Linearità

E' un po’ che non mi concedo un post umoristico per cui voglio rimediare subito. Ciò che state per vedere gira tra gli studenti di fisica del secondo anno qui a Torino. Se nella vostra vita avete studiato un po’ di geometria e algebra lineare o comunque avete avuto a che fare con la matematica a livello universitario, penso che lo apprezzerete! ;). A pochi giorni dal termine del festival di San Remo ho l'onore di presentarvi l'ultima fatica de "Il complesso", anche detto a+ib, con a= M. Teresa Ascione, b= M. Altavilla e c(cameraman) = Gabriele Blasco. (Potete trovare il testo della canzone sulla pagina di youtube del video).

Un futuro di vetro - A day made of glass 2

Nel post precedente, parlando delle mille possibili applicazioni del grafene, ho citato l'elettronica integrata in vetri e specchi; ciò che voglio mostrarvi oggi è proprio un video che mostra le potenzialità di questo tipo di tecnologia nel trasformare la nostra vita quotidiana nei prossimi anni. L’anno scorso "A day made of glass", cortometraggio pubblicitario della Corning (l’azienda produttrice del "Gorilla Glass" utilizzato dagli iPhone), che ipotizzava un "futuro tecnologico di vetro", aveva avuto un successo clamoroso catturando l’immaginazione di milioni di persone. In questi giorni è stata rilasciata la seconda puntata, "A Day made of Glass 2". Detto questo non mi resta che augurarvi buona visione e lasciare che vi immergiate in questa affascinante "giornata di vetro" che potrebbe diventare realtà quotidiana nel giro di pochi anni.

Grafene - Un materiale per il futuro

Il grafene è senza dubbio uno dei materiali più rivoluzionari su cui, attualmente, si concentra la ricerca scientifica e tecnologica. A testimonianza del grande interesse che la comunità scientifica nutre nei confronti di questo materiale basti ricordare che, nel 2010, i fisici Andre Geim e Konstantin Novoselov sono stati insigniti del premio Nobel per la Fisica proprio "per i pionieristici esperimenti riguardanti il grafene". Questo materiale, composto da fogli di carbonio disposti a "nido d’ape" e spessi un solo atomo, ha infatti proprietà straordinarie; non solo dal punto di vista elettrico, ma anche da quello ottico, termico e meccanico. Le proprietà uniche del grafene potrebbero far fare grandi balzi in avanti alla tecnologia in quasi qualunque campo con applicazioni che vanno dall'elettronica pieghevole e superveloce alle interfacce neurali biocompatibili. Per darvi un idea delle potenzialità di questo materiale voglio citarvi due recenti notizie riguardanti proprio le applicazioni del grafene ai biosensori per l'elettrofisiologia e all'elettronica.
Poco più di un mese fa alcuni ricercatori della "Technische Universität München" hanno realizzato un piccolissimo dispositivo elettronico al grafene, in grado di captare e registrare i segnali elettrici prodotti dalle cellule. I risultati della loro sperimentazione sono riportati nella prestigiosa rivista "Advanced Materials". Da anni gli scienziati che lavorano nel campo della bioelettronica tentano di produrre sensori che siano in grado di ricevere, e, possibilmente, anche di trasmettere, segnali alle cellule. Storicamente i segnali elettrofisiologici prodotti delle cellule sono stati studiati soprattutto con dispositivi basati sulla tecnologia del silicio. Tuttavia, questo materiale, essendo rigido e incompatibile con i substrati flessibili oltre che inadatto a operare in ambienti acquosi come i sistemi biologici, non può essere integrato nei tessuti animali. Il grafene, al contrario, è chimicamente stabile e pertanto non reagisce con le altre molecole né subisce variazioni se messo a contatto con l’ambiente cellulare. E' per questo, oltre che per le sue ottime caratteristiche elettriche, che il grafene è un materiale davvero ideale per la produzione di sensori bioelettronici.
Ma è ovviamente l'elettronica per il "computing" il campo che il grafene potrebbe rivoluzionare in modo più radicale, anche in questo caso, sostituendo gradualmente il silicio. L'avvento dell'era dell'elettronica al grafene non solo farà fare un balzo in avanti a miniaturizzazione, velocità di calcolo ed efficienza energetica dei microprocessori ma potrebbe anche aprire la strada alla realizzazione di dispositivi elettronici pieghevoli e potenzialmente integrabili in quasi qualunque oggetto, da vetri e specchi fino a tessuti ed abiti. Un primo passo in questo senso risale alla scorsa estate, quando un team di ricercatori della IBM è riuscito a costruire il primo circuito integrato di grafene. Sfortunatamente questi transistor non potevano essere “compattati” a formare un circuito integrato perché il grafene, anche nel suo stato più isolante, faceva passare troppa corrente causando la fusione degli altri componenti del circuito in pochi secondi. All’inizio di questo mese però è stato pubblicato un articolo che offre una soluzione al problema. Assemblando più strati di grafene a formare transistor tridimensionali (cioè accostando strati di grafene non complanari ma sovrapposti verticalmente) è stato realizzato un nuovo dispositivo chiamato “transistor verticale a effetto tunnel di campo” che è adatto a realizzare circuiti integrati. Il Dottor Leonid Ponomarenko, uno degli autori dello studio, ha dichiarato: “abbiamo fornito un approccio concettualmente nuovo all’elettronica al grafene; il nostro transistor funziona già piuttosto bene, ma ritengo che ci sia spazio per molto miglioramento. Ad esempio si potrebbe ridurne la dimensione a pochi nanometri e si potrebbe fare in modo che operi a frequenze prossime ai teraherz”.

E' per cogliere al volo le grandi prospettive scientifiche, tecnologiche ed industriali aperte dal grafene che è nato il progetto europeo "Graphene-Driven Revolutions in ICT and Beyond" (Graphene) (a questo indirizzo il sito ufficiale). Il progetto Graphene è un altro dei candidati al finanziamento FET Flagship; il suo obbiettivo è quello di riunire una comunità interdisciplinare di ricercatori europei che, in collaborazione con l'industria, punti a sviluppare tecnologie radicalmente innovative nel campo dell'ITC ("information and communication technology"). Questo permetterebbe di sfruttare appieno le proprietà di questo straordinario materiale per dare vita ad una vera e propria rivoluzione tecnologica che vedrebbe l'Europa in prima linea.
Voglio concludere questo post con un bel servizio di "Super Quark" che contiene una interessante intervista a Valeria Nicolosi, una giovane ricercatrice italiana emigrata all'estero che parteciperà, insieme al gruppo da lei diretto, al progetto Graphene.

OCSO - Le nuove "pagine gialle" della scienza online

Da qualche giorno è nato l'OCSO: l’"Osservatorio sulla Comunicazione della Scienza Online", un database dove sono indicizzati tutti i siti e blog che trattano di scienza in lingua italiana. Queste "Pagine Gialle" della comunicazione scientifica potrebbero diventare una grande risorsa per gli appassionati di scienza in rete. Come scrive l'autore sul sito:

"L’Osservatorio sulla Comunicazione della Scienza Online (OCSO) nasce come un modesto tentativo di organizzare le risorse di comunicazione della scienza disponibili su internet esclusivamente in lingua italiana. Vuole diventare uno strumento per mettere in evidenza i protagonisti della comunicazione della scienza online, un punto di incontro per i comunicatori della scienza ma anche per chi è appassionato o curioso di scienza."

