Mappatura del cervello: gli scienziati definiscono le regioni distinte 180, ma quale ora?

Mappatura del cervello: gli scienziati definiscono le regioni distinte 180, ma quale ora? Un team di ricercatori americani ha mappato la corteccia cerebrale in regioni distinte 180. da shutterstock.com Pankaj Sah, L'Università del Queensland

In grande notizia per le neuroscienze, un team di ricercatori americani di recente mappato lo strato di outler del cervello umano, la corteccia cerebrale, in regioni distinte 180.

Utilizzando i dati di imaging da Progetto Human Connectome - un'iniziativa guidata dal governo degli Stati Uniti per mappare le connessioni strutturali e funzionali del cervello - i neuroscienziati hanno analizzato il cervello dei giovani adulti sani di 210. Il risultato è stato un atlante moderno del cervello umano, le cui aree 97 non sono mai state descritte prima.

La corteccia cerebrale è lo strato esterno piegato che conferisce al cervello il suo caratteristico aspetto rugoso. È diviso in emisferi sinistro e destro.

Mappatura del cervello: gli scienziati definiscono le regioni distinte 180, ma quale ora? La corteccia somatosensoriale primaria è l'area principale responsabile del nostro senso del tatto. Wikimedia Commons / BodyParts3D - modificato, CC BY-SA


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Sappiamo che regioni specifiche della corteccia sono responsabili di diversi ruoli. La corteccia somatosensoriale primaria, situata su un solco verticale verso il centro del cervello, è l'area principale responsabile del nostro senso del tatto, per esempio.

La maggior parte di ciò che capiamo dell'architettura dettagliata del cervello proviene da studi sui roditori. Mentre il cervello di ratti, topi e primati (noi) sono per lo più simili nella struttura, hanno differenze distinte.

A differenza dei roditori, gli umani hanno una grande corteccia prefrontale, l'area responsabile di funzioni esecutive superiori come il processo decisionale. Comunichiamo anche attraverso il linguaggio e in quanto tali abbiamo aree di elaborazione specifiche responsabili sia della creazione del parlato che della sua comprensione.

Mappatura del cervello: gli scienziati definiscono le regioni distinte 180, ma quale ora? La frenologia presupponeva che i tratti della personalità fossero localizzati in parti specifiche del cervello. Wikimedia Commons

Miglioramenti nelle tecniche incluso risonanza magnetica funzionale (fMRI) - che misura l'attività cerebrale rilevando i cambiamenti del flusso sanguigno - ci ha permesso di immaginare i cervelli viventi in tempo reale con dettagli senza precedenti.

L'antico obiettivo delle neuroscienze

Mappare il cervello è stato uno scopo per secoli, risalente alla disciplina pseudo-scientifica della frenologia nel 19esimo secolo, che postulava che i tratti della personalità si trovavano in specifiche parti del cervello.

I fautori misurerebbero il cranio su un'area del cervello corrispondente per determinare, ad esempio, quanto fosse coscienziosa, benevola o combattiva una persona.

Più di un secolo fa, l'anatomista tedesco Korbinian Brodmann ha classificato il cervello in aree specifiche basate sulla struttura e l'organizzazione delle cellule in ogni regione. Fino ad ora, questa era la mappa ampiamente accettata delle regioni del cervello, conosciute come le aree di Brodmann.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno usato una combinazione di diverse immagini MRI per mappare le aree del cervello che sono distinte per struttura e funzione. Hanno esaminato la struttura fisica, come lo spessore della corteccia, quali aree sono state attivate durante determinati compiti e se questa attività è stata coordinata con l'attività in altre regioni.

Alcune aree erano prevalentemente associate a una singola funzione, come l'elaborazione visiva o il movimento. Ma molte aree non lo erano. Infatti, gli scienziati hanno scoperto che reti di regioni sono attivate anche quando il cervello è in uno stato di riposo - quando non viene eseguito alcun compito esplicito.

Una mappa del cervello dettagliata - e allora?

Il cervello appena mappato è un punto di riferimento per le neuroscienze. Un atlante cerebrale aggiornato fornirà maggiori informazioni su come il cervello controlla il comportamento e su come i disturbi in alcune regioni contribuiscono alle malattie cerebrali.

Mappatura del cervello: gli scienziati definiscono le regioni distinte 180, ma quale ora? Fino ad ora, la versione di Brodmann era la mappa ampiamente accettata delle regioni del cervello. Wikimedia Commons

Mentre gli atlanti cerebrali di roditori provengono da ceppi di animali inbred che variano poco nella loro anatomia cerebrale, è comune la variazione individuale nell'uomo. Esistono differenze tra l'anatomia degli emisferi cerebrali destro e sinistro di una persona, per non parlare delle differenze anatomiche tra individui di età e genere diversi.

Per esempio, un recente studio di persone 1,400 l'ippocampo sinistro, un'area associata alla memoria, era generalmente più grande negli uomini che nelle donne.

A causa di questa variazione, è stato storicamente difficile confrontare i risultati di studi di imaging cerebrale separati ed essere certi che le scansioni mostrino attività nella stessa area cerebrale. Ma ora, le divisioni più sottili delle regioni del cervello consentono confronti migliori.

La mappa del cervello ha anche applicazioni pratiche per la neurochirurgia. Attualmente, i chirurghi usano un sistema di coordinate stereotassiche (3D) per determinare e operare su specifiche regioni del cervello. Ma questo non è l'ideale in quanto le regioni del cervello differiscono da persona a persona. L'algoritmo utilizzato per creare il nuovo atlante può ora essere utilizzato per personalizzare le singole mappe per aiutare a guidare la chirurgia in modo più specifico.

Ulteriore categorizzazione

È probabile che il cervello possa essere ulteriormente suddiviso in compartimenti in più regioni rispetto all'180 già descritto. Con il miglioramento della tecnologia di imaging, potremmo scoprire ulteriori sottoregioni distinte specializzate nella loro composizione o attività.

Ma i ricercatori credono anche che alcune delle aree appena mappate possano in seguito essere considerate sotto-aree, citando come esempio la corteccia somatosensoriale primaria. Questa corteccia è formata da quelle che vengono chiamate sotto-aree somatotopiche, che sono regioni cerebrali che corrispondono a punti per i recettori sensoriali in diverse parti del corpo.

E diversi gruppi stanno iniziando a mappare l'architettura genomica di diverse regioni del cervello. Insieme queste nuove scoperte porteranno a una mappa dettagliata dell'intero cervello umano.

Pankaj Sah, Direttore - Queensland Brain Institute, L'Università del Queensland, Questo pezzo è stato co-autore di Donna Lu, una scrittrice scientifica del Queensland Brain Institute.The Conversation

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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