che si trova oggi in letteratura. Sono cose che difficilmente il clinico riesce ad interpretare perchè alcuni modi procedurali sono particolari, sono tipici della ricerca di base.

il laboratorio Spinal di Udine, per quanto primariamente orientato alla produzione di originali risultati scientifici nel campo della ricerca sulle lesioni spinali a livello internazionale, avverte anche la responsabilità di formare alla ricerca scientifica sperimentale e l’importanza di sensibilizzare i giovani del territorio sui temi della sicurezza stradale e dell’abuso di alcol. Gli incidenti causati da abuso di bevande alcoliche sono all’origine di molti traumi al midollo spinale. Di seguito l’esempio di uno dei progetti avviati dal laboratorio in collaborazione con un liceo regionale.

Erica Zammattio

Mi chiamo Erica Zammattio, vengo da Aviano, vicino a Maniago.
Ho studiato al liceo scientifico Vendramini di Pordenone e l’estate scorsa ho fatto qui, al Laboratorio Spinal, tre settimane di tirocinio durante il quale ho realizzato un piccolo progetto.

Rita: Come mai hai deciso di fare questo tirocinio?
Erica: Mi è stato proposto dalla scuola: è una opportunità che viene offerta ad ogni studente, durante l’estate tra la quarta e la quinta superiore. Durante il tirocinio si approfondisce un argomento e lo si formalizza in una tesina. Nel mio caso l’argomento assegnatomi dal dott Taccola era “L’effetto dell’etanolo sulla conduzione dell’impulso elettrico lungo le vie discendenti del midollo spinale”

R. Hai accettato questa proposta rispetto ad altre, perché? Che cos’è che ti ha colpita, convinta?
E. Si trattava di un progetto un po’ particolare, destinato agli allievi con un buon rendimento scolastico, me lo hanno proposto ed io ho accettato.

R. Giuliano, come è nata idea di un simile argomento?
Giuliano: Ho pensato a che cosa mi sarebbe piaciuto vedere a 17 anni entrando in un laboratorio scientifico, ho pensato che forse era il caso di dare agli studenti un progetto più loro, qualcosa che li facesse sentire più partecipi a quello che stavano studiando e analizzando. In simili iniziative per gli Istituti superiori, in genere, l’esperienza si riduce ad uno stage osservativo: gli studenti stanno in laboratorio e annotano e seguono gli esperimenti eseguiti dai ricercatori. Così l’anno scorso ho deciso di provare a dare all’esperienza una connotazione tutta nuova per cercare di aumentare l’impatto che avrebbe potuto avere su di loro. Ho affidato loro un mini progetto scientifico che richiedesse un discreto approfondimento teorico, la realizzazione di un esperimento di elettrofisiologia e l’analisi statistica dei dati. Ho pensato a questo anche riflettendo che al mio liceo scientifico non c’era nulla di simile.

R. E’ andata così, Erica?
E. Ho avuto la possibilità di lavorare in prima persona, sul campo, invece di fare una ricerca bibliografica o un’esperienza prettamente osservativa. Ho avuto la possibilità di lavorare a fianco di un team che sta conducendo una ricerca, ho avuto la possibilità di capire che cos’è realmente il lavoro di laboratorio.
Non è stato complicato anche perchè ho avuto la possibilità di essere seguita, aiutata.

Giuliano: Durante la prima settimana Erica, autonomamente, ha approntato la parte di studio della letteratura scientifica e di introduzione dell’elaborato. Nella settimana successiva abbiamo fatto assieme un esperimento in laboratorio. Da questa prima esperienza Erica ha sviluppato le conoscenze minime necessarie per analizzare i dati, illustrarli e discuterli.

R. Quali conclusioni avete raggiunto?
E. Dal nostro esperimento è emerso che l’etanolo ha un effetto nel rallentare la velocità di conduzione delle fibre spinali discendenti, quelle che dal cervello inviano i comandi motori volontari agli arti inferiori. Questo significa che, per esempio, nella necessità improvvisa di arrestare un veicolo in corsa, un eccesso di etanolo potrebbe rallentare il tempo che trascorre tra l’intenzione di premere il pedale del freno e l’attivazione dei motoneuroni spinali responsabili della flessione del piede.
Fino ad ora ci si è concentrati sugli effetti cerebrali dell’alcol nella riduzione delle facoltà intellettive e nella percezione del pericolo ma, dalla mia tesina sperimentale, viene evidenziato un aspetto che forse meriterebbe maggior attenzione: l’effetto dell’etanolo sul midollo spinale. Abbiamo riscontrato effetti dell’etanolo sulle fibre spinali a concentrazioni inferiori a quelle utilizzate in altre preparazioni sperimentali simili per valutare gli effetti sul cervello.

R. Quanto ti ha coinvolto il tema che Giuliano ti ha proposto, quanto ti è sembrato interessante ? (credo che il pensiero di studiare gli effetti dell’etanolo potrebbe anche risultare noioso…)
E. Un argomento interessante per quanto mi riguarda. Sono giovane e conosco i miei coetanei, vedo amici che bevono e si mettono alla guida, vedo che il consumo di alcol è in crescita. Capire che il danno che l’etanolo provoca è reale e quale sia l’implicazione del consumo di alcol soprattutto in relazione alla guida, sono argomenti che mi hanno colpito molto. Spero che il mio lavoro possa essere servito almeno a coloro cui l’ho mostrato.

R. A chi l’hai mostrato?
E. Ai miei compagni di classe…

Giuliano: Credo che il lavoro di Erica meritasse e meriterebbe un maggior risalto perché si configura come una diversa modalità di comunicazione: al di là di tutti i buoni motivi reclamizzati dai media per cui non mettersi alla guida dopo aver bevuto, uno studente di liceo mette a disposizione un dato scientifico, dimostrato in vitro. Una sua esperienza da condividere con i coetanei, appunto.

R. Per quanto ti riguarda questa esperienza che cosa ti ha insegnato? Ti ha entusiasmata? Ti ha fatto ripensare alla scelta dell’Università?
E. Credo di aver avuto un’occasione più unica che rara, penso che siano pochi i ragazzi di 17 anni che possono mettere piede in un laboratorio e lavorare a fianco di persone esperte. Ho capito come funziona un laboratorio di ricerca di base. E’ un lavoro che mi piace anche se non è il lavoro che vorrei fare per tutta la vita: non da certezze, è una continua ricerca verso qualcosa che non sai, è un continuo andare avanti. Non so se è il tipo di lavoro più adatto a me.
Naturalmente questa esperienza mi ha fatto conoscere nuove possibilità di studio cui non avevo pensato come le biotecnologie sanitarie, vedremo…

R. Come è stato il rapporto con i ragazzi che lavorano nel laboratorio?
E. Per quanto ciascuno avesse un suo preciso carico di lavoro (stavano preparando un articolo da pubblicare) mi hanno sempre seguita, aiutata: io ero obiettivamente un peso anche perché ero completamente digiuna, anche rispetto ai programmi di computer, avevo bisogno di supporto e loro molto generosamente me l’hanno dato

Rosmary Blanco

Rosmary Blanco -un nome che evoca Spagna e Argentina- di origine siciliana, 33 anni, ricopre da alcuni giorni in forma ufficiale il posto di tecnico di laboratorio di Spinal.

