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Come il cervello può ricablare se stesso dopo che ne è stato rimosso metà

Nuove scansioni hanno mostrato come il cervello delle persone a cui è stato rimosso un emisfero durante l’infanzia continua a funzionare.

Cinemagraph
Una risonanza magnetica per immagini di una fetta del cervello di un adulto a cui è stato rimosso un intero emisfero durante l’infanzia a causa dell’epilessia. Video di Caltech Brain Imaging CenterCredit.

Poco dopo la nascita del suo primo figlio, Monika Jones ha appreso che aveva una rara condizione neurologica che ha reso un lato del suo cervello anormalmente grande. Suo figlio, Henry, ha sopportato centinaia di crisi epilettiche. Nonostante ricevesse alte dosi di farmaci, il suo corpicino sembrava una bambola di pezza mentre un episodio si mescolava all’altro. Ha richiesto diversi interventi chirurgici, a partire dall’età di 3 mesi e mezzo, che alla fine hanno portato a un’emisferectomia anatomica completa ossia alla rimozione di metà del suo cervello, quando ha compiuto 3 anni.

La procedura è stata sviluppata per la prima volta negli anni ’20 per il trattamento dei tumori cerebrali maligni. Ma il suo successo nei bambini che hanno malformazioni cerebrali, convulsioni intrattabili o malattie in cui il danno è limitato a metà del cervello, ha stupito anche gli scienziati esperti. Dopo la procedura, molti bambini sono in grado di camminare, parlare, leggere e svolgere le attività quotidiane. Circa il 20 per cento dei pazienti sottoposti alla procedura trova un lavoro retribuito, da adulti.

Ora, una ricerca pubblicata martedì sulla rivista Cell Reports suggerisce che alcuni individui si riprendono così bene dall’intervento grazie a una riorganizzazione della restante metà del cervello. Gli scienziati hanno identificato la varietà di reti che si rimettono in gioco per svolgere le funzioni del tessuto rimosso.

“Il cervello è straordinariamente plastico”, ha detto Dorit Kliemann, neuroscienziato cognitivo presso il California Institute of Technology e primo autore dello studio. “Può compensare la drammatica perdita della struttura cerebrale e in alcuni casi le reti rimanenti possono supportare una cognizione quasi tipica“.

 I risultati dello studio potrebbero fornire incoraggiamento a coloro che necessitano di emisferectomia oltre la prima infanzia.

“Quando le persone trattate con emisferectomia venivano a sottoporsi a scansione del cervello per lo studio, sembravano comportarsi come altri adulti tipicamente sviluppati, stringendo le mani del Dottor Kliemann e facendo “due chiacchiere” con lui”. Ma i risultati della risonanza magnetica mostravano che a quelle persone era stata asportata metà del cervello durante l’infanzia.

“Ogni volta che guardavamo le loro scansioni cerebrali, dicevamo: ‘Wow, questo cervello non dovrebbe davvero essere in grado di funzionare‘ “, ha detto Ralph Adolphs, neuroscienziato cognitivo presso il California Institute of Technology e coautore dello studio . “Se prendi un altro sistema che ha un numero di parti le cui funzioni dipendono tutte l’una dall’altra, come il cuore e lo dividi a metà, non funzionerà. Prendi il mio laptop e lo tagli a metà, non funzionerà”.

La maggior parte delle reti cerebrali utilizza entrambi gli emisferi per funzionare. Il riconoscimento facciale, ad esempio, coinvolge entrambi i lati della corteccia cerebrale. Altre abilità, come la capacità di muovere gli arti, vengono elaborate dai lati opposti del cervello. L’emisfero destro controlla il movimento del lato sinistro del corpo, mentre l’emisfero sinistro controlla il braccio e la gamba destra.

“È come se avessi bisogno di tutti i diversi membri di una band per suonare insieme per ottenere musica sincronizzata e coerente”, ha detto Marlene Behrmann, neuroscienziata cognitiva alla Carnegie Mellon University, che non è stata coinvolta nello studio.

