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Lo sviluppo atipico della materia bianca nell´autismo

Un nuovo studio fa luce sui risultati contrastanti derivanti dalle ricerche sulla struttura del cervello nell´autismo


Autori dello studio: Reyhaneh Bakhtiaria, Nicole R. Zürcherc, Ophélie Rogierc, Britt Russoc, Loyse Hippolytec, Cristina Granzierac, Babak Nadjar Araabia, Majid Nili-Ahmadabadia, Nouchine Hadjikhanic

Articolo scientifico originale: Differences in white matter reflect atypical developmental trajectory in autism: A Tract-based Spatial Statistics study


Riportato e annotato da David Vagni


Lo sviluppo del cervello nell´ASD è soggetto ad un forte dinamismo. La struttura della sostanza bianca del cervello appare normalizzarsi nel tempo e può essere alla base dei miglioramenti comportamentali spesso osservati nell´autismo ad alto funzionamento.




L´autismo è una condizione dello sviluppo neurologico in cui è interessata la maturazione della sostanza bianca (WM). Bakhtiaria e colleghi hanno valutato l´integrità WM in 16 adolescenti e 14 adulti con spettro autistico ad alto funzionamento (ASD) (PIQ medio 108, circa metà HFA e metà Asperger) e controlli appaiati neurotipici (NT) con imaging pesato in diffusione e statistica spaziale Tract-based. Una diminuzione anisotropia frazionaria (FA) è stata osservata in adolescenti con ASD in zone del cervello coinvolte nel trattamento delle emozioni del viso, il linguaggio e le funzioni esecutive, tra cui il fascicolo inferiore fronto-occipitale e i fascicoli inferiore e superiore longitudinale.
Sorprendentemente, nessuna differenza in FA sono state osservate tra gli adulti ASD e NT.


L´anisotropia frazionaria è una misura tipica presa durante la risonanza magnetica funzionale (fNMR) attraverso al tecnica di immaging con tensore di diffusione (DTI) e misura il grado di diffusione differente nelle diverse direzioni per una specifica zona del cervello. Per fare un esempio comprensibile possiamo pensare alla crescita di un cristallo. Quando il cristallo cresce lentamente avrà un´elevata simmetria, se il cristallo cresce troppo rapidamente invece la crescita sarà più disorganizzata portando appunto ad una anisotropia.


Vi è evidenza che lo sviluppo del cervello negli individui ASD segua una traiettoria diversa da quella di neurotipici (NT). Alla nascita, le dimensioni del cervello di individui con diagnosi di ASD è normale. Tuttavia, a differenza di bambini tipici, le dimensioni del cervello aumenta rapidamente durante i primi anni di vita fino a età 2 a 4 anni, in particolare nelle regioni frontali (specialmente nell´alto funzionamento). L´incremento osservato tende a stabilizzarsi durante l´adolescenza, con una conseguente dimensione normale del cervello in età adulta. Allargamento cervello è stato associato ad un aumento di volume WM.


In questo studio gli autori hanno valutato l´integrità della WM nei partecipanti più giovani (da 10 a 20 anni) e più anziani (da 21 a 43 anni) con ASD rispetto a NT. L´andamento durante lo sviluppo è stato poi esaminato studiando l´effetto dell´età sulla FA (anisotropia frazionaria) in ciascun gruppo. Attraverso lo studio di una vasta gamma di età, spaziando da 10 a 43 anni di età, si è cercato di determinare se le differenze di WM riportate in precedenti studi persistano in età adulta. L´ipotesi, confermata dallo studio, era che la maturazione della WM nell´autismo ad alto funzionamento si normalizzi nel corso del tempo, riflettendo un ritardo nella maturazione legato alla crescita accelerata durante la prima infanzia.


La correlazione positiva tra il valore di FA ed età è stata osservata in individui con ASD mentre non è stata osservata alcuna variazione nei soggetti NT.


Le difficoltà comportamentali nei settori sociali e comunicativi sono stati correlati con i valori di anisotropia frazionaria in tratti neurologici specifici che sostengono queste funzioni.


Una diminuzione della FA sono state trovato in adolescenti ASD su entrabi gli emisferi in corrispondenza del fascicolo longitudinale inferiore (ILF), un circuito che collega la corteccia occipitale con i lobi temporali anteriori e l´amigdala. I valori di frazionamento anisotropo nell´ILF erano correlate negativamente con i punteggi ADOS sociali. Una diminuzione di FA è stata trovata anche nel fascicolo inferiore fronto-occipitale (IFOF), che collega la corteccia occipitale attraverso il Fascicolo uncinato, e termina nella corteccia orbitofrontale. Una correlazione negativa tra FA nell´IFOF è stato trovato con ADOS e ADI-R per la comunicazione. Questi percorsi hanno un ruolo importante nel feed-forward (retroazione positiva) a cascata delle informazioni trasmesse dai visi alla zona preposta al controllo emotivo. In particolare per la tristezza, la rabbia e la paura.
In linea con gli studi precedenti è stato trovato un FA ridotta nel cingolo per gli adolescenti con ASD. Il cingolo svolge un ruolo chiave come mediatore tra le diverse componenti del sistema limbico e nella regolazione delle emozioni.


