Abstract: Le cellule elettricamente eccitabili sono presenti in molti organismi multicellulari, specialmente nel cervello di animali, ma sono presenti anche negli animali inferiori privi del sistema nervoso centrale come spugne o in animali con epiteli eccitabili, che possono condurre segnali (conduzione dei neuroidi) in aggiunta a neuroni. Segnali elettrici servono per la traduzione di parametri ambientali, ottenuti tramite sistemi sensoriali, in informazioni e processi biologici. Nelle piante, la maggior parte delle cellule sono elettricamente eccitabili, che rilasciano e propagano potenziali d’azione (AP), che regolano e controllano centrali processi fisiologici come la fotosintesi e la respirazione. Inoltre, si ritiene che i segnali elettrici svolgano un ruolo centrale nella comunicazione intercellulare e intracellulare a tutti i livelli di evoluzione dalle alghe, ai briofiti e alle piante superiori. Durante la realizzazione del progetto CONEDAP (“La dinamica neuronale collettiva in animali e piante”), l’obiettivo principale riguardava lo studio della dinamica della rete elettrica nelle cellule vegetali. Un array multielettrodo a 60 canali (MEA) è stato applicato per studiare le caratteristiche spazio-temporali dell’attività della rete elettrica dell’apice della radice. Sono state osservate sia intense attività elettriche spontanee sia raffiche provocate dalla stimolazione di potenziali d’azione a propagazione locale. La propagazione degli AP indicava l’esistenza di onde eccitabili che viaggiavano nelle piante, simili a quelle osservate nei tessuti elettrogenici animali. I dati ottenuti hanno rivelato attività elettriche sincrone delle cellule, che emergono all’interno della specifica regione dell’apice della radice. Questa attività elettrochimica dinamica delle cellule dell’apice della radice è stata proposta per integrare continuamente la segnalazione interna ed esterna per adattarsi ai cambiamenti ambientali.
Risultati scientifici:
1) Synchronization of an array of chaotic neurons as a time dependent phase transition2) Detecting electrical network activity in root apex by multielectrode arrays (MEAs)3) Discrete synchronization states in coupled chaotic oscillators4) Mechanism of phase transition in locally coupled oscillators5) Sharp versus smooth synchronization transition of locally coupled oscillators6) Electrical network activity in plant roots under gravity-changing conditions7) Incomplete homoclinic scenarios in semiconductor devices with optoelectronic feedback: Generation and synchronization
