Numero 26 del 2026

Titolo: Ultrasuoni e impianti bioibridi

Autore: Andrea Cusumano

Articolo:
Come l'optosonogenetica potrebbe insegnare al cervello a «vedere» di nuovo
Negli ultimi anni la ricerca nel campo della visione artificiale sta subendo una trasformazione profonda. Se per molto tempo l'obiettivo è stato «riparare» o «sostituire» l'occhio o parti di esso, oggi una quota sempre più consistente della comunità scientifica sta esplorando una strategia diversa: bypassare il danno e offrire al cervello informazioni visive alternative.
Due studi recenti, uno pubblicato da Cadoni e colleghi nel 2023 e uno da Brown e colleghi nel 2024, offrono una visione particolarmente interessante di questo innovativo cambio di paradigma.
Il lavoro di Cadoni e collaboratori affronta un tema cruciale: quando la retina va incontro a un processo patologico degenerativo - come ad esempio nel caso della retinite pigmentosa, della malattia di Stargardt o della degenerazione maculare legata all'età - i fotorecettori, che si trovano nella retina esterna, perdono la capacità di rispondere alla luce, ma molte cellule nervose che si trovano nella parte più interna della retina, come le cellule bipolari e le cellule ganglionari, possono ancora essere vitali: è possibile stimolare queste cellule in modo efficace, preciso e non invasivo?
Gli scienziati hanno cercato di rispondere a questo quesito avvalendosi della sonogenetica: hanno reso le cellule nervose della retina interna sensibili agli ultrasuoni introducendo in tali cellule - mediante terapia genica - delle proteine meccanosensibili.
Lo studio ha dato risultati molto incoraggianti: questa strategia non solo ha permesso di stimolare le cellule della retina interna, ma ha consentito anche una buona risoluzione spazio-temporale, attivando diverse regioni della retina in modo relativamente preciso e controllato, caratteristica fondamentale per poter elicitare una percezione visiva coerente con le immagini.
Questo approccio con la sonogenetica potrebbe offrire una forma di stimolazione visiva ancora meno invasiva rispetto agli impianti retinici (microchip) tradizionali.
Il secondo lavoro, di Brown e colleghi, differisce dal primo per target e tecnologia impiegata: l'informazione visiva è stata infatti diretta su un'area più centrale del sistema visivo, la corteccia cerebrale, grazie a un impianto bioibrido corticale sviluppato dagli autori del lavoro, in cui neuroni modificati con tecniche di optogenetica sono stati integrati con sistemi di stimolazione luminosa e collegati a circuiti in grado di modulare l'attività cerebrale.
In questo lavoro c'è un aspetto particolarmente interessante che non riguarda solo la tecnica, bensì quello funzionale: oltre a evocare un segnale «visivo» artificiale nel cervello, la stimolazione di questo impianto bioibrido può sollecitare anche comportamenti orientati (azioni) coerenti con lo stimolo ricevuto.
Questo è un passaggio fondamentale nella storia delle neuroprotesi visive: il punto non è più soltanto «far vedere un'immagine», ma fornire al cervello informazioni utili per muoversi, riconoscere oggetti e interagire con l'ambiente.
I due lavori di Cadoni e colleghi e Brown e colleghi, seppur diversi per approccio e livello del sistema nervoso coinvolto, convergono su un punto comune: la visione può essere ricostruita anche senza fotorecettori funzionanti, purché si riesca a comunicare con i circuiti nervosi nel modo giusto. Entrambi i lavori pongono in evidenza il campo emergente delle neurotecnologie ibride, in cui optogenetica e sonogenetica si fondono con il sistema visivo «naturale» per portare informazioni mediate da stimoli fisici come la luce e-o meccanici come gli ultrasuoni.
Entrambi gli approcci utilizzati da queste ricerche sono in fase di sperimentazione su modelli animali, pertanto al momento non è ancora possibile prevedere quando queste tecnologie arriveranno nella pratica clinica. Restano aperte diverse sfide sulla sicurezza delle modifiche genetiche, sulla stabilità a lungo termine degli impianti, sulla precisione della codifica dell'informazione visiva e, soprattutto, la capacità del cervello umano di adattarsi a forme di input completamente nuove.
Tuttavia, il messaggio più rilevante che emerge da questi lavori è che la ricerca sta progressivamente spostando il confine di ciò che è considerato «irreversibile» nella perdita della visione: non si tratta più di riparare o sostituire le funzionalità dell'occhio, ma di progettare veri e propri linguaggi artificiali in grado di dialogare con il sistema nervoso.
Gli studi di Cadoni e Brown rappresentano due tasselli di una stessa evoluzione: la nascita di una medicina della visione sempre più integrata tra biologia, fisica e ingegneria.
Bibliografia di riferimento
Cadoni, S. et al. (2023).
Ectopic expression of a mechanosensitive channel confers spatiotemporal resolution to ultrasound stimulations of neurons for visual restoration.
Nature Communications
Brown, A. et al. (2024).
Optogenetic stimulation of a cortical biohybrid implant guides goal directed behavior.
Science
Andrea Cusumano