Il ruolo del collicolo superiore nell'orientamento spaziale

This thesis was aimed at verifying the role of the superior colliculus (SC) in human spatial orienting. To do so, subjects performed two experimental tasks that have been shown to involve SC’s activation in animals, that is a multisensory integration task (Experiment 1 and 2) and a visual target selection task (Experiment 3). To investigate this topic in humans, we took advantage of neurophysiological finding revealing that retinal S-cones do not send projections to the collicular and magnocellular pathway. In the Experiment 1, subjects performed a simple reaction-time task in which they were required to respond as quickly as possible to any sensory stimulus (visual, auditory or bimodal audio-visual). The visual stimulus could be an S-cone stimulus (invisible to the collicular and magnocellular pathway) or a long wavelength stimulus (visible to the SC). Results showed that when using S-cone stimuli, RTs distribution was simply explained by probability summation, indicating that the redundant auditory and visual channels are independent. Conversely, with red long-wavelength stimuli, visible to the SC, the RTs distribution was related to nonlinear neural summation, which constitutes evidence of integration of different sensory information. We also demonstrate that when AV stimuli were presented at fixation, so that the spatial orienting component of the task was reduced, neural summation was possible regardless of stimulus color. Together, these findings provide support for a pivotal role of the SC in mediating multisensory spatial integration in humans, when behavior involves spatial orienting responses. Since previous studies have shown an anatomical asymmetry of fibres projecting to the SC from the hemiretinas, the Experiment 2 was aimed at investigating temporo-nasal asymmetry in multisensory integration. To do so, subjects performed monocularly the same task shown in the Experiment 1. When spatially coincident audio-visual stimuli were visible to the SC (i.e. red stimuli), the RTE depended on a neural coactivation mechanism, suggesting an integration of multisensory information. When using stimuli invisible to the SC (i.e. purple stimuli), the RTE depended only on a simple statistical facilitation effect, in which the two sensory stimuli were processed by independent channels. Finally, we demonstrate that the multisensory integration effect was stronger for stimuli presented to the temporal hemifield than to the nasal hemifield. Taken together, these findings suggested that multisensory stimulation can be differentially effective depending on specific stimulus parameters. The Experiment 3 was aimed at verifying the role of the SC in target selection by using a color-oddity search task, comprising stimuli either visible or invisible to the collicular and magnocellular pathways. Subjects were required to make a saccade toward a target that could be presented alone or with three distractors of another color (either S-cone or long-wavelength). When using S-cone distractors, invisible to the SC, localization errors were similar to those observed in the distractor-free condition. Conversely, with long-wavelength distractors, visible to the SC, saccadic localization error and variability were significantly greater than in either the distractor-free condition or the S-cone distractors condition. Our results clearly indicate that the SC plays a direct role in visual target selection in humans. Overall, our results indicate that the SC plays an important role in mediating spatial orienting responses both when required covert (Experiments 1 and 2) and overt orienting (Experiment 3).

The regulation of Satellite Cells during skeletal muscle regeneration and neuromuscular disease.

Skeletal muscle possesses the remarkable capacity to complete a rapid and extensive regeneration, even following severe damage. The regenerative ability of skeletal muscle relies on Satellite Cells (SCs), a population of muscle specific adult stem cells. However, during aging or under several pathological conditions, the ability of skeletal muscle to fully regenerated is compromised. Here, a morphological and molecular study on SCs from patients affected by ALS is described. Moreover, the role of the cell cycle regulator P16Ink4a during skeletal muscle regeneration and aging has been investigated.