Invece, i ricercatori hanno scoperto che mentre il tipo di connessioni è rimasto lo stesso negli individui con un solo emisfero, diverse regioni responsabili dell’elaborazione di informazioni sensomotorie, visione, attenzione e segnali sociali hanno rafforzato le connessioni esistenti, comunicando più frequentemente tra loro rispetto ai cervelli normali.

“Era quasi come se parti del cervello che avrebbero potuto essere normalmente specializzate, diciamo, come trombettisti, avessero parlato con il resto della band e si fossero prese ulteriori responsabilità per suonare anche strumenti a percussione”, ha detto il Dottor Behrmann. “Le loro reti cerebrali sembrano essere multitasking“.

I risultati di questo studio sono incoraggianti per i ricercatori e le famiglie che cercano di capire come il cervello si adatta e funziona dopo un’emisferectomia.

“Penso che ci siano sempre più prove che suggeriscono che la plasticità cerebrale è un fenomeno davvero duraturo“, ha detto il Dottor Ajay Gupta, un neurologo pediatrico presso la Cleveland Clinic, che ha seguito quasi 200 bambini dopo l’intervento.

Vedi anche:Farmaco a base di vitamina K aiuta a trattare l’epilessia farmacoresistente

Fino a poco tempo fa, il consenso scientifico è stato che l’emisferectomia è meglio eseguita in età molto giovane, prima che un bambino raggiunga i 4 o 5 anni. In questo modo, potrà riacquistare la normale funzione, man mano che cresce. “Anche se la neuroplasticità è più forte nella prima infanzia, il nuovo studio suggerisce che la chirurgia non dovrebbe essere sospesa dopo una data arbitraria”, ha detto il Dottor Gupta. I pazienti che hanno partecipato allo studio erano stati sottoposti a intervento di emisferectomia in età comprese tra 3 mesi e 11 anni.

Un fattore che può svolgere un ruolo più importante negli esiti dei pazienti è l’età in cui iniziano a manifestarsi le crisi. L’intervento è ancora considerato l’ ultima risorsa dopo il trattamento medico. Ma se la durata delle crisi e il conseguente danno cerebrale possono essere limitati, i pazienti possono recuperare più funzionalità.

“L’altro emisfero sta già assumendo responsabilità extra prima che i pazienti vengano curati”, ha detto Lynn K. Paul, neuroscienziato presso il California Institute of Technology e coautore dello studio. “Continua a farlo quando rimuovi l’emisfero danneggiato. Quindi quello che vogliamo veramente è proteggere l’emisfero che funziona“.

L’operazione di otto ore non è priva di rischi. “Il tessuto cerebrale deve essere rimosso con attenzione, una sezione alla volta”, ha detto il dottor Gupta. “Se anche una piccola fibra rimane, potrebbe eventualmente portare di nuovo a convulsioni e influenzare il lato sano del cervello. C’è anche il rischio di continui mal di testa e accumulo di liquidi nel cervello”.

Dopo l’operazione, i bambini diventano significativamente più deboli nelle mani e nelle braccia sul lato opposto all’operazione. La loro visione si blocca su quel lato e potrebbero anche perdere la capacità di riconoscere la provenienza dei suoni. “Ci sono alcune cose che richiedono sicuramente un livello più elevato di riabilitazione e apprendimento. Ad esempio, lettura e scrittura e matematica “, ha spiegato il Dottor Gupta.

In molti casi, tuttavia, quelle capacità sono già state compromesse dalle malattie sottostanti.

La signora Jones spera che ulteriori ricerche aiuteranno a capire come il cervello si sviluppa e si organizza e a svilupppare interventi mirati per una vasta gamma di persone con lesioni cerebrali e malattie neurologiche. Per ora, è felice che suo figlio possa camminare in modo indipendente, comunicare con un iPad e mangiare senza tubo di alimentazione.

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Fonte: The New York Times

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