Le immagini del cervello dei bambini mostrano come il controllo cognitivo aumenta con l'età
Man mano che il cervello di un bambino si sviluppa, diventa più segregato in unità specializzate, ma allo stesso tempo, più integrato nel suo insieme grazie a connessioni "hub" più forti. Queste strutture cerebrali ben definite e collegate in rete sono direttamente correlate al sano sviluppo delle funzioni esecutive, come la capacità di controllare gli impulsi, rimanere organizzati e prendere decisioni.
In un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Biologia attuale, i ricercatori sono stati in grado di mappare i cambiamenti nel cervello che sono alla base di questi miglioramenti nella funzione esecutiva. I risultati potrebbero anche portare all'identificazione di biomarcatori di sviluppo cerebrale anormale che potrebbero prevedere il rischio di una persona per psicosi e disturbi dell'umore maggiori.
"Siamo rimasti sorpresi di scoprire che il perfezionamento evolutivo delle reti cerebrali strutturali ha comportato una maggiore segregazione modulare e integrazione globale, poiché i sistemi altamente modulari hanno il potenziale per diventare frammentati", afferma Ted Satterthwaite, assistente professore di psichiatria presso la Perelman School of Medicine di l'Università della Pennsylvania.
"Questa topologia di rete sempre più modulare ma integrata a livello globale può massimizzare l'efficienza della comunicazione riducendo al minimo i costi di cablaggio nel cervello".
Lo studio suggerisce che l'architettura modulare del cervello è fondamentale per lo sviluppo di cognizioni e comportamenti complessi. In effetti, il grado di miglioramento della funzione esecutiva in un giovane è direttamente associato a quanto ben definita è la sua struttura di rete modulare.
Per lo studio, i ricercatori si sono proposti di indagare il normale modello di sviluppo dei moduli di rete strutturale e la loro relazione con il funzionamento esecutivo. I dati raccolti da un ampio campione di 882 giovani di età compresa tra gli otto ei 22 anni che erano stati sottoposti a imaging a diffusione come parte della Philadelphia Neurodevelopmental Cohort, uno studio di comunità sullo sviluppo del cervello che include ricchi dati cognitivi e di neuroimaging.
Come previsto, la funzione esecutiva è migliorata notevolmente nei partecipanti allo studio con l'età. Un'analisi delle immagini del cervello ha rivelato una struttura modulare sempre più specializzata e completamente integrata.
"Lo sviluppo dell'architettura di rete modulare non ha portato alla frammentazione del cervello", spiega il primo autore dello studio Graham Baum, un dottorato di ricerca. candidato alla Perelman School of Medicine dell'Università della Pennsylvania.
“In effetti, la capacità complessiva di comunicazione della rete è effettivamente aumentata, grazie al rafforzamento di specifici collegamenti 'hub' tra i moduli. Questi risultati mostrano che man mano che i bambini crescono, il loro cervello diventa più segregato in unità specializzate, ma anche più integrato nel suo insieme ".
I risultati suggeriscono che un'architettura di rete integrata a livello globale può essere fondamentale per supportare l'elaborazione specializzata e ridurre l'interferenza tra i sistemi cerebrali.
I ricercatori affermano che ora stanno combinando tecniche di imaging strutturale e funzionale per esaminare come le reti cerebrali strutturali vincolano e modellano le reti cerebrali funzionali e i modelli di attivazione. Condurranno anche ricerche per determinare se queste informazioni possono aiutare a prevedere l'emergere di disturbi psichiatrici nei bambini anni dopo.
Fonte: Cell Press