Studio di fase I sulla reinfusione intraepatica di cellule staminali CD 133+ altamente purificate nei pazienti con malattia epatica terminale

Numerose evidenze sperimentali hanno dimostrato il contributo delle cellule staminali di derivazione midollare nei processi di rigenerazione epatica dopo danno tissutale. E’ cresciuto pertanto l’interesse sul loro potenziale impiego in pazienti con cirrosi. Questo studio si propone di valutare la fattibilità e la sicurezza della reinfusione intraepatica di cellule staminali midollari autologhe CD133+ in 12 pazienti con insufficienza epatica terminale definita da un punteggio di Model for End Stage of Liver Disease (MELD) compreso tra 17 e 25. L’efficacia in termini di funzionalità epatica rappresenta un obiettivo secondario. Previa mobilizzazione nel sangue periferico mediante somministrazione di granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF) alla dose di 7,5 mcg/Kg/b.i.d. e raccolta per leucoaferesi, le cellule CD133+ altamente purificate vengono reinfuse in arteria epatica a partire da 5x104/Kg fino a 1x106/kg. Nei tre giorni successivi si somministra G-CSF per favorire l’espansione e l’attecchimento delle cellule. Durante la mobilizzazione, la reinfusione e nei 12 mesi successivi i pazienti sono sottoposti a periodici controlli clinici, laboratoristici e strumentali e ad attenta valutazione di effetti collaterali. Lo studio è tuttora in corso e ad oggi, 11 pazienti sono stati sottoposti a reinfusione e 4 hanno completato i 12 mesi di follow-up. Il G-CSF è stato ben tollerato e ha consentito di ottenere una buona espansione cellulare. Dopo la reinfusione sono stati documentati un ematoma inguinale e due episodi transitori di encefalopatia portosistemica. Durante il follow-up 4 pazienti sono stati trapiantati e 2 sono morti. Non è stata osservata alcuna modificazione significativa degli indici di funzione epatica. Questi risultati preliminari confermano la possibilità di mobilizzare e reinfondere un numero adeguato di cellule staminali di derivazione midollare in pazienti con malattia epatica in stadio terminale.

Valutazione dell'efficacia dell'infusione intraepatica di cellule staminali (SC) autologhe CD133+ in pazienti affetti da cirrosi ed insufficienza epatica di grado avanzato

Numerose evidenze sperimentali hanno dimostrato il contributo delle cellule staminali (SC) di derivazione midollare nei processi di rigenerazione epatica dopo danno tissutale. E’ cresciuto pertanto l’interesse sul loro potenziale impiego in pazienti con cirrosi. Questo studio si proponeva di valutare la fattibilità e la sicurezza della reinfusione intraepatica di cellule staminali midollari autologhe CD133+ in 12 pazienti con insufficienza epatica terminale. Previa mobilizzazione nel sangue periferico mediante somministrazione di granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF) alla dose di 7,5 mcg/Kg/b.i.d. e raccolta per leucoaferesi (solo se la concentrazione di CD133 + SC era > 8/μL), le cellule CD133+ altamente purificate sono state reinfuse in arteria epatica a partire da 5x104/Kg fino a 1x106/kg. Nei tre giorni successivi è stato somministrato G-CSF per favorire l’espansione e l’attecchimento delle cellule. Durante la fase della mobilizzazione e quella della reinfusione sono stati eseguiti saggi biologici quali: caratterizzazione fenotipica delle SC circolanti, saggi clonogenici, valutazione della concentrazione sierica del Hepatocyte Growth Factor (HGF), Stromal-Derived Factor-1 (SDF-1) ed il Vascular-Endotelial Growth Factor (VEGF) e caratterizzazione fenotipica delle CD133+SC purificate. Fino ad oggi sono stati reinfusi 12 pazienti. Questi dati preliminari suggeriscono che è possibile mobilizzare e reinfondere un numero considerevole di SC autologhe CD133+ altamente purificate in pazienti con ESLD . Gli studi biologici mostrano che: il numero di progenitori ematopoietici ed endoteliali circolanti è aumentato dopo il trattamento con G–CSF; le SCs CD133+ altamente purificato esprimono marcatori emopoietici ed endoteliali; la concentrazione sierica di HGF, SDF-1, VEGF e la capacità clonogenica di progenitori emopoietici sono aumentati durante la mobilitazione e nelle fasi di reinfusione; il potenziale clonogenico dei progenitori endoteliali mostra espressione variabile.