|
admin
Webmaster
Regione: Italy
Prov.: Pisa
Città: Capannoli
24862 Messaggi |
 Inserito il - 19/04/2016 : 10:17:14
|
Una "firma" personalizzata per ogni cervello
8 aprile 2016
Le scansioni cerebrali eseguite mentre una persona non fa nulla variano da soggetto a soggetto e la loro analisi permette di prevedere come si attiveranno i circuiti neurali di un individuo quando svolge un certo compito, come leggere o fare una scommessa
di Simon Makin
Il cervello di ognuno di noi è diverso. Fino a poco tempo fa le neuroscienze tendevano a sorvolare su questo aspetto facendo la media dei risultati di molte scansioni cerebrali per arrivare a verità generali sul modo in cui funziona il cervello. Ma alcuni importanti sviluppi hanno cominciato a documentare come varia l'attività cerebrale da persona a persona.
Queste differenze sono state ritenute in gran parte transitorie e di scarso interesse, ma diversi studi iniziano a mostrare che sono proprietà innate del cervello di ciascuno di noi, e che conoscerle meglio potrebbe contribuire alla terapia dei disturbi neurologici.
L'ultimo studio, pubblicato su "Science", ha scoperto che l'attività cerebrale di alcuni soggetti sottoposti a scansione mentre non facevano nulla conteneva informazioni sufficienti per prevedere come funzionava il loro cervello nel corso di una serie di attività ordinarie.
I ricercatori hanno usato queste "firme" dell'attività cerebrale in stato di riposo per prevedere quali aree si sarebbero attivate - quali gruppi di cellule cerebrali si sarebbero "illuminate" - quando giocavano, leggevano o svolgevano qualche compito che gli era stato chiesto di eseguire mentre erano sottoposti a scansione. Un giorno questa tecnica potrebbe essere usata per valutare se alcune zone del cervello delle persone paralizzate o in coma sono ancora funzionali, dicono gli autori.
http://www.lescienze.it/images/2016/04/16/174232784-2e31521d-de82-4320-b52b-43d5d60076ac.jpg
La prima colonna indica la media delle scansioni cerebrali di un gruppo di soggetti. Le colonne successive mettono a confronto, per ciascun compito, una scansione effettiva e la previsione fatta dagli autori sulla base della scansione nello stato di riposo in due differenti soggetti (Cortesia I. Tavor et al./Science/AAAS)
Lo studio sfrutta un metodo relativamente nuovo di imaging cerebrale che guarda a quello che sta succedendo quando una persona non sta facendo praticamente nulla. La tecnica deriva da un lavoro della metà degli anni novanta dell'ingegnere biomedico Bharat Biswal, ora al New Jersey Institute of Technology. Biswal notò che le scansioni effettuate mentre
i partecipanti riposavano dentro uno scanner per risonanza magnetica funzionale (fMRI) mostravano regolari oscillazioni a bassa frequenza. All'inizio cercò di rimuovere il rumore di fondo dai segnali fMRI, ma presto si rese conto che quelle oscillazioni non erano affatto un rumore. Il suo lavoro aprì la strada a un un nuovo approccio noto come fMRI in stato di riposo.
Questo tipo di scansione rivela molte cose su un particolare cervello. Permette di analizzare le lente fluttuazioni del segnale neurale che avvengono normalmente e che riguardano reti di cellule cerebrali che fluttuano in sincronia; queste reti spesso somigliano a quelle che il cervello mobilita quando si è attivamente impegnati a fare qualcosa. "Sappiamo da tempo che le reti cerebrali che emergono nello stato di riposo sono simili alle mappe che otteniamo dall'attività indotta da un compito", dice la dottoranda in neuroscienze Emily Finn della Yale University. Lo scorso ottobre Finn e colleghi hanno pubblicato uno studio che mostra che le reti cerebrali contengono abbastanza informazioni da identificare gli individui con una precisione fino al 99 per cento. "Questo studio fa un ulteriore passo avanti", dice Finn.
I ricercatori diretti da Ido Tavor e Saad Jbabdi dell'Università di Oxford hanno condotto il nuovo studio usando i dati dello Human Connectome Project (HCP) - a cui partecipano i National Institutes of Health, la Washington University a Saint Louis, l'Università del Minnesota e l'Università di Oxford - che sta cercando di mappare il cablaggio del cervello umano. Il team ha analizzato i dati relativi a 98 giovani adulti sani ottenuti con scansioni eseguite mentre i partecipanti svolgevano compiti che coinvolgono la memoria, le funzioni motorie, il processo decisionale (gioco d'azzardo), il linguaggio (lettura) e così via, ma anche quando si stavano solo riposando. In particolare, hanno analizzato le relazioni tra l'attività cerebrale in stato di riposo e le oscillazioni emerse mentre erano impegnati nei vari compiti.
