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Il cervello autistico genera più informazioni a riposo

Possibile spiegazione del ritiro in sé stessi


Autore: David Vagni


Articolo originale di: José L. Pérez Velázquez e Roberto F. Galán


Articolo originale: Information gain in the brain´s resting state: A new perspective on autism Front Neuroinform. 2013; 7: 37.


Una nuova ricerca presso la Case Western Reserve University e University of Toronto ritiene che il cervello delle persone autistiche generi maggiori informazioni a riposo - un aumento del 42% in media. Lo studio offre una spiegazione scientifica per la caratteristica più tipica di autismo - il ritiro nel proprio mondo interiore. L´eccesso di produzione di informazioni può spiegare il distacco del bambino dal suo ambiente.




Pubblicato alla fine di dicembre su Frontiers in Neuroinformatics , questo studio è un follow-up a seguito della conferma degli autori che le connessioni cerebrali sono diverse nei bambini autistici. Questo studio ha determinato che le differenze rappresentano la maggiore complessità dei loro cervelli.


"I nostri risultati suggeriscono che i bambini autistici possono non essere interessati alle interazioni sociali, perché il loro cervello genera maggiori informazioni a riposo, che noi interpretiamo come maggiore ´introspezione´ in linea con le prime descrizioni della malattia"
, ha detto Roberto Fernández Galán , PhD , autore senior e professore associato di neuroscienze presso la Case Western Reserve School of Medicine.


Tradizionalmente le Neuroscience si sono concentrate sullo studio dell´attività cerebrale indotta da stimoli, mentre l´attività spontanea è stata considerata come attività di rumori di fondo o di poco conto. Tuttavia, questa visione sta cambiando rapidamente grazie a prove empiriche che indicano l´importanza fondamentale dell´attività di base, "il rumore", nel cervello per l´ elaborazione degli input sensoriali. Infatti, il cervello non riposa mai, esso riceve costantemente input, sia dall´esterno che dal corpo, e anche in periodi di sonno ad onde lente le reti talamocorticali sviluppano una importante attività coordinata. Anche quando gli stimoli sensoriali esterni sono ridotti al minimo come negli esperimenti di deprivazione sensoriale, il cervello risponde creando un proprio mondo di allucinazioni. Così, gli stati cognitivi del cervello "in standby" non sono passivi e forse rappresentano la migliore opportunità di studiare la connettività funzionale.


C´è un dibattito in corso nel campo dell´autismo circa le possibili differenze nella connettività cerebrale che si manifestano nello stile cognitivo particolare di molti individui autistici. In particolare , si è sostenuto che i cervelli autistici siano meno connessi, come nella famosa teoria della Coerenza Centrale Debole, rispetto a quelli individui senza autismo. Questa idea è stata derivata dalla difficoltà di alcuni autistici con compiti che richiedono di trattare le informazioni in modo globale, anche se si è recentemente visto che, almeno nell´alto funzionamento, ci sta una preferenza per l´attenzione ai dettagli ma spesso non c´è un deficit in quella globale.


Da un punto di vista neurologico gli studi sulla connettività si sono rivolti principalmente a misure metaboliche del cervello come PET o fMRI. Per quanto riguarda caratteristiche anatomiche che potrebbero essere alla base di eventuali differenze di connettività funzionale e quindi di coordinazione dinamica tra diverse parti del cervello, sono state notate alterazioni nella corteccia frontale, e in particolare, un´organizzazione spaziale anormale nei componenti della microglia.


Uno studio precedente degli stessi autori ha però rivelato come il cambiamento di connettività nell´ASD rispetto ai controlli evidenzia una eccitazione funzionale rafforzata tra le aree frontali e le aree parietali/occipitali . Inoltre, gli input casuali che guidano l´attività di fondo nello stato di riposo mostrano una maggiore omogeneità spaziale, e in effetti la complessità spaziale del rumore di fondo era significativamente più bassa nei soggetti ASD. Tutte queste osservazioni suggeriscono che non può essere una questione di minore connettività generale, ma è più probabile che tra le cause dell´autismo ci siano modifiche della connettività tra aree specifiche del cervello e tra di esse e gli input sensoriali.


