prof. Lamberto Maffei - Fondazione Igea Onlus

Lamberto Maffei
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Biografia e curriculum vitae et studiorum
Lamberto Maffei è nato a Grosseto il 21 marzo 1936.
Si è laureato in Medicina, con il massimo dei voti e la lode, nel 1961, presso l’Università degli Studi di Pisa.
Ha studiato sotto la guida del prof. Giuseppe Moruzzi ed ha cominciato con lui i suoi studi sul sistema
nervoso centrale.
Nel 1964 è divenuto assistente presso l’Istituto di Fisiologia dell’Università di Pisa, poi Ricercatore e
Direttore di Ricerca del Consiglio Nazionale delle Ricerche presso l’Istituto di Neurofisiologia, dove
ha condotto gran parte delle sue ricerche.
Al momento attuale è professore di neurobiologia presso la Scuola Normale Superiore ed è direttore
dell’Istituto di Neurofisiologia del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Pisa.
Il prof. Lamberto Maffei ha passato molti periodi di tempo all’estero, sia per insegnamento che per
ricerca scientifica.
Egli ha lavorato a:
Tuebingen (Germania) nel 1967
Cambridge (Inghilterra) nel 1968
Cambridge (Stati Uniti d’America) nel 1968, 1974 e 1979
Boston (Stati Uniti d’America), presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT), nel 1973
Parigi (Francia) , presso il Collège de France, nel 1979
Davis, Università della California (Stati Uniti d’America), nel 1983 e 1987
Oxford (Inghilterra) nel 1986 e 1988
Parigi (Francia) presso l’Ecole Normale Supérieure, nel 1996.
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Ha avuto posizioni ufficiali e “professorship” all’estero:
Zurigo (Svizzera), presso l’istituto di Fisica Teorica dell’Università, 1972
Cambridge (Stati Uniti d’America), presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT), 1973
Cambridge (Inghilterra), “Visiting professor” presso il St John College, 1978
Parigi (Francia), “Visiting professor” presso il Collège de France, 1979
Davis (Stati Uniti d’America), “Regents’ professor” presso l’Università della California, 1983
Parigi (Francia), “Condorcet chair” presso l’Ecole Normale Supérieure, 1996.
Lamberto Maffei è membro delle seguenti accademie:
Accademia Europea di Scienze
American Academy of Arts and Sciences
Accademia Nazionale dei Lincei
Ha ricevuto i seguenti premi:
Premio della Società Italiana di Elettroencefalografia e Neurofisiologia clinica nel 1965 (assieme a
Giacomo Rizzolatti);
Premio Golgi dell’Accademia Nazionale dei Lincei per la neurofisiologia nel 1975;
Premio Giuseppe Giannuzzi per gli studi sul sistema nervoso nel 1976;
Premio Feltrinelli per la medicina nel 1979;
Medaglia d’Oro Golgi per le neuroscienze dell’Accademia Nazionale dei Lincei nel 1995;
Premio internazionale Atena per le Malattie Neurodegenerative, Roma 2009;
Premio Delfini d’Argento, una vita per la scienza, Cascina, 2009;
Campano d’oro, 2011 – Università di Pisa;
Premio Sante de Santis 2012 per il volume “La libertà di essere diversi”;
Premio Scanno per i Valori 2012 promoted dalla Fondazione Tanturri;
Premio Eureka 2013 per l’innovazione Tecnologica promoted dall’Associazione “Culture and Science”
with Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca;
nel 2014 è stato nominato Cavaliere di Gran Croce al merito della Repubblica italiana;
Ha al suo attivo oltre 280 pubblicazioni scientifiche, delle quali la grande maggioranza su giornali
internazionali, tra questi alcuni di grande divulgazione, come Nature (5 pubblicazioni), Science (10
pubblicazioni) e Scientific American (1 pubblicazione), oltre a molte review.
