Dal bambino all’adulto: come cambia il cervello

Neuroni - Foto di GerardQualsiasi azione complessa richiede il coinvolgimento di un ampio flusso di informazioni. Il bambino impara col tempo a gestire situazioni sempre più articolate e questo è possibile perché la rete di comunicazione del nostro cervello si modifica con lo sviluppo dall’età infantile all’età adulta.

E’ quanto hanno scoperto Kaustubh Supekar, Mark Musen e Vinod Menon della Stanford University School of Medicine che hanno pubblicato i risultati del loro studio sulla rivista Plos Biology.

La ricerca ha confrontato l’attività del cervello di 23 bambini dai 7 ai 9 anni con quella di 22 giovani adulti di età compresa tra i 19 e i 22 anni.

Numerosi studi precedenti avevano già dimostrato cambiamenti strutturali nel cervello tra questi intervalli di età: le sinapsi ridondanti vengono eliminate e i tratti assonici troppo lunghi vengono abbondantemente protetti con mielina.

In questo studio i ricercatori si sono posti come obiettivo scoprire se questi cambiamenti strutturali possano corrispondere a delle modifiche funzionali.

A tale scopo è stata usata la risonanza magnetica funzionale (fMRI) in cui un maggiore flusso di sangue, indice di una maggiore attività cerebrale, appare visivamente come una zona più illuminata nell’immagine.

I ricercatori hanno ipotizzato che le regioni che si illuminano contemporaneamente sono coinvolte nello stesso tipo di attività.

I soggetti coinvolti nello studio sono stati sottoposti alle indagini durante il riposo, senza dare loro nessun compito specifico: né da fare né da pensare, in modo da registrare le funzioni di base del cervello.

Con la tecnica del diffusion tensor imaging (DTI) i ricercatori sono stati anche in grado di misurare quantitativamente la connettività delle fibre cerebrali nelle diverse parti del cervello.

Come è stato osservato per gli individui adulti, anche i bambini e i giovani adulti mostrano un’architettura funzionale costituita da numerosi raggruppamenti locali di attività, densamente connessi tra loro, oltre a distanze molto brevi tra gran parte delle strutture che interagiscono l’una con l’altra.

Questa tipologia di connettività si pensa che abbia lo scopo di aumentare l’efficienza dell’elaborazione delle informazioni.

Sebbene ci siano alcune caratteristiche comuni, i due gruppi di soggetti sottoposti ad indagine mostrano differenze significative: dalle analisi svolte, infatti, è risultato che il cervello dei giovani adulti è più gerarchico e le regioni di attività sono più ampie e collegano zone più lontane rispetto a quello dei bambini.
In un’ampia varietà di sistemi di elaborazione delle informazioni, la maggiore gerarchia del cervello adulto si pensa che possa aumentare la capacità di controllo dei processi di informazione, ma questa caratteristica espone le strutture ad una maggiore vulnerabilità nei confronti di un’interruzione delle comunicazioni.
Il cervello dei bambini è meno gerarchico e ciò lo rende meno vulnerabile: si potrebbe quindi trattare di un sistema di protezione nelle fasi intermedie dello sviluppo cerebrale.

Le differenze non finiscono qui, infatti, nel cervello dei bambini le connessioni tra le regioni subcorticali e quelle corticali sono in numero superiore e sono più forti, mentre nei giovani adulti sono preponderanti le connessioni nelle regioni corticali. Tali differenze sono correlate con l’aumento di mielina che avviene nel passaggio dall’infanzia all’età adulta e che era già stato scoperto da studi precedenti.
La mielina ha il compito di rafforzare la connessione tra le fibre, e questo studio conferma che influisce sulle funzioni del cervello in modo determinante.

Lo studio mette in luce che i cambiamenti funzionali dovuti allo sviluppo suggeriscono numerose conseguenze comportamentali: le connessioni presenti nelle regioni subcorticali in età infantile comprendono i gangli basali, dove viene elaborato il senso di ricompensa, che porta ad un apprendimento basato sull’incentivo e alla formazione del comportamento – processi di fondamentale importanza nei giovani.
Le connessioni presenti nelle aree corticali dei giovani adulti pare facilitino una maggiore flessibilità comportamentale mediante l’integrazione di impulsi cerebrali multipli e l’elaborazione di compiti cognitivi più complessi.

Un altro aspetto molto importante riguarda la comprensione di come questa complessa rete di connessioni venga influenzata nei disturbi comportamentali e di apprendimento, come l’autismo, in cui pare avvengano interruzioni nella normale rete di comunicazione cerebrale.

Saranno sicuramente necessari ulteriori studi per approfondire le conoscenze sulla struttura e sulle funzionalità cerebrali.
Tali scoperte apriranno la strada verso una migliore comprensione del nostro cervello con particolare riguardo sia alla valutazione dei processi evolutivi cerebrali per facilitare ad esempio lo sviluppo cognitivo dall’età infantile all’età adulta sia alla identificazione di processi patologici che potranno così essere indagati con maggiore dettaglio.