Sincronizzazione del cervello idiosincratica associata all'autismo

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Fonte: Alex Mit / Shutterstock

Disturbo dello spettro autistico (ASD) è un disturbo dello sviluppo neurologico che colpisce circa 1 su 88 persone. L'ASD compromette la capacità di qualcuno di navigare nelle interazioni sociali quotidiane e di assimilarsi alla vita quotidiana.

Negli ultimi mesi, i metodi rivoluzionari di neuroimaging hanno rivelato che gli individui con autismo mostrano modelli "idiosincratici" di connettività e sincronizzazione cerebrali.

Gli schemi di sincronizzazione atipici tra le regioni del cervello osservate nell'ASD sono perplessi per i neuroscienziati. Risolvere questo indovinello potrebbe portare a migliori trattamenti per l'ASD e migliorare la nostra comprensione dei modi per ottimizzare la struttura e la funzione del cervello nella popolazione generale.

Autismo e il cervello idiosincratico

All'inizio di quest'anno, i ricercatori del Weizmann Institute e della Carnegie Mellon University hanno confrontato vari modelli di sincronizzazione tra un gruppo di controllo e quelli con ASD. Hanno scoperto interessanti differenze tra i due gruppi. I partecipanti al gruppo di controllo hanno condiviso una sorprendente uniformità in termini di sincronizzazione del cervello e schemi di connettività. Il rovescio della medaglia, quelli con ASD hanno mostrato modelli di sincronizzazione notevolmente divergenti.

Lo studio del gennaio 2015, "Il cervello idiosincratico: distorsione dei modelli di connettività spontanea nel disturbo dello spettro autistico", è stato pubblicato su Nature Neuroscience. Lo studio mostra che il cervello degli individui con autismo mostra schemi di sincronizzazione unici. Questa scoperta potrebbe portare a diagnosi precoci di ASD e trattamenti migliori.

C'era poca conformità di connettività cerebrale o sincronizzazione tra i partecipanti allo studio con autismo. Quelli con autismo hanno mostrato modelli completamente unici che erano come un'impronta digitale di modelli di connettività personalizzati. I ricercatori hanno coniato i modelli di sincronizzazione osservati nel gruppo di controllo come "conformisti" e quelli visti nel gruppo ASD come "idiosincratici".

Courtesy of Carnegie Mellon
Le immagini sopra illustrano un confronto tra due individui con autismo. L'individuo con sintomi di autismo più gravi (a destra) presenta deviazioni maggiori rispetto ai modelli di connettività tipici rispetto all'individuo con i sintomi di autismo meno gravi (a sinistra). Più i sintomi dell'autismo sono gravi, maggiori sono le deviazioni di sincronizzazione e connettività.
Fonte: per gentile concessione di Carnegie Mellon

Numerosi studi precedenti hanno suggerito che modelli spontanei di sincronizzazione del cervello in uno stato di riposo potrebbero fornire una finestra sui tratti comportamentali di un individuo. Le differenze tra i modelli di sincronizzazione osservati nell'autismo e nei gruppi di controllo potrebbero aiutare a spiegare come e perché gli individui interagiscono e comunicano il modo in cui interagiscono con gli altri e con ciò che li circonda.

In un comunicato stampa, Avital Hahamy del Dipartimento di Neurobiologia di Weizmann ha dichiarato:

Fin dalla giovane età, le reti cerebrali tipiche della persona comune vengono plasmate dall'interazione intensa con le persone e dai fattori ambientali reciproci. Tali esperienze condivise potrebbero tendere a rendere i modelli di sincronizzazione nei cervelli a riposo del gruppo di controllo più simili tra loro. È possibile che in ASD, man mano che le interazioni con l'ambiente vengono interrotte, ciascuna di esse sviluppi un modello di organizzazione del cervello individualisticamente più individualizzato.

I ricercatori sottolineano che sono necessarie ulteriori ricerche per scoprire l'ampia gamma di fattori che portano a idiosincrasie correlate all'ASD nella sincronizzazione del cervello. Raccomandano anche ricerche future su come e quando individui diversi stabiliscono particolari modelli cerebrali. Sapendo questo potrebbe informare lo sviluppo futuro di interventi e metodi migliori per diagnosticare l'autismo.

Il "cervello sociale" mostra una riduzione della connettività funzionale nell'autismo

Un altro recente studio sull'autismo condotto da un team di ricercatori dell'UCLA ha rilevato che la connettività tra aree cerebrali collegate a comportamenti sociali era sia sottosviluppata che insufficientemente collegata ai giovani con ASD ad alto funzionamento.

Lo studio dell'ottobre 2015, "Altered Resting Perfusion and Functional Connectivity of Default Mode Network in Youth with Autism Spectrum Disorder", è stato pubblicato online sulla rivista Brain and Behaviour .

I ricercatori dell'UCLA hanno deciso di testare un'ipotesi che l'ASD potrebbe essere causata dall'aumentata o diminuita connettività all'interno di specifiche reti neurali che formano il "cervello sociale". Per dimostrarlo, hanno creato un nuovo metodo di neuroimaging per valutare la connettività cerebrale usando un duplice approccio che monitorava la quantità di flusso sanguigno – come misura della quantità di energia utilizzata – monitorando contemporaneamente i modelli di attività e la forza delle connessioni tra le reti neurali.

