Lo sviluppo del cervello non avviene in modo uniforme ma segue una sequenza di sviluppo da poco identificata. Le regioni del cervello che supportano le funzioni cognitive, sociali ed emotive sembrano rimanere malleabili - o capaci di cambiare, adattarsi e rimodellarsi - più a lungo di altre regioni del cervello, rendendo i giovani particolarmente sensibili agli ambienti socioeconomici durante l'adolescenza.
Sono i risultati di un recente studio pubblicato di recente su Nature Neuroscience.
I ricercatori hanno tracciato il modo in cui i processi di sviluppo si svolgono nel cervello umano dagli 8 ai 23 anni attraverso la risonanza magnetica (MRI). I risultati indicano un nuovo approccio per comprendere l'ordine in cui le singole regioni del cervello mostrano riduzioni di plasticità durante lo sviluppo.
La plasticità cerebrale si riferisce alla capacità dei circuiti neurali - connessioni e percorsi nel cervello per pensiero, emozione e movimento - di cambiare o riorganizzarsi in risposta a segnali biologici interni o all'ambiente esterno. Mentre è generalmente conosciuto che i bambini e gli adolescenti hanno una maggiore plasticità cerebrale rispetto agli adulti, questo studio fornisce nuove informazioni su dove e quando si verificano riduzioni della plasticità nel cervello durante l'infanzia e l'adolescenza.
I risultati rivelano che le riduzioni della plasticità cerebrale si verificano prima nelle regioni "senso-motorie", come le regioni visive e uditive, e si verificano successivamente nelle regioni "associative", come quelle coinvolte nel pensiero di ordine superiore (risoluzione dei problemi e apprendimento sociale).
Di conseguenza, le regioni del cervello che supportano le funzioni esecutive, sociali ed emotive sembrano essere particolarmente malleabili e sensibili all'ambiente durante la prima adolescenza, poiché la plasticità si verifica più tardi nello sviluppo.
"Studiare lo sviluppo del cervello vivente è impegnativo. Molte delle conoscenze dei neuroscienziati sulla plasticità del cervello durante lo sviluppo provengono in realtà da studi condotti con i roditori. Ma i cervelli dei roditori non hanno molte di quelle che chiamiamo le regioni di associazione del cervello umano; quindi, sappiamo meno su come si sviluppano queste importanti aree " ha spiegato Theodore D. Satterthwaite, professore di psichiatria presso la Perelman School of Medicine presso l'Università della Pennsylvania e direttore del Penn Lifespan Informatics and Centro di neuroimmagini (PennLINC).
Per affrontare questa sfida, i ricercatori si sono concentrati sul confronto delle conoscenze dei precedenti studi sui roditori con quelle dell'imaging MRI dei giovani. Ricerche precedenti che esaminavano come si comportano i circuiti neurali quando sono plastici hanno scoperto che la plasticità cerebrale è collegata a un modello unico di attività cerebrale "intrinseca".
L'attività intrinseca è l'attività neurale che si verifica in una parte del cervello quando è a riposo o non è impegnata da stimoli esterni o da un compito mentale. Quando una regione del cervello è meno sviluppata e più plastica, tende ad esserci un'attività più intrinseca all'interno della regione, e quell'attività tende anche ad essere più sincronizzata. Questo perché più neuroni sono attivi nella regione e tendono ad essere attivi contemporaneamente. Di conseguenza, le misurazioni delle onde dell'attività cerebrale mostrano un aumento di ampiezza (o altezza).
"Immagina che i singoli neuroni all'interno di una regione del cervello siano come strumenti in un'orchestra. Man mano che più strumenti iniziano a suonare insieme in sincronia, il livello sonoro dell'orchestra aumenta e l'ampiezza dell'onda sonora aumenta" sottolinea un Valerie Sydnor, autrice principale dello studio. "Proprio come i misuratori di decibel possono misurare l'ampiezza di un'onda sonora, l'ampiezza dell'attività cerebrale intrinseca può essere misurata con la risonanza magnetica funzionale mentre i giovani stanno semplicemente riposando nello scanner. Ciò ha permesso al nostro team di studiare un marker funzionale della plasticità cerebrale in gioventù in modo sicuro e non-invasivo".
Analizzando le scansioni MRI di oltre mille giovani, gli autori hanno scoperto che il marcatore funzionale della plasticità cerebrale è diminuito nella prima infanzia nelle regioni senso-motorie, ma non è diminuito fino alla metà dell'adolescenza nelle regioni associative.
"Queste regioni associative a lento sviluppo sono vitali anche per il successo cognitivo, le interazioni sociali e il benessere emotivo dei giovani. Stiamo davvero iniziando a capire l'unicità del programma di sviluppo prolungato dell'essere umano".
"Se una regione del cervello rimane malleabile più a lungo, può anche rimanere sensibile alle influenze ambientali per una finestra di sviluppo più lunga. Questo studio ha trovato prove proprio per questo fattore".
Gli autori hanno studiato le relazioni tra gli ambienti socioeconomici dei giovani e lo stesso indicatore funzionale di plasticità. Hanno scoperto che gli effetti dell'ambiente sul cervello non erano uniformi tra le regioni né statici durante lo sviluppo. Piuttosto, gli effetti dell'ambiente sul cervello sono cambiati con il progredire della sequenza evolutiva identificata.
Criticamente, gli ambienti socioeconomici dei giovani hanno generalmente avuto un impatto maggiore sullo sviluppo del cervello nelle regioni cerebrali associative a maturazione tardiva e l'impatto è risultato essere maggiore nell'adolescenza.
"Questo lavoro pone le basi per capire come l'ambiente modella le traiettorie dello sviluppo neurologico anche durante l'adolescenza".
I ricercatori hanno affermato che: "La speranza è che lo studio della plasticità dello sviluppo ci aiuti a capire quando i programmi di arricchimento ambientale avranno un impatto benefico sulla traiettoria dello sviluppo neurologico di ogni ragazzo. I nostri risultati supportano l’impostazione dei programmi progettati per alleviare le disparità negli ambienti socioeconomici dei giovani, che sono molto importanti per lo sviluppo del cervello per tutto il periodo adolescenziale”.