Questo bel progetto è frutto del lavoro di Emiliano Peña, che per la sua tesi di master presso l’Università di Padova (disponibile qui) ha setacciato la rete alla ricerca di blogger, ricercatori e giornalisti autori della divulgazione scientifica online. A questo indirizzo (o cliccando sul badge nella colonna in basso a destra) potete vedere la scheda di "Scienza di Frontiera" con una breve intervista al sottoscritto a proposito del blog che state leggendo.

HCP - L'approccio "macro" alla connettomica

In numerosi post precedenti si è parlato di connettomica (ad esempio qui e qui). In queste occasioni abbiamo sempre definito il connettoma come una "mappa" delle migliaia di miliardi di connessioni tra i neuroni di un cervello. Questo tipo di connettoma a livello di singoli neuroni e sinapsi viene spesso chiamato connettoma "neurale". Le potenzialità scientifiche insite nello studio di questo tipo di connettoma, come già abbiamo detto più volte sono immense, tuttavia, almeno al momento, la mappatura del cervello con una risoluzione spaziale sufficiente all'acquisizione di un connettoma neurale rimane una sfida tecnologica ardua. Esiste un altro tipo di connettoma, più facilmente accessibile con la tecnologia attuale, il connettoma "regionale". Un connettoma di questo tipo anziché mappare le connessioni tra singole cellule neurali specifica i collegamenti tra le varie macro-regioni (come ad esempio le varie "aree" della corteccia celebrale") di un cervello. La risoluzione di un simile connettoma può variare molto, da frazioni di centimetro a qualche micrometro: un singolo pixel (o meglio "voxel", perché stiamo parlando di pixel tridimensionali) di un connettoma regionale può rappresentare migliaia o addirittura centinaia di migliaia di neuroni. Un simile "schema di connessione", nonostante la sua risoluzione relativamente bassa, promette di regalarci una vera e propria svolta nella comprensione del cervello. Infatti molti neuroscienziati pensano che numerosi processi di elaborazione dell'informazione alla base dell'intelligenza e delle funzioni cognitive superiori si svolgano proprio tra quelle micro-regioni del cervello dette "colonne corticali". Queste strutture di cui è composta l'intera neocorteccia costituirebbero una sorta di "unità funzionale universale" della corteccia cerebrale. Poiché la loro larghezza si aggira proprio sui proprio 500 µm, esse risultano distinguibili in un connettoma regionale. E' chiaro quindi come studiarne le interconnessioni sia di grande interesse, permettendo di scoprire quali "circuiti cerebrali" siano alla base di specifiche funzioni cognitive. Inoltre i connettomi regionali, a differenza di quelli neurali, sono realizzabili in vivo in modo "non distruttivo", rapido ed economico, tramite comuni scanner a risonanza magnetica. Questo permette di studiarne comodamente l'evoluzione nel tempo su modelli umani. Per chi fosse interessato ad approfondire questi discorsi è disponibile online (a questo indirizzo) lo storico ed interessante articolo, pubblicato su "PLoS Computational Biology", che nel 2005 ha coniato il termine "connettoma".

Attualmente è in corso di svolgimento un grande progetto di connettomica regionale: lo "Human Connectome Project" (HCP). Finanziato dall'americano "National Institute of Health", il suo scopo è proprio quello di accelerare il progresso della connettomica (regionale) umana migliorando le capacità di imaging e di analisi dei dati. Lo HCP inoltre mapperà completamente i macrocircuiti regionali di 1200 adulti sani usando metodi di neuroimaging all'avanguardia. Raccogliendo in contemporanea dati genetici e comportamentali su questi soggetti sarà anche possibile chiarire meglio la relazione tra comportamento, caratteristiche genetiche e struttura dei circuiti regionali. Il progetto verrà svolto in due fasi da un consorzio di 11 istituzioni. Nella fase I(della durata di due anni, dall'autunno 2010 alla primavera 2012), attualmente in corso, stanno venendo sviluppate ed ottimizzate le tecniche di acquisizione ed elaborazione dati. Nella fase II (della durata di circa quattro anni, a partire dall'estate 2012) inizierà la raccolta dati che si svolgerà in parallelo con la loro elaborazione. I risultati saranno pubblicati ad intervalli regolari fino al completamento del progetto.

Ping pong cosmico

Oggi voglio presentarvi "Urania" il notiziario di astronomia ed astronautica dell'INAF ("Istituto Nazionale di Astrofisica"; qui il bel sito ufficiale dell'ente). Urania è un interessante progetto di divulgazione attivo fin dal 2000. Sul nuovo sito (qui) potrete trovare, ogni settimana, un interessante video di news riguardanti il mondo della ricerca astronomica e spaziale. La puntata di questa settimana si intitola "Ping pong tra le stelle"; in questi mesi, grazie alle eccellenti prestazioni scientifiche del telescopio spaziale Kepler (di cui abbiamo già parlato qui), si stanno scoprendo decine di pianeti extrasolari di tipo terrestre, alcuni dei quali situati in sistemi stellari del tutto diversi dal nostro. In questo contesto si inserisce un sorprendente studio che, basandosi su complesse simulazioni effettuate tramite supercomputer, ha mostrato la possibilità dell'esistenza di pianeti intrappolati tra due stelle, che passano da una all’altra proprio come una pallina da ping pong. Un pianeta che si trova in un sistema binario, cioè formato da due stelle in orbita l'una attorno all’altra può sfuggire all’attrazione di una stella per essere subito catturato dall’attrazione dell’altra.

RoboCom - La robotica a un punto di svolta?

Ormai diversi indicatori mostrano come l'industria della robotica si stia avviando su una strada di sviluppo esponenziale non diverso da quello descritto dalla legge di Moore per quanto riguarda l'elettronica. Tecnologie fondamentali come quelle di intelligenza artificiale, accumulo di energia, hardware, sensoristica e attuatori stanno migliorando a passo spedito, così come notevole è l'aumento dei profitti per le industrie del settore.
I robot ormai sono in grado di svolgere moltissimi compiti fino a poco tempo fa dominio esclusivo degli esseri umani. Molti si preoccupano già che l'ascesa dei robot possa causare la perdita di molti posti di lavoro. In proposito basti pensare al recente caso della Foxconn, gigante taiwanese dell'elettronica, che sostituirà moltissimi operai alla catena di montaggio con modernissimi robot, fino ad arrivare ad avere 300.000 unità operative entro il 2013 (qui un articolo in proposito de La Stampa). I robot nel mondo del business si possono classificare in due grandi categorie: industriali o di servizio. I robot industriali, molto raramente umanoidi, sono quelli che prendono parte al processo di produzione di moltissimi beni, dalle automobili al cibo, ad esempio assolvendo compiti ripetitivi di assemblaggio. Al momento il numero di robot industriali sorpassa di gran lunga il numero di quelli di servizio. Secondo il "World Industrial Robotics Report" del 2011 nel 2010 erano in funzione poco più di un milione di robot industriali. Mentre la prima categoria di robot domina la scena la robotica di servizio è in rapidissima ascesa. Le applicazioni per i robot appartenenti a questa seconda categoria comprendono l'agricoltura, la sanità, lo spazio, la sicurezza, l'intrattenimento e l'assistenza domestica, solo per citarne alcune. In molti dei campi citati sopra già oggi i robot fanno parte della quotidianità; dalla chirurgia robotica in molti ospedali agli aspirapolvere robotici "roomba". Molte compagnie start-up stanno creando prodotti innovativi che vanno da sofisticati assistenti multifunzionali ad avanzate protesi robotiche. Anche molte grandi industrie di robotica manifatturiera come KUKA e Bosch stanno cominciando ad espandersi in questo vivace settore.

