Ricerche

Nonostante una vecchia credenza scientifica che gran parte del cablaggio del cervello è fissato dal tempo dell'adolescenza, un nuovo studio dimostra che i cambiamenti nell'esperienza sensoriale possono favorire un ricablaggio massiccio del cervello, anche quando uno invecchia.

Inoltre, lo studio ha rilevato che questo ricablaggio coinvolge le fibre che forniscono in via primaria dati alla corteccia cerebrale, la parte del cervello responsabile della percezione sensoriale, del controllo motorio e della cognizione.

Questi risultati promettono di aprire nuove vie di ricerca sul rimodellamento del cervello e l'invecchiamento. Pubblicato nell'edizione del 24 maggio 2012 di Neuron, lo studio è stato condotto da ricercatori del Max Planck Institute della Florida (MPFI) e alla Columbia University di New York. "Questo studio capovolge decenni di vecchie credenze che la maggior parte del cervello è già cablata prima del periodo critico che termina quando inizia l'età adulta", ha detto Marcel Oberlaender, PhD, neuroscienziato del MPFI e primo autore dello studio. "Cambiando la natura dell'esperienza sensoriale, siamo stati in grado di dimostrare che il cervello può essere ricablato, anche in età avanzata. Ciò potrebbe suggerire che, se si ferma l'apprendimento e la sperimentazione di cose nuove quando si invecchia, si possono perdere una notevole quantità di connessioni all'interno del cervello".

 I ricercatori hanno condotto il loro studio esaminando il cervello di ratti anziani, concentrandosi su una zona nota come talamo, che elabora e fornisce informazioni ottenute dagli organi sensoriali alla corteccia cerebrale. Si credeva che le connessioni tra il talamo e la corteccia si fermassero di cambiare nella prima età adulta, ma questo non è quanto è emerso dai roditori studiati. Essendo animali notturni, i ratti si basano principalmente sui baffi come organi sensoriali attivi per esplorare e muoversi nel loro ambiente. Per questo motivo, il sistema baffi è un modello ideale per studiare se il cervello può essere ristrutturato cambiando l'esperienza sensoriale. Con un semplice taglio dei baffi, impedendo ai topi di ricevere tale forma importante e frequente di input sensoriale, gli scienziati hanno cercato di determinare se si fosse verificato un ampio ricablaggio delle connessioni tra il talamo e la corteccia.

Dall'esame hanno scoperto che gli animali con i baffi tagliati avevano alterato gli assoni, le fibre nervose lungo le quali vengono trasmesse informazioni da un neurone (cellula nervosa) a molti altri; quelli che avevano i baffi intatti non avevano le modifiche assonali. I loro risultati sono stati particolarmente sorprendenti, poichè i ratti erano considerati relativamente vecchi - il che significa che questo ricablaggio può ancora avvenire in una età che non si pensava in precedenza possibile. Inoltre è anche notevole che il ricablaggio è successo rapidamente, in appena pochi giorni. "Abbiamo dimostrato che la struttura del cervello dei roditori è in continuo mutamento, e che questo ricablaggio è modellato dall'esperienza sensoriale e dall'interazione con l'ambiente", ha detto il Dott. Oberlaender. "Questi cambiamenti sembrano avvenire tutta la vita e possono riguardare altri sistemi sensoriali e specie, comprese le persone. I nostri risultati aprono la possibilità di nuove vie di ricerca sullo sviluppo del cervello che invecchia utilizzando studi anatomici quantitativi, combinati con tecnologie di imaging non invasive adatte per l'uomo, come la risonanza magnetica funzionale (fMRI)".

Lo studio è stato possibile grazie ai recenti progressi nell'imaging ad alta risoluzione e alle tecniche di ricostruzione, sviluppate in parte dal Dr. Oberlaender al MPFI. Questi nuovi metodi permettono ai ricercatori di tracciare automaticamente e in modo affidabile i modelli sottili e complessi di ramificazioni di singoli assoni, i cui diametri tipici sono inferiori a un millesimo di millimetro, in tutto il cervello.

Il Dr. Oberlaender fa parte del gruppo Max Planck Florida Institute's Digital Neuroanatomy, guidato dal premio Nobel Dr. Bert Sakmann. Il gruppo si concentra sull'anatomia funzionale dei circuiti nella corteccia cerebrale che sono alla base di comportamenti semplici (ad esempio la capacità decisionale). Uno degli sforzi più significativi del gruppo è un programma dedicato ad ottenere una mappa tridimensionale del cervello del roditore. Questo lavoro permetterà di percepire l'architettura funzionale di intere aree corticali, e getterà le basi per una comprensione meccanicistica della percezione sensoriale e del comportamento. Lo studio è stato condotto in collaborazione con il gruppo del Dr. Randy M. Bruno del Dipartimento di Neuroscienze della Columbia University a New York.