Elena Fabbiani

Ho incontrato Elena al Laboratorio Spinal dove sta facendo una originale esperienza.

Quale percorso ti ha portata al laboratorio Spinal?
Ho incontrato, conosciuto, il dott. Taccola alla SISSA. Mi aveva cercata essendo venuto a conoscenza delle mie esperienze di studio, dichiarandosi interessato alle mie competenze.
Mi ha illustrato il progetto che avrebbe voluto realizzare con una persona con la preparazione che ho io magari utilizzando una borsa post laurea.
La borsa post laurea è un assegno di ricerca e nel mio caso dura due mesi durante i quali Giuliano mi ha proposto di realizzare due progetti. Uno è un’analisi statistica dei dati su delle loro (loro sono sempre tutte le persone che lavorano a Spinal) registrazioni elettrofisiologiche.
L’altro progetto consiste nell’imparare ad utilizzare un software per programmare un nuovo dispositivo elettronico controllato da un sofisticato programma al PC (in modo da poterlo utilizzare per stimolare le radici del midollo spinale con impulsi ben definiti.

Da quando tempo lavori presso il laboratorio Spinal?  
Sono arrivata il 6 novembre, di fatto sono due settimane e mezza che lavoro.

Come sta andando?
Ma bene… anche l’ambiente è molto stimolante, proprio ieri ho mostrato i primi risultati a Giuliano e mi ha dato ottimi suggerimenti per la continuazione.

Che cosa ti aspetti di ricevere da questa esperienza?  
Già dall’inizio questa esperienza mi sta formando. Sono entrata in contatto con un ambiente nuovo, un nuovo gruppo e soprattutto un nuovo campo di ricerca. Spero che, oltre alle cose che sto imparando, mi abitui anche a “cavarmela da sola”, cosa che si comincia già a fare con la tesi specialistica, ma durante la quale, se qualcosa dovesse andare storto, c’è ancora la scusa del “sono solo uno studente”. Adesso non è più così: sono sola, sto facendo una cosa nuova, diversa e quello che tiro fuori (o non tiro fuori) è solo merito o colpa mia.

Che tipo di studi hai fatto, in che cosa ti sei laureata?
In fisica, la triennale e la specialistica. Per questo Giuliano mi contattò dicendomi “Forse tu hai il background necessario per realizzare un progetto che ho in mente da un po’ di tempo ma non ho trovato ancora nessuno adatto”.

Quindi tu alla SISSA vuoi fare un dottorato conseguente, in fisica…
No, a dire il vero vorrei provare neurobiologia, ho sempre avuto questo interesse fin dal liceo.
Ho scelto di fare fisica perché  credevo che avrei acquisito conoscenze che avrei potuto utilizzare anche in altre discipline e quindi fare, per esempio, un dottorato in neurobiologia. Sono molto contenta dell’impostazione mentale che mi ha dato lo studio della fisica.

Qual è stato l’argomento della tua tesi?
La tesi l’ho fatta su un dispositivo PET (La tomografia a emissione di positroni è una tecnica di medicina nucleare e di diagnostica medica utilizzata per la produzione di bioimmagini) perché l’indirizzo specialistico era sulla fisica medica e quindi ho studiato un dispositivo PET che viene utilizzato per il monitoraggio della dose in adroterapia  (una nuova frontiera della radioterapia è rappresentata dall’adroterapia che utilizza protoni e nuclei atomici (chiamati ioni) soggetti alla forza detta ‘nucleare forte’ e per questo motivo chiamati adroni (dal greco adrós, forte), da cui il termine adroterapia): quando i tumori vengono trattati con fasci di particelle si utilizzala PETper vedere dove si vanno a localizzare, per capire se il tumore è stato effettivamente colpito. Il dispositivo PET che ho studiato è utilizzato per ricerca, ma l’idea è quella di arrivare ad una completa integrazione con la clinica.

Tenterai l’esame di ammissione al dottorato in SISSA?
Dipende da quello che succede nel frattempo, tra la fine della durata della borsa e settembre, data di ammissione al dottorato SISSA. Nessuno mi ha promesso alcunché ma se la borsa non mi viene prorogata non posso stare nove mesi senza fare niente. Di certo cercherò altro, magari un altro dottorato all’estero, so che all’estero non hanno vincoli di esame, uno contatta il professore, ovviamente si sottopone ad un’intervista, e se al professore piace il tuo lavoro ti dice “si, vieni” oppure “no, non venire”. Non starò ferma nove mesi.

Pensi che il lavoro che stai facendo qui ora influenzerà in qualche modo le tue scelte future? 
Dopo la laurea non avevo mai pensato di fare il dottorato in fisica, quindi l’ambito in cui mi trovo ora è quello che ho già scelto. Vorrei continuare con l’analisi  dati però integrata con attività di laboratorio su campioni.