In un contesto così carico di promesse si inserisce il progetto europeo "Robot Companions for Citizens" (RoboCom) (qui il sito ufficiale), candidato a ricevere il finanziamento di un miliardo di euro in dieci anni del progetto FET flagship, in concorrenza con altri progetti come lo HBP o ITFoM, a cui ho dedicato dei post in precedenza. L'obbiettivo del progetto è quello di arrivare a costruire macchine "senzienti" per assistere le persone, in particolare gli anziani. "Un compagno robotico vivrà nelle nostre case; sarà come un pet, potrà muoversi ed aiutare in casa senza rompere oggetti e riuscirà a riconoscere le nostre emozioni e ad interagire in base ad esse" ha affermato Paolo Dario, direttore dell'istituto di BioRobotica della scuola superiore Sant'Anna di Pisa e coordinatore europeo del progetto Robot Companions for Citizens. Il suo team lavora da tempo allo sviluppo di robot con prezzi abbordabili, in modo che "ogni casa possa averne uno". La chiave per realizzare queste straordinarie macchine, ha affermato sempre lo stesso Dario, sarà l'utilizzo di "nuovi materiali, nuovi tipi di attuatori, nuove fonti energetiche ma soprattutto nuovi sistemi di controllo e di intelligenza artificiale basati sul sistema nervoso". Questi robot di nuova generazione faranno affidamento su software o hardware "neuromorfo" del tipo di quello di cui abbiamo parlato in due precedenti post (qui e qui). Il progetto RoboCom attualmente conta più di 250 collaboratori in 8 paesi, tuttavia Dario si aspetta che questo numero possa presto crescere fino a più di 1200. Se RoboCom venisse selezionato come flagship, ha affermato il professore: "lo sviluppo di queste macchine senzienti, che altrimenti potrebbe richiedere dai 20 ai 30 anni, potrebbe essere completo in un solo decennio, fornendo una soluzione a uno dei più pressanti problemi sociali che affliggono la nostra società".

Crosspostato su Estropico Blog.

Aubrey de Grey e la lotta contro l'invecchiamento

Nel post di oggi voglio parlarvi di Aubrey de Grey, un noto ricercatore inglese che dedica la sua vita alla messa punto di strategie per fermare l'invecchiamento biologico. Prima di interessarsi alla biologia cellulare e molecolare e studiare da autodidatta la biogerontologia (la scienza che studia il processo biologico dell'invecchiamento), de Grey ha studiato informatica all'università di Cambridge, dove si è laureato nel 1985. Nel 1999 ricevuto un dottorato ad honorem dall'università di Cambridge per la pubblicazione della sua teoria sull'invecchiamento e i radicali liberi mitocondriali esposta nel libro "The Mitochondrial Free Radical Theory of Aging". Dal 2005 la sua attività si è concentrata su un dettagliato piano chiamato "Strategies for Engineered Negligible Senescence" (SENS, "Strategie per un invecchiamento trascurabile") che punta a sviluppare metodi per prevenire il declino fisico e cognitivo legato all'avanzare dell'età. Nel 2007 de Grey ha pubblicato il libro Ending Aging nel quale spiega a fondo gli aspetti scientifici, politici e sociali dell'agenda del SENS. Infine nel marzo 2009 ha fondato in California la SENS foundation, una organizzazione no-profit nella quale ricopre attualmente il ruolo di capo responsabile scientifico. La fondazione lavora per "sviluppare, promuovere e assicurare un accesso generalizzato alle soluzioni di medicina rigenerativa per combattere le disabilità e le malattie legate all'invecchiamento", concentrandosi sulla strategia da lui stesso messa a punto. Con il SENS Aubrey de Grey sfida uno degli assunti di base della condizione umana; che l'invecchiamento sia inevitabile. Il Biogerontologo inglese sostiene che l'invecchiamento sia a tutti gli effetti una malattia e come tale possa, e debba, essere "curato". Il suo piano per raggiungere questo incredibile obbiettivo è quello di individuare tutti i processi biologici patologici e le specie biochimiche che costituiscono, a livello molecolare, la base biologica dell'invecchiamento ed escogitare dei metodi per eliminarli. Come si più immaginare con un obbiettivo così ambizioso, un curriculum così insolito (e soprattutto una simile barba!;) ) Aubrey de Gray è un vero e proprio "magnete" per le controversie. A tutt'oggi non c'è pieno accordo nella comunità scientifica sulle idee di de Gray; diversi scienziati le considerano alla stregua di sogni, non realizzabili nel breve periodo. Per questo il SENS rientra a pieno titolo nella categoria della "fringe science" di cui ho parlato nel primo post di questo blog. L'opposizione del mondo accademico è stata particolarmente intensa nei primi anni; in un articolo della rivista scientifica Technology Review pubblicato nel 2005 gli autori hanno criticato l'intero progetto come "ovviamente" irrealizzabile, il che ha dato luogo ad un aspro dibattito con lo stesso de Grey. Tale dibattito ha portato alla SENS Challenge, ossia una sfida lanciata dalla stessa rivista che prevedeva un premio di 20.000 dollari a chiunque riuscisse a fornire una dimostrazione dell'infondatezza delle teorie del biogerontologo britannico che soddisfacesse determinati requisiti di scientificità. La rivista ha poi selezionato una giuria indipendente comprendente scienziati del calibro di Craig Venter e Nathan Myhrvolde. Le argomentazioni proposte contro le idee di de Gray sono state cinque ma nessuna di esse è stata giudicata in grado di superare la sfida. La reazione di de Grey è stata: «il risultato della SENS Challenge è un'accusa a quei gerontologi che hanno etichettato SENS come "non scientifico" in modo superficiale, senza studiarne i dettagli. I giudici della SENS Challenge hanno pienamente ragione nel descrivere il SENS come un progetto ingegneristico radicale e necessariamente speculativo, ma legittimo e meritevole di considerazione». Negli anni successivi sempre più scienziati hanno dato la loro approvazione e il loro appoggio alle idee di de Grey (in proposito basta guardare come tra i consiglieri scientifici della SENS foundation spicchino i nomi di ricercatori delle più rinomate istituzioni di ricerca a livello internazionale). Di recente ricerche come quella di cui abbiamo parlato in altri post hanno corroborato la validità degli approcci anti invecchiamento proposti dall'eccentrico biogerontologo, inoltre non si può non constatare come la "primavera della scienza della longevità" che ci troviamo a vivere in questi anni faccia sì che le tesi di de Grey appaiano sempre più fondate (in proposito potete leggere questi due vecchi post; "Medicina rigenerativa - Stampare organi" e "Sconfiggere l'invecchiamento - La prossima sfida per la scienza").