I ricercatori hanno testato i partecipanti mentre erano a riposo in uno scanner cerebrale. Le loro scoperte hanno rivelato differenze significative tra i due gruppi. I bambini con ASD hanno mostrato un pattern di aumento del flusso sanguigno aumentato, o iper-perfusione, rappresentato da un aumento del metabolismo dell'ossigeno nelle aree del cervello frontale. La corteccia frontale è importante per la funzione esecutiva e la navigazione delle interazioni sociali.

Questo tipo di flusso sanguigno è atipico. Come si sviluppa un cervello sano, il flusso sanguigno alla corteccia frontale è tipicamente ridotto a causa della potatura neurale di connessioni eccessive o ridondanti. L'aumento del flusso sanguigno e le richieste di energia della corteccia frontale osservate nei partecipanti all'ASD suggeriscono che queste regioni frontali del cervello stanno facendo gli straordinari per qualche motivo.

Molto probabilmente, questo è un compenso per altre regioni del cervello che sono sotto-collegate. Nelle persone senza ASD, la sincronizzazione "conformista" probabilmente regola la loro cognizione socio-emotiva in modo più intuitivo senza la necessità di reclutare la funzione esecutiva cerebrale dei lobi frontali.

Le recenti scoperte dell'UCLA sono coerenti con altre scoperte di risonanza magnetica strutturale di dimensioni cerebrali allargate e un'abbondanza atipica di neuroni e volume di cervello della materia grigia in regioni specifiche associate all'ASD. L'esistenza di troppe sinapsi attive nella corteccia frontale in realtà inibisce la cognizione e la creatività e contemporaneamente richiede un flusso di sangue in più e un drenante potere cerebrale.

I partecipanti ad ASD hanno anche avuto una riduzione della connettività a lungo raggio tra i nodi della rete in modalità predefinita (DMN) situati nella parte anteriore e posteriore del cervello. La DMN è importante per i processi sociali ed emotivi così come per il pensiero autoreferenziale.

La perdita di connettività tra la parte anteriore e posteriore del cervello significa che l'informazione non può fluire facilmente tra varie regioni del cervello. Questa sotto-connettività può aiutare a spiegare la mancanza di abilità sociali associate all'autismo. La connettività cerebrale atipica vista nell'autismo influisce anche sulla "teoria della mente", che è la capacità di attribuire stati mentali come l'empatia e la compassione a se stessi e agli altri.

Tipicamente, l'architettura del cervello viene rimodellata attraverso la neuroplasticità per creare reti neurali altamente efficienti che massimizzano la funzionalità e minimizzano il consumo di energia. Questo non è ciò che i ricercatori hanno trovato nei partecipanti ASD.

Conclusione: le anormalità del cervelletto sono collegate alla sincronizzazione del cervello idiosincratico nei disturbi dello spettro autistico?

Negli ultimi anni, una vasta gamma di studi ha collegato anomalie strutturali e funzionali del cervelletto con disturbi dello spettro autistico. Anomalie cerebellari (o relative al cervelletto) non erano un punto focale in nessuno degli studi discussi in questo post del blog.

Detto questo, basandomi su un'estesa ricerca sul potenziale legame tra autismo e cervelletto, vorrei fare un'ipotesi plausibile sul fatto che il cervelletto sia in qualche modo correlato sia alla sincronizzazione idiosincratica del cervello sia alla sovra-e-sotto-connettività osservata nell'ASD. Sono necessarie ulteriori ricerche su questo argomento. Rimanete sintonizzati!

Se vuoi leggere di più sull'autismo e il cervello, dai un'occhiata ai post del blog di Psychology Today ,

  • "In che modo il cervelletto è collegato ai disturbi dello spettro autistico?"
  • "I geni dell'autismo possono interrompere i collegamenti tra le regioni del cervello"
  • "Ulteriori collegamenti di ricerca autismo e il cervelletto"
  • "Perché ragazze e ragazzi con autismo hanno comportamenti diversi?"
  • "Il cervelletto influenza profondamente i nostri pensieri ed emozioni"
  • "L'autismo, le cellule di Purkinje e il cervelletto sono intrecciati"
  • "Come sono le cellule di Purkinje nel cervelletto legate all'autismo?"
  • "Il cervelletto, la corteccia cerebrale e l'autismo sono intrecciati"
  • "La ricerca collega la gravità dell'autismo con le carenze di abilità motorie"
  • "Lo stress cronico può danneggiare la struttura e la connettività cerebrale"
  • "Un nuovo paradigma del pensiero svela la flessibilità cognitiva"
  • "Superfluidità: decodifica l'enigma della flessibilità cognitiva"
  • "Perché Overthinking sabota il processo creativo?"
  • "Il cervelletto può essere la sede della creatività"
  • "La neuroscienza del conoscere senza sapere"

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