Una conoscenza più approfondita delle modalità di interazione tra i due emisferi del cervello
Gli ictus sono la seconda causa di morte e colpiscono oltre 2 milioni di persone all’anno nella sola Europa. La diagnosi di ictus e le valutazioni cliniche vengono eseguite con l’aiuto dell’imaging cerebrale, ma le previsioni sul recupero sono limitate. Tali previsioni sono particolarmente difficili quando un paziente subisce un ictus a un lato del cervello. Per molti anni le neuroscienze hanno lavorato partendo dal presupposto che le funzioni di ciascun emisfero sono nettamente diverse: il linguaggio è dominante nell’emisfero sinistro, mentre le funzioni visuo-spaziali sono più una competenza dell’emisfero destro, ad esempio. Tuttavia, i progressi delle tecniche di imaging cerebrale e della ricerca, con l’aggiunta dei dati relativi all’ictus, hanno messo in discussione queste ipotesi. «Il cervello sembra possedere una notevole capacità di adattamento e compensazione, ma i meccanismi e i fattori precisi che regolano questi processi sono ancora oggetto di ricerca», afferma Stephanie Forkel, ricercatrice presso il Centro nazionale per la ricerca scientifica (CNRS) francese e coordinatrice del progetto PERSONALISED. Nel progetto PERSONALISED, finanziato dal programma azioni Marie Skłodowska-Curie, i ricercatori hanno utilizzato l’imaging cerebrale e la modellazione computazionale per indagare i principali collegamenti tra gli emisferi cerebrali. «La comprensione di questi meccanismi è molto promettente per migliorare il recupero dopo un ictus e le strategie di neuroriabilitazione»", aggiunge Forkel.
Creare lesioni artificiali
PERSONALISED ha sfruttato dati open source di imaging cerebrale e cognitivi ad alta risoluzione preesistenti, provenienti da un robusto insieme di dati provenienti da 1 200 partecipanti sani del progetto Human Connectome Project (HCP), il più grande e avanzato insieme di dati del settore. Gli obiettivi principali di PERSONALISED erano di svelare il legame tra l’anatomia cerebrale e le variazioni dinamiche della lateralizzazione cerebrale, e di stabilire l’associazione tra questo dinamismo e la gravità dei sintomi e il recupero post-ictus. In primo luogo, i ricercatori hanno misurato la lateralizzazione funzionale e strutturale nel cervello sano durante la visione non guidata di video. Hanno quindi simulato l’impatto dell’ictus attraverso lesioni artificiali e hanno creato un modello valutato rispetto ai dati reali di imaging cerebrale e cognitivi di pazienti con ictus. «Queste tre fasi della ricerca hanno decodificato le complessità dei meccanismi di lateralizzazione cerebrale a livello individuale, hanno mostrato i vantaggi clinici dell’imaging cerebrale avanzato e hanno tracciato un percorso entusiasmante per l’esplorazione dei meccanismi cerebrali dinamici negli studi futuri», osserva Forkel.
Decodificare le complessità delle connessioni cerebrali
La ricerca ha rivelato che le connessioni cerebrali svolgono un ruolo molto più profondo della semplice trasmissione di segnali tra regioni cerebrali. Piuttosto, il comportamento e la cognizione emergono da connessioni dinamiche tra le aree corticali. «Queste interazioni richiedono una delicata orchestrazione di regioni cerebrali locali e distanti attraverso reti densamente connesse», spiega Forkel. «Di conseguenza, le connessioni cerebrali sono alla base dell’organizzazione funzionale del cervello.» In un altro risultato innovativo, il progetto ha illustrato come l’imaging delle connessioni all’interno di un cervello vivente offra una finestra unica sulla neurobiologia della cognizione, facendo luce sull’evoluzione del cervello e sulla diversità dei profili cognitivi tra individui e specie.
Disconnettoma
La ricerca ha dimostrato che le patologie cerebrali possono aumentare questa variabilità attraverso le disconnessioni. «Di conseguenza, la previsione dei sintomi a lungo termine si concentra ora sulle disconnessioni cerebrali, segnando un cambiamento di paradigma che sfida gli attuali modelli cerebrali e ridisegna le nostre mappe cerebrali», osserva Forkel. Il team è stato pioniere di un nuovo metodo di imaging cerebrale cognitivo chiamato «disconnettoma». Ciò ha rivelato collegamenti chiave nelle connessioni della materia bianca per le capacità di lettura, creando un quadro altamente predittivo per i deficit di lettura dopo un danno cerebrale. «Questi risultati hanno il potenziale per rimodellare la nostra comprensione del cervello e contribuire in modo significativo al campo delle neuroscienze e della pratica clinica», afferma Forkel.
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