In che modo la simmetria cerebrale influenza il funzionamento della tua mente?

Queste immagini stock illustrano l'asimmetria cerebrale tra emisferi cerebrali destro e sinistro del cervello.

Fonte: Semnic / Shutterstock

I neuroscienziati hanno identificato intriganti differenze di simmetria e asimmetria tra varie regioni del cervello in topi portatori di mutazioni del gene dell'autismo e delle loro controparti autistiche. I risultati non pubblicati di questa ricerca sono stati presentati da Jacob Ellegood all'inizio di questa settimana al meeting annuale della Society for Neuroscience del 2016 a San Diego.

Ellegood et al. hanno scoperto che i topi "autistici" mostravano una maggiore simmetria tra gli emisferi destro e sinistro del cervello (latino per "cervello") rispetto ai controlli senza mutazioni nei geni dell'autismo. È interessante notare che i topi "autistici" mostravano una maggiore asimmetria tra gli emisferi sinistro e destro del cervelletto (in latino "piccolo cervello").

Ellegood e i suoi colleghi del Mouse Imaging Center di Toronto hanno identificato tre regioni cerebrali nel cervello del topo autistico che mostravano squilibri significativi di volumi maggiori sul lato destro e volumi più piccoli sul lato sinistro. Ancora una volta, gli emisferi cerebrali sono stati trovati insolitamente simmetrici nei topi con geni di autismo. Questi risultati sulla simmetria cerebrale sono entrambi intriganti e sconcertanti per i neuroscienziati.

Detto questo, l'asimmetria del cervelletto è di particolare interesse per i ricercatori. Una vasta gamma di studi ha trovato che la dimensione del cervelletto e la connettività funzionale sono correlate con le funzioni correlate all'autismo, come la regolazione delle emozioni e l'attenzione.

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In questo senso, ricerche precedenti hanno dimostrato che gli esseri umani con disturbi dello spettro autistico (ASD) tendono a elaborare il linguaggio più nell'emisfero destro della loro corteccia cerebrale, che è atipico. Ipoteticamente, questo cambiamento nell'elaborazione del linguaggio sul lato destro del cervello potrebbe essere un modo per compensare i deficit di struttura o connettività all'interno (e tra) degli emisferi sinistro e destro del cervelletto.

"Qualunque cosa stia facendo il cervelletto, ne sta facendo un sacco"

Gli emisferi destro e sinistro del cervelletto in rosso.

Fonte: database Life Science / Wikimedia Common

Di seguito è riportato un breve riassunto della relazione dinamica tra entrambi gli emisferi del cervello e di entrambi gli emisferi del cervelletto, insieme ad una certa terminologia:

Nel 1504, Leonardo da Vinci fece dei getti di cera del cervello umano e coniarse il termine cervelletto dopo aver notato due piccoli "piccoli" emisferi cerebrali sistemati ordinatamente sotto i più grandi emisferi cerebrali .

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Cerebellar è la parola sorella per cerebrale e significa "relativo o localizzato nel cervelletto". Ci sono due emisferi cerebrali situati nel cervello (cervello sinistro-destro) e ci sono due emisferi cerebellari (sinistro e destro) situati nel cervelletto .

L'emisfero sinistro del cervelletto funziona in congiunzione con l'emisfero destro del cervello per mettere a punto e controllare i movimenti muscolari sul lato sinistro del corpo. Al contrario, l'emisfero destro del cervelletto funziona in congiunzione con l'emisfero sinistro del cervello per mettere a punto e controllare il movimento muscolare sul lato destro del corpo.

Questi conteggi di neuroni del cervelletto e della corteccia cerebrale sono basati su studi di Lent, R., et al., 2012.

Fonte: per gentile concessione di Larry Vandervert

Sebbene il cervelletto sia solo il 10% del volume cerebrale, gli emisferi cerebellari ospitano ben oltre il 50% dei neuroni totali del cervello. Sulla base di questa sproporzionata distribuzione di neuroni, mio ​​padre, Richard Bergland – che era un neuroscienziato del ventesimo secolo, neurochirurgo e autore di The Fabric of Mind (Viking) – avrebbe spesso detto: "Non sappiamo esattamente cosa sia il cervelletto facendo. Ma qualunque cosa stia facendo, ne sta facendo un sacco. "

Storicamente, gli esperti ritenevano che il cervelletto fosse principalmente responsabile delle funzioni "non-pensanti" come l'equilibrio, il controllo motorio regolare e la coordinazione muscolare finemente sintonizzata. E credevano che il controllo delle nostre funzioni cognitive – compresa l'intelligenza sociale, la logica, la linguistica, la creatività, ecc. – fossero seduti esclusivamente nella corteccia cerebrale. Questo punto di vista è in rapida evoluzione.

Molti leader del pensiero ora credono che il cervelletto svolga un ruolo fondamentale in molte funzioni cognitive e capacità creative, così come la regolazione delle nostre interazioni emotive con il mondo che ci circonda e dentro di noi.

Cos'è la "dismetria del pensiero"?

Negli ultimi anni, Jeremy Schmahmann, neurologo presso la Harvard Medical School, ha lavorato a stretto contatto con pazienti affetti da atassia e danni cerebellari a specifiche regioni all'interno di entrambi gli emisferi del cervelletto.

