Università Cattolica del Sacro Cuore

Obiettivi formativi

Obiettivi formativi e programma del corso di dottorato - Ciclo XXXVII - a.a. 2021/2022.

 

Il corso di Dottorato di Ricerca in Neuroscienze si propone di educare alla ricerca interdisciplinare giovani laureati interessati alla biomedicina. Particolare attenzione sarà dedicata ai meccanismi della plasticità del sistema nervoso centrale e periferico nelle fasi di sviluppo, maturazione ed invecchiamento, di ‘specializzazione’ e di recupero funzionale post-lesionale, e di modificazioni legate allo stress, ai meccanismi patogenetici e molecolari alla base di specifiche malattie rare e neurodegenerative (ad es. morbo di Parkinson, malattia di Alzheimer…) e ai meccanismi cellulari e molecolari che sono associati ai processi eteroformativi soprattutto nell’ottica di possibili nuove strategie terapeutiche.

L’obiettivo del Dottorato è quello di valorizzare le prospettive aperte dai continui progressi nel campo della biologia molecolare e cellulare dei neuroni e delle cellule gliali, neurofisiopatologia, delle neuroscienze cognitive e sociali, dello studio dei modelli di malattia da un punto di vista sia anatomico-funzionale che molecolare, delle metodiche di neuroimaging funzionale, della medicina rigenerativa e riabilitativa, delle stimolazioni multisensoriali a totale immersività, delle stimolazioni cerebrali non invasive, della robotica e, della neuro-fisiologia e della neuro-farmacologia e neuro-biologia concernenti i meccanismi molecolari e cellulari, fisiologici e fisiopatologici dei processi plastici ed adattivi del sistema nervoso (centrale e periferico) e delle loro ricadute a favore dello sviluppo conoscitivo e della cura di patologie neurodegenerative. Vengono inoltre studiati i fenomeni biomedici associati allo sviluppo del linguaggio. In età neonatale e della prima infanzia dei sordi profondi sottoposti a riabilitazione con impianto coclearie, sono ricercati gli eventi indicativi di plasticità neurale e di maturazione neurale mediante lo studio della depolarizzazione neurale (Nerve-responses-Threshold) e la misura dell’impedenza degli elettrodi cocleari. Il corso di Dottorato di Neuroscienze si propone in maniera innovativa di applicare l’esperienza della Neuro-Ingegneria nello studio dell’interfaccia ionica-elettrica tra neurone del nervo acustico e elettrodo cocleare e per il controllo tramite interfacce intraneurali di un sistema di braccio/mano robotica. Nel corso di Dottorato di Neuroscienze sono introdotte nel campo della riabilitazione della capacità uditiva le innovazioni della Ingegneria Biomedica nell’analisi dei parametri biomedici (potenziale d’azione del nervo acustico, caratteristiche frequenziali della voce-pitch) e influenze del dispositivo elettromagnetico dell’impianto cocleare sulla qualità della vita. Inoltre, il Corso di Dottorato di Ricerche in Neuroscienze fornisce percorsi nell’ambito degli studi di base applicati alla oncologia del distretto cervico-facciale e del cervello.