Le differenze riscontrate in precedenti studi sulle dinamiche di coordinamento del cervello nell´ASD suggeriscono che l´elaborazione delle informazioni potrebbe essere differente e quindi risultati contrastanti rispetto all´attività neuronale riscontrati attraverso la presentazione di stimoli, potrebbero essere maggiormente legati a fenomeni di elaborazione degli stessi piuttosto che alla struttura della rete neurale. Per questo motivo gli autori hanno studiato lo stato di riposo del cervello.


Gli autori quantificati le informazioni come normalmente fanno ingegneri e matematici usando metodi statistici, ma invece di applicare le formule a segnali di dispositivi elettronici, le hanno applicato all´attività cerebrale registrata con la magnetoencefalografia (MEG).


Gli autori hanno dimostrato che il cervello dei bambini autistici a riposo genera più informazioni rispetto a quello dei bambini non autistici. Questo potrebbe spiegare la loro mancanza di interesse per gli stimoli esterni, comprese le interazioni con altre persone.


I ricercatori hanno anche quantificato le interazioni tra le regioni del cervello, cioè, la connettività funzionale del cervello, e hanno determinato gli input in ingresso nel cervello durante lo stato di riposo in modo da valutare il livello di "introspezione", definito come l´attività autonoma del cervello in assenza di stimoli esterni, trovando che nei soggetti autistici in media l´attività era maggiore del 42%.


"Questa è una nuova interpretazione perché è un diverso tentativo di comprendere la cognizione dei bambini analizzando la loro attività cerebrale "
, ha detto José L. Pérez Velázquez, PhD, primo autore e professore di neuroscienze presso l´Università di Toronto Istituto di Scienze Mediche e del Dipartimento di Pediatria.


"Misurare i processi cognitivi non è banale ma, i nostri risultati, indicano che questo può essere fatto in una certa misura con strumenti matematici ben stabiliti dalla fisica e ingegneria".


Su un piano più filosofico, l´espressione generale "Elaborazione Cerebrale dell´Informazione" è comunemente utilizzato senza dettagli specifici sul contenuto di questa informazione. Come diceva Heinz von Foerster: "l´informazione è un concetto relativo, che assume significato solo se legato alla struttura cognitiva dell´osservatore (il destinatario)", l´attività dei circuiti cerebrali è considerata come la produzione di associazioni "nuove" tra stimoli (esterni o interni), allora forse un aumento della differenza tra l´ingresso e l´uscita nello stato di riposo, può essere associabile ad una "vita mentale interiore" più pronunciata che, in parte, può causare il distacco delle persone con ASD dal loro ambiente.


Questo studio fornisce un supporto quantitativo per la teoria relativamente nuova "Intense World Syndrome" (Sindrome del Mondo Intenso) proposto da neuroscienziati Henry e Kamila Markram del Brain Mind Institute in Svizzera, che descrive la condizione autistica come il risultato di circuiti neurali iperfunzionanti che portano ad un perenne stato di sovraeccitazione.


E´ importante notare che nello studio condotto da Galán e Pérez Velázquez, i soggetti sperimentali erano tutti Asperger o HFA con QI nella norma e verbali. Una nota importante che ci sentiamo di aggiungere è che non è automatico che questo studio si possa generalizzare a tutta la popolazione autistica. Diversi studi hanno mostrato una minore attività neurologica in soggetti autistici e soprattutto in modelli murini dell´autismo. La diatriba tra la Teoria della Coerenza Centrale Debole e la Teoria del Mondo Intenso, quindi potrebbe non concludersi con una vera scelta, ma con una migliore tipizzazione dei diversi sottogruppi che compongono lo Spettro.
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