Sviluppo e malattie, ora un 'metro' misura il cervello

Dalla crescita esplosiva dell'infanzia fino al lento declino della vecchiaia, ogni cambiamento del nostro cervello può essere finalmente misurato e valutato rispetto a degli standard di riferimento.

A renderlo possibile per la prima volta è BrainChart, uno strumento interattivo fatto di curve che descrivono gli standard di crescita e invecchiamento del cervello umano da 0 a 100 anni. Sono state ottenute sulla base delle scansioni cerebrali di oltre 100.000 individui di tutto il mondo, per un totale di quasi un petabyte di dati analizzati usando circa 2 milioni di ore di tempo di calcolo.

Il risultato, pubblicato su Nature da un team guidato dalle università di Cambridge e della Pennsylvania, si è già rivelato prezioso per la ricerca nel campo delle neuroscienze e in futuro potrebbe esserlo anche nella diagnosi di malattie psichiatriche e neurodegenerative come l'Alzheimer.

BrainChart potrebbe rappresentare una svolta per la medicina, simile a quella impressa oltre 200 anni fa dall'introduzione delle curve di crescita per la valutazione di peso e altezza in neonati e bambini. Finora nessuno era riuscito a sviluppare simili strumenti per monitorare l'evoluzione del cervello.

Per colmare questa lacuna, i ricercatori hanno analizzato quasi 124.000 risonanze magnetiche cerebrali di oltre 100.000 individui di ogni età, dai 115 giorni dopo il concepimento fino ai 100 anni. Mettendo insieme i dati di imaging provenienti da 10 studi condotti in tutto il mondo, è stato possibile mappare i cambiamenti del cervello umano nel corso della vita definendo diverse curve di crescita.

Grazie a BrainChart (disponibile anche sull'omonima piattaforma brainchart.io) sono già state identificate alcune tappe fondamentali dello sviluppo cerebrale che finora erano sfuggite. In particolare, si è osservato che il volume della materia grigia aumenta rapidamente a partire da metà della gestazione, raggiunge il picco appena prima dei sei anni e poi inizia lentamente a diminuire. Anche il volume della sostanza bianca aumenta rapidamente da metà gestazione fino alla prima infanzia e raggiunge il picco appena prima dei 29 anni, mentre il calo accelera dopo i 50 anni. Il volume della materia grigia sottocorticale (che controlla funzioni corporee e comportamenti basilari) raggiunge il culmine nell'adolescenza, esattamente a 14 anni e mezzo.

"Con i nostri grafici per il cervello siamo ancora agli inizi: finora abbiamo dimostrato che è possibile creare questi strumenti mettendo insieme grandi quantità di dati", afferma Richard Bethlehem, del dipartimento di psichiatria dell'Università di Cambridge. "I grafici stanno cominciando a fornire informazioni interessanti sullo sviluppo cerebrale e la nostra ambizione per il futuro, man mano che integriamo nuovi set di dati e affiniamo le curve, è che possano diventare parte della routine clinica. Potrebbero essere usate per valutare pazienti negli screening per l'Alzheimer, ad esempio, permettendo di individuare i segni della neurodegenerazione confrontando quanto velocemente il volume del cervello è cambiato rispetto ai loro coetanei".