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Lamberto Maffei ha scritto:
La Visione: dalla Neurofisiologia alla Psicologia, Mondadori, Collezione EST, Milano, 1979
(in collaborazione con L. Mecacci)
Arte e cervello, Zanichelli Editore, Bologna, 1995 (in collaborazione con A. Fiorentini) ristampa nel 2008
Il mondo del cervello , Laterza, Bari-Roma, 1998
La libertà di essere diversi, Bologna, Il Mulino, 2011
Elogio della lentezza, Bologna, Il Mulino, 2014
Attività amministrativa e dirigenziale
Lamberto Maffei è stato direttore dell’Istituto Neurofisiologia del Consiglio Nazionale delle
Ricerche di Pisa dal 1980 al 2001 e direttore dell’Istituto di Neuroscienze del CNR fino alla fine del
2008; attualmente è Presidente dell’Accademia Nazionale dei Lincei e membro del Comitato di
Neuroscienze del Ministero della Ricerca Scientifica e Tecnologica e dell’Istituto Europeo per la
Paraplegia.
Riassunto attività scientifica
La ricerca del prof. Lamberto Maffei si è sempre incentrata sullo studio del sistema visivo, sia a livello
delle cellule della retina che dei neuroni del talamo e della corteccia cerebrale, sia nell’uomo
che negli animali da laboratorio, applicando nell’uomo i metodi psicofisici e le tecniche dei potenziali
evocati visivi, mentre, negli animali da laboratorio, egli ha usato tecniche di elettrofisiologia cellulare
(in particolare la registrazione di singole unità cellulari della retina o dal corpo genicolato laterale
e la corteccia visiva) e, più recentemente, facendo uso dei moderni metodi istochimici, neurochimici
e della biologia molecolare.
La maggior parte del lavoro di ricerca scientifica del prof. Lamberto Maffei si è svolta a Pisa, presso
l’istituto di Neurofisiologia del Consiglio Nazionale delle Ricerche, ma alcuni importanti esperimenti
sono stati portati a termine all’estero, come a Cambridge (Inghilterra), presso il “Craik Laboratory
of Sensory Physiology”, oppure a Cambridge, Massachusetts (U.S.A.) al Massachusetts Institute
of Technology (MIT), a Parigi (Francia) presso il Collège de France, o a Davis, California (U.S.A.) al
Dipartimento di Psicologia ed, infine, a Oxford (Inghilterra), in collaborazione con il prof. Hugh Perry.
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Una prima linea di ricerca condotta dal prof. Lamberto Maffei ha riguardato lo studio dei fenomeni
percettivi visivi nell’uomo e i corrispondenti meccanismi fisiologici nell’animale. Il gruppo del prof.
Lamberto Maffei è stato un pioniere nel tentativo di correlare la percezione visiva con l’attività elettrica
dei neuroni coinvolti nella visione.
Tutti questi esperimenti hanno permesso di proporre una nuova teoria della visione, secondo
cui l’informazione sullo spazio visivo è prima analizzata nelle sue componenti armoniche,
successivamente codificata, e quindi ri-sintetizzata nel cervello. Queste ricerche sono state riportate
in alcuni articoli apparsi su Scientific American, 1974, in collaborazione con F.W. Campbell e in un libro
della Casa Editrice Mondadori, scritto in collaborazione con Luciano Mecacci, dal titolo La Visione:
dalla Neurofisiologia alla Psicologia, uscito nel 1979.
Una seconda serie di esperimenti si è proposta di studiare il contributo delle diverse cellule retiniche
all’elettroretinogramma (ERG) evocato da pattern visivi. È stato trovato che l’ERG, in risposta a lampi
di luce, non ha alcuna componente dipendente dall’attività delle cellule gangliari.
Infatti, l’ERG da lampo di luce non è influenzato dalla degenerazione retrograda di cellule gangliari a
seguito della sezione del nervo ottico. Il “pattern-ERG” invece, in risposta a reticoli di varia frequenza
spaziale, è progressivamente deteriorato dalla degenerazione delle cellule gangliari e sparisce
completamente solo quando la degenerazione delle cellule gangliari è ben avanzata.
