Nella prima infanzia, le tabelle di crescita vengono utilizzate per monitorare altezza, peso e circonferenza cranica, fungendo da strumento di screening per identificare lo sviluppo fisico. Durante questa finestra temporale, tra la prima infanzia e l’infanzia, il cervello continua a maturare ed è associato a traguardi evolutivi comportamentali. Questi traguardi includono il miglioramento della vista, delle funzioni sensoriali, del linguaggio e delle funzioni esecutive.
Sebbene le caratteristiche strutturali dello sviluppo cerebrale, a partire dalla nascita fino alla prima infanzia, siano state ampiamente descritte, i ricercatori stanno cercando di comprendere l’importanza vitale di tracciare lo sviluppo funzionale cerebrale precoce come passo verso la comprensione delle capacità cognitive.
Lo studio, condotto dall’autore principale Weili Lin, direttore del UNC Biomedical Research Imaging Center (BRIC), esamina le differenze funzionali negli stati sonno/veglia, le tabelle di sviluppo e le associazioni tra tabelle di crescita cerebrale e cognizione.
Grafici normativi di maturazione funzionale del cervello e di traguardi evolutivi
Pubblicato su Nature Human Behavior, i ricercatori hanno ottenuto scansioni MRI da 1091 bambini di età compresa tra la nascita e i sei anni. Hanno trovato misure oggettive di grafici normativi di maturazione funzionale del cervello e di traguardi evolutivi che abbracciano diversi domini cognitivi, includendo sia le cognizioni di base che quelle di ordine superiore.
Le curve di crescita normativa per otto reti funzionali includevano reti visive, somatomotorie, di default, di controllo, sottocorticali, limbiche e dell’attenzione dorsale e ventrale. Inoltre, i risultati hanno mostrato le caratteristiche evolutive di come queste reti interagiscono tra loro con l’età e di come le loro interazioni svolgano un ruolo chiave nella previsione delle cognizioni.
Ad esempio, lo studio ha evidenziato la traiettoria evolutiva della rete visiva, che è stata l’unica rete a mostrare una marcata diminuzione della connettività funzionale dopo aver raggiunto il suo picco durante i primi sei anni di vita. Funzioni visive, come il riconoscimento facciale/di oggetti e l’attenzione visiva, emergono intorno ai 5-7 mesi. Tuttavia, allo stesso tempo, i ricercatori hanno osservato una diminuzione che potrebbe riflettere la specializzazione del cervello in specifiche funzioni visive, con diverse parti del sistema visivo che iniziano ad assumere ruoli specifici. Lo studio suggerisce che connessioni cerebrali più forti riflettono solitamente uno sviluppo cerebrale complessivo, mentre una diminuzione delle connessioni all’interno di regioni specifiche potrebbe indicare che il cervello sta perfezionando tale sistema per compiti più specializzati durante la prima infanzia.
La connettività funzionale
Un’altra scoperta chiave ha mostrato come la rete sottocorticale abbia mantenuto una connettività funzionale relativamente stabile e alta durante i primi 6 anni di età. Queste funzioni cognitive all’interno della rete sottocorticale includono l’elaborazione delle emozioni, la formazione della memoria, l’elaborazione della ricompensa e funzioni automatiche (come la regolazione della frequenza cardiaca e della pressione sanguigna). Gli autori osservano che la ricerca ha dimostrato che neonati e bambini mostrano la capacità di rispondere agli stimoli emotivi, una risposta parzialmente regolata dalle regioni sottocorticali. Ciò dimostra anche come la connettività funzionale sia elevata e stabile nella rete sottocorticale, riflettendo quindi la maturazione precoce e i ruoli fondamentali nel funzionamento cognitivo e fisiologico nei primi 6 anni di vita. Lin spiega che queste potenziali applicazioni vanno oltre la neurologia e la pediatria.
“In particolare, i risultati potrebbero essere utilizzati per delineare le deviazioni dello sviluppo funzionale cerebrale rispetto alla popolazione normale in soggetti con potenziali disturbi di origine neuroevolutiva, come ADHD, autismo e così via”, ha affermato Lin, Professore Emerito di Neurologia presso il Dipartimento di Radiologia dell’UNC.
Identificare i bambini che potrebbero deviare dai normali intervalli di circonferenza cranica
Lin afferma che questo studio rappresenta il primo passo verso la definizione di tabelle normative per lo sviluppo funzionale cerebrale, generalizzabili alla popolazione generale. Le tabelle possono anche fornire un mezzo sensibile, oggettivo e quantitativo per identificare i soggetti le cui caratteristiche di sviluppo funzionale cerebrale potrebbero deviare dalle tabelle normative, in modo simile a come vengono utilizzate clinicamente le tabelle della circonferenza cranica.
“È importante sottolineare che, sebbene le tabelle della circonferenza cranica siano state ampiamente utilizzate per identificare i bambini che potrebbero deviare dai normali intervalli di circonferenza cranica, non forniscono informazioni sui substrati neurali sottostanti che portano alle deviazioni osservate”, ha affermato Lin. “Nel nostro caso, i grafici possono far luce su quali domini cognitivi e/o sulle interazioni tra diversi domini cognitivi potrebbero essere alterati. Le informazioni possono quindi essere potenzialmente utilizzate per la gestione dei pazienti e/o per orientare approcci interventistici”.
