Quattro importanti punti di svolta, attorno alle età di nove, 32, 66 e 83 anni, creano cinque ampie ere di cablaggio neurale nell’arco della vita umana media.
I neuroscienziati dell’Università di Cambridge hanno individuato cinque “epoche principali” della struttura cerebrale nel corso della vita umana, man mano che il nostro cervello si riprogramma per supportare diversi modi di pensare mentre cresciamo, maturiamo e infine decliniamo.
Uno studio condotto dalla MRC Cognition and Brain Sciences Unit di Cambridge ha confrontato i cervelli di 3802 persone di età compresa tra zero e novant’anni utilizzando set di dati di scansioni di diffusione MRI, che mappano le connessioni neurali monitorando il modo in cui le molecole d’acqua si muovono attraverso il tessuto cerebrale.
In uno studio pubblicato su Nature Communications, gli scienziati affermano di aver individuato cinque ampie fasi della struttura cerebrale nella vita umana media, suddivise da quattro “punti di svolta” cruciali tra la nascita e la morte, quando il nostro cervello si riconfigura.
La “topologia” del cervello infantile va dalla nascita fino a un punto di svolta all’età di nove anni, quando si passa alla fase adolescenziale, un’epoca che dura in media fino all’età di 32 anni.
All’inizio dei trent’anni, il cablaggio neurale del cervello si sposta verso la modalità adulta. Questa è l’era più lunga, che dura oltre tre decenni. Un terzo punto di svolta, intorno ai 66 anni, segna l’inizio di una fase di “invecchiamento precoce” dell’architettura cerebrale. Infine, il cervello di “invecchiamento tardivo” prende forma intorno agli 83 anni.
“Sappiamo che il cablaggio del cervello è fondamentale per il nostro sviluppo, ma non abbiamo una visione d’insieme di come cambia nel corso della nostra vita e del perché” – ha affermato la dott.ssa Alexa Mousley, una Gates Cambridge Scholar che ha guidato la ricerca – “Questo studio è il primo a identificare le fasi principali del cablaggio cerebrale nel corso della vita umana. Queste epoche forniscono un contesto importante per comprendere in cosa il nostro cervello potrebbe essere più bravo, o a cosa potrebbe essere più vulnerabile, nelle diverse fasi della nostra vita. Potrebbe aiutarci a capire perché alcuni cervelli si sviluppano in modo diverso in momenti chiave della vita, che si tratti di difficoltà di apprendimento durante l’infanzia o di demenza negli anni successivi.”
Cervello infantile – Fin dalla prima infanzia, il nostro cervello è caratterizzato da un “consolidamento di rete”, poiché la quantità di sinapsi (i connettori tra i neuroni) prodotte in eccesso nel cervello di un neonato si riduce, mentre quelle più attive sopravvivono. In tutto il cervello, le connessioni si riorganizzano seguendo lo stesso schema dalla nascita fino all’età di circa nove anni. Nel frattempo, la materia grigia e bianca aumentano rapidamente di volume, cosicché lo spessore corticale (la distanza tra la materia grigia esterna e la materia bianca interna) raggiunge un picco e le pieghe corticali, le creste caratteristiche della parte esterna del cervello, si stabilizzano. Al primo punto di svolta, all’età di nove anni, il cervello subisce un cambiamento radicale nelle capacità cognitive e aumenta il rischio di disturbi mentali.
Cervello adolescente – Nella seconda “epoca” del cervello, quella dell’adolescenza, la materia bianca continua a crescere di volume, per cui l’organizzazione delle reti di comunicazione del cervello è sempre più raffinata, come misurato dalla diffusione dell’acqua nelle scansioni. Questa era è caratterizzata dall’efficienza delle connessioni sia all’interno di regioni specifiche sia dalla rapida comunicazione in tutto il cervello, il che è correlato a prestazioni cognitive migliorate. “L’efficienza neurale è, come si può immaginare, ben connessa da percorsi brevi, e l’adolescenza è l’unica fase in cui questa efficienza è in aumento”, ha affermato Mousley. Questi sviluppi raggiungono il culmine in media all’inizio dei trent’anni, che rappresenta il “punto di svolta topologico più forte” dell’intero arco di vita, affermano i ricercatori. “Intorno ai 32 anni, osserviamo i maggiori cambiamenti direzionali nel cablaggio e il più grande spostamento complessivo nella traiettoria, rispetto a tutti gli altri punti di svolta”, ha affermato Mousley. “Mentre la pubertà offre un inizio chiaro, la fine dell’adolescenza è molto più difficile da definire scientificamente. Basandoci esclusivamente sull’architettura neurale, abbiamo scoperto che i cambiamenti nella struttura cerebrale tipici dell’adolescenza terminano intorno ai trent’anni.”
Cervello adulto – A 32 anni inizia l’era più lunga, quella dell’età adulta. L’architettura cerebrale si stabilizza rispetto alle fasi precedenti, senza grandi punti di svolta per trent’anni. Questo corrisponde a un “plateau di intelligenza e personalità“, come affermano altri studi. Hanno anche scoperto che la “segregazione” è più evidente durante questa epoca, poiché le regioni iniziano lentamente a diventare più compartimentate.
Invecchiamento precoce del cervello – Il punto di svolta all’età di 66 anni è molto più lieve e non è caratterizzato da grandi cambiamenti strutturali, sebbene i ricercatori abbiano comunque riscontrato cambiamenti significativi nel modello delle reti cerebrali in media intorno a questa età. “I dati suggeriscono che una graduale riorganizzazione delle reti cerebrali culmina a metà degli anni Sessanta”, ha affermato Mousley. “Questo è probabilmente correlato all’invecchiamento, con un’ulteriore riduzione della connettività man mano che la materia bianca inizia a degenerare; è un’età in cui le persone corrono un rischio maggiore di contrarre una serie di patologie che possono colpire il cervello, come l’ipertensione.”
Invecchiamento tardivo del cervello – L’ultimo punto di svolta si verifica intorno agli 83 anni, quando si entra nell’epoca finale della struttura cerebrale. Sebbene i dati relativi a quest’epoca siano limitati, la caratteristica distintiva è un passaggio dal globale al locale, poiché la connettività dell’intero cervello diminuisce ulteriormente, con una maggiore dipendenza da determinate regioni. “Guardando indietro, molti di noi hanno la sensazione che la propria vita sia stata caratterizzata da fasi diverse. A quanto pare, anche il cervello attraversa queste ere”, ha aggiunto l’autore senior, Duncan Astle, Professore di Neuroinformatica a Cambridge. “Molte patologie neurologiche, di salute mentale e dello sviluppo neurologico sono legate al modo in cui è strutturato il cervello. Infatti, differenze nel cablaggio cerebrale predicono difficoltà di attenzione, linguaggio, memoria e una vasta gamma di comportamenti diversi. Capire che il percorso strutturale del cervello non è una questione di progressione costante, ma piuttosto uno dei pochi punti di svolta principali, ci aiuterà a identificare quando e come il suo cablaggio è vulnerabile alle interruzioni.”
La ricerca è stata sostenuta dal Medical Research Council, dalla Gates Foundation e dalla Templeton World Charitable Foundation.
testo e foto: Università di Cambridge; nella foto di copertina, trattografia MRI rappresentativa dell’età infantile