Qual è la strada che ti ha portata al Laboratorio di Ricerca di base Spinal?
Ho fatto un concorso. Sono tecnico di neurofisiopatologia, ho la laurea triennale in tecniche di neurofisiopatologia. Sono in grado di eseguire gli esami strumentali che permettono di fare diagnosi di patologie del sistema nervoso centrale e periferico, per es. potenziali evocati, elettromiografia, elettroencefalogrammi…

Hai lavorato in un ospedale?
Sì, ho vinto il concorso per un posto nell’azienda ospedaliero universitaria di Ferrara. Ho lavorato per quattro anni presso il servizio di Neurofisiopatologia del reparto di Neuroscienze e Riabilitazione.

E’ stato molto interessante e mi ha dato una solida formazione perché l’ospedale è grande e dispone di avanzate apparecchiature; le attività svolte erano molteplici: dalle registrazioni di routine ai più complessi monitoraggi neurofisiologici in sala operatoria per interventi di neurochirurgia.

Come mai si è conclusa questa esperienza che è ancora molto viva nelle tue parole?
Perché volevo avvicinarmi a casa, a Udine. Mi sentivo sempre in trasferta anche se sempre molto attiva e impegnata. Così ho fatto un concorso di mobilità per un posto al Gervasutta, ospedale che conosco bene. La destinazione, per un incarico di sei mesi, è stato il lab Spinal, contratto che poi è stato rinnovato per i successivi 9 mesi. Ho voluto fare questa esperienza.

Che cosa ti chiedono di fare a Spinal?
E’ un ambiente completamente nuovo per me e durante i 15 mesi passati ho cercato di imparare quanto più potevo. Mi occupo della messa a punto e della manutenzione delle apparecchiature, del rifornimento dei materiali e di tutto ciò che serve ai ricercatori, verifico che tutto funzioni sempre correttamente e poi ci sono anche le pratiche normative e burocratiche. Non nascondo di coltivare la  prospettiva di poter collaborare con i ricercatori e aiutarli, avere una parte nei loro progetti. Con molta curiosità, pazienza e l’aiuto di tutti qui in lab, sono stata in grado di registrare segnali elettrofisiologici da preparazioni sperimentali. Sono rimasti sorpresi ed entusiasti di questi miei traguardi. Questo mi permette di capire meglio le loro necessità ma anche di rendermi disponibile in futuro per prendere parte a progetti di ricerca sperimentali.

La tua preparazione te lo consentirebbe?
Conosco le tecniche di registrazione elettrofisiologiche, elettromiografiche… I meccanismi che sottostanno alla generazione dei segnali che andiamo a registrare… per questo aspetto si.

Che cosa ti da il laboratorio rispetto al lavoro di prima?
Un metodo di lavoro e anche di studio, sicuramente più interessante. Mi ha consentito di uscire dalla routine in cui entri nonostante la varietà di casi clinici che si può presentare. Qui invece c’è sempre qualcosa di nuovo da fare e da imparare: è molto stimolante. Esiste inoltre la speranza di poter pensare ad un’eventuale collaborazione tra il laboratorio di base e la clinica, con progetti di collaborazione, dove potrei sfruttare al meglio le mie conoscenze e competenze.

Giuliano, quanto è importante la figura di tecnico di laboratorio all’interno di Spinal?
Giuliano Taccola: Avevamo bisogno di un tecnico di laboratorio che conoscesse le nostre richieste e ci aiutasse a mandare avanti  un laboratorio che adesso conta 3 postazioni di registrazione e cinque persone: puoi immaginare i ritmi, il superlavoro che richiediamo alle nostre sofisticate attrezzature che devono funzionare sempre al meglio ed anche l’impegno burocratico per gli acquisti del materiale di ricerca. Non avrei pensato ad un tecnico di neurofisiologia per ricoprire questo ruolo semplicemente perché non ne conoscevo la preparazione ed il curriculum di studi. Trovandoci però nella fortunata situazione di avere a disposizione una figura con queste capacità la soddisfazione è doppia perché un tecnico di neurofisiopatologia possiede competenze cliniche che noi non abbiamo. Siamo interessati alla collaborazione con chi possa aiutarci ad osservare i nostri argomenti di studio anche da un’altra angolazione, nella felice predisposizione di volerci stupire.

Francesco Dose davanti al poster

Francesco Dose, dottorando al primo anno del PhD in Neurobiology della SISSA, ha partecipato al 15° Convegno Nazionale della Società Italiana di Neuroscienze, quest’anno dedicato alla memoria di Rita Levi-Montalcini, che si è svolto a Roma dal 3 al 5 ottobre presso il centro congressi dell’Angelicum.

“Ho partecipato a tutti i tre giorni di congresso ed ho presentato i risultati di un nostro studio di ricerca nella sessione poster il 4 ottobre. Il poster che ho presentato si intitola “Electrical stimulation with noisy waveforms optimally activate the locomotoc CPG in vitro” e il mio nome è il primo delle firme. (CPG: la parte pensante del nostro midollo spinale, un insieme di neuroni, localizzato prevalentemente nella porzione ventrale del midollo lombare, che elabora un comando ritmico per l’attivazione automatica alternata dei due arti, e nella stessa gamba, di muscoli flessori ed estensori, e quindi la locomozione).
Il lavoro si basa principalmente sui dati raccolti e pubblicati nell’articolo del 2012 sul FListim e la sua capacità di cooperare con la stimolazione farmacologia per attivare il CPG locomotorio. E’ la proposta di un nuovo protocollo che prevede un approccio multisistemico di stimolazione congiunta del midollo spinale, sia farmacologica che elettrica per riattivare il CPG della locomozione in maniera migliore rispetto a quelli attualmente utilizzati.

Quali sono i vantaggi di un approccio multisistemico per riattivare il CPG?
In questo modo possiamo ridurre il dosaggio di entrambi gli stimoli senza perdere in efficacia, in pratica riusciamo a ridurre il ‘dosaggio’ delle sostanze farmacologiche e l’intensità dell’impulsi elettrici erogati.

Nel poster viene anticipato un lavoro che stiamo per pubblicare relativo a osservazioni sugli effetti modulatori di un neuropeptide in associazione a protocolli di stimolazione di intensità ancora più bassa. Lo studio ideato e condotto innanzitutto da Giuliano Taccola, vede la partecipazione anche di Tamara Coslovich e Patrizia Zanon.

Questa è la mia prima partecipazione ad un congresso, è stata un’esperienza molto eccitante. Eppoi Roma è bellissima. C’erano esperti scienziati e molti giovani ricercatori. E’ stata un’esperienza nuova confrontarsi con persone che non hanno mai seguito il tuo lavoro e quindi hanno punti di vista diversi e possono darti suggerimenti, contributi.
C’è stato interesse per i nostri dati, domande, in particolare da un gruppo di ricercatori di Roma. Entusiasmante!

Ho avuto modo di seguire conferenze e letture magistrali. Ho particolarmente apprezzato il seminario della Prof. Laura Ballerini. Anche se l’argomento del convegno era molto ampio rispetto al campo di cui mi occupo, è stata un’opportunità per approfondire argomenti molto interessanti che spaziavano in diversi e multidisciplinari ambiti delle Neuroscienze.

