Investire nelle scoperte premiate con il Nobel: neuroni e struttura del cervello

Storia del Premio Nobel

Il Nobel è uno dei riconoscimenti scientifici più prestigiosi. Fu istituito in base al testamento di Alfred Nobel per premiare chi avesse apportato il maggiore beneficio all’umanità. Le categorie originarie sono fisica, chimica, fisiologia o medicina, letteratura e pace. La banca centrale svedese istituì successivamente il premio per l’economia in memoria di Alfred Nobel.

I vincitori sono scelti da diverse istituzioni svedesi. Il Premio per la pace è invece assegnato dal Comitato norvegese per il Nobel.

Il lascito di Nobel

Secondo un racconto diffuso, un giornale francese pubblicò per errore un necrologio di Alfred Nobel dopo la morte del fratello, criticando le sue attività negli esplosivi. I dettagli e l’influenza sulla decisione di istituire i premi sono incerti. La dinamite e la successiva polvere senza fumo balistite erano invenzioni diverse.

Le invenzioni e le imprese di Nobel avevano impieghi sia civili sia militari. Nel testamento destinò gran parte del patrimonio ai premi. Non è possibile attribuire con certezza questa decisione a un unico episodio.

Premio Nobel

La Fondazione Nobel gestisce il patrimonio che contribuisce a finanziare i premi e la loro amministrazione. I vincitori ricevono una medaglia, un diploma e una somma di denaro. Nel 2024 l’importo di ogni premio completo era di 11 milioni di corone svedesi, da dividere quando i vincitori erano più di uno.

Fonte: Britannica

Un premio Nobel può essere condiviso da un massimo di tre persone. Quello per la pace può essere assegnato anche a organizzazioni. I riconoscimenti scientifici possono premiare contributi congiunti o indipendenti alla stessa scoperta.

I premi hanno riconosciuto progressi pratici e ricerca fondamentale: radioattività, antibiotici, raggi X e PCR, oltre alla fonte di energia del Sole, alla carica dell’elettrone, alla struttura a gusci del nucleo atomico e alla superfluidità.

Comprendere il cervello

La mente umana e l’intelligenza animale sono oggetto di dibattito da millenni. Le neuroscienze moderne hanno introdotto metodi sperimentali per studiare molti di questi interrogativi.

La scoperta dei neuroni e dei loro meccanismi di comunicazione elettrica e chimica ha permesso di collegare l’attività cellulare al comportamento e alle funzioni mentali.

Gli studi animali, le osservazioni cliniche e la psicologia sperimentale hanno ampliato questa comprensione.

Il Nobel per la medicina del 2000 premiò le scoperte sulla trasduzione del segnale nel sistema nervoso. Nel 2021 furono premiate le scoperte dei recettori della temperatura e del tatto.

Un altro importante risultato fu riconosciuto con il Nobel per la medicina del 2014, per le cellule che costituiscono un sistema di posizionamento nel cervello. La scoperta collega attività neuronale, posizione e navigazione: non descrive una piccola carta geografica disegnata nel tessuto cerebrale.

Metà del premio andò a John O’Keefe, un quarto a May-Britt Moser e un quarto a Edvard I. Moser.

Fonte: Nobel Prize

Il senso della posizione

Lo psicologo sperimentale Edward Tolman propose il concetto di mappe cognitive: rappresentazioni interne che permettono di orientarsi nell’ambiente.

Nel 1948 descrisse come il comportamento dei ratti nei labirinti potesse riflettere l’apprendimento dei rapporti tra luoghi, anziché soltanto sequenze rigide di stimolo e risposta.

Tecniche successive permisero di studiare il fondamento neuronale dell’apprendimento spaziale.

O’Keefe, formato in psicologia fisiologica, iniziò alla fine degli anni Sessanta a registrare l’attività di singoli neuroni nei ratti mentre ne seguiva movimento e posizione. Utilizzava elettrodi impiantati nel cervello.

Fonte: Research Gate

Gli elettrodi permettevano registrazioni mentre gli animali si muovevano liberamente, rendendo possibile studiare l’esplorazione in condizioni meno vincolate.

Questo approccio aiutò a esaminare l’attività dell’ippocampo oltre le prove comportamentali strettamente limitate e i protocolli di stimolo e risposta.

O’Keefe identificò nell’ippocampo le cellule di posizione, o place cells, la cui attività era associata a determinate aree dell’ambiente. L’ippocampo svolge un ruolo importante nella memoria e nell’orientamento.

Fonte: Nobel Prize

Ippocampo e cellule di posizione

Il ruolo dell’ippocampo nella memoria è noto dagli anni Cinquanta. Lesioni bilaterali possono compromettere gravemente la formazione di nuovi ricordi episodici, ma non tutte le forme di memoria ne dipendono allo stesso modo.

