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Effetti sul sistema nervoso della mancanza di distrofina. La distrofia muscolare di Duchenne (DMD) è dovuta a mutazioni nel gene che codifica per la distrofina (Xp21.2), che ne impediscono l'espressione. La distrofina è una proteina del citoscheletro che organizza diverse altre proteine ​​per formare i cosiddetti complessi distrofina-glicoproteina (DGC). Il ruolo meglio caratterizzato della DCG è nel muscolo scheletrico e cardiaco, dove funge da ponte tra i filamenti di actina del citoscheletro e la matrice extracellulare, stabilizzando il sarcolemma durante la contrazione muscolare, prevenendo così il danno meccanico. Oltre che nei muscoli, alcune varianti di distrofina sono espresse in diversi tipi di cellule del sistema nervoso, e comorbidità  neurocognitive sono presenti fino al 30% dei pazienti con DMD, ma i meccanismi sottostanti non sono ancora chiari. Nella popolazione generale, molti dei disturbi presenti nella DMD sono associati alla neuroinfiammazione, che rimane poco studiata in relazione alla DMD. Nel contesto della distrofia, i processi neuroinfiammatori potrebbero essere dovuti sia a cambiamenti funzionali nel cervello sia secondari alla massiccia infiammazione sistemica che accompagna la malattia. Nel cervello distrofico la trasmissione inibitoria è attenuata, mentre possibili anomalie negli astrociti possono aumentare la presenza di glutammato, portando a danno eccitotossico. Perifericamente, le cellule immunitarie, stimolate dal danno muscolare in corso, rilasciano citochine che possono raggiungere il cervello, anche perché la barriera emato-encefalica è permeabile nei topi mdx. All'interno del cervello, le citochine proinfiammatorie attivano la microglia, che a sua volta produce citochine. Le stesse problematiche potrebbero influenzare il midollo spinale, la regione del sistema nervoso a diretto contatto con i muscoli scheletrici tramite i motoneuroni, responsabili della contrazione muscolare, e  neuroni sensoriali, che trasmettono informazioni dal muscolo al midollo spinale.  Il mio laboratorio è impegnato a studiare la presenza di neuroinfiammazione nel cervello dei topi mdx, esaminando il fenotipo della microglia, l'astrogliosi e la concentrazione di citochine infiammatorie,le proprietà strutturali e funzionali dei neuroni motori e sensoriali, e delle loro connessioni nel midollo spinale, per valutare se e come la loro interazione sia alterata e se questo si traduca in anomalie del movimento.

Intelligenza artificiale per prevedere il decorso di patologie neurologiche croniche. In alcuni malattie, in particolare nella sclerosi multipla, il decorso è estremamente variabile e influenzato da molti fattori, tra cui l'attività fisica. L'Intelligenza artificiale, in particolare modelli di machine learning sono sempre più utilizzati per studiare gli effetti di vari fattori e per supporto a prognosi e terapia. Ciò richiede una stretta collaborazione tra medici, che hanno dati clinici, ed esperti di tecniche di Intelligenza Artificiale, che hanno il know-how per l'analisi dei dati e un forte sforzo per colmare le lacune culturali. Questa ricerca è condotta in collaborazione con medici (Prof. M. Salvetti) e ingegneri (prof. Palagi della Sapienza.