Il Corso di Dottorato in Neuroscienze fornisce inoltre approfondimenti nell’ambito degli studi del ruolo delle cellule gliali (sia astrociti che microglia) in patologie neuro-oncologiche, neurodegenerative e Neuro_AIDS. Inoltre prevede percorsi di studi nella farmacologia del dolore e della modulazione di neuro-peptidi. In relazione all’apertura del nuovo reparto di neuroriabilitazione ad alta intesità il corso di Dottorato si focalizza poi sui meccanismi funzionali (stimolazioni multisensoriali a totale immersività, stimolazioni cerebrali non invasive etc) che sottostanno alle alterazioni di coscienza e possono modificarne lo stato. Al fine di integrare varie competenze e discipline con attività di eccellenza di pertinenza sensoriale/comunicativa sono in corso convenzioni e collaborazioni con MAXXI, Galleria Nazionale Arte Moderna, Parco della Musica/Musica per Roma, Istituto Nazionale di Astrofisica, Istituto di Filosofia Tor Vergata, etc). I vari obiettivi formativi sono perseguiti mediante la predisposizione di progetti di ricerca multidisciplinare orientati, da un lato, ai bisogni di innovazione tecnologica in medicina ed in particolare nei settori di ricerca proposti, e, dall’altro lato, al trasferimento di conoscenze dal mondo medico, biologico ed ingegneristico per alimentare lo sviluppo di tecniche di trattamento farmacologico e non-, di modelli interpretativi, di strumenti, di macchine e di sistemi innovativi per applicazioni biomediche. Il percorso formativo proposto, è mirato, in particolar modo, all’analisi e all’approfondimento dei diversi e complessi meccanismi di neuroplasticità (p.es. quella sinaptica e quella relativa alla modulazione della neurogenesi adulta) connessi ai processi di maturazione/sviluppo/invecchiamento fisiologico e di apprendimento/adattamento, come pure quelli che seguono a lesioni acute o progressive (p.es. stroke, ipoacusia profonda, malattie demielinizzanti, lesioni traumatiche del midollo spinale e dell’encefalo, malattie neurodegenerative, tumori infantili e dell’adulto) al fine, da un lato, di poter modulare attraverso farmaci, tecniche riabilitative - incluse quelle con robot e impianto di dispositivi elettromagnetici (impianto cocleare) - questi stessi processi per potenziare al massimo le capacità di recupero funzionale del singolo individuo, dall’altro di ridurre al massimo i fenomeni di plasticità aberrante o maladattativa. Contemporaneamente, si studierà l’applicazione di cellule staminali mesenchimali dell’adulto per la realizzazione di TEC - costrutti per l’ingegneria tissutale per la rigenerazione del tessuto neurale volto alla medicina rigenerativa. Lo studio dei meccanismi di neuroplasticità conseguenti a lesioni del sistema nervoso sarà correlato ai processi che portano al danno neurologico, di cui sono conseguenza. Altro obiettivo importante che si pone questo Dottorato di Ricerca è quello di identificare i fattori prognostici che nella fase acuta dello Stroke ci possano fornire informazioni, riguardo l’outcome dei pazienti (biomarcatori), e quindi indirizzare in questo modo la loro riabilitazione: infatti è noto che alcuni pazienti sono in grado di recuperare completamente anche in modo spontaneo, mentre altri purtroppo riusciranno a raggiungere solo un parziale miglioramento dei deficit. E’ proprio l’identificazione precoce di questi ultimi che ci può consentire di concentrare su di loro da subito i nostri sforzi in senso pienamente “riabilitativo”.