Dopo la laurea magistrale in Biotecnologie Sanitarie con tesi sperimentale presso il Laboratorio Spinal, dopo l’esperienza all’Università di Lovanio in Belgio, sempre grazie a Spinal, e dopo una meritata vacanza-interruzione, Nejada Dingu è tornata per sostenere il selettivo esame di ammissione al dottorato SISSA che si è svolto il 3 e 4 ottobre e che ha brillantemente superato.
“Mi ero preparata bene tutta l’estate (ho seguito il consiglio di Francesco: mattina in spiaggia, pomeriggio sui libri). Il test scritto prevedeva tre domande aperte di argomento di base di carattere generale nell’ambito della neurobiologia.

http://phdneurobiology.sissa.it/eng/faculty/giuliano-taccola.aspx

Non hai trovato l’esame particolarmente difficile perché eri particolarmente preparata?
Sì, avevo già avuto modo di avvicinarmi a questi argomenti negli otto mesi del mio tirocinio al laboratorio Spinal per la preparazione della tesi, avevo già solide basi sperimentali ed un buon curriculum universitario. Durante questi mesi ho approfondito lo studio delle più recenti attualità nel campo delle Neuroscienze.
L’esame orale poi è consistito in un colloquio dove al candidato veniva chiesto di presentarsi, di spiegare le sue motivazioni a sostenere l’esame di ammissione al dottorato. Ho detto che cosa mi aspetto dalla mia frequenza alla SISSA, quali sono i miei progetti nell’eventualità di una ammissione al dottorato.

Che cosa ti aspetta nei prossimi mesi e tu che cosa ti aspetti?
Le lezioni cominciano il 4 novembre, poi per tre mesi dovrò seguire le lezioni in SISSA. Dopo i tre mesi tornerò in laboratorio, avrò ancora alcune lezioni e corsi da seguire e poi gli esami di fine anno, i Progress Reports, per relazionare sul punto di avanzamento del mio progetto di dottorato, i risultati ottenuti e quindi una presentazione e discussione dei dati.
Il mio progetto di ricerca sarà nell’ambito del dolore neuropatico, durerà quattro anni: la SISSA mi offre la possibilità di proseguire la comprensione dei meccanismi alla base del dolore cronico di origine spinale e spero, eventualmente, di riuscire a traslare le migliori osservazioni ottenute in vitro su modelli preclinici anche sfruttando alcune interessanti collaborazioni stabilite dal Dott. Taccola.

Questa è una tappa, come proietti nel futuro la tua visione del tuo percorso, oggi Spinal per te è un trampolino, dicci che cosa ti piacerebbe fare in un futuro non vicinissimo? Qual è il tuo sogno Nejada?
Nejada sorride, trattenuta, e non dice.

Inviando un messaggio alla casella indicata nell pagina dei contatti riceverete informazioni su ogni nuova pubblicazione in questo blog.

Convention Center, San Diego

Giuliano Taccola racconta il suo Neuroscience 2013.
Il centro congressi sembra un’immensa astronave: è composto da una serie di moduli che si ripetono e permettono di dimensionare l’ampiezza delle sale a seconda della necessità.
La sessione poster è sterminata, l’esposizione cambia due volte al giorno: dopo quattro ore tutti i poster vengono sostituiti e questo avviene per tutti i 5 giorni di congresso.
Ai piani superiori sono situate le sale per i simposi, congressi, seminari della durata di due, tre ore con singoli contributi orali di 20 minuti.
Ciascuno si muove seguendo il proprio programma personale (esiste un planner nel quale sono indicati tutti i contributi) e quindi c’è un costante fluire di persone, uno spostamento generale da un incontro all’altro.
Gli iscritti sono quasi 31 mila.

Logo Neuroscience 2013

Ho visto molti poster dedicati al midollo spinale e il logo del Neuroscience di quest’anno è la stilizzazione di sezioni orizzontali di midollo spinale. Questo mi ha fatto pensare che ci sarebbe stata una particolare attenzione all’argomento, i precedenti loghi di questi incontri annuali si erano caratterizzati per il richiamo alla sinapsi o al cervello.

Affrontare un poster non è semplice, richiede anche più attenzione che assistere ad una presentazione orale: è un tipo di comunicazione più fugace, anche se ti da la possibilità di interagire personalmente con l’autore e di andare oltre l’oggetto presentato. Si sta davanti a un poster quattro-cinque minuti per poi passare al successivo: è come sottoporsi ad un bombardamento di informazioni, lungo tutta la giornata. Si rischia continuamente di perdere qualcosa ma l’importante (e in questo sta il significato della sessione poster) è che questo tipo di sovra comunicazione ti lasci un messaggio da portare a casa, alcune informazioni principali che puoi approfondire o che contribuiscono a farti assumere una certo atteggiamento verso determinate linee di studio.

Esposizione poster

Per esempio il nostro poster, che riportava uno studio sostenuto dalla Fondazione VERTICAL, è stato particolarmente apprezzato per la metodologia nuova, inusuale, cioè stimolare il midollo del ratto con segnali campionati in clinica da soggetti durante la locomozione reale. Uno dei messaggi principali del nostro poster si inseriva all’interno dell’importante argomento che aleggiava tra tutte le comunicazioni dedicate al midollo spinale (o quanto meno è la sensazione che ho ricavato): la stimolazione elettrica sottosoglia.

E’ una novità questa?
Sì, nell’ambito motorio è una nuova impostazione.

Che cosa intendiamo con stimolazione sottosoglia?
Stimolazioni elettriche fatte a una bassissima ampiezza

… e per soglia?
Un valore assegnato sperimentalmente, nel nostro caso equivale alla minima quantità di corrente in grado di evocare una risposta riflessa, percepibile con strumenti di elettrofisiologia.

A quale causa attribuisci l’innalzamento di attenzione sull’argomento?
Credo che gli studi condotti su modelli animali in vitro abbiano determinato questo orientamento. E’, ancora una volta, la dimostrazione dell’importanza che ha l’approccio sperimentale in vitro su modelli semplificati che, in quanto tali, permettono di analizzare e seguire meccanismi di base. In un sistema più complesso, come un animale in vivo o addirittura una persona, tali meccanismi di base potrebbero essere oscurati o nascosti dai tanti eventi che si possono sovrapporre. Quindi il modello in vitro è un ottimo modello a livello cellulare o a livello di rete, come nel nostro caso. Noi utilizziamo una porzione di sistema nervoso centrale in cui sono presenti molte cellule nervose: è un buon modello per vedere che anche una stimolazione che apparentemente non produce una risposta comportamentale o rilevabile dall’arto di un organismo in vivo e completo, evoca però una risposta cellulare.

Ci sono state presentazioni nuove, interessanti?
Nel corso di uno dei simposi sul midollo spinale è stato presentato un contributo veramente interessante, anche se si tratta di dati preliminari. Lo studio ha previsto il primo innesto di un elettrodo epidurale, per la stimolazione elettrica del midollo dorsale, a livello dei segmenti cervicali.
E’ l’unico caso finora studiato: un soggetto che prima della stimolazione non era in grado di esercitare la prensione, con l’applicazione di stimolazione tramite elettrodo epidurale a livello cervicale, è stato in grado di esercitare una prensione volontaria, valutata anche in termini di manualità fine e di avere la percezione del movimento che stava compiendo.