Ciò mostra che il “pattern-ERG” deve essere direttamente o indirettamente correlato con l’attività
delle cellule gangliari (Science 211, 953-955, 1981).
Questi esperimenti eseguiti sul gatto e in seguito sulla scimmia hanno dato gli stessi risultati
sull’uomo, Infatti, noi abbiamo trovato che pazienti con lesioni del nervo ottico mostrano
un deterioramento, o la sparizione, del “pattern-ERG”. (Investigative Ophthalmology & Visual Science
21: 490-493, 1982 e in “Generator sources of the pattern ERG in man and animals, Alan Liss, New
York, 1986). L’ERG da pattern è diventato in molte cliniche neurologiche e oftalmologiche un comune
strumento diagnostico.
In molti Paesi, le industrie hanno realizzato, per uso clinico e diagnostico, apparecchi con generatori
di stimoli, con annessi strumenti elettronici per la registrazione dell’elettroretinogramma.
Nel 1989, il prof. Lamberto Maffei ha cominciato a studiare il ruolo dell’attività elettrica nervosa
nello sviluppo del sistema visivo dei mammiferi, in età prenatale e postnatale.
Per la prima volta, in collaborazione con la Dott. L. Galli, egli è stato capace di registrare l’attività
elettrica delle singole cellule gangliari della retina del ratto nell’utero (durante la vita embrionale)
(Science, 1989; Proceedings of the National Academy of Sciences, U.S.A, 1990).
Queste ricerche, che sono state il punto di partenza per molte altre in parecchi laboratori degli Stati
Uniti d’America, hanno dimostrato che durante la vita fetale, prima della comparsa dei fotorecettori,
le cellule gangliari hanno un’attività elettrica spontanea, anche se di frequenza assai minore di quella
osservata nell’animale adulto. Lo studio della struttura statistica della scarica, ottenuta registrando da
più cellule contemporaneamente, ha messo in evidenza che la scarica impulsiva di questi neuroni è
altamente correlata (Proceedings of the National Academy of Science, USA, 1990).
Questo insieme di risultati ha fatto pensare noi, e molti altri autori, che l’attività nervosa nel feto fosse
importante per lo sviluppo delle connessioni nel sistema nervoso.
In molti laboratori in Europa e negli Stati Uniti d’America, si sono aperti filoni di nuove ricerche, intese
a studiare il ruolo dell’attività elettrica fetale nello sviluppo delle reti nervose.
Lo schema sperimentale comune a tutti questi esperimenti è stato quello di bloccare l’attività elettrica
del feto, e principalmente nel sistema visivo, con metodi farmacologici. I nostri risultati, insieme
a quelli di altri, convergono nel dimostrare che l’attività nervosa fetale è assolutamente essenziale per
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un corretto sviluppo delle connessioni sinaptiche.
Di poi, Lamberto Maffei, come continuazione delle ricerche precedenti, ha cominciato a studiare,
con un folto gruppo di giovani collaboratori della Scuola Normale Superiore di Pisa, il ruolo che,
insieme all’attività elettrica, i fattori neurotrofici (NGF, BDNF, NT3 e altre neurotrofine) esercitano
sui neuroni nel corso di processi di degenerazione e rigenerazione nel sistema nervoso centrale ed,
inoltre, sullo sviluppo e la plasticità del sistema visivo.
Per quanto riguarda l’influenza dei fattori neurotrofici sui processi di degenerazione e rigenerazione,
Lamberto Maffei e collaboratori, hanno dimostrato che la somministrazione di fattori neurotrofici
previene in parte la morte delle cellule gangliari, dopo sezione del nervo ottico dei mammiferi.
Queste ricerche sono state condotte sia a livello elettrofisiologico, sia anatomico (microscopio
elettronico), sia della biologia molecolare.
Questi studi hanno un diretto interesse per l’applicazione clinica.
