Tramite dispositivi impiantabili dotati di migliaia di sensori neurali e grandi quanto un capello, la tecnologia SiNAPS, ideata dalla startup Corticale, ascolta l’attività bioelettrica di un numero incredibilmente elevato di neuroni in diversi circuiti cerebrali
Se ci sono organi del nostro corpo che la scienza conosce quasi alla perfezione, altri sono costante oggetto d’indagine e il loro studio avanza solo grazie all’innovazione tecnologica. Oggi è SiNAPS, tecnologia sviluppata da Corticale, start-up IIT operante nel settore della neuroelettronica, a promettere di leggere il cervello umano con un’accuratezza mai sperimentata prima, rendendo percepibile l’invisibile, indagando funzioni fisiologiche e patologiche, soprattutto per studiare l’evoluzione di malattie neurodegenerative come epilessia, Alzheimer e Parkinson.
Il contesto
La medicina e la ricerca si muovono ancora oggi con difficoltà sul terreno complesso di queste patologie difficili da diagnosticare, per le quali non esistono terapie efficaci ma resta particolarmente importante la diagnosi preventiva. L’OMS dice che solo l’Alzheimer, la più comune forma di demenza, colpirà oltre 70 milioni di persone in tutto il mondo entro il 2050, ed è tra le prime dieci cause di morte. In Italia conta 1,2 milioni di malati ed oltre 700 mila persone ancora non sanno di esserlo. Oggi nel mondo si contano 49 milioni di malati ed è un numero destinato ad aumentare anche a causa del Covid: centinaia di studi scientifici parlano di “neurocovid” e delle complicanze neurologiche causate da Coronavirus, non solo durante l’infezione ma anche sviluppate dopo la malattia, che potrebbero essere collegati a piccoli danni vascolari o infiammatori del sistema nervoso, con ripercussioni a lungo termine. L’isolamento ha anche accentuato sintomi comportamentali, una maggiore incidenza dei disturbi del sonno – che riguardano mediamente 12 milioni di italiani e che durante la pandemia sono raddoppiati – e un aumento del decadimento cognitivo per le persone affette da malattie come l’Alzheimer.
La startup Corticale: come funziona SiNAPS
Il sistema nervoso centrale è composto da cellule nervose responsabili della funzionalità cerebrale, chiamate neuroni, da altre cellule con funzione di nutrimento e da un sistema vascolare deputato al mantenimento della funzione cerebrale. Le malattie neurodegenerative coinvolgono tutte queste componenti, ma solo i neuroni, che comunicano tramite punti di contatto (sinapsi), subiscono un danno progressivo che compromette gradualmente la comunicazione fra cellule e l’intera struttura. È qui, dove l’impulso elettrico si trasforma in segnale neurochimico liberando specifiche sostanze dette neurotrasmettitori, che agisce SiNAPS, acronimo di Simultaneous Neural Recording Active Pixel Sensor technology. La sua prima generazione è pronta a registrare, tramite dispositivi impiantabili dotati di migliaia di sensori neurali e grandi quanto un capello, l’attività bioelettrica di un numero incredibilmente elevato di neuroni in diversi circuiti cerebrali. Registrare qui ha proprio il senso di “ascoltare”: come ha fatto Hubble dal 1990, il primo grande telescopio spaziale dedicato all’astronomia che fosse in grado di lavorare nel visibile, nell’infrarosso e nell’ultravioletto, SiNAPS rivoluziona l’approccio neuroscientifico catturando ad altissima risoluzione e ascoltando il flusso dei dati cerebrali, invisibili ma attivi, reali e fondamentali per la diagnosi e – in futuro – terapia delle malattie neurodegenerative.
Il flusso di dati cerebrali catturato da questi dispositivi ad altissima risoluzione potrà essere acquisito ed analizzato ed offrirà un accesso completamente nuovo per studiare i principi del funzionamento e delle patologie del cervello e nuove opportunità per lo sviluppo di dispositivi medici bio-elettronici per la diagnosi e la terapia delle malattie. Inoltre consentirà la creazione di interfacce neurali uomo-macchina di ultima generazione per controllare dispostivi elettronici o robotici come protesi di arti inferiori o superiori o esoscheletri.
“Sostanzialmente, questa tecnologia ci fornisce le informazioni necessarie per capire come le aree del cervello comunicano fra loro e come si distribuiscono in una rete neurale, sia in condizioni fisiologiche che patologiche – spiega il direttore scientifico Gian Nicola Angotzi – di fatto rispondiamo ad un gap tecnologico nel campo della ricerca pre clinica, mettendo nelle mani dei ricercatori uno strumento importante, modulare, che si adatta alla tipologia di cervello che si va ad indagare”.
La presentazione a Neuroscience 2021 di Chicago
In questa fase è la sperimentazione e la raccolta dei dati a fine statistico ad avere il peso maggiore per lo sviluppo dei nuovi dispositivi e per comprenderne e affinarne le possibili applicazioni. Già validata in studi su topi ad Harvard, topi e ratti a Monaco di Baviera e macachi a Newcastle, la startup Corticale sta già lanciando SiNAPS in questi mesi e prevede di raggiungere circa 50 laboratori solo in Usa, sta siglando due contratti con i principali distributori internazionali e sarà presente a inizio novembre alla cinquantesima edizione del meeting Neuroscience 2021 di Chicago, appuntamento annuale di rilievo mondiale organizzato da Society for Neuroscience. “Siamo molto orgogliosi di esserci, perchè è l’appuntamento più importante al mondo per il settore delle neuroscienze, vetrina fondamentale anche per siglare contratti che permettono di far progredire la ricerca in questo campo” spiega Angotzi. Nel frattempo Corticale è impegnata nella costruzione di un Comitato Medico Scientifico che lavori per definire le patologie oggetto d’osservazione e l’utilizzo della tecnologia, per arrivare nei prossimi anni ad ascoltare anche il cervello umano, raggiungendo anche al comparto clinico ed ospedaliero per casi di studio specifici. Ma si guarda già oltre: “La seconda generazione di SiNAPS non si limiterà ad ascoltare, ma saprà stimolare adeguatamente l’attività neuronale modulando le attività in base alla patologia studiata”.
Come nasce la startup Corticale
Corticale è nata dalla ricerca del team Microtechnology for Neuroelectronics dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), guidato da Luca Berdondini. Ha aperto la sua sede a Genova e ha iniziato le proprie attività grazie al finanziamento privato di 2 milioni di euro da parte di Giuseppe Santella, imprenditore e top manager che è entrato a far parte della start-up in qualità di co-fondatore e presidente. Con Santella lavorano i tre soci co-fondatori di formazione tecnologica Fabio Boi (ingegnere robotico, Direttore Tecnologico e CTO), Gian Nicola Angotzi (ingegnere elettronico, Direttore Scientifico e CSO) e Luca Berdondini (ingegnere in microtecnologia applicata alle neuroscienze e consulente scientifico).
“Corticale è la terza startup nata dalla ricerca dell’Istituto Italiano di Tecnologia in soli sei mesi. Tutte le tre nuove aziende hanno attratto importanti capitali e competenze ed hanno il focus sulle scienze della vita; questo dimostra la qualità della ricerca di IIT in questo campo” commenta Matteo Bonfanti Direttore del Technology Transfer IIT “Con un totale di oltre 8 milioni di investimenti privati sulle nostre tecnologie ci riferiamo ai primi sei mesi del 2021 come al “semestre d’oro delle startup” e non abbiamo intenzione di fermarci” conclude Bonfanti.
