Studiare le scienze della vita avvalendosi delle competenze e degli strumenti della fisica medica e sviluppare nuovi strumenti diagnostici per rendere più accessibili ed efficaci gli esami necessari per la prevenzione di malattie neurologiche. Sono questi gli obiettivi della collaborazione siglata tra l’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, l’Ente Pubblico di Ricerca dedicato allo studio delle particelle e interazioni fondamentali, e la Fondazione Santa Lucia IRCCS di Roma, primo istituto di ricerca italiano nelle neuroscienze.
La fisica medica applica i principi e le scoperte della fisica al mondo della medicina portando a sviluppi che oggi sono fondamentali per la cura delle persone. Un’innovazione che più di altre ha accelerato la ricerca nelle neuroscienze è la risonanza magnetica, apparentemente una tecnologia nota ma che ha immense possibilità di sviluppo grazie all’integrazione tra nuovi apparati sempre più performanti e nuove metodologie fisiche che permettono di accedere a informazioni più dettagliate e specifiche.
“Lo studio delle applicazioni della fisica di base al settore biomedicale riveste un’importanza strategica per il nostro Istituto”, spiega il vicepresidente dell’INFN Diego Bettoni. “Attraverso la collaborazione con la Fondazione Santa Lucia IRCCS sarà possibile per l’INFN dare un contributo di rilievo alle neuroscienze, mettendo a disposizione la propria capacità di innovazione, le proprie competenze tecnologiche e la grande esperienza nell’analisi statistica e nella gestione dei big data”, conclude Bettoni.
Gli apparati di risonanza magnetica catturano in modo del tutto non invasivo le vibrazioni che i singoli nuclei di idrogeno, naturalmente presenti in ogni organismo, subiscono in un campo magnetico. Attualmente la ricerca si è concentrata sullo studio di atomi diversi da quello di idrogeno, a partire dal sodio e dal fluoro, con possibili estensioni a potassio, cloro, fosforo, carbonio e ossigeno. Ogni nuovo atomo che è possibile analizzare con la risonanza magnetica apre la possibilità di entrare in dettaglio in meccanismi fisiologici e biochimici legati alla generazione e al consumo dell’energia, alla neurotrasmissione e alle proprietà delle membrane cellulari.
“Questo tipo di tecnologia” afferma il prof. Carlo Caltagirone, neurologo e direttore scientifico della Fondazione Santa Lucia IRCCS “permetterà di sviluppare strumenti diagnostici non invasivi, sicuri ed economici per individuare i primi segnali di malattie come la sclerosi multipla, l’Alzheimer, il Parkinson e altre patologie del sistema nervoso, in modo che il medico possa intervenire ancor prima dello sviluppo dei primi sintomi o della comparsa delle lesioni tipiche dell’insorgere di queste malattie”.
Per le neuroscienze, inoltre, lo sviluppo di macchinari sempre più potenti significa anche maggiore capacità di analisi dei dettagli. Già oggi, in ambito neurologico, i risultati diagnostici migliori sono ottenuti con macchine che operano a 3 tesla (il tesla è l’unità di misura del campo magnetico) in quanto permettono di vedere anche quelle strutture microscopiche che compongono il sistema nervoso.
La ricerca dell’INFN insieme al Santa Lucia IRCCS includerà anche l’utilizzo di macchinari di risonanza magnetica ad altissimo campo (7 tesla) ad esclusivo uso della ricerca, per sviluppare, in stretta collaborazione con la ricerca clinica, modelli che possano aiutare a comprendere le dinamiche più profonde del sistema nervoso, fornendo in prospettiva strumenti conoscitivi e tecnologici traslabili su strumenti MRI di tipo clinico avanzato.
