‘Ancora non comprendiamo appieno ciò che effettivamente accade nel nostro cervello durante sonno‘
Una nuova partnership tra l’Università di Toronto Xilin Liuassistente professore presso il dipartimento Edward S. Rogers Sr. di ingegneria elettrica e informatica presso la Facoltà di scienze applicate e ingegneria, e Andrew G. Richardson, ricercatore assistente professore di neurochirurgia presso l’Università della Pennsylvania, svilupperanno una nuova generazione di dispositivi elettronici dispositivi per studiare la modulazione del sonno.
Questo diagramma descrive il processo di modulazione del sonno a circuito chiuso tramite elettronica miniaturizzata. Credito immagine: Xilin Liu
La loro ricerca svilupperà potenzialmente nuovi interventi che aiutano ad affrontare vari disturbi del sonno.
In media, trascorriamo un terzo della nostra vita dormendo. Durante il sonno, il cervello subisce importanti processi che supportano il consolidamento della memoria, il ripristino neurale e l’eliminazione delle tossine.
Le interruzioni del sonno possono interferire con questi processi. Ma mentre una buona “igiene del sonno” è sempre più riconosciuta come cruciale per la salute sia fisica che mentale, i disturbi del sonno rimangono diffusi.
“Il 40% dei canadesi soffre di disturbi del sonno, con oltre 3 milioni che soffrono di insonnia”, afferma Liu, direttore di l’X-Lab e scienziato affiliato presso il KITE Research Institute.
“I deficit del sonno influenzano negativamente le funzioni cerebrali come l’attenzione e la memoria, e la funzione immunitaria, il metabolismo e la salute del cuore. Le interruzioni croniche del sonno-veglia sono collegate a malattie neurodegenerative come l’Huntington, il morbo di Parkinson e l’Alzheimer e il declino cognitivo con l’invecchiamento”.
Il professore assistente Xilin Liu e i suoi collaboratori stanno sviluppando dispositivi elettronici che potrebbero aiutare i pazienti affetti da disturbi del sonno (foto per gentile concessione di Xilin Liu)
La ricerca di Liu si concentra sullo sviluppo di circuiti e sistemi integrati per far progredire l’assistenza sanitaria, la comunicazione digitale e l’apprendimento automatico. Nella nuova collaborazione, costruirà sistemi su chip wireless completamente integrati in grado di modulare autonomamente il comportamento del sonno negli studi preclinici.
“Il sonno è una procedura complessa che coinvolge diverse fasi e schemi”, afferma. “Per risolvere questo problema, stiamo integrando algoritmi di apprendimento automatico nei nostri dispositivi. Questi nuovi algoritmi possono riconoscere i modelli di sonno e identificare i disturbi del sonno che potrebbero non essere distinguibili utilizzando algoritmi tradizionali.
Il sonno è importante per la nostra salute. Credito immagine: Jamie Street tramite Unsplash, licenza gratuita
Liu e i suoi collaboratori sperano che questi nuovi approcci consentano loro di ottenere una comprensione più profonda di come funziona il nostro cervello durante il sonno e di come modulare i circuiti del sonno.
Hanno anche in programma di incorporare nel sistema varie capacità di interfacciamento neurale, che consentiranno interventi più accurati e precisi. I risultati di questa ricerca contribuiranno al progresso della neuromodulazione, una tecnologia che prevede il posizionamento di dispositivi all’interno del cervello, del midollo spinale o dei nervi periferici del paziente. Questi dispositivi sono progettati per regolare l’attività neurale e aiutare a ridurre i sintomi legati a diversi disturbi.
Liu è un membro della facoltà del CRANIA Istituto di Neuromodulazione (CNMI) presso la Facoltà di Scienze Applicate e Ingegneria, che riunisce esperti di ingegneria e neuroscienze in un hub collaborativo per la ricerca sulla neuromodulazione.
Il progetto di Liu è stato recentemente premiato con 2,2 milioni di dollari dal Istituto Nazionale della Salute (NIH) attraverso il loro programma di sovvenzioni per progetti di ricerca (R01) ed è supportato da partner del settore come il Società canadese di microelettronica E Apri Ephys.
La sovvenzione NIH R01 è un premio altamente competitivo e la proposta di Liu e Richardson è rientrata nell’1% delle domande migliori.
“Questo è un grande segno che NIH riconosce il valore e l’impatto di questa ricerca e il calibro del team”, afferma Liu. “Siamo entusiasti di ricevere questo finanziamento e nei prossimi quattro anni speriamo di arrivare a una fase in cui la tecnologia possa essere utilizzata negli studi clinici”.
Il team di ricerca di Liu ha l’obiettivo a lungo termine di creare dispositivi indossabili per la modulazione del sonno che le persone possano utilizzare a casa per migliorare la qualità del proprio sonno.
“Sebbene siano disponibili farmaci per trattare i disturbi del sonno, la sfida sta nel fatto che ancora non comprendiamo appieno ciò che effettivamente accade nel nostro cervello durante il sonno”, afferma Liu.
“È possibile che siano disponibili trattamenti a basso costo e ad alta efficacia per i disturbi del sonno di cui al momento non siamo a conoscenza”.
Fonte: Università di Toronto
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