Per decenni, congelare il tessuto cerebrale equivaleva a distruggerlo. I cristalli di ghiaccio che si formano durante il congelamento convenzionale lacerano fisicamente le membrane cellulari e recidono le connessioni sinaptiche, rendendo qualsiasi recupero funzionale impossibile. Un team di ricercatori tedeschi ha ora dimostrato che esiste un modo per aggirare questo problema, e i risultati, pubblicati sulle Proceedings of the National Academy of Sciences, stanno riscrivendo quello che pensavamo di sapere sulla plasticità del cervello. Lo studio, condotto presso la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, ha dimostrato per la prima volta che il tessuto cerebrale adulto di mammifero può essere criopreservato e risvegliato mantenendo intatta la capacità di trasmettere segnali elettrici e formare nuovi ricordi. La tecnica chiave si chiama vetrificazione. Invece di congelare il tessuto in modo convenzionale, i ricercatori hanno sostituito una parte sostanziale del contenuto d’acqua del tessuto con agenti crioprotettivi, composti chimici che impediscono la cristallizzazione durante il raffreddamento. Il tessuto è stato raffreddato fino a −130 gradi Celsius, punto in cui il fluido rimanente è passato a uno stato solido amorfo simile al vetro, anziché cristallino. Come ha spiegato il dottor Alexander German del Dipartimento di Neurologia Molecolare di Erlangen: “La formazione di cristalli di ghiaccio è la ragione per cui il freddo estremo è di solito così dannoso per gli esseri viventi. I cristalli possono danneggiare meccanicamente le cellule, distruggendo la sensibile nanostruttura del tessuto.”
Trovare le condizioni giuste non è stato semplice. Il team ha dovuto bilanciare rischi opposti: concentrazioni più alte di agenti crioprotettivi migliorano la vetrificazione ma sono direttamente tossiche per le cellule, mentre concentrazioni più basse aumentano il rischio di formazione di ghiaccio. Il protocollo ottimizzato ha previsto un caricamento e scaricamento graduale di questi agenti a temperature precisamente controllate, insieme a un metodo di raffreddamento direzionale tramite un cilindro di rame raffreddato ad azoto liquido. La microscopia elettronica ha poi confermato che la nanostruttura del tessuto, sinapsi, dendriti e mitocondri inclusi, era rimasta intatta. La scoperta più significativa è arrivata dopo lo scongelamento. Il tessuto ippocampale ha ripreso una funzione elettrica attiva: i ricercatori hanno registrato segnali elettrici spontanei che si propagavano attraverso le reti neurali nel tessuto risvegliato, e hanno confermato che le sinapsi erano ancora capaci di potenziamento a lungo termine, il processo attraverso cui le connessioni tra neuroni attivate ripetutamente diventano più forti nel tempo. Questo meccanismo è considerato centrale per il modo in cui il cervello codifica l’apprendimento e la memoria. Il team ha applicato con successo la procedura anche a cervelli interi di topo preservati all’interno del cranio, ottenendo in un sottoinsieme dei casi tessuto che ha dimostrato attività metabolica vitale e risposte elettrofisiologiche misurabili dopo il riscaldamento. I ricercatori riconoscono i limiti attuali: le osservazioni sono state confinate a una finestra di poche ore dopo lo scongelamento, poiché le fette di cervello si deteriorano naturalmente entro 10-15 ore fuori dal corpo. Le applicazioni immediate identificate nello studio includono la conservazione di campioni di tessuto rimossi chirurgicamente per test farmacologici successivi. Sul lungo periodo, i ricercatori ipotizzano possibilità più ambiziose, come il posizionamento di organismi in una forma di ibernazione reversibile per applicazioni nei viaggi spaziali o per pazienti con malattie attualmente non trattabili. Prospettive che, però, restano ben oltre quanto la ricerca attuale dimostra.
https://indiandefencereview.com/a-frozen-brain-that-still-remembers