Ricerche

Un team internazionale di ricercatori ha creato una serie di grafici cerebrali che coprono l'intera durata della nostra vita (dalle 15 settimane del feto ai 100 anni) che mostrano come il nostro cervello si espande rapidamente all'inizio della vita e si restringe lentamente mentre invecchiamo.

Tappe cruciali del neurosviluppo (Fonte: Bethlehem et al.)

I grafici sono il risultato di un progetto di ricerca che copre sei continenti e ha combinato l'insieme forse più grande di dati di risonanza magnetica (MRI) mai aggregati: quasi 125.000 scansioni cerebrali da oltre 100 studi diversi. Il team spera che i grafici, sebbene non destinati al momento a un uso clinico, diventino uno strumento clinico di routine proprio come sono usati i grafici di crescita pediatrica standard.

I grafici di crescita sono una pietra miliare dell'assistenza sanitaria pediatrica da oltre 200 anni e sono usati continuamente nelle cliniche per aiutare a monitorare la crescita e lo sviluppo dei bambini rispetto ai loro pari. Un grafico tipico di crescita traccia l'età sull'asse orizzontale e l'altezza sull'asse verticale, ma piuttosto che essere una singola riga, mostra una gamma che riflette la variabilità naturale di altezza, peso o circonferenza della testa.

Non ci sono grafici di riferimento analoghi per misurare i cambiamenti legati all'età nel cervello umano. La mancanza di strumenti per la valutazione standard dello sviluppo e dell'invecchiamento del cervello è particolarmente rilevante per lo studio dei disturbi psichiatrici, in cui le differenze tra le condizioni e l'eterogeneità al loro interno richiedono strumenti che possono dire qualcosa di significativo di un singolo individuo nel modo in cui possono farlo i grafici di riferimento clinico, e per condizioni come l'Alzheimer che causano la degenerazione del tessuto cerebrale e declino cognitivo.

Lo studio attuale, pubblicato su Nature, è un passo importante verso il riempimento di questo divario. A differenza dei grafici di crescita pediatrica, i Brainchart - pubblicati su brainchart.io - coprono l'intera vita, dallo sviluppo nell'utero fino alla vecchiaia, e mirano a creare un linguaggio comune per descrivere la variabilità nello sviluppo e nella maturazione del cervello.

I grafici del cervello hanno permesso ai ricercatori di confermare, e in alcuni casi mostrare per la prima volta, le pietre miliari dello sviluppo ipotizzate in precedenza, come a che età le classi di tessuto principali del cervello raggiungono il picco del volume e quando regioni specifiche del cervello raggiungono la maturità.

"Una delle cose che siamo stati in grado di fare, attraverso uno sforzo globale molto concertato, è cucire insieme i dati di tutta la durata della vita", dice il dott. Richard Bethlehem, del Dipartimento di Psichiatria dell'Università di Cambridge. "Ci ha permesso di misurare i cambiamenti molto precoci e rapidi che accadono nel cervello e il lungo, lento declino mentre invecchiamo".

Alcune pietre miliari osservate dalla squadra:

• Il volume della materia grigia (cellule cerebrali) aumenta rapidamente da metà gestazione in poi, con il picco poco prima dei 6 anni, quindi inizia a diminuire lentamente.
• Anche il volume della materia bianca (connessioni cerebrali) aumenta rapidamente da metà gestazione e nella prima infanzia, e arriva al massimo poco prima dei 29 anni.
• Il calo di volume della materia bianca inizia ad accelerare dopo 50 anni.
• Il volume della materia grigia nella subcorteccia (che controlla le funzioni corporee e il comportamento di base) raggiunge il picco nell'adolescenza, a 14 anni e mezzo.

Verso uno strumento clinicamente utile

Mentre i grafici cerebrali si stanno già dimostrando utili alla ricerca, a lungo termine la squadra intende che siano usati come strumento clinico. I set di dati hanno già circa 165 diverse etichette diagnostiche, il che significa che i ricercatori possono vedere come il cervello differisce in condizioni come il morbo di Alzheimer (MA).

IL MA provoca la neurodegenerazione e la perdita di tessuto cerebrale, quindi le persone colpite dalla condizione hanno probabilmente un volume ridotto del cervello rispetto ai coetanei. Allo stesso modo in cui alcuni adulti sani sono più alti di altri, c'è una variabilità nelle dimensioni del cervello; in altre parole, un cervello leggermente più piccolo non indica necessariamente che c'è qualcosa di sbagliato.

Tuttavia, come appare dai grafici cerebrali, anche se le dimensioni del cervello diminuiscono naturalmente con l'età, è molto più veloce nei pazienti di MA. Il dott. Bethlehem ha spiegato:

"Siamo ancora in una fase estremamente preliminare con i nostri grafici cerebrali, dimostrando che è possibile creare questi strumenti raggruppando grandi insiemi di dati. I grafici stanno già iniziando a fornire informazioni interessanti sullo sviluppo del cervello e la nostra ambizione è che in futuro, integrando più dati e affinandoli, potrebbero alla fine diventare parte della pratica clinica di routine.

"Potresti immaginare che vengano usati per aiutare a valutare i pazienti per individuare condizioni come il MA, ad esempio, consentendo ai medici di individuare segni di neurodegenerazione dal confronto tra quanto è cambiato il volume del cervello del paziente rispetto ai coetanei".

Inoltre, la squadra spera di rendere i grafici del cervello più rappresentativi di tutta la popolazione, puntando alla necessità di ulteriori dati di MRI su gruppi socio-economici ed etnici finora poco rappresentati.

[...]