Ma vediamo un po’ più nel dettaglio quali sono le idee di de Grey. La convinzione di base (non completamente dimostrata ma ragionevole alla luce delle conoscenze scientifiche attuali) è che l'invecchiamento sia dovuto all'accumularsi, a livello molecolare e cellulare, di effetti collaterali prodotti dal metabolismo e che il metabolismo stesso non è in grado di eliminare. L'accumulo di tale "spazzatura" fa progressivamente diminuire l'efficienza dell'organismo, finché esso diventa incapace di difendersi dalle malattie o di mantenere in funzione gli organi vitali. La morte è semplicemente l'inevitabile effetto ultimo di tale accumulo. Le cause note dell'invecchiamento sono riconducibili a sette categorie e da oltre 20 anni non se ne scoprono altre, nonostante le continue ricerche e il netto miglioramento delle tecniche usate:

Rifiuti:
1) extracellulari (anno della scoperta: 1907)(responsabili ad es. del morbo di Alzheimer)
2) intracellulari (1959)(responsabili ad es. dell'arteriosclerosi)

Cellule:
3) cellule morte che non vengono rimpiazzate (1955)
4) cellule dannose che vengono accumulate (1965)(come ad es. il grasso viscerale)

Mutazioni:
5) nei cromosomi (1959)(responsabili dei tumori)
6) dei mitocondri (1972)(responsabili delle malattie mitocondriali)
7) legami reciproci extracellulari tra proteine (1981)(responsabili, ad es., dell'irrigidimento delle pareti arteriose)

De Grey ritiene che la via più rapida per conquistare la longevità non sia quella di rallentare o impedire l'accumulo di tali danni (che è l'approccio della gerontologia), perché ciò significa dover modificare il funzionamento del metabolismo e quindi dover arrivare prima alla comprensione di processi biologici molto complessi. Secondo lui una strategia più efficace consiste nell'accettare il fatto che tali danni si accumulino ma mettere a punto terapie in grado di riparare ognuno di essi prima che raggiungano un livello patologico. In tal modo chi si sottoponesse periodicamente a tali terapie potrebbe sperare di prolungare la propria vita per un tempo indefinito: ogni 20 - 30 anni il proprio orologio biologico verrebbe riportato indietro. Il SENS ha già teorizzato almeno una possibile soluzione per ognuna delle note categorie. Secondo de Grey le prime terapie potrebbero divenire disponibili entro una trentina d'anni. A tal proposito de Grey ha ideato il concetto di V.F.L. - Velocità di fuga della longevità. Secondo il biogerontologo le prime terapie che saranno disponibili non saranno in grado di riparare il 100% dei danni accumulati, ma solo di restituire alcuni decenni di vita. E' probabile però che le stesse terapie finirebbero per risultare sempre meno efficaci ad ogni successiva somministrazione (a causa del sempre maggior accumulo dei danni non ancora riparabili). Per ottenere di nuovo gli stessi risultati sarebbe dunque necessario un continuo miglioramento delle cure. In questo modo, nel giorno in cui il progresso tecnologico riuscisse a "battere in velocità" il progredire dell'invecchiamento, impedendogli indefinitamente di raggiungere livelli letali, diverrebbe possibile non morire più di vecchiaia: ogni nuovo potenziamento restituirebbe gli anni di vita necessari per poter beneficiare del potenziamento successivo. Secondo de Grey comunque ci vorranno secoli per poter arrivare a sviluppare una cura perfetta e poter persino scegliere la propria età biologica.

Voglio concludere questo post con una mia riflessione personale. E’ positivo avere dei progetti e obbiettivi a lungo termine, questi danno speranza in un futuro migliore per cui lottare. Progetti, obbiettivi e speranze sono qualcosa che, a mio parere, manca molto alla nostra società, soprattutto negli anni di crisi economica e sociale che ci troviamo a vivere. Le speculazioni su mind uploading, nanotecnologia molecolare e progetti come il SENS sono proprio questo, tracciano una possibile strada verso un futuro migliore e si prestano anche bene a diventare delle vere e proprie "roadmap", utili per lo sviluppo dei rispettivi campi.
Per questo penso che progetti come quello di Aubrey de Grey abbiano un valore intrinseco, aldilà del fatto che riescano poi a raggiungere i propri ambiziosissimi obbiettivi entro i tempi preventivati.
Fatta questa mia piccola riflessione non mi resta che lasciare la parola allo stesso de Grey e, come sempre, augurarvi buona visione!

Neurospin - L'LHC delle neuroscienze

Entro il 2013 verrà completata la più potente macchina per imaging a risonanza magnetica mai realizzata. La progettazione e messa in opera di questa sorta di "LHC delle neuroscienze" si sta svolgendo nell'ambito del progetto Neurospin che si vuole proporre come una specie di CERN per studi sul cervello. Questo progetto sta portando alla costituzione, a Saclay Saint-Aubin, non lontano da Parigi, di un enorme centro di ricerca interamente dedicato alle neuroscienze. La mastodontica macchina che entrerà in finzione a Saclay sarà in grado di generare un campo magnetico di 11.7 tesla, per confronto basti pensare che i più potenti scanner MR usati negli ospedali, normalmente, arrivano a "soli" 3 tesla. In realtà, scanner da 11 tesla esistono già in altri laboratori, tuttavia questi possono essere utilizzati solo per studi su animali a causa delle ridotte dimensioni. Lo stesso centro di Saclay è dotato di uno di questi piccoli scanner da ben 17 tesla che, anche in questo caso, è il più potente al mondo della sua categoria. Realizzare uno scanner con campi di intensità così estreme, abbastanza grandi da essere utilizzabili per studi sull'uomo è una vera sfida poiché bisogna riuscire a rendere i campi uniformi su un volume di spazio relativamente esteso. Questa necessità rappresenta un notevole ostacolo ingegneristico che sta richiedendo un lungo e difficoltoso lavoro di ricerca e sviluppo tecnologico. Le bobine utilizzate nella macchina sono costituite da fili superconduttori di niobio-titanio (NbTi) lunghi varie centinaia di chilometri. Durante il funzionamento dello scanner questi saranno immersi in centinaia di litri di elio superfluido in modo da mantenerli alla bassissima temperatura di 1,8 kelvin. La sola bobina, una volta realizzata, peserà attorno alle 45 tonnellate. La macchina ospiterà una stretta apertura di circa 90 cm di diametro, appena sufficiente per farvi entrare un essere umano.
Le possibilità scientifiche aperte da un simile dispositivo ripagano ampiamente gli alti costi di realizzazione e mantenimento che richiederà il progetto. Grazie al nuovo scanner sarà possibile comprendere meglio la biochimica umana e studiare con un dettaglio senza precedenti le reazioni neurochimiche che sono alla base dei processi del pensiero. Utilizzando la spettroscopia NMR del carbonio tredici si potrà addirittura arrivare ad analizzare in tempo reale lo svolgimento di singole reazioni biochimiche nel corpo umano. L'intensissimo campo magnetico permetterà poi di raggiungere risoluzioni spaziali e temporali delle immagini tali, ad esempio, da permettere di risolvere gruppi di pochi neuroni all'interno del cervello. Già oggi gli scienziati di Neurospin stanno lavorando allo sviluppo di nuovi mezzi di contrasto per l'imaging molecolare e stanno sviluppando nuovi algoritmi di intelligenza artificiale indispensabili per gestire l'immensa mole di dati che verrà prodotta. Entro il 2014 l'obbiettivo è quello di spingere la risoluzione dello scanner attorno ai 10 micron. La possibilità di distinguere un simile dettaglio permetterà di sfruttare fruttuosamente la nuova macchina per gli scopi della connettomica (pur senza arrivare alla risoluzione nanometrica ottenibile con procedure distruttive, tramite microscopia elettronica). L'ineguagliato potere risolutivo della macchina potrebbe anche permettere di superare gli attuali limiti nelle possibilità di "lettura della mente" (di cui abbiamo già parlato in questo post) della risonanza magnetica funzionale (fMRI). Per chi volesse approfondire gli aspetti fisici ed ingegneristici di Neurospin consiglio la visione della presentazione che potete trovare qui. Per saperne di più sui programmi di ricerca portati avanti nell'ambito del progetto segnalo l'interessante documento reperibile a questo indirizzo.

