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Prima mondiale: gli scienziati mappano i cambiamenti cerebrali dalla nascita a 100 anni

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Una nuova ricerca riunisce le scansioni cerebrali MRI di oltre 100.000 persone e le utilizza per tracciare i cambiamenti cerebrali nel corso della vita umana. Andrew Brookes/Getty Images
  • La mancanza di dati di riferimento per la crescita e lo sviluppo del cervello ha presentato sfide nel determinare il ruolo della struttura cerebrale sul comportamento e sulle condizioni cliniche.
  • Ora, un team di 200 ricercatori ha unito le risorse per sviluppare una serie di grafici del cervello umano che mappano i cambiamenti cerebrali dalla nascita a 100 anni e sono disponibili, gratuitamente, per tutti i ricercatori.

La natura del legame tra i nostri corpi fisici e il nostro comportamento ha lasciato perplessi le persone per secoli.

Sebbene l’idea antiquata che i nostri crani formino la nostra personalità, nota come frenologia, è stata a lungo scartata come pseudoscienza, nel cervello cerchiamo ancora indizi su comportamento, malattie e malattie mentali.

Se vogliamo studiare come il cervello prende decisioni o usa il linguaggio, o le basi di malattie come demenzal’esistenza di scanner MRI ci consente di farlo.

Tuttavia, la ricerca di differenze nella struttura del cervello per spiegare le differenze di comportamento non è priva di controversie.

In effetti, uno studio pubblicato il mese scorso sulla rivista Natura ha sostenuto che la maggior parte degli studi di associazione a livello cerebrale, che confrontano le scansioni MRI per rilevare le differenze strutturali nel cervello, hanno dimensioni del campione troppo piccole per trarre conclusioni.

Uno dei motivi di questi piccoli studi è che le scansioni MRI richiedono tempo e sono costose da produrre.

Ecco perché i ricercatori Dr. Richard Bethlehem e Dr. Jakob Seidlitz hanno deciso di vedere se potevano convincere altri scienziati a condividere i loro set di dati di scansione MRI nel tentativo di sviluppare standard di riferimento per il cervello.

Il Dr. Seidlitz ha spiegato che lui e il suo coautore del nuovo studio, pubblicato anche in Naturaaveva sempre desiderato vedere i risultati di diversi studi sovrapposti l’uno sull’altro.

Disse Notizie mediche oggi in un’intervista: “In pratica abbiamo iniziato a tracciare alcuni set di dati storici che sono stati pubblicati 10, 15, 20, 30 anni fa su diverse caratteristiche del cervello, come volumi diversi”.

“E anche se stavi solo tracciando quei valori storici […]estraendo punti dati da precedenti articoli in letteratura, abbiamo iniziato a vedere emergere queste curve.

Il tracciamento dei dati scientifici consente ai ricercatori di creare un grafico di diversi punti dati in modo da poter visualizzare differenze o altre relazioni tra variabili di dati.

La pandemia di COVID-19 ha agito da catalizzatore per il progetto poiché si sono resi conto che non potevano raccogliere nuovi dati e avrebbero dovuto utilizzare i set di dati esistenti per la ricerca.

Un contributo significativo

Al fine di creare grafici che mappassero lo sviluppo del cervello umano, il dottor Bethlehem e il dottor Seidlitz hanno raccolto oltre 123.984 scansioni MRI da oltre 200 ricercatori che avevano effettuato le scansioni come parte di oltre 100 studi.

Le scansioni erano di 101.457 partecipanti di età compresa tra 16 settimane di gestazione e 100 anni.

I ricercatori hanno misurato il volume totale della materia grigia, il volume totale della sostanza bianca, il volume totale della sostanza grigia sottocorticale (sGMV) e il volume totale del liquido cerebrospinale ventricolare degli individui dalle scansioni.

Hanno anche notato il sito da cui sono state prelevate queste scansioni nel cervello. Punteggi percentili individualizzati sono stati quindi assegnati alle scansioni cerebrali di ciascun partecipante in modo che potessero essere confrontati e confrontati con altri cervelli di persone della stessa età e sesso.

Questi dati sono stati quindi aggregati per creare un grafico delle dimensioni e del volume del cervello e delle sue parti costitutive nel corso della vita umana.

Nuovi traguardi

In precedenza, i ricercatori presumevano che il volume della materia grigia raggiungesse il picco intorno ai 3 o 4 anni di età. Tuttavia, questi nuovi grafici mostrano che il volume della materia grigia aumenta dalla metà della gestazione in poi, con un picco di 5,9 anni, prima di diminuire gradualmente.

Gli autori del nuovo studio hanno accusato le piccole dimensioni del campione di precedenti imprecisioni.

I ricercatori hanno esaminato condizioni specifiche per le quali erano disponibili almeno 500 scansioni per vedere se c’erano differenze cerebrali lì. Queste condizioni includevano autismo, ADHD, morbo di Alzheimer, disturbo bipolare e schizofrenia, tra gli altri.

Gli scienziati hanno riscontrato differenze significative nei punteggi percentili tra le persone con disturbi clinici e quelle nel gruppo di controllo.

Ha spiegato il dottor Bethlehem MNT in un’intervista, “Sappiamo che nel morbo di Alzheimer c’è la neurodegenerazione, quindi ti aspetteresti che ci sia una perdita di tessuto, essenzialmente”.

“Ci si aspetterebbe che le persone con Alzheimer abbiano un volume relativamente basso di materia grigia e sostanza bianca. Ed è esattamente quello che abbiamo visto in quella figura. Quindi, in media, le persone con malattia di Alzheimer avranno un punteggio più basso e sarà nella metà più bassa della popolazione”.

Tuttavia, il dottor Bethlehem è stato sorpreso di vedere l’impatto della schizofrenia sulle dimensioni e sulla composizione del cervello. Ha detto: “Abbiamo visto modelli simili nella schizofrenia, che non è la mia area di competenza, ma non mi aspetto necessariamente che sia così forte o grande come quello che vediamo in alcune delle condizioni neurodegenerative”.

I dati e i grafici sono ora disponibili come risorsa aperta per chiunque voglia utilizzarli per confrontare i propri set di dati. In definitiva, il team voleva che i grafici fossero basati su set di dati sufficientemente diversi da poter essere utilizzati come grafici di crescita.

Il prof. Vinod Menon, professore di psichiatria e scienze comportamentali presso la Stanford University School of Medicine di Stanford, in California, ha detto MNT:

“Questo è uno studio eccellente con uno dei campioni più grandi fino ad oggi. I risultati saranno utili per un’ampia gamma di indagini su individui neurotipici e neurodivergenti”.

Il Prof. Menon non è stato coinvolto nella ricerca.

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