Sembrerebbe che (questo è un azzardo che posso permettermi perchè è una osservazione condivisa anche da altri) la stimolazione elettrica epidurale del m.s. si concilierebbe forse ancora meglio con un recupero funzionale degli arti superiori rispetto a quello degli arti inferiori. Infatti nel momento in cui si cerca di attivare il CPG per la locomozione bisogna inevitabilmente fare i conti con la necessità di riattivare il CPG per la postura, la stazione eretta, il recupero dell’equilibrio quando sbilanciato: non basta infatti muovere in maniera alternata gli arti ma bisogna fare sì che la persona li possa utilizzare in situazione verticale con continuo sbilanciamento e perdita dell’equilibrio ad ogni passo. Negli arti inferiori si è riusciti ad ottenere alcune contrazioni volontarie ma i movimenti erano di semplice flessione dell’arto e non potevano far pensare alla complessità del passo (movimenti comunque non funzionali perchè il soggetto era sempre posto supino sul lettino).
Nel caso del midollo cervicale si potrebbe sperare di recuperare la prensione e la manualità senza che debbano essere mantenuti, con la stessa porzione di m.s., l’equilibrio e la postura: il soggetto tiene la braccia appoggiate al tavolo e quindi non è vincolato ad altre necessità.

Qual’è il livello del laboratorio Spinal confrontato con altri laboratori? Si ha spesso l’idea di essere alla periferia del mondo e che le cose vere accadano da qualche altra parte.
Sarebbe così se non ci fosse da parte nostra la responsabilità di presentarci regolarmente a riunioni come questa. Il congresso è un momento di notevole fatica, di estremo impegno e lavoro e però è l’appuntamento che ci riconnette alla comunità scientifica. Se non ci fossero queste occasioni effettivamente avremmo difficoltà non solo a farci conoscere ma soprattutto non avremmo il polso della situazione, non conosceremmo le novità. Ad un congresso non si apprende solo quello che potresti apprendere un mese dopo, anche meglio, leggendo un articolo scientifico comodamente sulla tua scrivania. Partecipare ti fa capire in quale direzione si sta andando.

Vladimir Rancic, Giuseppe Dell’Angelo, Giuliano Taccola, Francesco Dose a San Diego

La relazione del nostro laboratorio è stata sicuramente apprezzata. Ci siamo ritagliati, dal 2011 ad oggi, una nostra nicchia particolare di ricerca: quella della stimolazione con le onde rumorose (Flistim). Questo viene apprezzato. Le persone che vengono a vedere il nostro poster hanno già una conoscenza dei nostri lavori precedenti e quindi Spinal-lab viene sempre più spesso associato a questo particolare ambito di studio.

Quindi per fare una sintesi si può dire che avete constato come Spinal sia un piccolo grande laboratorio
Si, soprattutto nella misura in cui riusciamo a restare in contatto con una comunità scientifica sovranazionale e con un bacino di collaborazioni che ci permetta di fare cose che altrimenti non potremmo fare.

Al Neuroscience abbiamo incontrato tanti giovani bravi ricercatori italiani che lavorano un po’ in tutto il mondo.
Per loro è bello incontrarci, molti ricercatori italiani che sono dovuti andare all’estero, mantengono un rapporto, un’empatia con il nostro paese e sono contenti di vedere che ci sono situazioni che permettono a un poster italiano di presentarsi con piena dignità accanto agli altri. Alcuni vedono il nostro laboratorio come una possibilità di tornare a fare Ricerca in Italia. I contributi italiani eccellenti non mancavano.

Il volantino realizzato dagli studenti del Vendramini

Giuliano Taccola:

Siamo stati invitati all’Istituto E.Vendramini di Pordenone, Liceo di scienze biologiche, per illustrare ad una assemblea di istituto gli effetti dell’etanolo e dell’abuso dell’alcool sul sistema nervoso centrale.

L’iniziativa nasce dall’esperienza di ricerca che due studentesse dell’Istituto, Erica Zammattio e Lara Colussi, hanno fatto per 5 settimane nel Laboratorio di ricerca SPINAL, nell’estate del 2012. Si è trattato di un mini progetto sperimentale, un test preliminare sull’etanolo come introduzione alla tesina da presentare all’esame di maturità. Avevo pensato di proporre loro questo lavoro perché avrebbero avuto la possibilità di eseguire in laboratorio esperimenti, semplici ma vicini alla neuro-farmacologia,  per valutare l’effetto dell’etanolo sulla conduzione delle fibre discendenti nel midollo spinale. Trovo che sia un argomento da far conoscere a ragazzi che si avvicinano alla patente di guida.

Il relatori del Laboratorio di ricerca Spinal

La giornata l’abbiamo impostata assieme all’insegnante del Liceo Anna Canton e con la  collaborazione degli alunni di quarta che hanno lavorato sulla comunicazione dell’evento e sulla preparazione della locandina. I nostri interventi si sono succeduti rapidamente, per la durata di 20 minuti ciascuno. L’intervento conclusivo lo ha tenuto il dott. Massimo Sacchetto, dirigente di Sezione della Polizia Stradale di Pordenone.

Ho iniziato io con una introduzione molto generale sugli effetti farmacologici dell’etanolo, sugli effetti rilevabili in preparazioni biologiche semplici, come preparazioni in vitro, ma anche in modelli preclinici. Ho quindi passato in rassegna i  danni che l’etanolo provoca dopo un abuso cronico e ho terminato con alcuni dati, recentemente apparsi in letteratura,  che mostrano come una prima esposizione all’etanolo in età adolescenziale predisponga a un abuso della sostanza in età adulta o a problemi neurologici successivi, come disturbi del sonno e delle capacità attentive e cognitive del soggetto.

Dopo di me ha parlato Vladimir Rancic che ha centrato la sua presentazione soprattutto sugli effetti che l’etanolo ha nell’aumentare il livello di aggressività e di irritabilità delle persone: un  effetto che predispone a comportamenti a rischio. E’molto più frequente accettare provocazioni reagendo in modo eccessivo, non si riesce più ad avere un atteggiamento socialmente accettato, non si distingue tra azioni positive e azioni negative. Altri esiti dell’abuso di etanolo sono la difficoltà nel percepire i pericoli o la distorta percezione di stimoli visivi.

Vladimir Rancic ha poi dimostrato la pericolosa associazione tra alcolici e energy drink. Alcuni studi osservano come le due sostanze, quando combinate, aumentano la pericolosità dell’etanolo,  perché la sostanza eccitante fa sottostimare la quantità di alcool assunto e quindi la capacità di percepire il proprio reale stato di attenzione. Sebbene sulle lattine sia riportata l’avvertenza Non associare ad alcolici, in realtà nessuno vi presta attenzione perché l’energy drink può essere d’aiuto nel mantenere e raggiungere determinati ritmi durante feste o altro.

Nejada Dingu  ha riassunto le modalità dell’abuso di alcool: dall’assunzione occasionale, all’uso cronico, alla cosiddetta sbornia del sabato sera. Ha portato dati scientifici apparsi in letteratura, che spiegano che anche l’abitudine saltuaria della sbornia del sabato sera provoca danni cognitivi e neurologici oggettivamente riscontrabili sia in preparazioni animali che in soggetti alcolisti. E’ una informazione molto importante per i ragazzi giovani e giovanissimi che ritengono di non incorrere in alcun pericolo perché il loro abuso di alcolici è solo episodico.