Come ti sembra il lavoro che si fa al laboratorio Spinal? 
Molto interessante e penso che sia anche molto utile. Io non so precisamente che cosa facciano nello specifico. L’ambiente é bello, sono tutti giovani, anche Giuliano è giovane e fa  lui stesso esperimenti a differenza di tutti gli altri professori che ho incontrato negli altri laboratori.

Da dove vieni? 
Vengo da Colle Val d’Elsa in provincia di Siena.

Come ti trovi in Friuli, come essere all’estero? 
No, mi piace stare a Udine. Ho studiato a Pisa per la laurea magistrale  ma nell’insieme Udine è più carina. Mi trovo bene con le persone sia in laboratorio che con i  miei inquilini e questa è una cosa molto importante per vivere bene in un posto.

Hai imparato qualche parola in Friulano? 
Per adesso non molte… ma ci sto lavorando.

Quando non sei a lavorare come passi il tempo? 
In generale faccio una vita abbastanza tranquilla. Mi piace leggere, gioco a scacchi (purtroppo adesso solo su internet). Per il resto esco molto spesso con gli altri ragazzi del laboratorio.

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.

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.

Giulia Bernardon

Giulia Bernardon ha 24 anni, è di Maniago. Ha conseguito la maturità al liceo scientifico con indirizzo linguistico e poi la laurea breve alla facoltà di Biologia all’Università di Trieste.
Sta facendo la tesi specialistica in Biotecnologie sanitarie presso il Laboratorio Spinal dove è “approdata” da due settimane.

Come si spiega questo passaggio da lingue alla biologia? Sono ambiti nettamente diversi.
Mi sono accorta durante gli studi che non erano le lingue ad appassionarmi (inglese, francese e tedesco), non mi sento portata. Ho scoperto di preferire le materie scientifiche e così ho scelto biologia. Ho fatto il test di ammissione alla facoltà di Biotecnologie a Udine e di Biologia a Trieste. Ho scelto di andare a Trieste dove ho fatto la triennale. Mi sono laureata con una tesi che valutava la correlazione tra l’infezione da Papilloma virus e Poliomavirus con l’infertilità maschile. Dopo essermi laureata ho deciso di continuare gli studi a Udine, iscrivendomi al corso di laurea magistrale in Biotecnologie sanitaria. Ho cominciato un anno e mezzo fa.

Come si è svolto il tuo lavoro di tesi?
Il lavoro, durato tre mesi presso il Burlo Garofolo di Trieste, è consistito nell’analisi di campioni biologici provenienti da coppie infertili per valutare la presenza o meno di tre virus: il Papilloma virus e due Poliomavirus. Sulla base della positività o meno è stata condotta un’analisi statistica e i nostri dati hanno evidenziato una possibile correlazione tra infezione da JCV, un Poliomavirus, e infertilità maschile.
In laboratorio si utilizzavano soprattutto tecniche come la real-time PCR, tecniche molecolari, non di elettrofisiologia come quelle che utilizzano qui. Quest’ultime per me sono completamente nuove. Al primo impatto mi sono trovata spiazzata, tuttora sono un po’ disorientata, però sono tutti molto disponibili e quindi sono contenta di imparare cose nuove.

Visto che sei qui do per scontato che tu abbia chiesto a Giuliano di poter fare la tesi con lui…
Sì, ho seguito le sue lezioni e poi gli ho chiesto di poter fare la tesi presso il laboratorio SPINAL. Proprio oggi abbiamo deciso che è opportuno che io approfondisca tutte le tecniche che vengono utilizzate nel laboratorio. Ad oggi però non abbiamo ancora un progetto ben definito…

Quale settore o argomento ti interessa in particolare?
Qualcosa in ambito farmacologico, sarebbe fantastico trovare un peptide che possa attivare o modulare il Central Pattern Generator. Quello che mi interessa è che la correlazione tra ricerca di base, lo studio del CPG, e la clinica possa individuare delle soluzioni ai problemi conseguenti a lesioni al midollo spinale. Spero inoltre che la comprensione dei meccanismi che stanno alla base del funzionamento del midollo spinale possa portare alla definizione di opportune terapie.
L’argomento CPG mi ha interessata fin da subito, poi ho fatto una visita al laboratorio e sono rimasta colpita anche dal bel clima che si respira.

Quindi la tesi specialistica per te non è la conclusione di un percorso di studi, è proprio la ricerca che ti interessa.
Ambiziosamente si tende sempre a puntare al massimo… poi vediamo come andranno le cose…

Queste interviste incominciano ad essere un po’ ripetitive, quasi noiose: sono tutti entusiasti del laboratorio.
Quando non ammazzi il tuo tempo in questo laboratorio di cosa ti occupi?
Mi devo fare la spesa, cucinare, provvedere alle cose di ogni giorno. Non mi resta molto tempo dopo il laboratorio. Abito con delle amiche e sono già 5 anni che vivo via da casa. Ho imparato ad arrangiarmi in tutto, sono piuttosto indipendente. Ciò non toglie che il sabato torni in famiglia con la quale mi trovo benissimo.

