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Come sa bene ogni genitore, non esistono due figli che si comportano esattamente allo stesso modo. Anche tra fratelli si manifestano grande evidenza quelle diversità che fanno parte di ciò che rende unico ogni individuo. Detto questo, perché alcuni adolescenti corrono più rischi di quanto altri non facciano?

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Un gruppo di ricerca guidato dall'ingegnere biomedico dell'Università del Delaware Curtis Johnson pensa di poter dare una risposta.

La parte del cervello che spinge gli adolescenti a correre dei rischi è chiamata “sistema socio-emotivo”. Il centro di controllo cognitivo del cervello, parallelamente, è quella che previene gli adolescenti dall’agire seguendo questi impulsi.

In un articolo pubblicato di recente su NeuroImage i ricercatori suggeriscono che questi due centri nel cervello maturano fisicamente a velocità diverse e che gli adolescenti con grandi differenze nel tasso di sviluppo tra queste due regioni del cervello hanno maggiori probabilità di essere portati al rischio. Inoltre, il team di ricerca teorizza che è la struttura fondamentale del cervello che guida queste tendenze all'assunzione di rischi e al loro controllo.

Ciò che rende particolare questo studio è che i ricercatori dell'UD e i loro collaboratori hanno utilizzato una tecnica chiamata elastografia a risonanza magnetica (MRE) per misurare in sicurezza le proprietà meccaniche del tessuto cerebrale quale misura dello sviluppo cerebrale, piuttosto che l'attivazione di queste due regioni.

L'elastografia è un metodo di imaging delle proprietà meccaniche dei tessuti realizzato utilizzando uno scanner per risonanza magnetica (MRI). In poche parole, i ricercatori scattano istantanee di come il cervello si deforma - o si piega - quando viene fatto vibrare a basse frequenze, quindi inseriscono quelle immagini attraverso uno specifico algoritmo per decodificare ciò che sta accadendo.

Johnson ha spiegato che la vibrazione MRE è sicura per tutte le età e fornisce meno movimenti di quelli che si verificano naturalmente nel cervello. Offre anche meno vibrazioni rispetto ad altri dispositivi progettati per i bambini, come i dondoli automatici.

Johnson ha paragonato il processo a qualsiasi altro test sui materiali e ha affermato che la conoscenza del team di ricerca su come si deforma il tessuto cerebrale, li aiuta a interpretare quello che sta accadendo in relazione a differenti vibrazioni. Negli adulti, le tecniche MRE sono diventate popolari per lo studio di malattie come l'Alzheimer, nelle ricerche che mostrano le relazioni tra memoria e prestazioni cognitive.

"Le tecniche MRE non sostituiscono altri aspetti dello studio dello sviluppo del cervello, ma possono fornire un modo più sensibile e oggettivo per esaminare le connessioni del cervello".


Mappatura dello sviluppo cerebrale degli adolescenti

Questa non è la prima volta che i ricercatori hanno osservato come due regioni del cervello interagiscono portando a un determinato output. Ma la maggior parte di questo lavoro è stato svolto utilizzando la risonanza magnetica funzionale (fMRI), in cui i partecipanti allo studio vengono analizzati allo scanner e ricevono un compito in tempo reale, e i ricercatori osservano quali aree del cervello si illuminano per determinare quali aree del cervello si riferiscono a quel particolare compito.

Il gruppo di ricerca di Johnson è stato uno dei primi pionieri nell'uso delle tecniche MRE per creare mappe tridimensionali ad alta risoluzione, che consentono agli scienziati di osservare regioni specifiche del cervello. L'intensità di ogni pixel 3D in un'immagine ha un significato. Ad esempio, i colori vivaci indicano un'elevata rigidità, che, in questo caso, offre una misura della maturità dello sviluppo.

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Osservando queste caratteristiche del cervello nel loro lavoro, i ricercatori hanno scoperto che non era solo il centro di controllo socio-emotivo o cognitivo, ma la combinazione dei due centri del cervello che lavoravano insieme in un'età, o in un momento specifico, ad essere il fattore conclusivo nell'assunzione di rischi.

"Quindi, esiste questo periodo durante l'adolescenza in cui la parte del cervello che fa venir voglia di correre dei rischi è più matura della parte del cervello che sopprime questi impulsi.

"Se siamo in grado di identificare gli individui che hanno maggiori probabilità di correre rischi, in base alla composizione biologica del loro cervello, o anche gruppi di individui, questo potrebbe sostenere le strategie per la prevenzione".

Un lavoro precedente del 2018 aveva mostrato che l'esterno del cervello appare più morbido negli adolescenti rispetto agli adulti, mentre l'interno del cervello appare più rigido negli adolescenti rispetto agli adulti. Secondo Johnson, questo si allinea con la traiettoria di crescita conosciuta per la quale si sviluppa prima l'interno del cervello e successivamente si sviluppa l'esterno, la corteccia.

Mentre il lavoro precedente del team di ricerca aveva mostrato differenze nella funzione cerebrale di bambini in via di sviluppo normali e quelli con condizioni particolari, come la paralisi cerebrale, questa è la prima volta che i ricercatori hanno mostrato una relazione tra le funzioni in ragazzi.

Ma, nonostante questo, ci sono ancora più domande che risposte.

Ad esempio, Johnson ha spiegato che attualmente non si hanno elementi certi per dire quando il cervello è maturo o anche per come definire la salute del cervello. E mentre il team di ricerca ha stabilito connessioni tra il modo in cui la rigidità del sistema socio-emotivo del cervello dell'adolescente e il centro di controllo cognitivo sono correlati e supportano l'assunzione di rischi, ci sono altre cose che non sanno, per esempio come queste regioni del cervello sono influenzate da fattori come lo status socioeconomico, traumi infantili o istruzione precoce.

Uno dei principali obiettivi del lavoro dei ricercatori è rendere la scansione MRE più veloce. La scansione attualmente richiede più di sei minuti, il che può essere difficile da sostenere per i bambini con disabilità o per quelli che sono molto piccoli.

"Vorremmo completare la scansione in meno di un minuto - meno di mezza canzone di un film Disney - prima che un bambino perda interesse e pensi di allontanarsi".

I prossimi passi nella ricerca includono la scansione di bambini di cinque anni, compresi quelli con autismo. La speranza è creare un solido set di dati per esplorare come le proprietà meccaniche del cervello cambiano dall'età di cinque anni a trenta anni, da alcuni considerata la fine anche biologica dell'adolescenza. Tra le altre cose, sperano di utilizzare questi dati per capire meglio come i bambini con disabilità si adattano a questa curva di sviluppo.

"In questo momento, non esiste un modo standard per diagnosticare l'autismo, nessun piano di trattamento mirato o parametri di misurazione per capire se gli interventi stanno giovando. Se riusciamo a capire come le proprietà meccaniche del cervello sono influenzate a una persona con autismo, possiamo iniziare a rispondere ad alcune di queste domande" concludono i ricercatori.


I materiali della ricerca sono disponibili sul sito della University of Delaware.

Riferimento bibliografico:
Curtis L. Johnson et alii.
Viscoelasticity of reward and control systems in adolescent risk taking.
NeuroImage, 2020

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