Nejada Dingu ha arricchito la sua presentazione indicando la differenza della metabolizzazione dell’alcool tra maschi e femmine: ha spiegato i fattori fisiologici, enzimatici e ormonali che determinano il raggiungimento nella donna di livelli di alcolemia nel sangue più alti di un ragazzo a parità di alcool ingerito.

Francesco Dose  ha illustrato la pericolosa interazione tra cannabis e etanolo: quando combinati, andando ad agire su alcuni bersagli comuni, hanno un effetto sinergico e quindi provocano danni maggiori delle stesse quantità prese singolarmente. Ha inoltre riportato i dati di uno studio scientifico, un paper molto interessante, in cui si è valutato come gli esiti neurologici di un trauma cerebrale sono peggiori quando il soggetto ha abusato di alcolici.  L’alcool  diminuisce le facoltà attentive, moltiplica le possibilità che si possa incorrere in un incidente e quindi in un possibile trauma cranico ma con un decorso peggiore e con più gravi probabili conseguenze.  Quindi un motivo in più per non rendersi indifesi di fronte ad un evento imponderabile.

Anche Giulia Bernardon ha ripreso le sue argomentazioni  da studi originali, paper scientifici. Innanzitutto ha parlato del ruolo della pubblicità nel modificare l’opinione e le aspettative dei giovani verso le bevande alcoliche.  E’ importante smascherare questo tipo di pubblicità  perché la questione  alcool viene trattata in forme molto più sottili e articolate rispetto a quanto l’esperienza e il bagaglio intellettuale di un giovanissimo  siano in grado di smascherare. Ad esempio, in un articolo scientifico recentemente pubblicato sono stati proposti a numerosi soggetti un bicchiere perfettamente cilindrico e un bicchiere svasato verso l’alto: le persone avevano una distorta percezione del volume di liquido contenuto quando utilizzavano il bicchiere svasato: questo li induceva a bere di più e con maggior frequenza.

Un altro studio valuta il ruolo dell’etanolo nel peggiorare la performance atletica: quando l’etanolo viene assunto dopo un esercizio fisico, come si fa dopo una vittoria sportiva per festeggiare, si verifica un rallentamento nel recupero muscolare e un peggioramento nelle performance successive. Il peggioramento dalla forma muscolare permane anche dopo un unico episodio di eccesso alcolico.

L’Assemblea dell’Istituto Vendramini

L’intervento  del dottor Massimo Sacchetto, dirigente di Sezione della Polizia Stradale di Pordenone, è stato molto interessante soprattutto nell’indicare le sanzioni e le misure di analisi del tasso alcolico da parte della polizia. Il perfezionamento normativo ha portato anche sul nostro territorio un risultato molto significativo in termini di riduzione di mortalità da incidenti e infrazioni.

La Preside Anna Romano e l’insegnante Anna Canton e si sono espresse molto positivamente sulla nostra partecipazione e hanno auspicato che questa collaborazione possa ripetersi. Noi ne saremmo contenti ovviamente mantenendo la nostra specificità quindi tornando a parlare di dati e risultati di articoli scientifici.

Non ci dispiacerebbe estendere questa collaborazione anche ad altri istituti nel caso fossero interessati

Ho sempre considerato, fin dall’inizio, l’importanza che il laboratorio SPINAL deve avere anche in termini di disseminazione e divulgazione di conoscenza sul territorio. Il primo obiettivo del laboratorio è sicuramente produrre dati scientifici nuovi  e originali e far crescere ottimi, giovani ricercatori ma è altrettanto importante che questi ricercatori si assumano una certa responsabilità verso il territorio dove questo laboratorio ha avuto l’avventura di iniziare e proseguire la propria storia.

Locandina del seminario tenuto da Giuliano Taccola all’UCL

Giuliano Taccola: Sono stato per tutto il mese di maggio all’Université Catholique de Louvain, più precisamente ho lavorato a IONS, Istituto di Neuroscienze,con il gruppo di Neurofarmacologia.
Abbiamo fatto diverse cose presso il laboratorio del prof. Emmanuel Hermans. All’interno di questo laboratorio Ronald Deumens, con cui oramai esiste una consolidata collaborazione, ha ampi margini di autonomia e gestisce personalmente alcune linee di ricerca tra cui la riparazione del nervo periferico. Ronald ha una grande esperienza sulla chirurgia dei modelli preclinici.

Ho avuto la possibilità di testare su modelli preclinici alcune nostre osservazioni, frutto del lavoro condotto in questi anni utilizzando preparazioni in vitro. Mi riferisco principalmente all’utilizzo di particolari protocolli di stimolazione elettrica. Avevo portato con me lo stimolatore programmabile e tutti i nostri file, quindi tutta la nostra batteria di protocolli, per valutarne l’efficacia in modelli preclinici stimolando direttamente il midollo spinale o studiare quale effetto possa avere nella riparazione e nel recupero del nervo periferico dopo una lesione sperimentale.

Rappresenta per me la fase conclusiva per validare una gran mole di lavoro sperimentale svolta qui ad Udine negli ultimi tre anni, avvicinarsi a sistemi più complessi dove mettere alla prova le intuizioni sviluppate e perfezionate dai nostri studi di base. Se gli interessanti dati preliminari raccolti fossero confermati da altri esperimenti si potrebbe pensare di proporre il passaggio successivo: l’utilizzo clinico sperimentale.

Purtroppo proprio questa fase, che rappresenta il momento cruciale per verificare la validità di innovativi protocolli sperimentali nati dagli studi di base, non è sostenuta doverosamente ed è in gran parte riservata al mio solo entusiasmo, la mia voglia di fare e la mia disponibilità volontaria.

R.T. E’ un peccato che coloro che hanno sostenuto le tue ricerche in vitro non si mobilitino per un sostegno, anche più deciso, proprio ora che si tratterebbe di verificare l’efficacia delle vostre soluzioni in modelli sperimentali più vicini alle lesioni umane. Mi sarei aspettata un’attenzione particolare a questo tipo di applicazioni da parte delle persone mielolese.

Di quanto emerso in laboratorio a Bruxelles si può solo parlare di risultati preliminari ma interessanti: abbiamo avuto la conferma che osservazioni raccolte nei nostri modelli possono avere una reale applicabilità in un sistema più complesso come un sistema preclinico. Nello stesso tempo hanno aperto promettenti sviluppi anche in altri ambiti (riparazione del nervo periferico).

E’ una fase in cui sto cercando di valutare la possibilità di applicare il protocollo di stimolazione di onde rumorose anche in distretti e situazioni diverse dal midollo spinale. Per esempio con l’Università di Trieste abbiamo effettuato uno studio sull’effetto di questi protocolli nell’indurre la contrazione muscolare delle cellule muscolari in vitro. Questo è un versante diverso dal midollo spinale.

L’efficacia di questo strumento di stimolazione che noi vogliamo orientare principalmente al recupero motorio, l’attivazione del CPG (Central Pattern Generator) dopo lesione, potrebbe rivelare qualche regola, qualche meccanismo di base, l’importanza del rumore inteso come intrinseca variabilità in ogni situazione in cui viene utilizzata la stimolazione elettrica e non solo elettrica. Quindi gli stessi protocolli che abbiamo utilizzato per la stimolazione del midollo spinale e abbiamo testato essere così efficienti rispetto ai protocolli tradizionali, potrebbero rivelarsi, e così sembra dai nostri dati preliminari, utili e applicabili anche in altri contesti.

