Il connettoma strutturale è una mappa completa delle connessioni anatomiche della sostanza bianca studiata come una rete complessa, che limita le dinamiche cerebrali nei bambini, negli adolescenti e negli adulti.
Si sviluppa rapidamente durante il periodo perinatale (approssimativamente dalla 28a settimana di gestazione fino al primo mese di vita postnatale).
Questo sviluppo costituisce la base per lo sviluppo successivo delle dinamiche cerebrali. Ad esempio, un ricco club di hub corticali interconnessi e altre proprietà topologiche del cervello sono già presenti alla 30a settimana di gestazione.
Allo stesso modo, i neonati possono essere identificati da scansioni ripetute utilizzando connettomi strutturali, ma non funzionali, suggerendo che le connessioni strutturali si sviluppano prima delle connessioni funzionali associate.
Tuttavia, queste misure mancano di una descrizione meccanicistica di come questi cambiamenti strutturali supportino le successive dinamiche cerebrali, e la domanda “Come si sviluppa il connettoma strutturale di un bambino per vincolare il cervello successivo
dinamica?” rimane senza risposta.
La teoria del controllo della rete (Network Control Theory, NCT) fornisce un quadro formale per studiare come le dinamiche cerebrali derivano dal connettoma strutturale.
La controllabilità è una misurazione basata sull’energia, che rappresenta la facilità di passaggio tra diversi stati cerebrali. Questa energia di controllo è associata all’integrità della materia grigia, al metabolismo del glucosio14 e all’efficienza nell’esecuzione cognitiva.
La controllabilità della rete rappresenta la facilità con cui il cervello passa da uno stato mentale all’altro e può essere dedotta dalla connettività della materia bianca, che supporta diverse richieste cognitive vincolando in modo efficiente l’attività cerebrale dinamica. Questa efficienza può essere dedotta dalla controllabilità della rete, che rappresenta la facilità con cui il cervello si muove tra stati mentali distinti basati sulla connettività della materia bianca.
Tuttavia, non è chiaro come le reti cerebrali supportino diverse funzioni alla nascita, un periodo di rapidi cambiamenti nella connettività.
Qui gli Autori indagano lo sviluppo della controllabilità della rete durante il periodo perinatale e l’effetto della nascita pretermine in 521 neonati.
Vengono forniate prove che elementi di controllabilità si manifestano nel cervello del bambino già nel terzo trimestre e si sviluppano rapidamente durante il periodo perinatale.
La nascita pretermine interrompe lo sviluppo delle reti cerebrali e altera l’energia necessaria per guidare le transizioni di stato a diversi livelli.
Inoltre, la controllabilità alla nascita è associata alla capacità cognitiva a 18 mesi.
Questi risultati suggeriscono che la controllabilità della rete si sviluppa rapidamente durante il periodo perinatale per supportare le richieste cognitive, ma potrebbe essere alterata da impatti ambientali come la nascita pretermine.
Nat Commun. 2023 Sep 19;14(1):5820. Leggi l’articolo (FREE)