Un team di ricercatori internazionali guidati dall'Università di Cambridge e dal National Institutes of Health degli Stati Uniti ha utilizzato una nuova tecnica per mappare la connettività del cervello umano utilizzando le scansioni cerebrali da uno scanner per risonanza magnetica (MRI) e trovato una correlazione tra il livello di connettività cerebrale e QI.
Lo studio è pubblicato sulla rivista Neuron.
Recentemente, molti ricercatori si sono uniti allo sforzo di mappare le connessioni nel cervello e capire in che modo si tratta di comportamenti umani importanti, come l'intelligenza e i disturbi della salute mentale.
"Studiare il "connettoma", o la mappa della connettività del cervello, è cruciale per la nostra comprensione dell'architettura neurale di base ", ha detto Jakob Seidlitz, il ricercatore principale e un dottorando alla Programma di studiosi NIH Oxford-Cambridge.
Quanto è connesso il tuo cervello?
Il team ha utilizzato uno scanner 3T MRI convenzionale (3T che indica la forza del campo magnetico), per acquisire le scansioni cerebrali di 296 che sviluppano tipicamente volontari adolescenti. Dopo averli confrontati tutti, i ricercatori hanno convalidato i risultati confrontando le scansioni cerebrali di altri volontari 124.
Attraverso una tipica risonanza magnetica, i ricercatori possono vedere una singola immagine del cervello, da cui possono calcolare le molteplici caratteristiche strutturali del cervello. Possono esserci fino a 10 caratteristiche diverse che descrivono ogni regione del cervello.
Ogni volta che i ricercatori hanno visto due regioni del cervello che condividevano caratteristiche simili, presumevano che le regioni fossero una rete connessa e la chiamavano "somiglianza morfometrica".
Utilizzando questa rete di somiglianza morfometrica (MSN), sono stati in grado di costruire una mappa di connectome, dimostrando quanto fossero ben collegati gli hub.
"Utilizziamo strumenti non invasivi come la risonanza magnetica per ottenere queste mappe, ma ci sono sempre delle limitazioni", ha affermato Seidlitz. "Il nostro nuovo metodo affronta alcune di queste limitazioni e, facendo ciò, riteniamo che possa aiutare a fornire nuove informazioni su come sono organizzati i cervelli individuali."
I ricercatori hanno scoperto che il livello di connettività negli MSN nelle regioni del cervello è correlato a funzioni di ordine superiore, come la risoluzione dei problemi, il linguaggio e l'intelligenza. Più forti sono le connessioni, più alto è il livello di QI della persona. Mentre il QI variava tra i partecipanti, gli MSN rappresentavano circa il 40 percento di questa variazione.
"Abbiamo visto un chiaro legame tra la "confusione" delle regioni cerebrali di ordine superiore - in altre parole, quanto fossero densamente connesse al resto della rete - e il QI di un individuo ", ha detto Seidlitz in dichiarazione. "Questo ha senso se si pensa che gli hub consentano il flusso di informazioni intorno al cervello: più forti sono le connessioni, migliore è il cervello nell'elaborazione delle informazioni."
Cosa ci può dire un connettoma
Attraverso questa semplice tecnica di mappatura del cervello, i ricercatori possono comprendere ed esplorare molte cose. Ad esempio, anziché fare affidamento sui test del QI, possiamo ottenere una migliore visione dell'intelligenza di una persona osservando il connessone creato dalle scansioni cerebrali della RM della persona.
I ricercatori sperano anche di utilizzare la connettività cerebrale per capire come i sintomi dei disturbi mentali, come l'ansia e la depressione, derivano dalle differenze di connettività all'interno del cervello.
"I risultati ... suggeriscono che l'intelligenza individuale potrebbe derivare, in parte, dal profilo di connettività del cervello di quell'individuo", ha detto Seidlitz. "Speriamo che questi risultati forniscano una prova del concetto secondo cui le reti di somiglianza morfometrica (MSN) non riguardano solo l'anatomia ma anche i costrutti comportamentali".
Con il nuovissimo scanner Terra XR di Siemens 7T appena installato e molto più potente a Cambridge, il team spera di generare una mappatura ancora più precisa del cervello umano. Il team progetta di continuare lo studio per capire perché alcuni cervelli sono più collegati di altri.
"Ciò che ciò non ci dice, tuttavia, è da dove proviene esattamente questa variazione", ha detto Seidlitz in a dichiarazione. “Ciò che rende alcuni cervelli più connessi di altri - per esempio, dipende dalla loro genetica o dalla loro educazione? E in che modo queste connessioni si rafforzano o si indeboliscono attraverso lo sviluppo? "
Seidlitz intende estendere il metodo per studiare le persone con disturbi del cervello e applicarle ad alcuni dataset clinici.