Se da un lato, dopo aver ottenuto entusiasmanti risultati preliminari nel laboratorio di UCL, ci attende l’affinamento delle tecnologie di stimolazione chirurgica, nel frattempo, nel laboratorio Spinal stiamo trovando cose ancora migliori, protocolli di stimolazione che possono essere ancora più efficaci che utilizzano solo alcune delle selezionate frequenze, con la possibilità di associarli a farmaci. Questo è il nostro lavoro e credo che possiamo fare ancora meglio.

Abbiamo avuto un contatto con un chirurgo anestesiologo dell’ospedale di Bruxelles che utilizza la stimolazione epidurale per il controllo del dolore cronico non solo da lesione spinale. Ci ha dato un elettrodo che loro utilizzano in clinica, da provare sui nostri modelli. Ha funzionato discretamente malgrado fosse ovviamente di dimensioni eccessive rispetto al nostro modello. Se ne avessimo un così, un po’ più piccolo, sicuramente riusciremmo meglio ad apprezzare l’efficacia di nuovi protocolli sperimentali.

C’è stata la possibilità di condividere di discutere, di parlare di progettualità anche con i chirurghi dell’anestesiologia dell’ospedale. E’ stato sorprendente trovare tanti giovani chirurghi che lavorano con responsabilità e indipendenza. Giovani, intraprendenti che vengono valutati, oltre che per le loro capacità cliniche e chirurgiche, anche per la ricerca e l’innovazione che sanno introdurre negli ospedali dove lavorano. La loro formazione è orientata alla ricerca, anche per questo sono così interessati ad entrare in contatto con ricercatori di base. E’ uno degli aspetti più belli di cui spesso Ronald mi parla: la ricchezza dell’UCL, al di là della massa critica scientifica, è la possibilità di condividere e di trovare tanti ricercatori clinici interessanti e interessati al lavoro di ricerca di base. Ronald ha potuto partecipare a sessioni chirurgiche, ha avuto la possibilità come ricercatore di valutare e affrontare alcune osservazioni.

Locandina del workshop tenuto da Giuliano Taccola all’UCL

Com’è andata la tua presentazione?
E’ stata una cosa molto importante, un momento di visibilità in una istituzione molto prestigiosa. Con Ronald abbiamo organizzato un workshop diretto un po’ a tutti: studenti di dottorato ma anche a post doc, a persone che lavorano presso l’istituto che non si occupano di elettrofisiologia ma di biologia molecolare. Abbiamo organizzato la presentazione, prevista in due giornate, dividendola in momenti diversi: dapprima un mio seminario orientato su una delle più importanti linee di ricerca che ho seguito e seguiamo qui a Udine: la stimolazione elettrica con nuovi protocolli. Ho ripercorso le tappe degli ultimi tre anni sulla base dei lavori pubblicati. Il giorno successivo è stato dedicato proprio ad affrontare gli elementi di base di elettrofisiologia, in una lezione al mattino di due ore, seguita da un workshop, quindi una parte pratica, nel primo pomeriggio e poi un’altra ora e mezza teorica a conclusione.
C’erano diversi professori dell’istituto in particolare durante la presentazione che era molto ricca di contributi filmati, foto e descrizioni anche del set up di elettrofisiologia: l’attrezzatura e la preparazione che utilizziamo e poi la descrizione dei principali metodi di analisi che adoperiamo per valutare i nostri risultati. Nella sessione pratica c’erano due postazioni: una in cui illustravo il nostro modello in vitro, nell’altra postazione Ronald dimostrava la stimolazione elettrica in modelli preclinici.

Nell’ultima sessione, teorica, mi sono focalizzato su che cosa stiamo facendo e che cosa abbiamo fatto con questa tecnica e con questo preparato. E’ sembrato essere molto interessante, la risposta è stata buona anche perché non avevano mai seguito argomenti simili. Ci sono state molte domande dopo la presentazione e una discussione dopo la parte finale, mentre, durante il workshop, l’interlocuzione si è svolta in forma più dialettica e interattiva.
La nostra collaborazione ne è risultata rafforzata tanto che a luglio verrà qui uno dei loro studenti per trascorrere un mese in laboratorio. Seguirà principalmente quello che facciamo, in particolare è interessato ad alcuni risultati su cui si concentra anche la tesi di Giulia: lo studio di un particolare bersaglio farmacologico che potrebbe rivelarsi utile.
La sua presenza porterà nuove conoscenze tecniche e scientifiche nel nostro laboratorio in particolare lo studio del recupero di funzioni dopo le lesioni dei nervi periferici, un argomento che mostra importanti collegamenti con il recupero dopo il danno spinale.

E’ un argomento che può diventare interessante per il laboratorio Spinal?
Siamo sempre nell’ambito di una forma di deficit neuromotorio. Noi stimoliamo elettricamente un nervo però il dubbio rimane sempre: che cosa arriva effettivamente al midollo? E stimolando elettricamente un nervo che ha subito lesioni? Quindi conoscere meglio la fisiologia del nervo periferico ci può aiutare a capire come questi organi di trasmissione, in qualche caso, possano funzionare anche come filtro. Trovo sia molto interessante.

Il 13 giugno 2014 si è svolto presso l’Ospedale di Palmanova il Congresso: Innovazione tecnologica e locomozione umana. Gli esoscheletri strumentati, che ha visto la  collaborazione tra l’Azienda per i Servizi Sanitari  N.5 Bassa Friulana, il Laboratorio di Bioingegneria Industriale Università degli Studi di Udine e il C.I.S.M di Udine. L’evento è stato realizzato dal dott. Marsilio Saccavini e dal prof. Paolo B. Pascolo.

Types of steam-driven vehicles and flying machines. Colour process print after Robert Seymour, ca. 1830 (Wellcome Library no. 36878i)

Sulla locandina viene spiegato l’obiettivo del convegno:
Biologia, ingegneria civile e industriale, pratica clinica e qualità della vita appartengono a settori apparentemente scollegati, ma che pongono al centro della riflessione un aspetto comune, che si formalizza attraverso un approccio olistico. Ci si riferisce a ricerche che pur al di fuori del mondo sanitario, offrono l’opportunità di conoscere e avvalersi di nuovi materiali o di nuove tecnologie come quelli derivati dall’industria aerospaziale, dall’industria chimica, da quella del design, dalla domotica. Va colto il vantaggio di ottimizzare queste conoscenze ai fini della diminuzione del disagio nei soggetti diversamente abili, essendo obbiettivo comune il miglioramento della qualità della loro vita. Questo convegno vuole esaminare un aspetto peculiare di questo mondo di opportunità concentrandoci sulla fruizione degli spazi nei soggetti che vivono un disagio motorio. Questa tematica porta a individuare uno specifico lavoro di tipo riabilitativo atto a migliorare la performance della persona,che consente di identificare ausili costruiti attorno al soggetto secondo la propria singolarità, intervenire in termini di logistica ambientale, esplorare le possibilità offerte dalle nuove tecnologie con il fine di realizzare dispositivi di nuova generazione,come interfacce neurali, robotica con esoscheletri, altre opportunità di sviluppo ambientale. Per ultimo va ricordato che il nostro territorio necessita di dispositivi “speciali” ai fini della fruizione dello stesso, gli spazi sono complessi o tecnicamente difficili da affrontare: sono i luoghi storici di cui l’Italia è costituita.