Per quanto attiene all’influenza dei fattori neurotrofici sullo sviluppo e la plasticità del sistema
nervoso, il gruppo diretto dal prof. Lamberto Maffei, è partito da un’ipotesi di lavoro del tutto nuova.
Questa assume che nello sviluppo del sistema visivo dei mammiferi le terminazioni degli assoni che
hanno origine dai due occhi, e terminano nelle cellule della corteccia binoculare visiva, competono
per un nutrimento, il fattore neurotrofico. La produzione e l’assunzione da parte delle terminazioni
nervose di questo fattore neurotrofico è regolata dall’attività elettrica. Per provare questa ipotesi è
stato fatto un semplice esperimento. È noto che se la visione di un occhio è impedita, per esempio per
la chiusura delle palpebre nelle prime settimane di vita di un mammifero, uomo incluso, si sviluppa
una patologia che conduce all’ambliopia. L’occhio deprivato della visione diventa man mano più
“debole”, fino a che la sua capacità visiva si riduce irreversibilmente.
La spiegazione che usualmente si offre di questo fenomeno è che l’occhio deprivato dalla visione, e
quindi meno attivo, perde le sue connessioni funzionali ed anatomiche nella corteccia. Il gruppo di
ricerca, diretto da Lamberto Maffei, ha dimostrato (Proceedings of the National Academy of Sciences,
1991; Journal of Neuroscience, 1993 e altre pubblicazioni scientifiche) che la somministrazione del
fattore neurotrofico NGF nei ventricoli cerebrali previene del tutto questa patologia ambliopica.
L’interpretazione di questo risultato è che la somministrazione del fattore neurotrofico esogeno
sostituisce il fattore neurotrofico endogeno, diventato scarso, o mancante per l’inattivita visiva
dell’occhio.
In una successiva serie di ricerche il gruppo del prof. Maffei è passato a studiare il ruolo dei
fattori neurotrofici nello sviluppo del sistema visivo, producendo una inattivazione del NGF,
mediante anticorpi. A tale scopo si è trapiantato nel ventricolo laterale di ratti, ibridomi producenti
cronicamente anticorpi monoclonali anti-NGF.
Se si trapiantano questi ibridomi nelle prime settimane di vita, si ottiene un alterato sviluppo del
sistema visivo, sia a livello della funzionalità delle cellule corticali, sia, più in generale, della visione:
l’acuità visiva di questi animali risulta molto diminuita.
Questi studi hanno quindi dimostrato che lo NGF è essenziale per lo sviluppo del sistema visivo.
In una pubblicazione sulla plasticità del sistema nervoso, apparsa su Current Opinion in Neurobiology
del 1994, queste ricerche vengono giudicate tra le più importanti ed originali di questo campo. Non
deve sfuggire che, in prospettiva, esse potrebbero aprire la ricerca e l’applicazione in campo clinico.
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Ricerche recenti
Negli ultimi anni le linee di ricerca del Gruppo
guidato da Maffei si sono accentrate su due temi
principali. Il primo riguarda la degenerazione
e la rigenerazione nel sistema nervoso centrale
dei mammiferi e il secondo la plasticità e sviluppo
del sistema visivo.
Le tecniche sperimentali si sono arricchite,
includendo le tecniche di biologia molecolare e,
in particolare, l’uso dei topi transgenici.
Con la prima linea di ricerca è stato dimostrato che in topi che sovraesprimono la proteina bcl-2,
e che di conseguenza hanno una forte riduzione dei fenomeni apoptotici, la sezione del nervo ottico
non causa la morte, per degenerazione retrograda, delle cellule gangliari retiniche.
È stato dimostrato che dopo lungo tempo dalla sezione del nervo ottico (sei mesi), queste cellule
mantengono normale la loro risposta agli stimoli visivi (Proceedings of the National Academy of
Science (USA), 1996).