Nanotecnologia a DNA

E' di pochi giorni fa la notizia che un gruppo di ricercatori delle università di Kyoto e di Oxford sono riusciti ad assemblare molecole di DNA (la molecola che codifica le informazioni genetiche degli organismi viventi), per costruire un motore molecolare artificiale in grado di navigare in modo controllabile lungo una rete di percorsi dotati di una sorta di "equivalente molecolare" degli scambi ferroviari. Il lavoro del team di scienziati, pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Nanotechnology apre le porte a grandi sviluppi nel campo della nanoingegneria. I ricercatori hanno utilizzato la tecnologia del "DNA origami". Questa tecnica, che sfrutta le peculiari proprietà chimico-fisiche del DNA, consiste nel produrre catene molecolari composte da particolari sequenze di basi in modo che queste, legandosi spontaneamente tra loro, si auto-assemblino a formare la struttura tridimensionale desiderata. Nello studio appena pubblicato gli scienziati hanno realizzato in questo modo un "sistema ferroviario" con tanto di scambi, usando come supporto un reticolo di molecole di DNA. Questo ha reso possibile, per la prima volta, controllare il movimento del motore molecolare.
Questo risultato segna un importante passo per lo sviluppo della nanotecnologia. Come sottolinea il Dottor Masayuki Endo, uno degli autori dello studio:
"Abbiamo dimostrato, non solo che è possibile costruire sistemi in grado di funzionare autonomamente alla nanoscala, ma anche che è possibile controllarne il comportamento agendo sulle condizioni iniziali". Tra i firmatari dell'articolo pubblicato su Nature Nanotechnology c'è anche la Dottoressa Shelley Wickham, le cui ricerche si concentrano sullo sviluppo di sistemi nanotecnologici ancora più complessi come una linea di assemblaggio molecolare basata sul DNA. Per intenderci un simile dispositivo sarebbe l'equivalente a DNA del "nanosistema produttivo" mostrato nel video al fondo del post "Introduzione alla nanotecnologia".
"Siamo ancora nella fase embrionale dell'ingegneria dei sistemi basata sugli origami a DNA. Le promesse sono grandi, ma allo stesso tempo dobbiamo ancora superare molti problemi tecnici per migliorare la qualità delle prestazioni di questo tipo di sistemi. Ci troviamo ad assistere alla nascita di un campo di ricerca davvero eccitante." ha commentato il Prof. Hiroshi Sugiyama, dell'università di Kyoto.(Nella foto, la rappresentazione di un tetraedro di DNA realizzato con la tecnica del DNA origami).

Ripensare l'Io

In una recente conferenza TED, tenutasi a Manchester, il noto filosofo inglese Julian Baggini si pone una interessante domanda: esiste un "vero Io", un'"essenza", un "nucleo" che ci definisce e rimane immutato nel corso di tutta la nostra vita?
Il senso comune e la cultura popolare suggeriscono con forza che ognuno di noi abbia una sorta di "essenza del sé", che aspetta solo di essere scoperta, una verità permanente su ciò che ognuno di noi realmente è. Nella sua conferenza Baggini si propone proprio di sfidare questa radicata convinzione, anche alla luce delle scoperte neuroscientifiche.
Il "modello comune" di che cosa sia una persona è costituito da un Io, questa sorta di "essenza del sé" di cui si parlava prima, a cui si attribuiscono ricordi, sentimenti, sensazioni, credenze, desideri ecc... Baggini, nel suo discorso, argomenta che questo modello ha qualcosa di fondamentalmente sbagliato. Non c'è nessun "Io" essenziale, nessun elemento centrale privilegiato che connette memorie, sensazioni, esperienze ecc... queste sono invece direttamente interconnesse tra loro. L'Io, semmai, è questa rete di elementi strettamente correlati tra loro.
A prima vista potrebbe sembrare una differenza sottile, ma non è così; si passa dal pensare a se stessi come a delle entità dotate di esperienze di vita e stati mentali a pensare a se stessi semplicemente come ad una "collezione" di questi. La relazione tra queste "parti" interagenti è di natura fisico-biologica; esse si riferiscono tutte allo stesso cervello e allo stesso corpo, ma si sviluppa anche nel tempo acquistando una dimensione storica. Lo stato attuale, ad esempio, della propria memoria è fortemente dipendente dallo stato passato dei propri desideri o delle proprie sensazioni. Per citare le parole di Baggini: "si è la somma delle proprie parti". Questa concezione "riduzionista" (per chiarire cosa intendo qui per riduzionista potete leggere questo recente post) dell'Io, corroborata dalle scoperte sul funzionamento del cervello che le neuroscienze stanno facendo in questi anni, si ritrova, seppur declinata in modi molto diversi, in correnti di pensiero lontanissime tra loro sia geograficamente che storicamente: dalla filosofia illuminista fino a certe correnti del buddismo.
Dal punto di vista neurobiologico, fa notare Baggini, non esiste un'"unità centrale" del cervello, una struttura in cui risieda l'io o la coscienza. Le neuroscienze indicano come queste siano proprietà emergenti dalla dinamica complessiva di moltissime parti del sistema nervoso.
Le implicazioni filosofiche di tutto questo sono grandi: non esiste un organo che abbia la funzione di collegare il corpo, materiale, con una mente immateriale, in altre parole, con un "anima". Il dualismo, la posizione filosofica che vede una netta separazione tra piano mentale e fisico (e quindi tra mente e cervello), è ormai insostenibile, almeno alla luce delle conoscenze neuroscientifiche odierne. L'idea di un "Io privilegiato", così come quella del dualismo, è, però, molto spontanea, istintiva e accattivante; Baggini per questo la chiama "Ego Trick" ("l'inganno dell'ego"). Molte delle conclusioni del filosofo inglese a questo proposito ricordano le idee di Daniel Dennett (di cui abbiamo già parlato qui) e la sua critica del concetto di qualia, brillantemente esposta nel saggio divulgativo "Sweat Dreams: illusioni filosofiche sulla coscienza". Nel finale della conferenza Baggini fa notare come, vedendo le cose in questa nuova ottica l'Io e la coscienza soggettiva appaiano come un processo dinamico, anziché come qualcosa di statico. In proposito, non posso non citare la bellissima metafora usata dal neuroscienziato Sebastian Seung nella sua conferenza "I am my connectome" , di cui abbiamo già parlato spesso: i pensieri e la coscienza soggettiva (come schemi di attività neurale) stanno al connettoma (la struttura fisica del nostro cervello) come l'acqua di un ruscello di montagna sta al suo letto di pietre; la forma del letto determina lo scorrere dell'acqua, ma questa, col tempo, può modificarlo, scavando nuovi percorsi.
In conclusione, oltre all'interesse puramente filosofico, Baggini sottolinea l' aspetto psicologicamente liberatorio di questo "ripensamento dell'Io": siamo noi, con le nostre azioni e la nostra volontà, almeno entro certi limiti, a plasmare il nostro stesso Io e a definire ciò che siamo.

