Il neuroscienziato James Hudspeth ha praticamente vissuto studiando l’orecchio umano per quasi 50 anni. In quel periodo Hudspeth, a capo del Laboratorio di neuroscienza sensoriale presso la Rockefeller University, ha avanzato la comprensione da parte degli scienziati di come l’orecchio e il cervello lavorino insieme per elaborare il suono. La scorsa settimana i suoi decenni di ricerche pionieristiche sono stati riconosciuti dalla Norwegian Academy of Science, che gli ha assegnato il Premio Kavli da un milione di dollari in Neuroscienze. Hudspeth ha condiviso il premio con altri due ricercatori uditori: Robert Fettiplace dell’Università del Wisconsin-Madison e Christine Petit dell’Istituto Pasteur di Parigi.
Mentre Hudspeth esplorava i meccanismi neurali dell’udito nel corso degli anni, sviluppò un particolare apprezzamento per l’intricata anatomia dell’orecchio interno, un apprezzamento che trascende il laboratorio. “Penso che noi, in quanto scienziati, tendiamo a sottovalutare l’aspetto estetico della scienza“, afferma. “Sì, la scienza è l’indagine disinteressata sulla natura delle cose. Ma è più come l’arte che non è qualcosa che si fa per la sua bellezza e nella speranza di comprendere ciò che finora è stato nascosto. Ecco qualcosa di incredibilmente bello, come l’orecchio interno, che svolge una funzione davvero notevole. Come può essere? Come fa? “. Dopo aver appreso del suo Kavli Prize giovedì, Hudspeth ha parlato con la rivista Scientific American del suo lavoro e di come il cervello trasforma la vibrazione fisica nell’esperienza di una sinfonia.
Nel diciannovesimo secolo esisteva una visione fisiologica molto importante dello scienziato tedesco Hermann von Hemholtz che dura oggi. Riconobbe che la coclea – l’organo ricettivo dell’orecchio – è, in sostanza, un pianoforte inverso. Nel piano, ciascuna delle corde rappresenta un singolo tono e l’uscita viene mescolata insieme in un insieme armonioso. L’orecchio annulla fondamentalmente quel lavoro. Prende l’insieme armonioso, separa i singoli toni e rappresenta ciascuno di essi in una posizione diversa lungo la coclea a spirale. Ciascuna delle 16.000 cellule ciliate che rivestono la coclea è un recettore che risponde a una frequenza specifica. E quelle cellule cigliate sono in un ordine sistematico, proprio come le corde del pianoforte.
La valuta comune del sistema nervoso è elettrica. Sono potenziali d’azione – flussi di 1 e 0, in effetti – molto simili a quelli di un computer. Ma la valuta del mondo sensoriale esterno è molto diversa. Abbiamo i fotoni, questa è vista. Abbiamo una pressione, questo è il tatto. Abbiamo molecole, cioè odore o sapore. E finalmente abbiamo delle vibrazioni nell’aria, questa è l’essenza del suono. Ognuno di questi diversi tipi di stimoli fisici deve in qualche modo essere convertito in segnali elettrici che il cervello è quindi in grado di interpretare. Questo è il processo di trasduzione. La cosa che mi ha motivato e che ho preso i primi 20 anni della mia carriera di 40 anni per capire davvero, è come ciò sia realizzato. Come la vibrazione meccanica,
E gli altri 20 anni? “La seconda parte della mia carriera è stata inaspettata. Divenne chiaro, da un certo numero di linee di studio da me stesso e da altri durante i primi 20 anni, che il sistema non era solo un trasduttore passivo. Il suono che entra non ha semplicemente evocato una risposta. Invece, l’orecchio ha un cosiddetto processo attivo. L’orecchio ha un amplificatore integrato e quell’amplificatore è diverso da tutti gli altri nostri sensi. Sarebbe come se la luce che entra nell’occhio producesse più luce all’interno dell’occhio, o l’odore che entra nel naso producesse più molecole di odore. Nel caso delle nostre orecchie, il suono che entra nell’orecchio è effettivamente amplificato meccanicamente dall’orecchio e l’amplificazione è compresa tra 100 e 1.000 volte. È abbastanza profondo. E il processo attivo aumenta anche la sintonizzazione dell’udito, in modo da poter distinguere le frequenze che sono solo circa lo 0,1 percento a parte. A confronto”.
L’amplificazione è l’obiettivo attuale della tua ricerca? “È una delle tre cose specifiche in cui il mio gruppo sta investendo molto impegno. Uno degli altri sta cercando di capire come viene assemblato il fascio di capelli, la parte superiore della cellula dei capelli sensibile meccanicamente. È un vero problema nella biologia dello sviluppo come si mette insieme qualcosa che è complicato. E un altro è il tentativo di aiutare a rigenerare le cellule dei capelli. Una delle maggiori sfide nel campo è che le cellule ciliate nei mammiferi non vengono sostituite quando muoiono. Questo è il motivo per cui tutti noi tendiamo ad essere progressivamente sempre più difficili da sentire e alla fine molto sordi. Uno degli approcci che stiamo adottando è quello di filtrare i farmaci per cercare di trovare una molecola che consenta alle cellule ciliate di rigenerarsi nuovamente. Abbiamo esaminato 80.000 farmaci finora e abbiamo due composti in particolare che sembrano promettenti”.
Vede la terapia genica come un trattamento potenzialmente vitale per la perdita dell’udito? “Penso che le cellule dei capelli siano un obiettivo molto ragionevole per la terapia genica, per un paio di motivi: in primo luogo, ci sono molte diverse condizioni di perdita dell’udito umano. Ce ne sono circa 100 che riguardano solo l’udito o l’udito e l’equilibrio, e circa altri 200 in cui la perdita dell’udito accompagna una condizione che colpisce il cuore, i reni o altri organi. Quindi, in particolare per i problemi che sono limitati all’orecchio, la terapia genica potrebbe essere preziosa. Una delle persone con cui ho condiviso questo premio, Christine Petit dell’Istituto Pasteur di Parigi, ha davvero aperto la strada all’approccio genetico per identificare i geni e le proteine coinvolti nel funzionamento dell’udito umano. Così ora abbiamo un repertorio di diverse dozzine di proteine ben comprese, o geni che li codificano”.
“L’altra cosa che rende l’orecchio particolarmente attraente è la sua geometria. In questo momento la terapia genica di solito significa inserire geni per mezzo del virus. E questo può essere problematico quando parli di tutto il corpo, perché potresti non volere che alcuni di questi geni vadano in luoghi dove normalmente non sono operativi. Ma l’orecchio è quello che viene chiamato un compartimento privilegiato; ha spazi in esso in cui i liquidi sono tagliati da qualsiasi altro liquido nel corpo. E c’è un potenziale per iniettare un virus portatore di geni lì che sarà visto solo dalle cellule dell’orecchio interno, e non andrà al fegato o altri organi e probabilmente causare danni”. (Fonte). A segnalarci la notizia anche alcuni utenti del web (a tal proposito ricordiamo che scrivendo alla Pagina https://www.facebook.com/GloboChanneldotcom/ è possibile inviare segnalazioni, osservazioni anche con foto e video, inoltre è possibile seguire tutte le news anche su Telegram all’indirizzo https://t.me/globochannel).