Inoltre, in collaborazione con l’ICGEB di Trieste, sono stati intrapresi esperimenti, risultati poi di
successo, di terapia genica, trasfettando in zone lesionate del sistema nervoso, il gene bcl-2. In
particolare, è stato dimostrato che la degenerazione del nucleo genicolato laterale, dopo lesione della
corteccia visiva, è prevenuta dalla trasfezione nel nucleo stesso, trasfezione ottenuta per mezzo di
virus adenoassociati, trasportanti il gene della proteina bcl-2.
Per quanto riguarda il secondo tema di ricerca sulla plasticità, in collaborazione con il Gruppo
di ricerca del prof. Tonegawa, del Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Boston, è stato
dimostrato che in topi transgenici che sovraesprimono BDNF, si ha un accelerato sviluppo dei circuiti
nervosi inibitori con precoce inizio e chiusura del periodo critico dell’animale.
È la prima volta che viene dimostrato che una manipolazione genica può alterare il periodo critico di
un mammifero (Cell, 2000).
In questa linea di ricerca si è anche approfondito lo studio dei meccanismi molecolari della plasticità,
dimostrando il ruolo fondamentale delle MAPkinasi (Science, 2001).
Recentemente è stato dimostrato che intervenendo su strutture della matrice extracellulare del
sistema nervoso centrale, come i condroitin solfato proteo glicani, è possibile ripristinare la plasticità
nel cervello dell’animale adulto. Questi studi sono di grande importanza dal punto di vista terapeutico
e sono una strategia promettente per promuovere quei meccanismi che sono alla base del recupero
di danni al sistema nervoso sia centrale che periferico. Questa ricerca ha dato luogo ad una
pubblicazione su una rivista di grande prestigio quale Science (Pizzorusso et al., Science, 2002).
Una nuova linea di ricerca del gruppo di Maffei è centrata sugli effetti dell’ambiente sullo sviluppo
e plasticità del sistema nervoso centrale. Due recenti lavori hanno dimostrato che l’ambiente
arricchito può influenzare lo sviluppo del sistema visivo sia nel ratto che topo. È stato dimostrato che
l’allevamento degli animali al buio dalla nascita ma in un ambiente arricchito (gabbia grande, oggetti
da esplorare, ruote per l’esercizio motorio, colonie popolate) consente un corretto e funzionale
sviluppo della corteccia visiva, chiudendo il periodo critico in tempi paragonabili a quelli di animali
allevati alla luce, a differenza di quanto succede per gli animali allevati al buio in condizioni standard
(Bartoletti et al., Nature Neuroscience,2004). D’altra parte, l’ambiente arricchito ha dimostrato di
influenzare il periodo critico per la plasticità corticale anche in topi allevati in condizioni standard,
per i quali il periodo critico si chiude precocemente (Cancedda et al., J. of Neurosci., 2004).
Un esperimento recente ha dimostrato come l’ambiente arricchito abbia una notevole influenza sul
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sistema visivo anche in età adulta contribuendo al miglioramento degli effetti ambliopici attraverso un
meccanismo che coinvolge il sistema inibitorio (Sale et al., Nature Neuroscience, 2007). In uno studio
pubblicato dalla prestigiosa rivista Science (Maya Vetencourt et al., 2008), il gruppo del prof. Maffei ha
dimostrato che è possibile riaprire il periodo critico del sistema visivo adulto mediante trattamento
cronico con fluoxetina, un farmaco ampiamente usato nella cura della malattie psichiatriche.
Nell’ultimo periodo, gli studi del prof. Maffei si sono spostati dal modello animale all’uomo,
dimostrando che arricchire l’ambiente del neonato con il massaggio (massage therapy) promuove lo
sviluppo cerebrale ed in paricolare stimola la maturazione del sistema visivo (Gazzetta et al., 2009,
Journal of Neuroscience).
Questi risultati sono promettenti dal punto di vista terapeutico per mettere a punto una strategia non
invasiva che avrebbe ricadute per quanto riguarda la prevenzione e la correzione di deficit sia dello
sviluppo che dell’età adulta nell’uomo.
Per ulteriori informazioni, visita
http://www.fondazioneigea.it/
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