Alcuni ricordi precedenti e altre capacità possono restare conservati. Gli studi sui tassisti londinesi hanno inoltre collegato l’apprendimento spaziale a cambiamenti strutturali in parti specifiche dell’ippocampo, non a una crescita uniforme dell’intera struttura.

Una cellula di posizione aumenta tipicamente l’attività quando l’animale si trova in una determinata area, detta campo di posizione. Gli esperimenti mostrarono che ciò non era spiegabile soltanto da un singolo stimolo visivo o dalla presenza di cibo.

Più cellule contribuiscono insieme alla rappresentazione dell’ambiente. Il campo di una cellula può cambiare in un nuovo contesto: non è legato per sempre a un unico punto del mondo.

Altre scoperte sulle cellule di posizione

In un ambiente nuovo, gli schemi di attività possono riorganizzarsi. In uno familiare possono essere stabili nel tempo, sostenendo il loro ruolo nella memoria spaziale.

La scoperta aprì la strada a ulteriori ricerche sui circuiti che rappresentano spazio ed esperienze, e alla ricerca di altri tipi di cellule coinvolte.

Una griglia cerebrale per mappare il mondo

L’ippocampo riceve importanti connessioni dalla corteccia entorinale. May-Britt ed Edvard Moser studiarono questa regione per capire quali segnali contribuiscono alla navigazione.

Fonte: Bright Focus

Nella corteccia entorinale i Moser identificarono le cellule a griglia, o grid cells, con uno schema di attività spaziale diverso da quello delle cellule di posizione.

Lo schema esagonale delle cellule a griglia

Una cellula a griglia si attiva in diversi punti dell’ambiente. Riportati sulla mappa dei movimenti dell’animale, questi punti formano un reticolo esagonale regolare. Il disegno riguarda i campi di attività nello spazio, non la disposizione anatomica dei neuroni nel cervello.

Fonte: Nobel Prize

Le cellule a griglia fanno parte di reti con cellule della direzione della testa e cellule di confine. Alcuni neuroni combinano più caratteristiche.

Le cellule della direzione della testa segnalano l’orientamento del capo. Quelle di confine rispondono in relazione ai limiti dell’ambiente, come pareti e bordi.

Gli studi mostrarono connessioni tra questi circuiti e l’ippocampo, con un contributo congiunto alla navigazione spaziale.

L’interazione tra cellule di posizione, a griglia e altri neuroni aiuta a spiegare l’orientamento. È un sistema complesso, ancora studiato, che non si riduce a due strati già completamente compresi.

Fonte: Nobel Prize

Meccanismi condivisi tra diversi mammiferi

Gran parte della ricerca è stata condotta sui ratti. Meccanismi correlati sono stati osservati anche in altri mammiferi, compreso l’uomo.

Cellule simili alle place cells furono registrate nell’uomo nel 2003. Nel 2010 la neuroimmagine fornì prove indirette di codifica a griglia; registrazioni dirette di cellule simili alle grid cells furono pubblicate nel 2013. I risultati indicano meccanismi condivisi, non sistemi identici in ogni specie.

Schemi di attività delle cellule di posizione possono essere riprodotti durante il sonno e il riposo. Questa riattivazione è associata all’elaborazione e al consolidamento della memoria.

Le scoperte collegano l’attività dei singoli neuroni alla navigazione e alla memoria spaziale.

Applicazioni

Svelare la complessità del cervello

La ricerca di base può avere applicazioni cliniche, ma tra la funzione di una cellula e un trattamento efficace c’è un percorso lungo. La barriera ematoencefalica limita l’accesso di molti farmaci. Il cervello usa processi elettrici e chimici, e la comunicazione chimica non è confinata soltanto alla fessura sinaptica.

Roger Penrose, premiato con il Nobel per studi sui buchi neri, è tra i sostenitori di ipotesi quantistiche della coscienza. Esperimenti sui microtubuli non dimostrano però che la coscienza umana derivi da tali effetti. La teoria resta controversa.

Comprendere memoria, percezione e comunicazione neuronale può aiutare a sviluppare trattamenti. Non è necessario risolvere ogni questione sulla coscienza prima di ottenere terapie utili.

Esigenze cliniche

I disturbi della memoria sono comuni nell’Alzheimer e in altre demenze. In modelli animali, alterazioni delle cellule di posizione sono state associate a una peggiore memoria spaziale.

Ippocampo e corteccia entorinale sono colpiti precocemente nell’Alzheimer. Conoscerne meglio i circuiti può generare ipotesi terapeutiche, ma non costituisce di per sé una cura dimostrata.