Posto qui sotto il video della conferenza. Purtroppo, almeno al momento, non sono disponibili i sottotitoli; né in italiano, né in inglese.(Il quadro in alto a sinistra è "L'io supremo" di Palmo Ancona).

La legge di Ohm alla nanoscala

La legge che descrive il comportamento dei materiali conduttori al passaggio di corrente elettrica è la così detta "legge di Ohm" (V = RI). Questa legge esprime una relazione lineare tra la tensione elettrica ai capi di un conduttore e la corrente elettrica che lo attraversa; la costante di proporzionalità che interviene è detta resistenza. Fino a poco tempo fa si pensava che questa legge, fondamentale per l'elettronica e l'elettrotecnica, smettesse di essere valida per conduttori di dimensioni nanometriche costituiti da pochi atomi. A questa scala, infatti, fenomeni quantistici come l'interfenza tra elettroni di conduzione dovrebbero portare a un comportamento diverso da quello previsto dalla legge di Ohm, ponendo dei limiti alla miniaturizzazione a livello atomico dei circuiti elettronici.
Ora però il quadro sta cambiando, in uno studio pubblicato una decina di giorni fa su "Science", un gruppo di ricercatori dell'University of New South Wales, della Purdue University e dell'Università di Melbourne ha dimostrato che la legge di Ohm può restare valida anche a dimensioni nanoscopiche. I ricercatori hanno ottenuto nanofili "ohmici" (cioè che seguono la legge di Ohm) depositando con un microscopio a effetto tunnel atomi di fosforo a distanza di un nanometro uno dall'altro su nanofili di silicio. Questa procedura, comunemente usata nell'industria dei semiconduttori, prende il nome di "dopaggio" del materiale. I nanofili di fosforo e silicio così ottenuti hanno uno spessore compreso fra gli 1,5 e gli 11 nanometri e conservavano le capacità di trasporto elettrico proprie, ad esempio, dei cavi di rame macroscopici. Questa è una ottima notizia per il futuro della nanoelettronica e della tecnologia in generale; a questo punto, infatti, è ragionevole aspettarsi di poter contare ancora per molti anni sulla legge di Moore (secondo la quale il numero di transistor per unità di superficie che possono contenere i processori, e quindi le loro prestazioni, raddoppia ogni 18 mesi) e con essa sulle sue grandi ricadute positive per lo sviluppo scientifico e tecnologico.

Un passo avanti verso le centrali a fusione

La fusione nucleare è il processo che alimenta il Sole e le altre stelle. Da anni ormai gli scienziati di tutto il mondo stanno cercando di riprodurre questo fenomeno in laboratorio in modo tale da poterne ricavare energia. All'interno del tipo più comune di reattori sperimentali, i così detti "tokamak", idrogeno gassoso viene scaldato fino a temperature di milioni di gradi in modo da innescare la reazione di fusione. A queste temperature l'idrogeno si ionizza passando dallo stato gassoso a quello di plasma (che in questo caso è composto da nuclei di idrogeno ed elettroni). La fusione vera e propria avviene quando, all'aumentare della temperatura, le energie cinetiche di agitazione termica degli nuclei di idrogeno nel plasma sono sufficientemente alte da permettere a due di essi avvicinarsi a tal punto, superando la repulsione elettromagnetica, da far prevalere l'interazione forte, "fondendosi" insieme a formare un nucleo di elio. Questo processo libera una enorme quantità di energia. Nei tokamak il plasma è confinato da particolari campi magnetici che fanno si che questo non tocchi le pareti della camera di reazione; in caso contrario questo, raffreddandosi immediatamente, impedirebbe alla reazione di avvenire.
Il problema con questo tipo di reattori è che, a volte nel plasma appaiono delle "instabilità magneto-idrodinamiche" (instabilità MHD), che, espandendosi e perturbando il plasma ne causano il deconfinamento con conseguente raffreddamento. La sfida quindi è quella di ridurre o prevenire la formazione di queste instabilità per permettere al reattore di continuare a funzionare normalmente. I metodi consolidati per il controllo di queste turbolenze magneto-idrodinamiche consentono un buon controllo del fenomeno, ma sono fortemente "energivori", riducendo così, in modo significativo, l'efficienza energetica del reattore.

Ora un gruppo di ricercatori dell'École Polytechnique Fédérale di Losanna (EPFL) è riuscito a sviluppare un metodo alternativo di controllo delle instabilità MHD, descritto in un articolo pubblicato su "Nature Communications", che promette di poter migliorare significativamente la situazione. Utilizzando le stesse antenne usate per riscaldare il plasma nel tokamak i fisici svizzeri sono riusciti a smorzare le instabilità sul nascere generando nuove popolazioni di ioni altamente energetici nel plasma. Dopo aver effettuato delle accurate simulazioni numeriche il metodo è stato testato con successo sul Joint European Torus (JET, il più grande reattore a fusione finora costruito.

Questa tecnica potrà essere applicata anche a ITER, l'enorme reattore dimostrativo, attualmente in costruzione nel sud della Francia, che dovrebbe entrare in attività nel 2019 (qui il link al bel sito ufficiale del progetto). La fusione nucleare, fornendo la possibilità di produrre immense quantità di energia in modo assolutamente pulito a partire dall'idrogeno (ottenibile ad esempio dall'acqua di mare e quindi virtualmente inesauribile) è senza dubbio la chiave del futuro energetico a lungo termine dell'umanità. In proposito Osamu Motojima direttore generale di ITER ha affermato:

"Crediamo fermamente che riuscire a imbrigliare l'energia da fusione sia il solo modo di far fronte all'enorme domanda di energia con cui, sempre di più, l'umanità si troverà a fare i conti. La posta in gioco è la possibilità di conciliare la crescita, necessaria per continuare a migliorare le condizioni di vita della maggioranza della popolazione mondiale, con i rischi ambientali derivanti dagli attuali metodi di produzione dell'energia. Noi pensiamo che l'uso dell'energia da fusione sia un "must" se ci si vuole seriamente avviare su una strada di sviluppo sostenibile per le future generazioni."