Negli adolescenti con ASD, alterazioni nella struttura della mielina sono state osservate nel fascicolo superiore longitudinale (SLF), un percorso che collega i lobi frontali ao lobi temporali e parietali ed è coinvolto nel processo di integrazione delle aree uditive e del linguaggio. Il SLF sinistro è importante per lo scambio di informazioni tra le aree di Broca e Wernicke. Una lenta trasmissione neuronale in questa regione, a causa di una struttura alterata della mielina, è stata riportaao in studi recenti e può essere alla base di deficit del linguaggio. In questo studio i valori di FA nel SLF sinistro sono risultati correlati positivamente con l´ADI-R punteggi di comunicazione per gli adolescenti. Anomalie nella SLF destra sono state associate a deficit di attenzione. In tutti i partecipanti a questo studio, i valori di FA nel SLF destro sono stati correlati con tratti autistici e funzioni esecutive.
Per funzioni esecutive (EF) si intendono le conoscenze necessarie per la progettazione e l´esecuzione dell´azione, l´inibizione, l´organizzazione, l´auto-monitoraggio, la flessibilità cognitiva e lo spostamento dell´attenzione. Alcuni studi hanno indagato la natura e la portata dei cambiamenti evolutivi nelle funzioni esecutive, anche se le capacità EF migliorano in tutti i bambini con il tempo, i bambini con DSA guadagnano molto di più nelle attività di pianificazione rispetto ai bambini tipici. In linea con questi risultati il gruppo di Bakhtiaria ha osservato differenze WM in SLF solo nel gruppo dei più giovani. Queste differenze erano assenti nel gruppo degli adulti, che suggerisce la presenza di differenti tempi di maturazione, piuttosto che la presenza di persistenti anomalie strutturali.


In conformità con diversi studi DTI è stata osservata una riduzione della FA in adolescenti con ASD nel corpo calloso. Le differenze in termini di dimensioni sono state osservate nei bambini con autismo, con la tendenza a normalizzarsi verso la metà dell´adolescenza. In questo studio è stata trovata una correlazione negativa tra lo splenio del corpo calloso e i punteggi di ADI-R (comunicazione) negli adulti. La correlazione con l´età nel corpo calloso era significativamente diversa tra i gruppi se si considera l´intera gamma di età. Il corpo calloso è coinvolto nella connessione interemisferica delle aree cerebrali ed è importante per la coordinazione motoria, nonché per la cognizione di ordine superiore, il funzionamento emotivo e quello sociale.


Diversi studi di sviluppo segnalano un graduale aumento della FA dall´infanzia fino ai vent´anni nello sviluppo tipico. La maturazione del cervello è eterogenea e variabile durante il periodo post-natale e può essere particolarmente sensibili a fattori che influenzano la velocità di maturazione neuronale e lo sviluppo della mielina, giocando un ruolo importante nell´eziologia dell´autismo. Durante lo sviluppo tipico, la maturazione della WM è accompagnata da un aumento della FA. I dati hanno mostrato una riduzione della FA in WM negli adolescenti con ASD rispetto ai controlli di pari età. Inoltre, gli indici DTI delle zone coinvolte nel linguaggio, nelle funzioni esecutive, e nell´elaborazione emotiva del viso hanno mostrato una chiara correlazione positiva con l´età in ASD. Le differenze di WM sono risultate assenti negli adulti. Diversi studi riferiscono una diminuzione delle difficoltà incontrate nell´alto funzionamento con l´ingresso nell´età adulta. I risultati attuali, mostrando una normalizzazione negli indici di diffusione nel tempo, e possono rappresentare uno dei meccanismi sottostanti a questo miglioramento comportamentale. Inoltre, i dati attuali suggeriscono che è la traiettoria nel tempo, piuttosto che una differenza qualitativa, che differenzia la maturazione del cervello nell´ASD.


Lo studio sottolinea la natura dinamica dello sviluppo del cervello nell´ASD, mostrando un processo di maturazione atipica della sostanza bianca, che appare normalizzarsi nel tempo e può essere alla base dei miglioramenti comportamentali spesso osservati nell´autismo ad alto funzionamento con l´ingresso nell´età adulta.
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