Investire nella neurologia

Neurologia e neuroscienze sono importanti aree di ricerca. L’invecchiamento della popolazione aumenta la necessità di diagnosi e trattamenti migliori per le malattie neurodegenerative.

Le opportunità e le difficoltà per l’industria farmaceutica sono discusse in «Le prossime grandi terapie: trattare i disturbi neurologici».

Tra le tecnologie in sviluppo ci sono anche le interfacce cervello–computer, come gli impianti Neuralink. Hanno finalità diverse dalla sostituzione delle cellule di posizione o a griglia.

Fonte: Neuralink

Si può investire nelle società quotate del settore tramite diversi intermediari. Su Securities.io sono disponibili confronti per gli Stati Uniti, il Canada, l’Australia, il Regno Unito e altri Paesi. Accesso e costi variano.

Tra i fondi tematici si possono esaminare iShares Neuroscience and Healthcare ETF (IBRN) e Tema Neuroscience and Mental Health ETF (MNTL). Partecipazioni, commissioni e situazione di negoziazione vanno verificate. La diversificazione non elimina i rischi.

Società attive nelle neuroscienze

1. BrainStorm Cell Therapeutics

Alcune società sviluppano terapie cellulari anziché farmaci convenzionali. L’effetto di una terapia cellulare non richiede necessariamente la sostituzione diretta dei neuroni danneggiati.

BrainStorm Cell Therapeutics sviluppa trattamenti cellulari sperimentali per malattie neurodegenerative.

La piattaforma autologa NurOwn® utilizza cellule stromali mesenchimali del midollo osseo del paziente. Le cellule vengono coltivate e indotte a secernere fattori neurotrofici. Non sono semplicemente trasformate in nuovi neuroni in sette giorni.

L’uso di cellule del paziente può ridurre alcuni problemi immunologici, ma non elimina tutti i rischi e non dimostra automaticamente efficacia.

Fonte: Brainstorm Cell

La sclerosi laterale amiotrofica, SLA, è stata il principale ambito di sviluppo clinico di BrainStorm. Altre applicazioni proposte si trovano in stadi diversi di ricerca e non sono trattamenti approvati.

Un precedente studio di fase 3 nella SLA non raggiunse l’obiettivo primario di efficacia. Nel 2024 NurOwn non era un trattamento approvato per la SLA. Le analisi di sottogruppi possono suggerire ipotesi, ma non sostituiscono uno studio confermativo riuscito.

Fonte: Brainstorm Cell

L’idea che NurOwn possa rigenerare cellule di posizione, a griglia o di confine è speculativa. Non è il suo meccanismo d’azione documentato né un risultato clinico dimostrato.

2. BICO Group AB (BICO.ST)

Gli organoidi cerebrali sono modelli di laboratorio che riproducono alcune caratteristiche dello sviluppo e della funzione del tessuto nervoso. Possono aiutare a studiare trattamenti, ma non sono cervelli completi e non sostituiscono tutte le verifiche nell’uomo.

L’argomento è approfondito in «Progressi significativi verso l’intelligenza degli organoidi».

Nel 2024 ricercatori dell’Università del Wisconsin–Madison produssero tessuto neurale funzionale mediante biostampa 3D. Usarono una biostampante Cellink. Il tessuto stampato va distinto da un cervello completo o da un intero organo.

Fonte: Cellink

Nel 2021 il gruppo cambiò nome da Cellink a BICO, dopo le acquisizioni di Cytena nel 2019 e Scienion nel 2020.

Cellink restò il nome delle attività di biostampa del gruppo. La tecnologia dispone cellule e materiali in strutture tridimensionali controllate per produrre modelli di tessuto. (Si veda anche «Stampare organi umani in 3D: quanto è realistico?».)

La biostampa rappresentava circa un quinto dei ricavi nella ripartizione storica citata, mentre l’automazione per le bioscienze superava i tre quinti. Le quote e la struttura dei segmenti possono cambiare.

Fonte: BICO Group AB

Cellink è uno dei produttori di apparecchiature per biostampa. L’esperimento mostra possibilità per la ricerca neuroscientifica, ma non dimostra un trattamento approvato per i pazienti.

Alcune applicazioni potrebbero in futuro svilupparsi verso la produzione clinica. Sicurezza, qualità, autorizzazioni e fattibilità economica restano determinanti. La crescita delle vendite di stampanti e consumabili non è garantita.

Le vendite ricorrenti di consumabili sono importanti anche per produttori di sistemi di sequenziamento come PacBio (PACB) e Illumina (ILMN). La quota varia tra società e anni; non è corretto applicare a entrambe un valore fisso dell’80%.