La forma complessiva del cervello di una persona esercita una maggiore influenza sul modo in cui pensiamo, sentiamo e ci comportiamo rispetto alla sua intricata connettivita’ neuronale. Lo dimostra uno studio, guidato dai ricercatori del Turner Institute for Brain and Mental Health della Monash University, pubblicato su Nature. La ricerca, che ha esaminato piu’ di 10mila diverse mappe dell’attivita’ cerebrale umana, riunisce approcci provenienti dalla fisica, dalle neuroscienze e dalla psicologia per ribaltare il paradigma secolare che enfatizza l’importanza della complessa connettivita’ cerebrale, identificando invece una relazione, finora non considerata, tra forma e attivita’ del cervello.
“I risultati sono significativi perche’ semplificano notevolmente il modo in cui possiamo studiare il funzionamento, lo sviluppo e l’invecchiamento del cervello – ha dichiarato il dottor James Pang, autore principale e ricercatore, del Turner Institute e della Scuola di Scienze Psicologiche della Monash University – il lavoro apre la possibilita’ di comprendere gli effetti di malattie come la demenza e l’ictus prendendo in considerazione modelli di forma del cervello, che sono molto piu’ facili da gestire rispetto ai modelli dell’intera gamma di connessioni del cervello”.
Lo studio sul cervello
Il gruppo di ricerca ha utilizzato la risonanza magnetica (Mri) per studiare gli autogoniometri, ovvero i modelli naturali di vibrazione o eccitazione di un sistema, in cui le diverse parti del sistema sono tutte eccitate alla stessa frequenza. Gli autovalori sono normalmente utilizzati per studiare i sistemi fisici in settori quali la fisica e l’ingegneria e solo recentemente sono stati adattati allo studio del cervello.
Questo lavoro si e’ concentrato sullo sviluppo del modo migliore per costruire in modo efficiente gli autogeni del cervello. “Come le frequenze di risonanza di una corda di violino sono determinate dalla sua lunghezza, densita’ e tensione, cosi’ gli autovalori del cervello sono determinati dalle sue proprieta’ strutturali, fisiche, geometriche e anatomiche, ma quali siano le proprieta’ piu’ importanti e’ rimasto un mistero”, ha dichiarato il coautore, il dottor Kevin Aquino, di BrainKey e dell’Universita’ di Sydney.
“Utilizzando modelli matematici, abbiamo confermato le previsioni teoriche secondo cui lo stretto legame tra geometria e funzione e’ guidato da un’attivita’ ondulatoria che si propaga in tutto il cervello, proprio come la forma di uno stagno influenza le increspature delle onde formate da un sasso che cade – ha aggiunto il professor Alex Fornito, del Turner Institute e School of Psychological Sciences della Monash University – questi risultati offrono la possibilita’ di prevedere la funzione del cervello direttamente dalla sua forma, aprendo nuove strade per esplorare come il cervello contribuisca alle differenze individuali nel comportamento e al rischio di malattie psichiatriche e neurologiche”.
Il gruppo di ricerca ha scoperto che, in oltre 10mila mappe di attivita’ di risonanza magnetica, ottenute mentre le persone eseguivano diversi compiti sviluppati dai neuroscienziati per sondare il cervello umano, l’attivita’ era dominata da auto-modi con schemi spaziali che hanno lunghezze d’onda molto elevate, estendendosi su distanze superiori a 40 mm.
“Questo e’ un risultato innovativo, in contrasto con la saggezza convenzionale, secondo la quale si presume che l’attivita’ durante i diversi compiti avvenga spesso in aree focali e isolate di attivita’ elevata, e ci dice che gli approcci tradizionali alla mappatura del cervello possono mostrare solo la punta dell’iceberg quando si tratta di capire come funziona il cervello”, ha detto il dottor Pang.