Gli esoscheletri sono apparecchi cibernetici esterni progettati per proteggere o assistere chi li indossa. I ricercatori di Ekso Bionics non sono quelli che li hanno inventati: i primi prototipi sono stati sviluppati negli anni Sessanta dall’esercito americano in collaborazione con la General Electric per proteggere i soldati e per permettere loro di sollevare e trasportare grandi pesi senza fatica, anche camminando o correndo (una cosa tipo Ironman). Lo studio sugli esoscheletri è proseguito in Giappone e negli Stati Uniti, per usi militari, sempre con funzioni di protezione e assistenza nel trasporto dell’equipaggiamento, e per usi civili, per assistere le persone con menomazioni fisiche o disabilità e per supplire con strutture robotiche alle disfunzioni neurologiche e muscolari.

Nel pomeriggio c’è stata una dimostrazione pratica del cammino con l’esoscheletro grazie alla disponibilità di due volontari, paraplegici, cui, alla fine della prova, ho chiesto di raccontarmi sensazioni ed emozioni.

Valter Mahnic, il dott. Marsilio Saccavini e gli addestratori

Alla fine della camminata Valter Mahnic ha detto “Stanco ma appagato, soddisfatto”.

Che sensazioni si prova ad indossare tutto quel gabbione? E’ pesante? Non ci si sente ingombrati, legati?
No, all’inizio perchè sei confuso e distratto da tante sensazioni e poi devi stare attento al baricentro, allo sforzo che devi fare… ho provato le stesse sensazioni che ti da il Lokomat: l’imbragatura ti fa sentire sicuro, legato in modo giusto, ti da fiducia.

Che effetto fa guardare il mondo dall’alto?
Tu vuoi che ti dica che c’è una grande differenza. Per me sono due punti di vista, nessuno è quello giusto, dipende da come uno si sente bene, per me sono buoni entrambi.

Valter in piedi inizia la prova del cammino con esoscheletro

Comunque la postura eretta come ti ha fatto sentire?
Bene, il corpo la riconosce come “va bene”.

Ti è sembrato uno strumento utile per l’allenamento?
Sì, assolutamente sì soprattutto se usato presto dopo l’evento lesivo, se seguito bene e con un supporto psicologico.

Supporto psicologico? Perchè?
Perchè la sensazione di in piedi/seduto seduto/in piedi, per chi non è capace di gestire le emozioni, può fare male. Quando finisce l’esercizio torni giù e quindi una persona forse più fragile deve essere accompagnata, aiutata.

Ma vedi! Io avevo pensato che tornare a guardare il mondo dalla propria naturale altezza aiutasse a riacquistare equilibrio, psicologico, intendo.
Ad alcuni può fare benissimo, ma per quelli non mi preoccupo.  E’ importante che non faccia più male che bene.

Hai potuto percepire il passo che l’esoscheletro ti fa compiere?
Verso la fine dell’esercizio, quando ho preso confidenza con la macchina, ho sentito che stavo facendo il passo.
Eppoi io ho qualche percezione residua quindi sento il peso, per esempio. Secondo me comunque è più facile sentire tutte le sensazioni che provengono dal corpo quando hai imparato ad usare molto bene la macchina.

Hai trovato ingombrante il deambulatore?
No, da lassù ti appare piccolino. Ti aiuta a calibrare bene il passo.
Lo trovo un ottimo strumento, non so quanto migliore del Lokomat, le sensazioni sono molto simili, inoltre sul Lokomat non ti devi neppure preoccupare del fatto che devi fare attenzione al fatto che ti stai muovendo nello spazio, ti puoi concentrare di più sull’esercizio. Sono sensazioni, forse dovrei prendere confidenza con l’esoscheletro per poter fare raffronti più puntuali.

Però con il Lokomat stai lì, fermo…
Secondo me lo scopo riabilitativo non è di muoverti nello spazio ma di entrare nel movimento, dentro di te: che tu ti sposti o stia fermo è indifferente, l’importanza è fare bene il movimento, a questo andrebbe indirizzato chi lo usa.

A me sembra che la possibilità di spostarsi, di camminare sia un incentivo al suo utilizzo.
Io ho una forza di visualizzazione molto forte e sul Lokomat c’è anche lo schermo che simula lo spostamento nello spazio. Per me è facilissimo, posso benissimo immaginarmi in piedi e sentire le sensazioni  ai piedi senza alzarmi, è un lavoro di visualizzazione. Per me c’è poca differenza. Meno uno riesce a visualizzare più differenza può fare.

La camminata di Cristiano Picco

Poi abbiamo assistito alla camminata di Cristiano Picco. Anche a lui ho rivolto le stesse domande.

Che sensazioni si prova ad indossare l’esoscheletro? E’ pesante? Non ci si sente impacciati, legati?
Di sicuro ti senti legato, senti che ti sorregge.  E’ come essere sospesi, come se ci fosse una  impalcatura che sostiene il corpo. Devo dire che è una sensazione un po’ fastidiosa,  mi ricorda il cammino in sospensione.

Che effetto fa vedere il mondo dall’alto, dai tuoi 180 cm?
Anche per me come per Valter non è la prima volta che provo a stare in piedi: ho fatto la F.E.S. (Stimolazione Elettrica Funzionale) e ho adoperato per un po’ lo standing… Devo dire che il cambiamento di prospettiva mi ha dato una sensazione straniante: mi sembrava di avere i piedi molto lontani, piccoli, mi sentivo un gigante. Lo spazio intorno mi è parso più grande, la stanza più ampia.
Ho provato una grande sensazione di piacere, quasi di ebbrezza.
E’ da dicembre che non mi alzo in piedi, a caso ho lo standing ma lo uso poco.

Guardare gli altri negli occhi è un pochino diverso, vero?
Sì Rita! E’ inusuale, me ne ero quasi dimenticato ma è proprio bello vedere uno in faccia senza che si debba chinare. Guardare le persone negli occhi è bello. Quando sono seduto non ci penso è però vero che siamo sempre in una posizione scomoda quando entriamo in relazione con gli altri.

Dopo l’esperimento ritieni che l’esoscheletro possa essere uno strumento utile per l’allenamento, la riabilitazione?
Devo premettere che non sono stato molto fortunato: mi hanno fatto fare una prova di durata limitata perché ho una lieve flessione ad una gamba e una spasticità importante. La macchina faceva fatica a farmi compiere il passo, quindi non posso darti una buona risposta. Penso comunque, per quanto  riguarda l’allenamento, che il lavoro viene svolto tutto dalla macchina a differenza della F.E.S. dove sei tu che  con le tue gambe e i tuoi muscoli fai il passo. La F.E.S. mette in movimento i nostri muscoli. Quando la facevo con regolarità avevo le gambe toniche: gli elettrodi posizionati in punti precisi della gamba fanno contrarre i muscoli deputati al cammino. Mi pare che siano due cose molto diverse: la F.E.S. stimola il muscolo con una corrente a bassa intensità e lo fa contrarre, l’esoscheletro ti fa compiere un movimento passivo. Però sarebbe bellissimo averlo a disposizione, soprattutto in piccoli spazi, anche se hanno detto che per i costi e la gestione assistita deve essere uno strumento da usare in una struttura.

