Invenzioni

Gli studi su C. elegans svelano i meccanismi del gusto

C. ElegansIl gusto è il primo senso a svilupparsi nei neonati. In ogni individuo la percezione dei cinque sapori fondamentali (dolce, amaro, acido, salato, umami) è legata ai recettori specializzati sparsi in zone diverse della lingua.

Anche saper distinguere tra cibo desiderabile e cibo potenzialmente pericoloso è però una capacità fondamentale per sopravvivere, che tutti gli organismi, incluso l'uomo, devono possedere. Secondo gli studiosi, la capacità di riconoscere istintivamente gli alimenti commestibili risale alla preistoria: l'uomo sarebbe dotato di una memoria genetica, costruita durante l'evoluzione, che gli consente di riconoscere cosa gli fa bene e cosa gli fa male. La nostra capacità di percepire, riconoscere e scegliere i cibi dipende però, oltre che da questa eredità genetica, anche da variabili fisiologiche e dall'esperienza.

Un contributo per capire come gli animali individuino il cibo e lo distinguano da altri stimoli presenti nell'ambiente e come funzionino le cellule responsabili di queste risposte è stato dato dal nematode Caenorhabditis elegans (C. elegans), un verme lungo un millimetro, utilizzato per molteplici studi grazie alla sua versatilità sperimentale.

Un prototipo di naso elettronico

NasoSiamo così abituati a usarlo in modo spontaneo e automatico, che non ci rendiamo conto di quanto l'olfatto guidi le nostre scelte e condizioni la nostra vita. Uno dei passaggi più famosi de 'À la recherche du temps perdu' di Marcel Proust è quello in cui il protagonista, assaggiando un dolce, ricorda l'infanzia passata dalla zia malata a Combray.

Gli aromi innescano ricordi o desideri che influenzano in modo subliminale gli esseri umani: un odore è capace di emozionarci, ricordandoci una persona o una situazione precisa. Negli anni Ottanta, il fisiologo inglese Krishna Persaud ha immaginato addirittura di utilizzare sensori chimici per realizzare uno strumento in grado di imitare il comportamento dell'olfatto naturale, dando vita al primo naso elettronico.

Il naso elettronico si compone di sensori che simulano i recettori olfattivi situati nelle narici e di un sistema di elaborazione dati che classifica gli odori mimando il ruolo della corteccia cerebrale; è però complicato riprodurre l'ampio spettro di applicabilità, perché a fronte dei circa 100 milioni di recettori utilizzati dall'olfatto umano i nasi elettronici attuali fanno uso di poche unità o al massimo decine di sensori.

Al momento questi dispositivi sono in grado di fornire risposte solo a problemi specifici e trovano applicazione soprattutto nel settore alimentare, dove rappresentano un valido supporto per il controllo della qualità dei prodotti.

In questo ambito svolge attività di ricerca anche l'Istituto di biofisica (Ibf) del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) di Palermo, che ha utilizzato un naso elettronico per valutare la qualità delle mele ready-to-eat (pronte da mangiare) che, nonostante la durata di conservazione fissata dal punto di vista microbiologico a circa una settimana sotto refrigerazione, in pochi giorni subiscono degradazioni biochimiche che producono cattivi sapori e cambiamenti nell'aspetto. “Parametri di qualità come acidità, solidi solubili e fermezza sono stati determinati a diversi tempi di conservazione (0, 4, 8 e 12 giorni) e i dati ottenuti dal naso elettronico sono stati confrontati con la valutazione sensoriale eseguita da un comitato di giudici, esperti assaggiatori”, spiega Valeria Guarrasi, tecnologo alimentare e ricercatrice dell'Ibf-Cnr. “Il cambiamento aromatico delle fette di mela confezionate, inoltre, è stato analizzato rispetto a due modalità di conservazione: in aria e in atmosfera modificata, conservate entrambe a 4 °C. I nostri dati mostrano che i cambiamenti aromatici rilevati dal naso elettronico sono in accordo con quelli ottenuti dalle analisi fisiche e chimiche e dal panel di valutazione. Si conferma che la conservazione di prodotti in atmosfera modificata con azoto è capace di prolungare la shelf-life delle fette di mela fresca tagliata fino a una settimana in più rispetto alla conservazione in aria non modificata”.

Un dispositivo per monitorare l'udito

OrecchieL'udito è uno dei primi sensi che si sviluppa nel feto. Consente di percepire e distinguere una vasta gamma di suoni e fornisce informazioni relative all'ambiente circostante. In alcuni casi, inoltre, funge da sistema di allarme.

“L'orecchio è un organo straordinario e noi ci occupiamo di studiarne la generazione, la trasformazione e di misurare l'energia acustica”, spiega Domenico Stanzial dell'Istituto di acustica e sensoristica 'Orso Mario Corbino' (Idasc) del Cnr. “L'energia acustica si misura da circa 30 anni, ma soltanto negli ultimi 10, grazie a numerose innovazioni tecnologiche e alla miniaturizzazione dei sensori, è possibile avere una misura efficiente del suo trasporto da parte delle onde sonore. Una corretta indagine clinica audiometrica è essenziale per preservare la salute del sistema uditivo: per questo, abbiamo sviluppato e brevettato il prototipo di un dispositivo che consente di effettuare test non invasivi e di facile esecuzione”.

Il dispositivo è innovativo: “Permette di misurare con precisione la quantità di energia assorbita dal sistema timpanico ossiculare e inviata all'orecchio interno, fornendo importanti informazioni diagnostiche su eventuali patologie dell'udito. È un impedenzometro acustico costituito da un sensore che rileva insieme pressione e velocità (p-v) e che, introdotto nell'orecchio, misura queste grandezze nel volume di aria contenuto all'interno del condotto uditivo esterno” prosegue il ricercatore. La più importante innovazione è, oltre alla non-invasività dell'esame clinico, l'introduzione di un differente principio di misura basato sull'acquisizione diretta all'interno del canale uditivo di entrambi i segnali di pressione e velocità di vibrazione dell'aria, ottenuti in risposta allo stimolo acustico. La misura può essere fatta per mezzo di una coppia di microsensori, composta da un microfono a pressione e da un velocimetro acustico opportunamente calibrati tra loro e assemblati all'interno di una sonda timpanometrica”.

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