Levitazione magnetica - Non solo treni...

....ma anche cellule, tessuti e perfino rane! Si, avete letto bene, ciò di cui vi voglio parlare oggi sono le sorprendenti nonché promettenti applicazioni della levitazione magnetica nella ricerca biomedica.
Risalgono a pochi giorni fa due notizie che mostrano le prospettive dell'uso della levitazione magnetica rispettivamente nell'ingegneria tissutale (di cui abbiamo già parlato qui) e nella "fisiologia spaziale" (la scienza che studia le reazioni fisiologiche degli organismi viventi alle condizioni fisiche che si trovano nello spazio, come ad esempio la microgravità).

La prima notizia riguarda la messa a punto da parte della startup americana "n3D Biosciences" di un così detto "bioassemblatore magnetico". Questo dispositivo permette di crescere colture cellulari tridimensionali inserendo nanoparticelle all'interno delle cellule in coltura per poi farle levitare grazie a fenomeni magnetici. La possibilità crescere cellule in strutture 3D è fondamentale per l'ingegneria tissutale; questo nuovo sistema potrebbe offrire un alternativa rapida ed economica al così detto "bioprinting", la tecnica attualmente in uso in molti laboratori, nella quale successivi strati di cellule vengono depositati usando stampanti simili a quelle a getto d'inchiostro. La nuova tecnologia sviluppata dalla ditta americana offre grandi opportunità anche alla ricerca farmaceutica e biotecnologica. Le colture cellulari su substrati bidimensionali come le piastre di Petri, infatti, non riescono a replicare le complesse interazioni cellulari che si trovano negli organismi viventi, limitando la rilevanza fisiologica dei risultati delle ricerche. Il nuovo metodo di coltura potrebbe risolvere questo problema permettendo di ricreare un microambiente cellulare molto più simile a quello che si avrebbe in vivo. La tecnologia alla base del bioassemblatore era stata descritta, circa un anno fa, in un articolo sulla prestigiosa rivista "Nature nanotechnology".

La seconda notizia riguarda la pubblicazione di uno studio nel quale, fisici dell'università di Oxford, descrivono siano riusciti a simulare condizioni di "gravità artificiale" ( da 2g a quasi zero, cioè dal doppio della gravità terrestre alla microgravità di ambienti come la Stazione spaziale) sfruttando il fenomeno del diamagnetismo per studi di "fisiologia spaziale" . Nell'esperimento pubblicato sul "Journal of the Royal Society Interface", una rivista scientifica dedicata agli studi interdisciplinari al confine tra fisica e biologia, gli scienziati hanno fatto levitare dei moscerini della frutta grazie a un solenoide superconduttore in grado di generare un campo magnetico di 16 Tesla (che, a titolo di confronto è circa 5 volte più intenso di quello utilizzato nei più potenti scanner MR ospedalieri o 350000 volte più intenso del campo magnetico terrestre). Lo scopo dell’esperimento era quello di studiare le variazioni comportamentali legate alla microgravità, in particolare quelle relative al movimento. «Siamo così riusciti a dimostrare che i moscerini si comportano nel magnete esattamente come nello spazio: camminano più rapidamente», ha detto il primo autore dello studio, Richard Hill; «Perché ciò avvenga, ancora non lo sappiamo. È probabile che, a livello di muscoli e articolazioni, il movimento risulti facilitato dall’assenza di peso. Ma potrebbe anche essere un qualche tipo di risposta alla confusione che si crea, in assenza di gravità, fra dove sia "il sopra" e il "sotto"». «Studiandone gli effetti su organismi modello come il moscerino della frutta, possiamo sperare di ottenere informazioni circa gli effetti dell’assenza di peso su determinati meccanismi biologici. Senza contare che, pensando alle sfide che ci attendono nell’esplorazione dello spazio – la creazione di basi permanenti sulla Luna o su Marte, per esempio, o anche su altri pianeti – sarà fondamentale comprendere gli effetti dell’assenza di peso anche su altri organismi viventi: la nostra sopravvivenza a lungo termine richiederà, infatti, di portarne con noi molte specie differenti» ha concluso il ricercatore. Per ora non esiste un magnete superconduttore abbastanza potente da far levitare in quel modo un essere umano ma con il continuo miglioramento della tecnologia in questo campo chissà che un giorno non si arrivi anche a questo traguardo.

Il bizzarro video qui sotto mostra un esperimento eseguito di recente presso l'High Field Magnet Laboratory dell'università di Nijmegen, questa volta a essere fatta levitare magneticamente è addirittura una rana!

ITFoM - Un "paziente virtuale" per rivoluzionare la medicina

Dopo aver discusso dello Human Brain Project nel post del primo dell'anno, oggi voglio parlarvi di un altro interessante progetto candidato a ricevere il miliardo di euro di stanziamento di ricerca del programma FET Flagships. Penso che sia il caso di far conoscere questi notevoli progetti anche perché, almeno qui in Italia, hanno una visibilità mediatica sorprendentemente, o forse dovrei dire tristemente, scarsa (eccezion fatta per FuturITC a cui è stato dedicato un interessante articolo sul numero di "Le Scienze" di questo mese).
Ma torniamo a noi, ciò di cui vi voglio parlare oggi è ITFoM, acronimo di "Information Technology Future of Medicine", che si potrebbe tradurre con "tecnologie dell'informazione per il futuro della medicina" (linko qui il bel sito ufficiale del progetto). L'obbiettivo di questo programma è quello di sfruttare il grande potenziale delle nuove tecnologie informatiche per rivoluzionare il settore sanitario. Già in un post di qualche tempo fa ("Il futuro della medicina - FutureMed") avevamo parlato di come lo sviluppo esponenziale di molte tecnologie, prime tra tutte quelle elettroniche e informatiche prometta di rivoluzionare la pratica clinica. Il punto centrale dell'ambizioso programma ITFoM è, però, addirittura, di: "integrare l'enorme numero di dati biologici a nostra disposizione per costruire un modello computazionale completo dei processi biologici che hanno luogo in ogni essere umano", per poter poi modificare di volta in volta questo vero e proprio "paziente virtuale" in modo da tenere conto delle peculiari caratteristiche anatomiche, fisiologiche e genetiche di ciascun paziente.
Chiaramente questa sorta di copia virtuale del corpo dei singoli pazienti potrebbe far fare un salto senza precedenti alla medicina, dando tutto un nuovo significato all'idea di medicina personalizzata (di cui si è già parlato qui). Come abbiamo già detto è ormai possibile analizzare moltissimi parametri rilevanti della biochimica, della fisiologia e della genetica di un paziente nel giro di poche ore. Questi dati integrati in un simile modello permetterebbero ai medici di sapere in anticipo l'effetto dei farmaci, conoscere rischi e predisposizioni a varie malattie, suggerire diete o cambi di stile di vita in modo del tutto personalizzato aumentando l'efficacia della prevenzione e dei trattamenti, riducendo al contempo gli effetti collaterali.

