A che velocità comunica il nostro cervello?

 

 

Un nuovo studio mostra che la velocità di trasmissione tra le regioni del cervello aumenta nella prima età adulta. Imparare di più sulla trasmissione dei neuroni può migliorare la comprensione dei disturbi psicologici.

 

La velocità con cui si trasmettono le informazioni tra varie aree del cervello non è costante per tutta la vita. Molti ricercatori sostengono che questa aumenta e poi si stabilizza durante la prima adolescenza.

Ma un nuovo studio su Nature Neuroscience condotto da ricercatori della Mayo Clinic e colleghi olandesi ha rilevato che le velocità di trasmissione continuano ad aumentare fino alla prima età adulta.

Una migliore comprensione dello sviluppo del cervello può aiutare i medici a offrire terapie per trattare disturbi come ansia, depressione e disturbi bipolari, che emergono sovente nella tarda adolescenza e nella prima età adulta.

“Una comprensione fondamentale della traiettoria di sviluppo dei circuiti cerebrali può aiutare a identificare i periodi sensibili di sviluppo in cui i medici potrebbero offrire terapie ai loro pazienti”, afferma Dora Hermes, ingegnere biomedico della Mayo Clinic e autore senior dello studio.

Chiamato connettoma umano, il sistema strutturale dei percorsi neurali nel cervello o nel sistema nervoso si sviluppa con l’avanzare dell’età.

Ma come i cambiamenti strutturali influenzano la velocità della segnalazione neuronale non è stato ben descritto.

“Proprio come il tempo di transito per un camion dipende dalla struttura della strada, così la velocità di trasmissione dei segnali tra le aree del cervello dipende dalla struttura dei percorsi neurali”, spiega.

“Il connettoma umano matura durante lo sviluppo e l’invecchiamento e può essere influenzato dalla malattia. Tutti questi processi possono influenzare la velocità del flusso di informazioni nel cervello”.

Nello studio, il Dr. Hermes e colleghi hanno stimolato coppie di elettrodi con un breve impulso elettrico per misurare il tempo impiegato dai segnali per viaggiare tra le regioni del cervello in 74 partecipanti alla ricerca di età compresa tra 4 e 51 anni.

Le misurazioni intracraniche sono state effettuate in una piccola popolazione di pazienti che avevano elettrodi impiantati per il monitoraggio dell’epilessia presso l’University Medical Center Utrecht, nei Paesi Bassi.

I ritardi di risposta nelle regioni cerebrali connesse hanno mostrato che le velocità di trasmissione nel cervello umano aumentano durante l’infanzia e persino nella prima età adulta. Si stabilizzano intorno ai 30-40 anni di età.

I dati del team indicano che le velocità di trasmissione degli adulti erano circa due volte più veloci rispetto a quelle che si trovano tipicamente nei bambini.

Anche le velocità di trasmissione erano in genere più elevate nei soggetti di 30 o 40 anni rispetto agli adolescenti.

La velocità di trasmissione cerebrale è misurata in millisecondi, un’unità di tempo pari a un millesimo di secondo. Ad esempio, i ricercatori hanno misurato la velocità neuronale di un paziente di 4 anni a 45 millisecondi per un segnale che viaggia dalle regioni frontali a quelle parietali del cervello.

In un paziente di 38 anni, lo stesso percorso è stato misurato a 20 millisecondi. Per confronto, il battito di ciglia richiede da 100 a 400 millisecondi.

I ricercatori stanno lavorando per caratterizzare la connettività guidata dalla stimolazione elettrica nel cervello umano.

Uno dei prossimi passi è capire meglio come cambiano le velocità di trasmissione con le malattie neurologiche.

Stanno collaborando con neurochirurghi e neurologi pediatrici per capire come le malattie cambiano la velocità di trasmissione rispetto a ciò che sarebbe considerato all’interno del range normale per una certa fascia di età.