Attraverso la sua ricerca al Massachusetts General Hospital, Schmahmann ha sviluppato una teoria che chiama "Dysmetria of Thought". Questa è fondamentalmente l'ipotesi che il cervelletto perfeziona il pensiero cognitivo allo stesso modo in cui perfeziona i movimenti muscolari. Schmahmann ha scoperto che quando c'è una struttura di danno funzionale a una particolare "microzona" del cervelletto, questo influenza i meccanismi della mente cerebrale in un modo specifico.

Ecco un video di YouTube di Schmahmann che descrive la sua ipotesi di "Dysmetria del Pensiero":

Basandosi sulla funzione lateralizzata degli emisferi cerebellari e cerebrali, si potrebbe ipotizzare che i cambiamenti nella struttura cerebellare e nella connettività funzionale con la corteccia cerebrale abbiano profondi impatti sulla struttura della mente di qualcuno.

Ad esempio, a settembre 2016, Maria Assunta Rocca, della Divisione di Neuroscienze dell'Università Vita-Salute San Raffaele di Milano, ha presentato una ricerca inedita che riporta che il volume della materia grigia nell'emisfero cerebellare sinistro ha un ruolo nel predire i livelli della funzione cognitiva su alcuni test verbali e di attenzione. (Ho scritto su questi risultati in un post sul blog di Psychology Today , "La tua sinistra emisfero cerebrale può avere un ruolo nella cognizione").

Uno studio del 2008 condotto da ricercatori del dipartimento di Neuroscienze dell'Università della California, a San Diego, ha rilevato differenze nella funzione lateralizzata degli emisferi cerebrali destro e sinistro nei bambini con autismo che non hanno sviluppato le normali abilità linguistiche. A differenza dei controlli senza ASD, la risonanza magnetica funzionale (fMRI) ha mostrato che i pattern lateralizzati dell'attività del cervello alla parola nei bambini di 2-3 anni erano diversi.

Ad esempio, i neuroscienziati della UCSD hanno scoperto che quando i bambini con autismo sentivano una favola della buona notte, mostravano più attività sul lato destro del cervello, piuttosto che sul lato sinistro. Si ritiene che i bambini senza autismo elaborino la grammatica e il vocabolario più pesantemente sul lato sinistro del cervello.

"Il cervelletto non riceve abbastanza credito"

In una recente dichiarazione sulla sua presentazione del 2016, Ellegood ha detto: "Il cervelletto non ottiene abbastanza credito". Altre ricerche sul cervelletto sono state trovate che i volumi cerebrali cerebellari sono insolitamente piccoli o insolitamente grandi nei topi con modelli genetici di autismo.

Due anni fa, durante l'incontro annuale 2014 della Society for Neuroscience a Washington DC, i ricercatori hanno presentato risultati inediti che collegavano le cellule di Purkinje al cervelletto con ASD. (Ho riportato questa ricerca in un post sul blog di Psychology Today "Come sono le cellule di Purkinje nel cervelletto legate all'autismo?")

Una varietà di altre ricerche ha rilevato anomalie cerebellari negli esseri umani con ASD attraverso studi post mortem di campioni di cervello che hanno mostrato la perdita del volume cellulare di Purkinje. Negli ultimi anni, numerosi studi hanno confermato questo fenomeno sia nel cervello umano che nel cervello di topo.

Avere un numero ridotto di cellule di Purkinje (i più grandi neuroni nel cervelletto) è una delle caratteristiche più coerenti dell'ASD negli studi postmortem sui cervelli dell'autismo umano. Le cellule di Purkinje rappresentano l'output primario dei segnali nervosi dal cervelletto e hanno elaborate proiezioni neuronali che si collegano con varie regioni degli emisferi sinistro e destro della corteccia cerebrale.

Nei disturbi dello spettro autistico, il cervello mostra costantemente difetti nelle cellule di Purkinje, che hanno un singolo assone che proietta dal cervelletto e crea connettività dal cervelletto a un numero infinito di regioni cerebrali cerebrali.

Sono necessarie ulteriori ricerche sulla simmetria e le differenze di asimmetria tra tutti e quattro gli emisferi cerebrali

Ellegood dice che lui ei suoi colleghi non sono chiari sul motivo per cui l'insolita simmetria nel cervello e l'asimmetria in altre regioni del cervello accompagnerebbero l'autismo. Una possibilità è che l'asimmetria funzionale deriva dalla pratica regolare di un'abilità o di una capacità cognitiva che fa affidamento su un lato del cervello.

"Certamente nella popolazione umana, se giochi con la mano, se suoni la musica, allora quella zona della tua testa diventa più grande", ha detto Ellegood in una dichiarazione. "Quindi, se questa scoperta è ambientale o di sviluppo è una questione aperta." Ellegood e colleghi hanno già dato a molti dei loro topi di laboratorio una serie di test comportamentali e hanno in programma di condurre più ricerche. "Sarà interessante abbinare l'asimmetria strutturale con il comportamento", ha detto Albert Basson nel comunicato.

Il laboratorio di Basson al King's College di Londra collabora con Ellegood su altre ricerche relative all'autismo legate alla connessione cerebrale-cerebellare. La squadra di Basson ha individuato i ruoli critici che il gene CHD7 gioca nello sviluppo del cervelletto. Attualmente sta studiando varie funzioni e meccanismi di CHD7 nello sviluppo della corteccia cerebellare e frontale. Restate sintonizzati per aggiornamenti su questo argomento emozionante!