Notizia

Jun 23, 2023

Prime mappe complete del cervello infantile rev

I ricercatori hanno costruito le prime mappe funzionali complete e a grana fine dello sviluppo del cervello infantile da migliaia di scansioni MRI, fornendo un nuovo strumento per studiare la neuroanatomia e

I ricercatori hanno costruito le prime mappe funzionali complete e a grana fine dello sviluppo del cervello infantile da migliaia di scansioni MRI, fornendo un nuovo strumento per studiare la neuroanatomia e i disturbi dello sviluppo neurologico.

eLife

Gli scienziati hanno costruito una serie completa di mappe funzionali delle reti cerebrali dei neonati, fornendo dettagli senza precedenti sullo sviluppo del cervello dalla nascita ai due anni.

Le mappe di parcellizzazione della corteccia cerebrale infantile, pubblicate oggi su eLife, hanno già fornito nuove informazioni su quando le diverse funzioni cerebrali si sviluppano durante l’infanzia e forniscono preziosi riferimenti pubblicamente disponibili per i primi studi sullo sviluppo cerebrale.

La parcellizzazione corticale è un mezzo per studiare la funzione cerebrale dividendo la materia grigia corticale in diverse posizioni in "pacchetti". Le scansioni della risonanza magnetica funzionale (fMRI) vengono eseguite quando il cervello è in uno stato inattivo di "riposo", insieme alle misurazioni della connettività cerebrale, per studiare la funzione cerebrale all'interno di ciascun pacco.

Studi precedenti hanno creato mappe di parcellizzazione basate sulla connettività fMRI in stato di riposo nel cervello adulto. Tuttavia, queste mappe non sono adatte allo studio del cervello infantile a causa delle differenze significative nell’organizzazione funzionale del cervello tra neonati e adulti.

"Creare mappe di parcellizzazione cerebrale specifiche per il bambino è stata impegnativa, a causa delle difficoltà nell'acquisizione di immagini cerebrali infantili ad alta risoluzione e nell'elaborazione di queste immagini, che in genere hanno un contrasto basso e in rapido cambiamento tra i diversi tessuti cerebrali durante questo periodo di sviluppo", spiega First autore Fan Wang, ora professore associato presso l'Università di Xi'an Jiaotong, Cina. “Abbiamo sviluppato un nuovo metodo che cattura modelli funzionali a grana fine dei singoli neonati, per generare una serie completa di mappe di parcellizzazione specifiche per età e indipendenti dall’età che faciliteranno la ricerca di neuroimaging pediatrico”.

Wang e colleghi hanno utilizzato 1.064 scansioni MRI funzionali ad alta risoluzione e 394 scansioni MRI strutturali di neonati dalla nascita ai due anni di età, raccolte come parte del consorzio del progetto UNC/UMN Baby Connectome.

Per catturare modelli dettagliati di transizione netta tra le aree del cervello, il team ha combinato un metodo convenzionale di mappatura delle pieghe corticali (regioni del cervello) in tutti gli individui, con un nuovo algoritmo che sovrappone gradienti di connettività funzionale per ciascuna regione sul cervello. scansioni di ciascun bambino. Ciò ha permesso loro di stabilire connessioni più accurate e significative tra le corrispondenti aree di funzionalità tra gli individui, con conseguente caratterizzazione dettagliata dei confini funzionali del cervello. Questo è stato poi utilizzato per generare mappe di parcellizzazione funzionale a grana fine specifiche per neonati di età compresa tra tre mesi e due anni, nonché mappe indipendenti dall'età.

La parcellizzazione infantile indipendente dall'età era molto simile ad alcune aree cerebrali precedentemente definite nelle mappe di parcellizzazione degli adulti, con i confini delle parcelle conformi a quelli osservati nel cervello adulto. Ma le mappe infantili hanno rivelato nuove intuizioni sullo sviluppo della funzione cerebrale.

In primo luogo, i risultati suggeriscono che una forma primitiva di reti funzionali cerebrali è presente all’età di tre mesi, quando il sistema sensoriale è più sviluppato rispetto ai sistemi di ordine superiore come la cognizione e il comportamento. Il team ha anche identificato una tendenza precedentemente non segnalata di fluttuazioni complesse nell’attività funzionale e nell’organizzazione della rete nelle diverse età man mano che si sviluppa la funzione cerebrale, che sono molto diverse dai modelli osservati nello sviluppo iniziale della struttura cerebrale. Queste fluttuazioni potrebbero riflettere diverse tappe fondamentali del comportamento e delle capacità cognitive che emergono in età diverse durante l’infanzia. Infine, si è verificato un aumento dell’efficienza locale – il collegamento di lotti con lotti vicini – con l’età, riflettendo una crescente maturità funzionale.

"Il nostro metodo non solo ha catturato importanti schemi grossolani scoperti con metodi precedenti, ma ha anche rivelato confini funzionali molto più dettagliati con una risoluzione senza precedenti", afferma l'autore senior, Gang Li, professore associato di radiologia presso l'Università della Carolina del Nord a Chapel Hill, negli Stati Uniti. “I risultati suggeriscono che, anche se la connettività funzionale infantile potrebbe non essere così forte come negli adulti, è probabile che le unità organizzative di base siano presenti nel cervello infantile, e quindi le unità funzionali nei neonati potrebbero essere paragonabili in scala a quelle degli adulti. Queste mappe di parcellizzazione corticale infantile rappresentano una potente piattaforma per analizzare gruppi sempre più grandi di neonati e dati di neuroimaging pediatrico a risoluzione più elevata, fornendo una maggiore precisione per studi futuri sullo sviluppo neurologico”.