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Un nuovo atlante del cervello offre mezzi alternativi per studiare i disturbi cerebrali
Il cervello è un sistema molto complesso e dinamico, costituito da materia grigia e materia bianca.
La materia grigia contiene i neuroni responsabili dell'elaborazione delle informazioni ricevute dalle zone sensoriali e da altre parti del cervello.
La sostanza bianca usa le fibre ed è responsabile dei collegamenti tra le varie aree di materia grigia del cervello per farle comunicare tra loro in modo efficiente e farle collaborare nei compiti cognitivi complessi (questa mappa di fibre è come un sistema di autostrade del cervello).
L'interazione funzionale fra le varie regioni del cervello è essenziale per un corretto funzionamento: si calcola che il 20% dell'energia consumata da una persona sia usata dal cervello per stabilire e mantenere queste connessioni.
Fino ad ora sono stati condotti molti studi per capire come funziona il cervello e come è organizzato strutturalmente, ma abbiamo ancora molto da imparare.
Un nuovo studio, condotto da Jesús M. Cortés, docente del Biocruces Institute for Healthcare Research e collaboratore accademico del Dipartimento di Biologia Cellulare e Istologia della UPV/EHU-Università dei Paesi Baschi, ha fatto luce su questo problema.
Il lavoro è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Scientific Reports con autore principale Ibai Díez, ingegnere di telecomunicazioni che lavora al Biocruces. In effetti, lo studio combina tecniche di avanguardia di tre discipline: neuroscienze, elaborazione delle immagini e teoria della rete.
In particolare, i ricercatori hanno fuso dati strutturali (fibre) su larga scala, con quelli dell'attività funzionale, per capire come è organizzato il cervello. Questa analisi ha portato a «partizionare» il cervello in un atlante che segue un modello funzionale e strutturale comune. Questa è la prima volta che è realizzato un atlante del cervello combinando i dati strutturali con quelli funzionali; fino ad ora gli atlanti usati erano puramente strutturali (anatomici) o puramente funzionali.
Grazie a questa nuova partizione del cervello, è stata rivelata per la prima volta la forte dipendenza che esiste tra la connettività strutturale e le reti di connettività funzionale. L'atlante è robusto e coerente tra i diversi individui (è stato convalidato usando i dati provenienti da altri soggetti e in apparecchiature diverse di risonanza magnetica).
Molti disturbi neurologici agiscono sul sistema nervoso centrale. Un numero considerevole di essi sono di origine strutturale, come il trauma cranico o le malattie neurodegenerative come l'Alzhiemer o il Parkinson (che hanno origine in seguito a una perdita significativa di fibre). Altri possono avere origine funzionale, come il semplice mal di testa, l'emicrania o anche un attacco epilettico.
Sappiamo che i danni strutturali portano ad una alterazione funzionale (la perdita di fibre dell'Alzheimer causa perdita di memoria, ecc.) o viceversa (ci sono persone che mostrano perdita di neuroni in zone specifiche dopo numerosi attacchi epilettici). Quindi la relazione struttura-funzione è strettamente legata perchè le alterazioni in una di esse influenzano l'altra.
Il nuovo atlante è stato prodotto con i dati di soggetti sani. Proprio ora si stanno studiando le alterazioni in ciascuna di queste regioni, causate da invecchiamento o da un trauma cranico moderato/grave. Per cui lo studio delle alterazioni nelle varie aree dell'atlante possono d'ora in poi aprire nuove strade alternative per capire una serie di disturbi.
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Lo studio è stato condotto dal gruppo di Neuroimaging Computazionale e dalla Piattaforma di Biomedicina Quantitativa dell'Istituto Biocruces per la Ricerca Sanitaria e ha avuto la collaborazione delle Università dei Paesi Baschi, di Granada, di Bari (Italia) e di Tel Aviv (Israele).
Fonte: Università dei Paesi Baschi (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Ibai Diez, Paolo Bonifazi, Iñaki Escudero, Beatriz Mateos, Miguel A. Muñoz, Sebastiano Stramaglia, Jesus M. Cortes. A novel brain partition highlights the modular skeleton shared by structure and function. Scientific Reports, 2015; 5: 10532 DOI: 10.1038/srep10532
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