Sono state raccolte 123.894 scansioni MRI da 101.457 persone, eseguite dai feti di 16 settimane dopo il concepimento a soggetti centenari.

 

 

Quando il neuroscienziato Jakob Seidlitz ha portato suo figlio di 15 mesi dal pediatra per un controllo, se n’è andato sentendosi insoddisfatto. Non c’era nulla di sbagliato in suo figlio: il giovane sembrava svilupparsi normalmente, secondo le tabelle di altezza e peso utilizzate dal medico.

Ma per il neuroscienziato mancava qualcosa. Ciò che Seidlitz avrebbe voluto era un sistema di valutazione di come il cervello di suo figlio stava crescendo. “È scioccante quante poche informazioni biologiche i medici abbiano su questo organo critico”, dice Seidlitz, che lavora presso l’Università della Pennsylvania a Filadelfia.

Quindi si è dato da fare per vedere se un metodo di valutazione poteva essere messo a punto. Lavorando con i colleghi, Seidlitz ha accumulato più di 120.000 scansioni cerebrali – la più grande raccolta del suo genere – per creare i primi grafici di crescita dello sviluppo del cervello.

I grafici mostrano visivamente come il cervello umano si espande rapidamente all’inizio della vita e poi si restringe lentamente con l’età. La vastità dello studio, pubblicato su Nature il 6 aprile, ha sbalordito i neuroscienziati, che hanno a lungo dovuto fare i conti con problemi di riproducibilità nella loro ricerca, in parte a causa delle piccole dimensioni del campione.

La risonanza magnetica (MRI) è costosa, il che significa che gli scienziati sono spesso limitati nel numero di partecipanti che possono arruolare negli esperimenti.

“L’enorme set di dati che hanno assemblato a Filadelfia è impressionante e stabilisce davvero un nuovo standard di valutazione”, commenta Angela Laird, neuroscienziata cognitiva presso la Florida International University di Miami.

Gli autori, però, avvertono che il loro database non è ancora completo: hanno faticato a raccogliere scansioni cerebrali da tutte le regioni del mondo. I grafici risultanti, dicono, sono quindi solo una prima bozza e sarebbero necessarie ulteriori modifiche per distribuirli in contesti clinici.

Se i grafici verranno infine distribuiti ai pediatri, sarà necessaria grande attenzione per garantire che non vengano male interpretati, afferma Hannah Tully, neurologa pediatrica presso l’Università di Washington a Seattle. “Un grande cervello non è necessariamente un cervello ben funzionante”, spiega.

Comunque, poiché la struttura del cervello varia significativamente da persona a persona, i ricercatori hanno dovuto aggregare un numero enorme di scansioni per creare una serie autorevole di grafici di crescita cerebrale con significatività statistica. Non è un compito facile, dice Richard Bethlehem, neuroscienziato dell’Università di Cambridge, nel Regno Unito, e co-autore dello studio.

Invece di eseguire migliaia di scansioni da soli, che richiederebbero decenni e sarebbero proibitivamente costose, i ricercatori si sono rivolti a studi di neuroimaging già completati. Bethlehem e Seidlitz hanno inviato e-mail ai ricercatori di tutto il mondo chiedendo se avrebbero condiviso i loro dati di neuroimaging per il progetto.

Il duo è rimasto stupito dal numero di risposte, che attribuiscono alla pandemia di COVID-19 che ha distribuito, nel mondo, in modo diverso il tempo dei ricercatori: meno nei laboratori e più del solito al lavoro al computer e con la posta elettronica.

In totale, il gruppo di Seidlitz ha aggregato 123.894 scansioni MRI da 101.457 persone, eseguite dai feti di 16 settimane dopo il concepimento a soggetti centenari. Le scansioni includevano cervelli di persone neurotipiche, così come persone con una varietà di condizioni mediche, come il morbo di Alzheimer, e differenze neurocognitive, incluso il disturbo dello spettro autistico.

I ricercatori hanno utilizzato modelli statistici per estrarre informazioni dalle immagini e garantire che le scansioni fossero direttamente comparabili, indipendentemente dal tipo di macchina MRI utilizzata. Il risultato finale è una serie di grafici che tracciano diverse metriche chiave del cervello per età.

Alcune metriche, come il volume della materia grigia e lo spessore corticale medio (la larghezza della materia grigia) raggiungono il picco all’inizio dello sviluppo di una persona, mentre il volume di materia bianca (che si trova più in profondità nel cervello) tende a raggiungere il picco intorno ai 30 anni.

I dati sul volume ventricolare (la quantità di liquido cerebrospinale nel cervello), in particolare, hanno sorpreso. Gli scienziati sapevano che questo volume aumenta con l’età, perché è tipicamente associato all’atrofia cerebrale, ma la sorpresa è stata l’osservazione della rapidità con cui tende a crescere nella tarda età adulta.

Lo studio è arrivato ai revisori sulla scia di un importante articolo pubblicato su Nature il 16 marzo e che dimostrava che la maggior parte degli esperimenti di imaging cerebrale contengono troppo poche scansioni per rilevare in modo affidabile i collegamenti tra funzione cerebrale e comportamento, il che significa che le loro conclusioni potrebbero essere errate.

Alla luce di questa scoperta, lo schema adottato da Seidlitz e Bethlehem diventa una chiave per aumentare il potere statistico dei neuroimaging.

Nonostante le dimensioni del set di dati, Seidlitz, Bethlehem e colleghi riconoscono che il loro studio soffre di un problema endemico agli studi di neuroimaging: una notevole mancanza di diversità. Le scansioni cerebrali che hanno raccolto provengono principalmente dal Nord America e dall’Europa e riflettono in modo sproporzionato popolazioni bianche, in età universitaria, urbane e benestanti.

Ciò limita la generalizzabilità dei risultati, afferma Sarah-Jayne Blakemore, neuroscienziata cognitiva presso l’Università di Cambridge. Lo studio include solo tre set di dati dal Sud America e uno dall’Africa, che rappresentano circa l’1% di tutte le scansioni cerebrali utilizzate nello studio.

Miliardi di persone in tutto il mondo non hanno accesso alle macchine MRI, rendendo difficile trovare diversi dati di imaging cerebrale. Ma gli autori non hanno smesso di lavorare verso un miglioramento. Hanno lanciato un sito Web in cui intendono aggiornare i loro grafici di crescita in tempo reale man mano che ricevono più scansioni cerebrali.

 

 

 

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