Gli scienziati hanno scoperto che regioni o reti cerebrali alternative possono assumere i ruoli e le funzioni delle aree compromesse per compensare il declino cognitivo legato all’età
Il loro studio, pubblicato come Reviewed Preprint in eLife (1), è descritto dagli editori come un importante progresso nella nostra comprensione della compensazione funzionale neurale, supportato da prove convincenti. Il lavoro fornisce metodi ai ricercatori per quantificare la compensazione negli studi futuri relativi alla neuroscienza dell’invecchiamento in buona salute. La compensazione funzionale è una nozione comune nelle neuroscienze, in base alla quale si propone che il cervello degli anziani recluti attività aggiuntiva da una regione cerebrale alternativa per compensare la ridotta funzione cognitiva. Non è chiaro se questa compensazione si traduca effettivamente in un miglioramento delle prestazioni cognitive.
«Prevenire il declino cognitivo in età avanzata è una delle principali priorità di salute pubblica, che richiede una migliore comprensione dei cambiamenti neurofisiologici associati alla preservazione della funzione cognitiva», afferma l'autore principale Ethan Knights (2), ricercatore associato presso l'Unità di scienze cognitive e cerebrali del Medical Research Council (MRC), dell'University of Cambridge, UK. «L’intelligenza fluida – ovvero la capacità di risolvere problemi nuovi e astratti – è una funzione cognitiva che mostra una delle maggiori diminuzioni in età avanzata. Sappiamo che l’intelligenza fluida attiva una rete nel cervello chiamata rete a domanda multipla (MDN) e che l’attivazione della MDN tende a diminuire con l’età».
Per esplorare il concetto di compensazione funzionale durante compiti di intelligenza fluida, Knights e colleghi hanno arruolato 223 partecipanti adulti, di età compresa tra 19 e 87 anni, provenienti dalla Fase 3 del progetto Cambridge Centre for Aging and Neuroscience. Hanno progettato una versione modificata del sottotest dispari del Cattell Culture Fair Intelligence Test standardizzato e hanno utilizzato la risonanza magnetica funzionale (fMRI) per monitorare i cambiamenti nell’attività cerebrale durante le prove. In ciascuna prova, ai partecipanti sono stati presentati quattro pannelli di visualizzazione in una fila orizzontale al centro di uno schermo. Ai partecipanti è stato quindi chiesto di premere un pulsante quando identificavano il pannello dispari, che differiva visivamente dagli altri tre. Queste prove variavano in difficoltà, da enigmi facilmente risolvibili a difficili da risolvere.
Durante le prove, il team ha notato attraverso le scansioni fMRI un'attivazione in regioni del cervello generalmente considerate parte del MDN. Quindi, per determinare se qualcuna di queste regioni potesse essere coinvolta nella compensazione funzionale, hanno cercato aree che mostrassero effetti positivi sia sull’età che sulle prestazioni, il che indicherebbe una risposta compensatoria legata all’età. Ciò ha rivelato due regioni cerebrali di interesse: il cuneo, che è situato nella parte posteriore del cervello ed è tipicamente coinvolto nell’elaborazione delle informazioni visive, e la corteccia frontale bilaterale, che è tipicamente responsabile del processo decisionale, della risoluzione dei problemi e delle interazioni sociali.
Il team sapeva che, se queste aree fossero state coinvolte nella compensazione funzionale, avrebbero posseduto informazioni aggiuntive sul compito che i partecipanti stavano completando. Quindi, hanno utilizzato un approccio di analisi di neuroimaging chiamato Bayesian decoding multivariato, che considera simultaneamente modelli di attività in più regioni del cervello e utilizza probabilità statistiche per fare inferenze sui dati. Ciò ha confermato che entrambe le aree possedevano effettivamente informazioni sul compito da svolgere. Tuttavia, nella corteccia frontale, la quantità di informazioni non è cambiata con l’età del partecipante, mentre la quantità di informazioni nel cuneo è risultata maggiore negli anziani. Questi risultati suggeriscono che, nei compiti di intelligenza fluida, una maggiore attivazione del cuneo negli anziani consente il mantenimento di prestazioni cognitive adeguate, il che è indicativo di una compensazione funzionale da parte di questa regione del cervello.
I redattori di eLife sottolineano che lo studio verrebbe rafforzato includendo più informazioni demografiche per il gruppo di partecipanti, per garantire che il campione sia veramente rappresentativo della popolazione più ampia.
«I nostri risultati rappresentano la prova più convincente fino ad oggi per la compensazione funzionale nell’invecchiamento in buona salute. Poiché il cuneo ha un ruolo ben consolidato nell’attenzione visiva, ipotizziamo che il reclutamento aggiuntivo di questa regione del cervello abbia permesso ai partecipanti più anziani di valutare contemporaneamente più caratteristiche dei pannelli visivi, per selezionare correttamente quello dispari», conclude l’autore senior Kamen Tsvetanov (3), ricercatore sulla demenza dell'Alzheimer's Society presso il Dipartimento di Neuroscienze Cliniche, dell'University of Cambridge. «È necessario ulteriore lavoro per determinare la funzione precisa del cuneo in compiti di risoluzione dei problemi come quello che abbiamo progettato e per spiegare completamente come l’età, l’attivazione del cuneo e l’intelligenza fluida siano collegati, considerando aspetti come l’istruzione e le scelte di vita».
Riferimenti:
(1) Study reveals how the brain compensates for cognitive decline in old age
(2) Ethan Knights
(3) Kamen Tsvetanov
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Strongest evidence to date of brain’s ability to compensate for age-related cognitive decline