L’identificazione di specifici biomarcatori è inoltre di fondamentale importanza a) per definire profili biomolecolari caratteristici di alcune malattie rare (malattie mitocondriali, miopatie metaboliche ed alcune forme di distrofia muscolare) in grado contrassegnare i diversi fenotipi per una migliore comprensione della patogenesi e dei meccanismi di compenso e b) per identificare in maniera precoce soggetti a rischio di sviluppo di malattie neurodegenerative dell'anziano, con lo scopo di costruire proposte terapeutiche adeguate e in tempi utili. L’utilizzo di tecnologie di sequenziamento di nuova generazione consentirà di identificare su scala globale i programmi di espressione genica che sottendono i processi sopra descritti e l’identificazione di nuovi biomarcatori e delle vie di segnale coinvolte nella loro espressione. Uno degli obiettivi formativi è inoltre quello di integrare le conoscenze del sistema nervoso e degli apparati sensitivi con le conoscenze dei meccanismi alla base degli eventi patologici degli apparati delle vie aereodigestive superiori coinvolti nei fenomeni della respirazione, deglutizione e fonazione con i relativi risvolti a caduta sugli eventi fisiologici della respirazione, alimentazione e della comunicazione verbale che gravemente possono compromettere la qualità di vita della persona. A questo scopo questo Corso di Dottorato si propone di valutare gli eventi cellulari, molecolari, genetici correlati ai fenomeni di proliferazione, differenziazione e trasformazione cellulare che intervengono nel particolare sviluppo della patologia neoplastica dei tessuti delle vie aereo-digestive superiori e quindi di proporre i programmi terapeutici che migliorino la sopravvivenza e riducano gli effetti negativi sulle principali funzioni vitali della respirazione, alimentazione e comunicazione verbale. Il percorso formativo degli studenti avrà un’impostazione chiaramente multidisciplinare. Saranno utilizzate sia tecniche d’indagine cognitivo-comportamentale (attraverso tecniche di neuropsicologia sperimentale applicata e l’applicazione di modelli cognitivisti e psicolinguistici per l’analisi della neurospicologia del comportamento), fisiologica (quali l’EEG, il test di depolarizzazione neurale nell’impianto cocleare, la Magnetoencefalografia-MEG, la stimolazione magnetica transcranica-TMS, la stimolazione transcranica a corrente diretta, tDCS), sonologica (ecocolordoppler transcranico, spettroscopia del vicino infrarosso-NIRS) e tecniche di neuroimaging funzionale (quali fMRI, PET e SPECT), come pure di valutazione biochimica (fattori di accrescimento, canali ionici, metalli, stress ossidativo, marcatori neuroinfiammatori, metabolomica) e di biologia molecolare (RNA-sequencing, processamento degli RNA nucleari, modulazione della espressione genica) per approfondire i meccanismi di sviluppo/maturazione/invecchiamento e lesione delle principali funzioni (p.es. la neurogenesi, la plasticità sinaptica, il movimento, l’elaborazione sensoriale, l’integrazione sensori-motoria, la comunicazione verbale, il linguaggio, la memoria, l’apprendimento), insieme allo sviluppo ed integrazione di tecnologie e di metodologie di sintesi innovative per la prototipazione rapida di scaffold 3D realizzate con biomateriali ibridi nano strutturati da applicare nella medicina rigenerativa del tessuto neurale. L’indagine sull’uomo malato e sano verrà affiancata da adeguati modelli sperimentali con l’impiego di animali da laboratorio, geneticamente modificati e non, e di colture cellulari, che consentiranno lo svolgimento di indagini comportamentali, elettrofisiologiche immunoistochimiche e molecolari dei fattori coinvolti nei processi in esame, avvalendosi di procedure quali la microscopia elettronica a scansione e a trasmissione, la microscopia confocale, tecniche di super-risoluzione, l’elettrofisiologia in vitro, ex-vivo ed in vivo, la morfologia quantitativa, la microdissezione laser, l’analisi di sequenziamento di nuova generazione per l’identificazione dei profili di espressione genica. A tale proposito, i dottorandi potranno integrare le opportunità offerte dagli Istituti ed i laboratori di Neurologia, Neurochirurgia, Fisiologia, Anatomia, Psichiatria e Psicologia, Otorinolaringoiatria (laboratorio degli impianti cocleari), Farmacologia, Pediatria, Fisica, dal Laboratorio Centralizzato di Microscopia (LabCeMi) e della Fondazione Policlinico Universitario "A. Gemelli" IRCCS ed avranno inoltre la possibilità di frequentare i laboratori degli atenei e delle strutture in collaborazione, in cui già da anni viene svolta attività di ricerca di alto profilo e livello su metodiche ed argomenti, strettamente correlati agli obiettivi del Dottorato (IRCCS S. Raffaele Pisana, Don Gnocchi di Roma, Università di Brescia, Fondazione Santa Lucia). Il presente Dottorato di Ricerca è aperto ai laureati in Medicina e Chirurgia, Biologia, Farmacia, Biotecnologie, Ingegneria, Statistica, Psicologia interessati ad approfondire la conoscenza dei meccanismi fisiologici e biochimici-molecolari che sottendono i fenomeni di crescita ed invecchiamento, come pure di riorganizzazione post-lesionale delle reti neuronali, e della loro “connettività dinamica”, nonché di laureati in altre discipline con particolare interesse allo studio e all’approfondimento delle Neuroscienze.