Architettura della rete di default
umana
ROBERTO
COLONNA
NOTE E NOTIZIE - Anno XXII – 08 febbraio
2025.
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]
Gli studi mediante neuroimaging sul cervello umano in vivo
hanno progressivamente sviluppato un nuovo sapere morfo-funzionale sul
cervello, culminato non molti anni fa nella teoria delle tre grandi reti, che
spiegava in base alla rete di default (DMN, da default mode network),
alla rete della salienza (SN, da salience network) e alla rete
esecutiva centrale (CEN, da central executive network), tutte le
componenti principali dell’attività psichica. A lungo questo sapere
morfo-funzionale è stato collocato accanto a quello della neuroanatomia e della
neurofisiologia classiche, ma sempre più spesso negli ultimi anni ci si è interrogati
sulle corrispondenze ed equivalenze tra queste immagini e la neurobiologia
cerebrale. Ora i tempi sono maturi perché non si rimandi ulteriormente un
lavoro di assoluto interesse per tutto il campo delle neuroscienze: la
definizione della struttura neuronica delle reti visualizzate mediante la
risonanza magnetica funzionale (RMF o fMRI, da functional magnetic resonance
imaging).
Casey Paquola e colleghi, basandosi su studi istologici post-mortem
e neuroimaging in vivo per caratterizzare la struttura della DMN, hanno
cercato di analizzare e comprendere meglio il ruolo di questa rete
nell’elaborazione dell’informazione. I risultati sono degni di nota.
(Paquola.
C. et al., The architecture of
the human default mode network explored through cytoarchitecture, wiring and
signal flow. Nature
Neuroscience – Epub
ahead of print doi: 10.1038/s41593-024-01868-0, 2025).
La provenienza degli autori è la seguente: McConnel Brain Imaging Centre,
Montreal Neurological Institute, McGill University, Montréal, Quebec (Canada);
Institute for Neuroscience and Medicine (INM-7), Forschungszentrum Jülich,
Jülich (Germania); TNU, University of Zurich and ETH Zurich, Zurich (Svizzera);
Max Plank Institute for Systems Neuroscience, Heinrich Heine University
Dusseldorf, Dusseldorf (Germania); Integrative Neuroscience & Cognition
Center (INCC – UMR 8002), University of Paris (Francia); Department of
Psychology, University of York, York (Regno Unito); Department of Psychology,
Queen’s University, Kingston, Ontario (Canada).
Le immagini
ottenute con la metodica della risonanza magnetica funzionale (fMRI, functional
magnetic resonance imaging), integrate dallo studio delle vie di
connessione cerebrale mediante la tecnica della trattografia (DTI, diffusion
tensor imaging) e dai dati provenienti da analisi e osservazioni con altri
metodi di indagine della neurofisiologia cerebrale, hanno consentito di
identificare, accanto a reti locali e di minore evidenza, 3 reti principali. La
prima, che è attiva anche a riposo ed entra in funzione automaticamente (default)
in assenza di un compito specifico o di una reazione a stimoli è detta per
questo “rete di default” o (default mode network, DMN); la seconda che
si attiva quando si percepisce qualcosa di saliente, rilevante, significativo
in rapporto allo stato fisiologico e alla circostanza, è chiamata “rete della
salienza” (salience network, SN); infine, la terza, che include la via
che porta dall’intenzione all’azione e costituisce la rete che esegue gli atti
mentali e materiali intenzionali, denominata “rete esecutiva centrale” (central
executive network, CEN).
L’interesse
per l’analisi delle reti nel cervello di volontari in attività mentale è
massimo per la comprensione delle basi neurofunzionali dell’attività mentale di
base attuale: la visione diretta delle reti in funzione consente di capire i
ruoli di ciascuna, l’entità dell’impegno della singola rete, la configurazione
funzionale derivante dalla combinazione del grado e del tipo di attivazione di
ogni rete nelle circostanze sperimentate. Recentemente è cresciuta l’attenzione
per gli stati transitori delle reti (TNS, da transient network states)
che esprimono un correlato temporaneo di attività che rapidamente si estingue.
La DMN, rete
cerebrale di grande scala individuata per attività altamente correlate fra
loro, attiva non solo nel riposo, nel sogno a occhi aperti e nel vagare
disimpegnato della mente, ma anche nel pensiero rivolto a sé stessi o agli
altri, nella rievocazione del passato e nella programmazione del futuro. LA DMN
cede il passo alle reti attentive ed esecutive quando c’è uno specifico compito
o degli atti materiali da eseguire.
La SN, rete
cerebrale di grande scala (tesa tra l’insula anteriore e la parte dorsale
anteriore del giro del cingolo) implicata nel riconoscere, rilevare e filtrare
gli stimoli salienti e nel reclutare i circuiti necessari ad elaborare
specificamente quegli stimoli, risente per la sua attivazione del quadro
mentale e funzionale dell’organismo di quel momento. Ad esempio: se si è
digiuni da ore, la vista di un cibo appetitoso è saliente e attiva la SN; ma,
dopo pranzo, la vista dello stesso cibo non attiva la SN. La rete della
salienza si attiva quando appare, entra in una stanza o si avvicina una persona
importante per l’osservatore; ma se la stessa persona permane a lungo con
l’osservatore, la SN non si accende più. In molti studi è risultato evidente
che la SN agisce come modulatrice dell’attivazione di DMN e CEN.
La CEN,
corrispondente anatomicamente alla rete fronto-parietale laterale, è una rete
cerebrale di grande scala implicata in attenzione, memoria di funzionamento (working
memory) e, soprattutto, nei processi di soluzione dei problemi, anche
complessi, oltre che nell’esecuzione di azioni.
Alterazioni
dei nodi di questa rete esecutiva sono presenti nei principali
disturbi psichiatrici, fra cui: disturbo schizofrenico e altre psicosi, demenza
frontotemporale, malattia di Alzheimer e disturbi dello spettro dell’autismo.
I risultati
ottenuti da Casey
Paquola e colleghi hanno dimostrato che la DMN è citoarchitettonicamente
eterogenea, in quanto contiene tipi citoarchitettonici che sono variabilmente
specializzati per l’elaborazione unimodale, eteromodale
e associata alla memoria. Studiando la connettività strutturale basata sulla
diffusione in combinazione con la citoarchitettonica, i ricercatori hanno accertato
che la DMN contiene regioni recettive all’input proveniente dalla
corteccia sensoriale e un core che è relativamente isolato dall’input
ambientale.
L’analisi del flusso di segnali mediante efficaci modelli di connettività
ha dimostrato che la DMN è unica fra le reti corticali nell’equilibrare la sua
segnalazione in uscita attraverso i livelli delle gerarchie sensoriali.
Nell’insieme, quanto emerso da questo studio stabilisce un rapporto tra
l’organizzazione anatomica dei costituenti della rete e l’ampio spettro di
ruoli attribuiti alla DMN nella fisiologia cerebrale, studiata mediante fMRI.
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”).
Roberto
Colonna
BM&L-08 febbraio 2025
________________________________________________________________________________
La Società Nazionale di Neuroscienze
BM&L-Italia, affiliata alla International Society of Neuroscience, è
registrata presso l’Agenzia delle Entrate di Firenze, Ufficio Firenze 1, in
data 16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484, come organizzazione
scientifica e culturale non-profit.