Misterioso e complesso i segreti del cervello umano

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L’oggetto più complesso dell’Universo? È in ognuno di noi e nasconde un segreto scioccante.  Nell’immensità dell’Universo conosciuto possiamo ammirare stelle di proporzioni gargantuesche e galassie che ruotano vorticosamente nello spazio siderale. Questi fenomeni universali nulla possono al cospetto dell’”oggetto più complesso dell’Universo”. Uno studio potrebbe aver svelato uno dei misteri del cervello umano.

I segreti che avvolgono questo prodigioso organo sono molteplici e, tra questi, uno dei fenomeni più studiati riguarda i processi di ripiegamento del cervello, meccanismi che portano alla formazione delle tipiche strutture a forma di cresta.

Un’equipe di ricerca biomeccanica e informatica ha analizzato i meccanismi peculiari del ripiegamento, generando simulazioni e mappature del cervello, al fine di comprenderne la complessità e sfruttare tali conoscenze per progredire nella diagnosi di patologie legate allo sviluppo cerebrale, come lissencefalia ed epilessia.

Considerando l’ecostruttura del cervello, è possibile suddividerlo in due strati. Quello esterno, la corteccia cerebrale, è costituito da materia grigia ripiegata e irrorata da vasi sanguigni e densa di miliardi di neuroni. La porzione interna del cervello è composta dall’intricata rete di fibre nervose, dette assoni mielinizzati.

Gli scienziati hanno proposto diverse ipotesi per spiegare le dinamiche dei fenomeni di ripiegamento, anche se la più accreditata dai riscontri sperimentali resta quella conosciuta come crescita tangenziale differenziale.

Secondo questa ipotesi, lo strato esterno del cervello tende a crescere ad un tasso accelerato rispetto a quello più interno. Questa dinamica è provocata dai processi di sviluppo degli stessi neuroni e tale difformità di crescita genera una serie di forze di compressione sulla porzione esterna del cervello, inducendone la piegatura.

Per comprendere il processo bisogna pensare al tentativo dello strato esterno di espandersi, mentre quello interno lo “tiene bloccato”, impedendone l’espansione eccessiva. Date le forze in gioco e l’impossibilità per lo strato esterno di espandersi oltre un certo limite, l’unico modo per stabilizzare la struttura è quella di assumere una forma ripiegata, massimizzando il rapporto superficie-volume.

La struttura così costituita permette lo sviluppo di una maggiore quantità di neuroni, impacchettandoli efficientemente e diminuendo la distanza tra essi. È proprio a causa di questa densità neuronale che la macchina biologica perfetta consuma così tanta energia.

Inoltre, grazie alle simulazioni effettuate, è emerso che gli stessi assoni sembrano coinvolti nella regolazione del ripiegamento. Le creste tendono a formarsi in aree caratterizzate dall’elevato numero di assoni, mentre i solchi sono localizzati in zone a bassa densità di assoni. Ciò suggerisce l’importanza cruciale di tali strutture neuronali nello sviluppo del cervello.

Nel caso in cui i processi di ripiegatura seguono andamenti anomali, subentrano condizioni patologiche come la schizofrenia e l’autismo. Quanto più queste anomalie risultano accentuate, tanto più le condizioni manifestate sono gravi.

Una di queste è nota come lissencefalia (cervello liscio), patologia che risulta nell’assenza delle pieghe cerebrali e conduce alla morte nel giro di 10 anni.

All’estremo opposto dello spettro anomalo, troviamo la polimicrogiria, condizione in cui lo strato esterno, risultando più sottile, provoca un sovrannumero di piegature. Anche in questo caso si assiste a problemi neurologici, come convulsioni, paralisi e ritardi cerebrali.

I ricercatori dello studio concludono affermando che, grazie allo sviluppo dell’intelligenza artificiale, sarà possibile creare modelli di imaging e mappatura molto più approfonditi, così da svelare i segreti celati nei meandri del nostro cervello.

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