Successivamente hanno cercato di prevedere i profili dell'attività cerebrale di uno specifico soggetto per ciascuno dei compiti, a partire dalle sole scansioni nello stato di riposo. Le predizioni corrispondevano all'attività cerebrale di quella persona ben più di quelle di qualsiasi scansione degli altri partecipanti. "Abbiamo estratto una serie di immagini che mettono in evidenza le aree del cervello che fluttuano all'unisono durante questo stato in cui la mente è errabonda", spiega Jbabdi. "Il nostro studio dimostra che queste co-fluttuazioni contengono informazioni sufficienti per prevedere come si comporta il cervello quando si sta effettivamente facendo qualcosa in modo esplicito."
Questi sono solo i primi passi. Rimane ancora da stabilire quali altre informazioni potrebbero essere contenute nelle scansioni in stato di riposo, e in che modo potrebbe cambiare il rapporto tra stato di riposo e stati attivi in alcune circostanze. "Sarà interessante vedere se e in che modo questa mappatura si riferisce a prestazioni effettive nei compiti", dice Finn. "E come cambia in funzione di fattori come l'età o la malattia neuropsichiatrica."
Tavor dice che il suo gruppo è giunto a condurre questo studio a partire da un problema che i neuroscienziati si trovano di fronte molto spesso. In molti studi, i ricercatori hanno bisogno di sapere esattamente quali aree del cervello si attivano durante alcuni compiti, così da poter osservare, per esempio, che cosa succede quando bloccano o stimolano quell'attività. La nuova tecnica potrebbe consentire ai ricercatori di prevedere dove sono queste regioni senza dover effettuare una scansione separata per ciascuna attività, risparmiando tempo e denaro.
"E' un risultato molto pratico", dice Finn. "Lo stato di riposo potrebbe servire come 'scansione universale' da cui raccogliere un sacco di informazioni su qualcuno, senza dover effettivamente eseguire una scansione per ogni compito."
Uno dei prossimi passi di questa ricerca è determinare se i risultati non valgono solo per i partecipanti sani usati in questo studio, ma anche per pazienti affetti da varie malattie. "Stiamo cercando pazienti colpiti da tumore al cervello prima che subiscano un intervento chirurgico", dice Tavor. Sapere quali parti del cervello sono responsabili di funzioni sensibili, come il linguaggio, può essere cruciale per un neurochirurgo, dato che i tumori possono provocare cambiamenti nel modo in cui vengono eseguite le funzioni cerebrali. "Potendo prevedere questo cambiamento, potremmo aiutare il chirurgo a decidere il punto da cui entrare per rimuovere il tumore", spiega Tavor.
Biswal è interessato anche alle implicazioni mediche. "In ambito clinico, se c'è una differenza di prestazioni rispetto ai controlli sani, lo stato di riposo ci permette ancora di prevedere le prestazioni dei pazienti?", si chiede "O è accaduto qualcosa per cui la previsione non vale più? E questo può dirci qualcosa sui meccanismi alla base della malattia?" L'uso di questa tecnica in campo diagnostico potrebbe poi consentire ai ricercatori di misurare la gravità della malattia sulla base della precisione delle previsioni relative alle funzioni del cervello che si sanno essere più colpite da quella particolare malattia.
Qualunque sia il risultato finale, questo lavoro si aggiunge a un crescente corpo di prove che suggeriscono che il cervello a riposo è tutt'altro che a riposo. "Durante questo cosiddetto stato di riposo il cervello non sta realmente riposando", dice Tavor. "Fa di tutto, per tutto il tempo."
http://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aad8127
http://www.lescienze.it/news/2015/10/14/news/schemi_connessioni_cerebrali_individuali-2804511/
(La versione originale di questo articolo è apparsa su www.scientificamerican.com il 13 aprile 2016. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati)
http://www.scientificamerican.com/section/news/new-evidence-points-to-personal-brain-signatures1/
|
|
![[AmadeuX BiblioForum]](https://www.amadeux.it/forum/immagini/amadeuxcomm1.jpg "[AmadeuX BiblioForum]")
Una "firma" personalizzata per ogni cervello
