Il cervello prova a riorganizzarsi dopo un ictus

Quando un cervello è colpito da un ictus, può verificarsi qualcosa di sorprendente: alcune aree cerebrali possono apparire biologicamente più giovani alle analisi di imaging. Ricercatori che hanno analizzato le scansioni cerebrali di oltre 500 sopravvissuti a un ictus hanno scoperto che, mentre l’area danneggiata sembra invecchiare rapidamente, l’area opposta, integra, può sembrare più giovane del previsto. Questo inatteso mutamento, secondo l’interpretazione degli esperti, potrebbe riflettere il tentativo del cervello di ricablarsi da solo, rafforzando le zone sane per compensare le funzioni perdute. Questo fenomeno è illustrato su The Lancet Digital Health dai ricercatori del Mark and Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute (Stevens Ini) dell’Università della California del Sud.

La ricerca è stata compiuta nell’ambito del consorzio internazionale ENIGMA Stroke Recovery Working Group. Come già detto, gli scienziati californiani hanno analizzato le scansioni cerebrali di oltre 500 persone colpite da un ictus distribuite in 34 centri di ricerca di otto paesi. Applicando speciali tecniche di calcolo e valutazione, sono riusciti a stimare “l’età del cervello” nelle diverse regioni dei due emisferi e a comprendere come l’ictus abbia colpito sia la struttura sia la capacità di ripresa.

I ricercatori hanno applicato un modello di apprendimento automatico già addestrato a stimare l'età biologica delle diverse regioni cerebrali. In questo modo hanno definito l’età biologica di 18 aree cerebrali basandosi sui dati dell’imaging. Questa età stimata è stata messa a confronto con l’età reale della persona, e il valore prodotto è stato impiegato come indicatore della salute cerebrale.

Quando queste misure sono state messe a confronto con i livelli della capacità motoria, è emerso uno schema chiaro. Ai casi di severa disabilità motoria anche dopo 6 mesi di riabilitazione era associato ad una riduzione dell’età biologica nelle aree controlaterali del cervello, quelle non colpite dalla malattia. Tale effetto era particolarmente accentuato nella rete frontoparietale, che ha un ruolo notevole nel pianificare il movimento, l’attenzione, il coordinamento.

Hosung Kim, professore associato di ricerca in Neurologia e autore co-senior, ha spiegato: «Questi risultati suggeriscono che quando un ictus crea una grave perdita nel movimento le regioni dell’area opposta non danneggiate si adattano nel tentativo di compensare la lesione. L’abbiamo visto soprattutto nella zona frontoparietale. E tutto questo ci indica un nuovo modo di vedere la neuroplasticità che le tecniche di imaging tradizionali non riescono a captare».
La ricerca, come detto, si basa sul registro Enigma, una collaborazione che combina i dati di più di 50 paesi per meglio comprendere il cervello nelle più diverse condizioni. Standardizzando i dati della risonanza magnetica e le informazioni cliniche provenienti da tanti gruppi di ricerca, il team di questi studiosi ha il più esteso archivio di dati di neuroimaging sugli ictus.

Il professor Arthur W. Toga, direttore di Stevens Ini, ha osservato: «Raccogliendo i dati di centinaia di sopravvissuti a un ictus e impiegando l’Intelligenza artificiale di avanguardia, possiamo cogliere sottili schemi cerebrali di riorganizzazione che risulterebbero invisibili in studi più piccoli. I risultati su differenti età delle varie regioni cerebrali potrebbero indirizzare strategie personalizzate di riabilitazione».

«È un’indagine stimolante, aprirà la strada ad altre ricerche sulla sua scia – commenta il dottor Simone Tonietti, direttore della struttura complessa di Neurologia all’Asst Melegnano e Martesana (Milano), già direttore della Stroke Unit all’Ospedale Santi Paolo e Carlo di Milano. – C’è la conferma della resilienza del cervello, dimostrata dal fatto che, nel caso di danno di una o più aree cerebrali, le restanti parti incrementano il loro metabolismo e le connessioni tra i neuroni determinando l’aumento di volume e spessore della loro corteccia cerebrale e questo in modo proporzionale all’entità del danno».

Lo studio ha selezionato 500 pazienti di età superiore a 45 anni che presentavano un deficit di forza di un lato del corpo come conseguenza di un ictus cerebrale, spiega Tonietti. Le immagini di risonanza magnetica dei pazienti sono state analizzate tramite un sistema di intelligenza artificiale precedentemente istruito a stimare l’età biologica sulla base del volume della corteccia cerebrale in aree selezionate del cervello. Lo studio ha dimostrato che le aree colpite dall’ischemia presentano volumi e spessori di corteccia cerebrale minori rispetto all’atteso, a differenza delle aree controlaterali sane i cui spessori e volumi sono superiori all’atteso. In pratica è come se la corteccia cerebrale sana acquisisse le caratteristiche di un paziente più giovane rispetto all’età del paziente stesso e il contrario è quello che accade nella corteccia cerebrale ammalata.

È  noto - continua il dottor Tonietti - che il recupero che segue ad un danno cerebrale è sostenuto anche dall’attivazione delle aree cerebrali non toccate dall’ictus. Lo studio dimostra che queste modificazioni non sono solo funzionali, ma anche strutturali e maggiori nelle aree della corteccia prefrontale deputata alla pianificazione e all’avvio del movimento. 

Semplificando, se per muovere un braccio si deve attivare una zona cerebrale che è stata colpita dall’ictus, altre aree sane si attiveranno con un’azione vicaria per provare a sostenere quel movimento, e a questa attivazione corrisponderà una modificazione strutturale della corteccia cerebrale. «È la ben nota plasticità del cervello».