Stai immaginando una possibile futuro con l’esoscheletro, ti fa sognare?
I costi sono impossibili, abbiamo tempo davanti e forse avremo la possibilità di utilizzare questa macchina anche in ambienti domestici, chissà… I promotori dell’esoscheletro puntano ad un suo utilizzo ospedaliero.
E’ stata una bellissima esperienza, mi sento fortunato di aver avuto la possibilità di provarlo.
Mi fa specie che sia stato inventato per scopi bellici quando invece guarda che meraviglie può far sperimentare ad una persona paralizzata.

(La sera sono andata a vedere Edge of Tomorrow e tutti i soldati indossavano l’esoscheletro!!!)

Gruppo Spinal luglio 2014: Giuliano Taccola, Matteo Bisiani, Vladimir Rancic. Dietro: Jonathan Damblon, Giulia Bernardon, Nejada Dingu, Francesco Dose

Matteo Bisiani,17 anni. Ha finito la quarta classe del liceo Vendramini di Pordenone. Ha fatto uno stage presso il Laboratorio Spinal. Lo stage di Matteo è una prosecuzione dell’esperienza di ricerca che due studentesse dello stesso istituto, Erica Zammattio e Lara Colussi, hanno fatto per 5 settimane nel Laboratorio di ricerca SPINAL, nell’estate del 2012 (vedi intervista a Zammattio dell’11 settembre 2013).

Sei qui perché hai una particolare propensione per le materie scientifiche?
Sì, mi sono sempre piaciute le scienze, fin dalle elementari

Chi ha coltivato in te questo interesse? Come è accaduto… raccontami una storia.
Mio padre è medico e io ho sempre sfogliato i suoi libri di anatomia o di chimica… capendoci poco, mi affascinavano le immagini. Però fin da piccolo mi regalava piccoli libri di divulgazione scientifica per i bambini.

La scuola ti ha aiutato ad approfondire la tua naturale curiosità verso la scienza?
Direi che in particolare alle medie inferiori e poi super bene al liceo. Sono particolarmente preso dalla fisica, e dalla matematica. Penso che all’università farò fisica.

E vai bene in queste materie?
Si, direi di sì.

Come sei arrivato al Laboratorio Spinal?
La proposta dello stage è arrivata dalla scuola come ogni anno alla fine della quarta. A seconda che tu faccia anatomia o ecologia il professore ti indica una serie di opportunità dove poter fare lo stage.
Ho scelto il laboratorio Spinal perchè avendo sentito chi ci era già stato negli scorsi anni mi era sembrato interessante e in effetti ho avuto la fortuna di essere stato mandato qui: è interessante.
Lo stage dura due settimane.

Di che cosa ti sei occupato?
Con il dott.Taccola abbiamo scelto come argomento, che sarà quello della tesina che porterò all’esame di quinta, l’effetto di un neuropeptide sulla conduzione dell’impulso nervoso nel nervo periferico. Abbiamo utilizzato un campione del nervo sciatico di ratto per valutare se questo peptide favorisce o inibisce la conduzione dell’impulso nervoso.

Come si è svolto il lavoro?
In laboratorio le prime operazioni sono consistite nell’imparare ad isolare in vitro il nervo sciatico da ratto. E’ uno dei principali nervi periferici della gamba che origina dalla colonna vertebrale lombare per poi dividersi, all’altezza del ginocchio, in tre rami principali: surale, tibiale e peroneale comune. Gli ultimi due sono nervi misti, veicolano cioè sia informazioni motorie verso i muscoli sia i segnali sensoriali e dolorifici dalla periferia. Per la sua ottima accessibilità chirurgica (dopo aver inciso la cute si trova a poca profondità spostando gentilmente due fasci muscolari della coscia) è ampiamente utilizzato in ricerca sperimentale per studiare il riparo e la rigenerazione dei nervi periferici. L’argomento è al centro di una collaborazione tra il dott.Taccola ed il laboratorio belga dove lavora il dott. Deumens e proprio nei giorni del mio tirocinio, uno studente era venuto dal Belgio per partecipare al progetto scientifico congiunto. Ho avuto la possibilità unica di imparare la tecnica anche seguito dallo studente visitatore dal Belgio, è stata un’esperienza internazionale che mi ha permesso anche di praticare il mio inglese. Con il dott. Taccola e Giulia Bernardon, al set-up di elettrofisiologia abbiamo osservato, con stimolazione elettrica, la risposta del nervo senza l’uso del neuropeptide. Poi abbiamo ripetuto l’osservazione dopo somministrazione della sostanza e stimolazione elettrica registrando la risposta.
Quando abbiamo finito la raccolta dati e dopo laboriosa analisi al PC, che ho condotto con software matematici e statistici, abbiamo messo a confronto la conduzione dell’impulso nella fase di controllo con quella con somministrazione del neuropepetide. Il risultato è che, a determinate alte frequenze, favorisce la conduzione dell’impulso.
Se questo dato preliminare verrà confermato da successivi esperimenti in programma nel laboratorio per i prossimi mesi, potrebbe essere la prima osservazione della modulazione farmacologica del nervo periferico da parte del neuropeptide in esame.

Matteo Bisiani

Che cosa farai da grande?
Vorrei studiare fisica, fisica sperimentale. Vorrei andare a lavorare dove c’è un acceleratore di particelle.

Come ti è sembrato il lavoro nel laboratorio Spinal?
E’ un lavoro duro. Anche se non sarà il mio ambito di studio futuro mi ha però dato modo di capire che cos’è il lavoro di ricerca, perché alla fine, anche se cambia l’oggetto della ricerca, si tratta comunque di stare molto tempo davanti al computer ad analizzare i dati. E’ un lavoro impegnativo.
Bisogna avere passione, motivazione. Certo, il modo in cui ti accolgono in laboratorio attenua decisamente la difficoltà: tutti, ricercatori, dottorandi o laureandi, mi hanno aiutato e si sono resi disponibili ad ogni richiesta con simpatia, contagiandomi con la loro determinazione e positività.

Sei uno che legge?
Sì, abbastanza. Mi faccio anche consigliare da mio padre. Sto leggendo “Se questo è un uomo” di Primo Levi e avevo appena finito “Il signore degli anelli” questo ti dice come procedo, un po’ a zig zag. Ma poi leggo anche libri di fisica come “Sempre più veloci”, “La fisica di Star trek”, per uno che segue la saga di Star Trek è divertente e interessante, spiega perché è impossibile o possibile il teletrasporto, i viaggi alla velocità della luce…

Ti sei comperato la maglietta di Star Trek?
No, in realtà ho la maglietta di Star Wars, saga che preferisco a quella di Star Trek.

Il lavoro che hai svolto sarà oggetto di una relazione?
Sì, dovrò esporre il lavoro fatto in una tesina che verrà poi illustrata all’esame di maturità.

Credevo che avresti raccontato la tua esperienza alla classe…
No, non è previsto però l’insegnante ci ha chiesto di fare un articolo da pubblicare sul blog della scuola.

Grazie Matteo.