I geni alterano le connessioni cerebrali nei disturbi comportamentali rari

I ricercatori del governo hanno scoperto che una rara anormalità comportamentale è collegata a una disfunzione neuronale in profondità nella parte centrale anteriore del cervello.

Gli scienziati del National Institutes of Health hanno utilizzato tre diversi tipi di imaging cerebrale per individuare la regione specifica del cervello associata a un profilo di personalità caratterizzato da un comportamento eccessivamente gregario ma ansioso.

Questa rara malattia genetica, chiamata sindrome di Williams, è caratterizzata da anomalie nella regione del cervello chiamata insula. I ricercatori hanno scoperto che più un individuo con sindrome di Williams mostrava questi tratti di personalità / temperamento, maggiori erano le anomalie in questa particolare area del cervello.

"Le scansioni della composizione, del cablaggio e dell'attività del tessuto cerebrale hanno prodotto prove convergenti di anomalie causate geneticamente nella struttura e nella funzione della parte anteriore dell'insula e nella sua connettività ad altre aree cerebrali nel circuito", ha spiegato Karen Berman, M.D.

Berman, Drs. Mbemda Jabbi, Shane Kippenham e colleghi, riferiscono sul loro studio di imaging sulla sindrome di Williams online nella rivista Atti della National Academy of Sciences.

"Questa linea di ricerca offre informazioni su come i geni aiutano a modellare i circuiti cerebrali che regolano comportamenti complessi - come il modo in cui una persona risponde agli altri - e quindi promette di svelare i meccanismi cerebrali in altri disturbi del comportamento sociale", ha detto National Institute of Direttore della salute mentale (NIMH) Thomas R. Insel, MD

La sindrome di Williams è causata dalla delezione di circa 28 geni, molti coinvolti nello sviluppo e nel comportamento del cervello, in una particolare sezione del cromosoma 7. Tra i deficit caratteristici della sindrome vi sono la mancanza di capacità visivo-spaziale, come è richiesta per assemblare un puzzle - e una tendenza ad essere eccessivamente amichevole con le persone, mentre eccessivamente ansioso per questioni non sociali, come ragni o altezze.

Molte persone con il disturbo sono anche mentalmente disabili e con difficoltà di apprendimento, ma alcune hanno un QI normale.

L'imaging ha aiutato i ricercatori a determinare che le fibre di comunicazione neuronale a lunga distanza apparentemente prendono una strada sbagliata durante lo sviluppo iniziale. I tratti neuronali anormali possono essere osservati con l'imaging cerebrale e correlati con le presentazioni comportamentali.

Le prove suggeriscono che i geni influenzano il nostro temperamento e lo sviluppo di disturbi mentali tramite effetti sui circuiti cerebrali che regolano il comportamento. Poiché la base genetica della sindrome di Williams è ben nota, ai ricercatori è stata offerta un'opportunità unica per esplorare la relazione con la neuroimaging.

Sebbene l'insula non fosse stata precedentemente studiata in modo così dettagliato nel disturbo, era noto per essere correlata ai circuiti cerebrali e ad alcuni comportamenti, come l'empatia, che è anche molto prominente nel disturbo.

Berman e colleghi hanno ipotizzato che l'anatomia, la funzione e la connettività dell'insula avrebbero predetto i punteggi dei pazienti per i tratti associati alla sindrome di Williams su scale di valutazione della personalità. Quattordici partecipanti alla sindrome di Williams intellettualmente normali e 23 controlli sani hanno partecipato allo studio.

La risonanza magnetica (MRI) ha rivelato che i pazienti avevano una diminuzione della materia grigia - il tessuto funzionante del cervello - nella parte anteriore inferiore dell'insula, che integra l'umore e il pensiero. Al contrario, avevano aumentato la materia grigia nella parte anteriore superiore dell'insula, che è stata collegata a processi sociali / emotivi.

L'imaging del tensore di diffusione, che rilevando il flusso d'acqua nelle fibre nervose può identificare e misurare le connessioni tra le aree del cervello, ha mostrato una riduzione della materia bianca - il cablaggio a lunga distanza del cervello - tra i centri del pensiero e delle emozioni.

L'imaging cerebrale supplementare è stato ottenuto tramite tomografia a emissione di positroni (PET) per monitorare l'acqua contrassegnata in modo radioattivo al fine di misurare il flusso sanguigno del cervello. Questa modalità ha esposto aberrazioni dell'attività coerenti con le anomalie della risonanza magnetica.

Le scansioni PET hanno anche rivelato un accoppiamento funzionale alterato tra la parte anteriore dell'insula e le strutture chiave coinvolte nell'elaborazione del pensiero, dell'umore e della paura. Queste anomalie strutturali e funzionali nella parte anteriore dell'insula erano correlate al profilo di personalità della sindrome di Williams.

"I nostri risultati illustrano come i sistemi cerebrali traducono la vulnerabilità genetica in tratti comportamentali", ha spiegato Berman.

Fonte: NIH / Istituto nazionale di salute mentale