Ricerche

Il cervello umano invecchia meno di quanto si pensava e a strati - almeno nell'area della corteccia cerebrale responsabile del senso del tatto. I ricercatori del DZNE, dell'Università di Magdeburgo e dell'Hertie Institute for Clinical Brain Research dell'Università di Tübingen sono giunti a questa conclusione sulla base di scansioni cerebrali di giovani e anziani, oltre a studi sui topi. I loro risultati, pubblicati su Nature Neuroscience, forniscono anche nuove intuizioni su come cambia con l'età la capacità di elaborare informazioni sensoriali.

Fonte: DZNE / Haagman

La corteccia cerebrale umana ha uno spessore di pochi millimetri e si sviluppa in numerose pieghe. Questo tessuto di solito diventa più sottile con l'età.

"Questo è un segno distintivo dell'invecchiamento. È attribuito, tra le altre cose, alla perdita di neuroni. Di conseguenza, alcune abilità si deteriorano. In ogni caso, si presume generalmente che meno volume cerebrale significhi funzionalità ridotta", spiega la prof.ssa Esther Kühn, neuroscienziata del DZNE e dell'Hertie Institute. "Tuttavia, si sa poco come esattamente invecchia la corteccia. Questo è importante, dato che molte delle nostre attività quotidiane dipendono da una corteccia funzionante. Ecco perché abbiamo esaminato la situazione con scansioni cerebrali ad alta risoluzione".

Un processore per lo stimolo tattile

Insieme ai colleghi di Tübingen e Magdeburgo, Esther Kühn si è concentrata sulla parte della corteccia cerebrale dove vengono elaborati i segnali del senso tattile. Questa "corteccia somatosensoriale primaria" si trova sul lato sinistro e destro della parte superiore della testa e si estende lungo una striscia larga circa come un dito verso ogni orecchio.

"Questa area cerebrale è rilevante per la percezione del proprio corpo e per l'interazione con l'ambiente", spiega la neuroscienziata. "Quando prendo una chiave, afferro una maniglia della porta o anche quando cammino, ho costantemente bisogno di reazioni tattili per controllare i miei movimenti. Gli stimoli corrispondenti convergono in quest'area e qui vengono anche elaborati".

Scoperta inaspettata

Usando scansioni a risonanza magnetica (MRI), i ricercatori sono stati in grado di mappare questa area della corteccia cerebrale con una precisione senza precedenti. Per fare ciò, hanno impiegato uno scanner particolarmente sensibile con una forza del campo magnetico di sette Tesla, che ha consentito loro di visualizzare strutture cerebrali minute delle dimensioni di un granello di sabbia. Hanno esaminato 60 donne e uomini da 21 a 80 anni.

“Fino ad ora, non si era capito che la corteccia somatosensoriale primaria è costituita da una pila di diversi strati di tessuto estremamente sottili, ognuno con la propria architettura e funzione. Ora abbiamo scoperto che questi strati invecchiano in modo diverso. Anche se la corteccia cerebrale diventa più sottile nel complesso, alcuni dei suoi strati rimangono stabili o, sorprendentemente, diventano perfino più spessi invecchiando. Si presume che ciò sia perché sono particolarmente sollecitati e quindi preservano la loro funzione. Vediamo quindi evidenze di neuroplasticità, cioè adattabilità, anche negli anziani".

Architettura impilata

La struttura stratificata della corteccia somatosensoriale primaria è presente in forma simile anche in altre aree del cervello umano - e persino in altri organismi. "Dal punto di vista evolutivo, l'elaborazione di informazioni sensoriali in questo modo si è apparentemente dimostrata benefica", afferma la Kühn.

Nel presente studio, non solo lo strato intermedio della corteccia, ma anche le aree sopra hanno dimostrato di essere notevolmente resistenti al processo di invecchiamento. I diversi strati si sono distinti in base al loro contenuto di mielina, una sostanza essenziale per la trasmissione dei segnali nervosi.