Quindi non fai altro? Non vai a vedere un cinemino, non fai due chiacchiere con gli amici…?
Certo, amo stare con gli amici, mi piace andare al cinema, camminare in montagna…tutto questo nei ritagli di tempo libero, tra un allenamento e l’altro. Gioco a pallavolo da quando avevo quattordici anni, una passione che mi ha dato moltissime soddisfazioni, emozioni e mi ha arricchito di amicizie. Quest’anno gioco come palleggiatrice in una prima divisione a Travesio…ma nel corso degli anni ho cambiato diverse squadre che militavano in categorie diverse. A volte suono la chitarra, l’ho studiata per sette anni quand’ero più giovane. Non la suono di continuo, vado a periodi. E’ uno strumento di compagnia, soprattutto nei campeggi estivi.

Che cosa farai da grande?
Spero di continuare nell’ambito della ricerca.

Quindi il tuo obiettivo non è sposarti e fare una riga di bambini?
Certo, lo vorrei fermamente.

Davvero? E la ricerca?
Sarebbe il mio lavoro, spero di non dover scegliere tra una cosa e l’altra.

I componenti del Laboratorio Spinal marzo 2014

L’ossitocina in quantità nanomolare sinergizza
con una debole stimolazione elettrica afferente per attivare il CPG Locomotorio del midollo spinale di ratto in vitro
Francesco Dose, Patrizia Zanon, Tamara Coslovich, Giuliano Taccola

Questo lavoro è stato sostenuto dalla Fondazione Vertical

La pubblicazione scientifica rappresenta la principale forma di comunicazione ufficiale della comunità scientifica tramite la quale i singoli ricercatori o i gruppi di ricerca rendono pubblici i metodi ed i risultati dei propri lavori scientifici
Le pubblicazioni sono regolamentate da procedure di accettazione e di valutazione dei lavori presentati; tali procedure sono mirate a stabilire quali lavori scientifici posseggano i requisiti necessari per essere pubblicati. I lavori scientifici che superano tali procedure vengono pubblicati, divenendo così pubblicazione scientifica.
Gli articoli sono generalmente inviati dagli autori ai membri del comitato editoriale della rivista. Questi sottopongono il manoscritto a due o più referees, esperti nel settore scientifico trattato dall’autore della pubblicazione, che redigono un parere motivatamente favorevole o contrario alla pubblicazione (referee’s report), sulla base della correttezza, completezza, originalità e rilevanza del lavoro.
Si verifica molto di frequente che i referees indichino modifiche o correzioni necessarie affinché il manoscritto possa essere accettato: il report (responso) di ciascun referee è inviato agli autori del lavoro, senza l’indicazione dell’identità del referee; gli autori possono quindi inviare una nuova versione dell’articolo che tenga conto dei rilievi formulati, o anche contestare le obiezioni mosse. Il processo di revisione paritaria, pertanto, oltre a costituire un filtro che assicuri l’attendibilità scientifica della pubblicazione, determina spesso una rielaborazione più o meno ampia del manoscritto originale, in collaborazione fra autori e referees. (Wikipedia.org/wiki/Pubblicazione_scientifica)

Hanno accettato la pubblicazione del nostro articolo su PLoS One (Public Library of Science) una rivista scientifica generalista (affronta ogni campo della scienza un po’ come Nature o Science…) completamente open access sul web nel senso che può essere consultata da chiunque senza dover pagare.
L’articolo si intitola “Nanomolar oxytocin synergizes with weak electrical afferent stimulation to activate the locomotor CPG of the rat spinal cord in vitro”. Tratta degli effetti farmacologici sul midollo spinale dell’ossitocina (un peptide di 9 aminoacidi che nel sistema nervoso centrale modula la comunicazione tra i neuroni). Questa molecola attualmente è sottoposta a diversi trial clinici per numerosi disturbi del sistema nervoso.

