Uno studio
scopre effetti di vita quotidiana sulle connessioni cerebrali umane
GIOVANNI ROSSI
NOTE E NOTIZIE - Anno XXI – 12 ottobre 2024.
Testi
pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di
Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie
o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione
“note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati
fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui
argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione
Scientifica della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
Tutto ciò che sappiamo circa gli effetti prodotti sulla
connettività funzionale del cervello umano proviene da studi condotti
mediante la metodica della risonanza magnetica funzionale (fMRI, da functional magnetic resonance imaging), che rileva immagini durante un
compito sperimentale o prima e dopo un’attività o un’esperienza di cui si voglia
conoscere l’impatto sul nostro encefalo. I fisiologi sanno bene quanto si possa
imparare da un monitoraggio continuo, momento per momento e protratto nel
tempo, di alcuni parametri funzionali. Il criterio di questo rilievo si adotta
in preziosi presidi diagnostici come la registrazione elettrocardiografica secondo
Holter per 24-48 ore e, con i nuovi apparecchi, anche per una settimana. Non si
sono messi a punto finora sistemi per un simile monitoraggio della connettività
funzionale cerebrale nella vita quotidiana per molti giorni, così da avere dati
su come lo stile di vita nel suo insieme e le singole attività o esperienze
possano incidere sulla dinamica delle connessioni del cervello umano.
Uno studio, che possiamo considerare unico nel suo
genere, ha tracciato l’attività dell’encefalo di una persona per oltre 5 mesi,
rivelando il modo esatto in cui variazioni del tono dell’umore e attività
abituali, quali dormire durante la notte o fare esercizio motorio durante il
giorno, possano determinare effetti a lungo perduranti sulla neurofisiologia
centrale.
Il lungo monitoraggio è stato realizzato, mediante l’uso
di dispositivi tecnologici indossabili, scansioni fMRI e applicazioni su smartphone,
da un team di ricerca guidato da Enrico Glerean sul cervello di Ana Maria
Triana, che è anche il primo nome fra gli autori dello studio.
(Triana
A. M. et al., Longitudinal single-subject neuroimaging study reveals
effects of daily environmental, physiological, and lifestyle factors on
functional brain connectivity. PLoS Biology – Epub ahead
of print doi: 10.1371/journal.pbio.3002797, October 8, 2024).
La provenienza degli autori
è la seguente: Department of Computer Science, School
of Science, Aalto University, Espoo (Finlandia); Department of Neuroscience and
Biomedical Engineering, School of Science, Aalto University, Espoo (Finlandia);
Aalto University, Espoo (Finlandia); MAGICS, Aalto Studios, Aalto University,
Espoo (Finlandia); Advanced Magnetic Imaging Centre, Aalto University, Espoo (Finlandia).
I nostri
stati mentali e il nostro comportamento sono costantemente influenzati dall’ambiente
in cui viviamo, dalle esperienze e dal modo in cui reagiamo alle evenienze e
alle circostanze, per lo stato funzionale in corso nel momento dell’esperienza.
I risultati degli studi degli ultimi decenni, ci inducono a ritenere che queste
influenze abbiano considerevoli effetti morfo-funzionali mediati dalla
plasticità sinaptica, di circuito e di rete, tante volte rilevata e dimostrata
quale proprietà intensamente attiva nel nostro encefalo. Basti ricordare, in
proposito, il vistoso aumento della connettività funzionale cerebrale
determinata da esercizio aerobico intenso e protratto; così come la differente
influenza degli stessi stimoli sul cervello dei pazienti depressi e di volontari
di controllo in buona salute psicofisica.
Come si è
già accennato, si sa davvero poco circa le risposte della connettività
funzionale cerebrale alle variazioni ambientali, fisiologiche e comportamentali
che si verificano nelle diverse scale temporali, che vanno dal singolo giorno
ai mesi. Questo vuoto di conoscenza – osservano gli autori dello studio qui
recensito – ha fatto sorgere un bisogno urgente di studi longitudinali
che raccolgano dati con elevata frequenza; e per rispondere a questa esigenza loro
hanno concepito il progetto di indagine sul cervello di una singola persona qui
presentato.
Ana Maria Triana, quale soggetto volontario dell’esperimento e membro del
gruppo di analisi dei dati, ha consentito per 133 giorni la raccolta dei dati
necessari a conoscere le risposte della connettività funzionale del suo
cervello alla vita quotidiana.
La raccolta dei dati comportamentali mediante dispositivi indossabili e
smartphone è stata affianca da 30 sessioni di scansioni di fMRI dell’encefalo,
misurando l’attenzione, la memoria, lo stato di riposo e gli effetti di stimoli
naturali. Esaminando i reperti, i ricercatori hanno trovato tracce di
comportamenti passati e di fisiologia della connettività neuronica che si
estendevano fino a coprire l’arco di 15 giorni.
È interessante soffermare l’attenzione su queste due relazioni
significative e costanti rilevate dai ricercatori: 1) il sonno, con la
sua durata e la sua qualità, e l’attività fisica con i suoi caratteri e
la sua durata, apparivano strettamente correlati alla connettività
funzionale durante compiti cognitivi impegnativi; 2) le variazioni della frequenza
cardiaca e del ritmo respiratorio risultavano più rilevanti per la connettività
funzionale durante lo stato di riposo cerebrale e la visione di film.
Quanto emerso da questa osservazione suggerisce di non studiare la
connettività cerebrale isolandola dal contesto, ma tenendo conto della sua
interdipendenza con le dinamiche dell’ambiente, degli eventuali cambiamenti di
stile di vita e delle fluttuazioni di breve durata, quali invalidità temporanea
o sonno non riposante. I risultati dello studio riflettono una prolungata e
sostenuta relazione tra fattori esterni e processi neurali.
Soprattutto i disegni di mappe di precisione, quale quella impiegata qui,
possono aiutare a comprendere meglio la variabilità intra-individuale, che può
spiegare alcune delle eterogeneità emerse nelle scansioni fMRI del cervello di Ana
Maria Triana. I ricercatori concludono affermando che la connettività, i dati
neurofisiologici e gli stimoli ambientali incentiveranno la futura ricerca
neuroscientifica e supporteranno l’intervento clinico di precisione.
Tutti i dati rilevati in questo studio sono accessibili a tutti i
ricercatori, per offrire – come sostengono gli autori – “un’eccezionale
opportunità per ulteriori scoperte”.
L’autore della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e
invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del
sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
Giovanni
Rossi
BM&L-12 ottobre 2024
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