E' un consorzio di oltre 25 istituzioni accademiche europee a guidare questo sforzo per la creazione, entro dieci anni, di un "paziente virtuale". Il professor Hans Westerhoff dell'Università di Manchester ha affermato: "ITFoM realizzerà modelli computazionali generali di processi cellulari, tessuti, patologie e, alla fine, di un essere umano nella sua interezza. Rendere la medicina personalizzata una realtà tramite questo grande progetto è una grande sfida e richiederà sviluppi fondamentali nelle scienze computazionali. Questa, infatti è la prima volta che si cerca di realizzare un unico, enorme, sistema informatico pensato per combinare la genomica e la bioinformatica con le esigenze della pratica medica."
Gli sviluppi nell'area delle tecnologie informatiche di cui parla il professore comprendono nuove tecniche per l'acquisizione e la valutazione rapida di dati sui pazienti, nuovi modelli matematici dei sistemi biologici in cui integrare questi dati e nuovi software di intelligenza artificiale che possano apprendere e fare previsioni su queste basi per poi interfacciarsi con gli utenti.
Il professor Norman Paton, sempre dell'università di Manchester, ha aggiunto: "Le più grandi opportunità attuali per migliorare l'efficacia dei trattamenti medici vengono proprio dalla medicina personalizzata, le scienze biologiche oggi ci offrono la conoscenza adeguata per supportare una "personalizzazione informata" dei trattamenti, mentre le tecniche computazionali più avanzate sono essenziali per dare un senso ai dati alla base del processo decisionale. Questa è una fantastica opportunità per riunire gli sviluppi di queste aree scientifiche in rapida crescita e causare un cambiamento di paradigma nella pratica medica."

VLT - Il portabandiera dell'astronomia europea

In due post passati (qui e qui), abbiamo parlato dei telescopi ALMA e E-ELT che rappresentano il futuro dell'astronomia europea per il prossimo decennio. A questo punto non posso non dedicare un post anche a VLT, il telescopio che è, attualmente, lo strumento al centro dell'attività osservativa dell'ESO (European Southern Observatory). Questa struttura, il cui nome sta per "Very Large Telescope array" è, al momento il più avanzato telescopio ottico del mondo. VLT è costituito da quattro "unità-telescopio", ciascuna con uno specchio primario da 8.2 m di diametro, operanti insieme a otto telescopi ausiliari mobili con specchi da 1.8 m di diametro. Tutti questi telescopi, operando in maniera coordinata, si comportano come un gigantesco interferometro ottico che permette agli astronomi di vedere dettagli fino a 25 volte più fini di quelli che potrebbero essere osservati con i singoli telescopi. Per raggiungere questo risultato, i fasci di luce raccolti dai vari telescopi sono combinati usando un complesso sistema di specchi situato in tunnel sotterranei. La lunghezza del percorso dei raggi luminosi deve essere mantenuta su certi valori con precisioni dell'ordine del millesimo di millimetro perché la tecnica funzioni. Operando in questo modo il VLT può ricostruire immagini con una risoluzione angolare di pochi milliarcosecondi che equivale a distinguere un oggetto della dimensione di un pallone da calcio alla distanza della Luna. VLT, grazie alle sue caratteristiche uniche, ha catalizzato una nuova stagione di scoperte astronomiche e astrofisiche; tra i traguardi più notevoli raggiunti grazie a questo telescopio possiamo ricordare la prima immagine di un pianeta extrasolare (eso0428), l'individuazione del movimento delle singole stelle attorno al buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia o l'osservazione del lampo di raggi gamma di origine più remota mai individuato.
Prima di lasciarvi alla visione del bel video di presentazione dell'VLT, una curiosità: la bellissima "Residencia Paranal" (il luogo che ospita gli astronomi durante i loro soggiorni osservativi al VLT) è stata utilizzata come set per le riprese del film "007 - Quantum of Solace".

"Connectome" - Il nuovo libro di Sebastian Seung

Il 7 febbraio 2012 uscirà negli Stati Uniti: "Connectome. How the brain's wiring makes us who we are", saggio divulgativo scritto da Sebastian Seung. Del professor Seung, fisico e neuroscienziato all'MIT, e della connettomica abbiamo già parlato in due post precedenti (qui e qui), di cui consiglio la lettura per capire meglio ciò di cui stiamo parlando. Qui sotto vi propongo il poetico incipit del libro (da me liberamente tradotto in italiano):

"Né una strada, né un sentiero, penetrano in questa foresta. I rami lunghi e delicati dei suoi alberi si intrecciano ovunque, soffocando lo spazio con la loro crescita esuberante. Nessun raggio di sole può viaggiare lungo una traiettoria abbastanza tortuosa da attraversare gli angusti vuoti di questo groviglio di rami. Tutti gli alberi di questa buia foresta sono germogliati da cento miliardi di semi piantati contemporaneamente e, in un solo giorno, ognuno di essi è destinato a morire.

Questa maestosa foresta è comica e tragica allo stesso tempo. In effetti, certe volte penso che sia tutto. Qualunque romanzo o sinfonia, qualunque crudele omicidio o atto di pietà, qualunque storia d'amore o litigio, qualunque gioia o dolore, tutte, vengono dalla foresta.

Ci si potrebbe sorprendere nel sentire che tutto ciò stia in un contenitore di meno di trenta centimetri di diametro, o che ve ne siano sette miliardi sulla nostra Terra. Eppure tutti noi ci troviamo ad essere i custodi di una di queste foreste.
Gli alberi di cui sto parlando sono quelle particolari cellule chiamate neuroni.
La missione delle neuroscienze è quella di esplorare i loro rami incantati per domare la giungla della mente."

A questo indirizzo è già online il sito ufficiale del libro, in cui potrete trovare ulteriori informazioni (in inglese) e materiale, tra cui bellissimi video e immagini della "foresta cerebrale" di cui Seung parla nell'introduzione qui sopra. Per concludere in bellezza questo post voglio proprio mostrarvi uno di questi video che mostra il processo di ricostruzione 3D della struttura dei neuroni, una procedura che è al cuore della connettomica. Il volumetto di tessuto cerebrale che si vuole "mappare" viene sezionato da speciali macchine in sottilissimi foglietti che, dopo aver subito un complesso trattamento chimico di fissaggio, vengono scansionati tramite microscopi elettronici. Le sezioni così ottenute sono poi utilizzate da speciali software per effettuare una ricostruzione tomografica tridimensionale della forma di tutti i neuroni presenti nel campione di tessuto. Questo è possibile seguendo strato dopo strato, immagine dopo immagine, il lume dei rami dei neuroni che, nel video, potete riconoscere come macchie circolari di colore chiaro che punteggiano ogni singola sezione del volumetto.

Se qualcuno di voi fosse interessato, ecco il link della pagina di amazon su cui potete ordinare il libro.

PS: Consiglio anche la visione del bel video di presentazione del libro che linko qui.



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