Le osservazioni che abbiamo ottenuto dai primi esperimenti condotti da Giuliano Taccola, quindi da Tamara Coslovich e poi da Patrizia Zanon (vedi altri articoli sul blog) sono state molto entusiasmanti perché sembrava che l’ossitocina fosse in grado di facilitare l’attività ritmica dei circuiti spinali in vitro alla base della locomozione.
Nel nostro laboratorio abbiamo testato la sostanza in combinazione con la stimolazione elettrica sotto-soglia del midollo spinale in vitro e abbiamo dimostrato con rigore statistico che l’ossitocina a concentrazioni molto basse (nanomolari,
10^-9 moli per litro) e quindi con grande selettività, è in grado di sinergizzare il FListim. Per sinergia si intende che l’effetto della combinazione dei due fattori (stimolazione elettrica + farmaco) è superiore a quello ottenuto dalla semplice somma degli effetti di ciascuno dei due quando applicato singolarmente . Quindi l’ampiezza della stimolazione elettrica può essere ridotta ulteriormente mantenendo invariata l’efficacia di FListim nell’attivare i circuiti locomotori spinali. La cosa ci è sembrata molto promettente perché il neuropeptide studiato, a differenza di altre sostanze che già attivano o interagiscono con i circuiti in vitro, è una molecola sottoposta a valutazione clinica anche se con altre indicazioni.

L’efficacia della combinazione di stimolazione elettrica e farmacologica suggeriscono l’introduzione di nuove terapie sperimentali, che potrebbero portare a nuove modalità di approccio per la cura delle persone che hanno subito una lesione al midollo spinale. L’ulteriore riduzione dell’intensità di stimolazione elettrica potrebbe infatti diminuire la comparsa di effetti collaterali dovuti alla stimolazione elettrica ripetuta.

Questa pubblicazione vi ha richiesto molto impegno, molto lavoro?
Sì, moltissimo perché abbiamo dovuto effettuare diversi esperimenti soprattutto a livello intracellulare, una tecnica molto difficile: si deve cercare di penetrare attraverso la membrana della cellula con un elettrodo per registrare l’effetto del neuropeptide sul singolo motoneurone.
Il lavoro iniziato da Giuliano Taccola è stato ripreso da Tamara Coslovich insieme a Patrizia Zanon. Quando Patrizia ha terminato il suo lavoro di preparazione della tesi di laurea, si è inserito Francesco Dose che ha continuato le registrazioni.

Quanto tempo ci è voluto per arrivare alla pubblicazione del lavoro?
Se consideriamo che Patrizia ha incominciato nell’aprile del 2012, si può dire che sono passati quasi due anni.

Questo lavoro mi sembra decisamente importante soprattutto pensando alla riabilitazione.
La possibilità di ridurre l’intensità di stimolazione riduce gli effetti collaterali con un grande vantaggio nel prospettiva di una futura e possibile applicazione clinica.

Vi faccio una domanda che vi ripeto spesso e continuo a rimanere sorpresa dalla risposta: quante volte avete dovuto ripetere gli esperimenti?
Tantissime. Durante due anni, per cinque giorni alla settimana, abbiamo continuato a fare esperimenti. Accade anche, come ci è successo nelle ultime settimane, a seguito delle ulteriori prove che ci hanno richiesto i referees, che si facciano tre/quattro esperimenti al giorno. Tutto questo per garantire la solidità statistica dei nostri risultati (ossia risponde alla domanda: è stato un caso o succede ogni volta così?) e la riproducibilità delle nostre osservazioni da parte della comunità scientifica internazionale (le conclusioni raggiunte sono sempre vere anche se testate da altri ricercatori in un’altra parte del mondo?). E’ una questione di responsabilità, bisogna diffondere solo dati che sono stati sottoposti ad un rigoroso vaglio statistico.

Avete avuto suggestioni nuove per il vostro di ricerca? Manca forse lavoro?
Abbiamo aggiunto un tassello che mancava nella definizione delle sostanze in grado di agire sul midollo spinale e selettivamente dirette a facilitare l’attività dei circuiti neuronali per la locomozione.
Il campo è ancora aperto e solo in parte conosciuto. Basti pensare che ad oggi non esiste una farmacologia che abbia come bersaglio terapeutico i circuiti locomotori spinali.
Inoltre credo vada apprezzato come, pur consapevoli di eseguire ricerca di base su preparazioni sperimentali, cerchiamo di indirizzare la nostra attenzione verso molecole che potrebbero avere in futuro un possibile impiego clinico, ma solo se prima adeguatamente confermate da studi sull’uomo eseguiti da parte di ricercatori clinici.
Non basta solo la parte sperimentale anche se questa risulta fondamentale per individuare i meccanismi ed il funzionamento. Puoi fare congetture che però poi a livello clinico potrebbero rivelarsi non efficaci. D’altro canto, è nei laboratori di base che possono nascere soluzioni originali che possano rivoluzionare l’approccio attuale alle lesioni spinali. Per questo è importante mantenere in contatto il mondo della ricerca di base e quello della clinica. Se ti chiudi in laboratorio puoi perdere la direzione ma fare ricerca in Spinal, soprattutto per un giovane ricercatore, significa condividere luoghi e situazioni proprie di un contesto di cura che richiede spunti e idee nuove dalla Ricerca biomedica di base.

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.

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

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.

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.