"Lo strato intermedio è effettivamente il portale per gli stimoli tattili. Negli strati sopra, si verifica un'ulteriore elaborazione", afferma la Kühn. “Ad esempio, nel caso di stimoli sensoriali dalla mano, gli strati superiori sono particolarmente coinvolti nell'interazione tra dita vicine. Questo è importante quando si afferrano gli oggetti. Pertanto abbiamo anche fatto test sulla sensibilità tattile e sulla capacità motoria della mano nei partecipanti al nostro studio. Inoltre, abbiamo eseguito le cosiddette scansioni MRI funzionali per cogliere la funzione dello strato intermedio della corteccia, in cui si ricevono i segnali":

Stimoli modulati

Solo gli strati più profondi della corteccia cerebrale hanno mostrato degenerazione legata all'età: erano più sottili nei partecipanti allo studio più anziani che in quelli più giovani. Negli strati inferiori della corteccia ha luogo un processo chiamato modulazione: i segnali tattili sono amplificati o attenuati a seconda del contesto.

"Questo ha qualcosa a che fare con la concentrazione e l'attenzione", spiega la Kühn. "Ad esempio, se metto un anello al dito, ad un certo punto smetterò di sentirlo, anche se gli stimoli tattili sono ancora lì. Questo si ripresenta solo quando noto consapevolmente di nuovo l'anello".

Ciò che si usa si conserva

"Gli strati medi e superiori della corteccia sono esposti più direttamente a stimoli esterni. Sono permanentemente attivi perché abbiamo un contatto costante con il nostro ambiente", continua la Kühn. "I circuiti neurali negli strati inferiori sono stimolati in misura minore, specialmente in tarda età. Perciò vedo le nostre scoperte come un'indicazione che il cervello preserva ciò che usa intensamente. Questa è una caratteristica della neuroplasticità. Questo è anche coerente con le nostre osservazioni su uno dei partecipanti, un 52enne che aveva dovuto affidarsi a un braccio solo per tutta la vita, perché era nato solo con quello. Lo strato medio corrispondente della corteccia cerebrale, quella che riceve gli stimoli sensoriali, era comparativamente sottile".

Inoltre, le differenze nell'invecchiamento degli strati del cervello possono spiegare perché alcune abilità con l'età declinano, mentre altre lo fanno di meno.

"Le abilità sensomotorie che vengono ripetutamente praticate, come la digitazione su una tastiera, possono rimanere stabili per molto tempo, anche nella vecchiaia", afferma la Kühn. "Tuttavia, se ci sono stimoli interferenti, come un ambiente rumoroso, gli anziani di solito trovano tali attività particolarmente difficili. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che si è deteriorata la funzionalità degli strati profondi della corteccia, che compromette la modulazione degli stimoli sensoriali".

Prove di compensazione

Tuttavia, i ricercatori hanno scoperto che i meccanismi negli strati profondi della corteccia cerebrale contrastano in una certa misura il declino funzionale correlato all'età.

"Sebbene gli strati profondi si siano assottigliati con l'età, il loro contenuto di mielina, sorprendentemente, è aumentato. In effetti, abbiamo osservato questi effetti anche in studi sui topi, cosa che abbiamo fatto per confronto. Abbiamo poi scoperto che l'aumento della mielina è dovuta ad un aumento del numero di alcuni neuroni", afferma la Kühn. "Questi sono noti per avere un effetto positivo sulla modulazione degli impulsi nervosi. Affilano il segnale, per così dire. Apparentemente, i meccanismi compensativi contrastano la degenerazione cellulare specifica. Per quanto riguarda la prevenzione, sarebbe interessante studiare se questi meccanismi possono essere specificamente promossi e mantenuti. In effetti, i nostri dati dai topi suggeriscono che questa compensazione scompare ad un'età molto avanzata".

Una visione ottimistica sull'invecchiamento

"Insieme, i nostri risultati sono coerenti con l'idea generale che possiamo fare qualcosa di buono per il nostro cervello con una stimolazione appropriata. Penso che sia una nozione ottimistica che possiamo influenzare il nostro processo di invecchiamento fino a una certa misura", afferma la Kühn. "Ma ovviamente, tutti devono trovare la propria strada per sfruttare questo potenziale".