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Un nuovo modello di rete cerebrale potrebbe spiegare le differenze tra lesioni cerebrali

A seguito di una lesione cerebrale potrebbe essere più opportuno adottare un modello che considera l'attività dell'intero cervello e non di singole regioni

ID Articolo: 147373 - Pubblicato il: 14 luglio 2017
Un nuovo modello di rete cerebrale potrebbe spiegare le differenze tra lesioni cerebrali
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Secondo uno studio pubblicato da PLUS Computational Biology, considerare la rete di attività dell’intero cervello, piuttosto che le singole regioni, potrebbe aiutare a capire perché alcune lesioni cerebrali siano molto più gravi di altre.

Mariagrazia Zaccaria

 

Cosa accade nel cervello a seguito di lesioni cerebrali

Messaggio pubblicitario Il cervello umano mostra una vasta gamma di risposte alla lesione, a seconda della sua posizione. Questo è considerato convenzionalmente un risultato del fatto che ogni regione del cervello ha un ruolo funzionale specifico. Tuttavia, c’è sempre più evidenza che le regioni del cervello non funzionano in isolamento, ma come una rete.

Pertanto, per comprendere l’effetto della lesione, dobbiamo cercare non solo le modifiche localizzate, ma le modifiche a livello di rete causate dalla perturbazione delle connessioni di rete.

Gli autori hanno utilizzato una combinazione di tecniche di imaging con tensore di diffusione, che permette di ottenere immagini biomediche anche tridimensionali, e spunti dalla teoria dei grafi per indagare i modelli nell’architettura di rete della materia bianca del cervello e come questi cambiamenti siano dovuti a lesioni.

La teoria dei grafi si occupa di studiare i grafi, che sono oggetti discreti che permettono di schematizzare una grande varietà di situazioni e di processi e spesso di consentirne delle analisi in termini quantitativi e algoritmici.
In particolare negli ultimi anni si sta studiando come i grafi e le loro proprietà possano aiutare nello studio del connettoma umano, ovvero la totalità delle connessioni tra i neuroni del cervello umano.

Il Dr. Raj e i suoi colleghi, basandosi su precedenti lavori, hanno dimostrato che semplici modelli di reti catturano schemi di degenerazione a livello cerebrale e anche modelli normali di attività cerebrale.
Questi schemi possono essere decomposti grazie alle vibrazioni della rete, che possono essere considerate come sottoreti in cui l’attività propagante viene concentrata, non diversamente da come vibra una corda di chitarra.

Gli autori hanno indicato per la prima volta che i più importanti moduli di origine persistono in soggetti sani e in esami di imaging di questi.
Essi modellarono l’effetto delle lesioni cerebrali sui moduli di origine e trovarono che l’influenza di una lesione nelle connessioni di rete è abbastanza sensibile al sito della lesione. I ricercatori hanno identificato percorsi di fibre di materia bianca particolarmente responsabili del flusso di informazioni in tutto il cervello. Hanno trovato che le lesioni che hanno influenzato maggiormente le vibrazioni di rete erano quelli al centro di questi percorsi.

Messaggio pubblicitario centro psicoterapia Hanno guardato in particolare un raro disturbo neurodegenerativo dove il corpo calloso, ovvero la connessione primaria tra gli emisferi sinistro e destro del cervello, è assente. I pazienti affetti da questa malattia in genere hanno una migliore attività cerebrale rispetto a quelli a cui è stato rimosso chirurgicamente il corpo calloso.

Se questi risultati possono essere replicati in altri scenari, potrebbe essere possibile prevedere con maggiore precisione come i cambiamenti nella struttura del cervello, siano questi dovuti alla chirurgia o alla progressione di una malattia, possano determinare cambiamenti nella funzione del cervello, consentendo ai medici di adattare meglio il piano di trattamento e i target terapeutici.

Questo studio propone un metodo per raccontare come i cambiamenti nell’architettura strutturale del cervello possono provocare i deficit osservabili che identifichiamo come disturbi neurologici. Speriamo di estendere questi metodi per prevedere come le future perturbazioni al cervello di un paziente, dovute alla progressione di una malattia, possano influenzare la funzione neurologica “, afferma il Dr. Raj.

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