Sviluppo in utero della sostanza bianca umana
DIANE RICHMOND
NOTE E NOTIZIE - Anno XVIII – 15 maggio 2021.
Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org
della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia).
Oltre a notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società,
la sezione “note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici
selezionati fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste
e il cui argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
Lo studio dello sviluppo embriogenetico della sostanza
bianca costituisce il centro da cui si irradiano numerosi percorsi
sperimentali, filoni di ricerca e branche di studio neurobiologico. Dalla comprensione
dei ruoli degli oligodendrociti nella formazione e nella riproduzione della
mielina, alle stime di sviluppo dell’encefalo umano e delle sue capacità
cognitive in base grado di maturazione mielinica della corteccia cerebrale, l’elenco
completo di tutti i processi che hanno luogo durante lo sviluppo intrauterino
della sostanza bianca o sono influenzati nella vita post-natale dalla gliogenesi primaria sarebbe molto lungo.
È innegabile che le aspettative sul contributo che
ci si attende da questo lavoro sperimentale per la comprensione della patologia
della mielina, soprattutto per ciò che concerne la patogenesi di processi a
forte determinazione genetica, sono molto elevate e non saranno soddisfatte in
tempi brevi.
Di recente si è andata specializzando una linea di
ricerca basata sull’impiego della risonanza magnetica strutturale fetale (fetal magnetic resonance imaging, MRI) per seguire nello sviluppo l’evoluzione
della sostanza bianca, riconoscerne le traiettorie maturative, identificare le
priorità temporali e l’ordine di formazione delle principali vie e strutture mieliniche
dell’encefalo. Tali studi hanno consentito di accertare che i principali fasci
di sostanza bianca cerebrale si sviluppano con estrema rapidità tra il secondo
e il terzo trimestre di gravidanza seguendo sempre un ordine gerarchico
ben definito. La struttura e l’integrità di queste connessioni di sostanza
bianca ha un ruolo fondamentale nel supportare la coordinazione e l’efficienza
delle reti neuroniche nelle loro dinamiche funzionali.
La visione corrente di questi processi si è formata
sull’analisi dei dati post-mortem, ma la MRI fetale può catturare lo
sviluppo dell’encefalo nel suo insieme, in vita, mentre funziona e
impercettibilmente si sta evolvendo; un’osservazione privilegiata che può
fornire elementi di conoscenza impossibili da dedurre analizzando i preparati
istologici di tessuto cerebrale prelevato da aborti. Sian Wilson e colleghi
hanno valutato una quantità di dati tratti da rassegne di “stato dell’arte”
delle conoscenze e hanno impiegato metodi di analisi elaborati specificamente
per studiare la MRI fetale allo scopo di delineare le associazioni del cervello
in evoluzione, le proiezioni e le vie che vanno a costituire la struttura
bianca del corpo calloso.
I risultati dello studio sono quanto mai
interessanti, e individuano traiettorie di maturazione eterogenee e specifiche
per tratti differenti, suggerendo l’esistenza di meccanismi biologici
regionalmente distinti per la costruzione del connettoma cerebrale
intrauterino.
(Wilson S.
et al., Development of human white matter pathways in utero over
the second and the third trimester. Proceedings
of the National Academy of Sciences USA 118 (20) e2023598118 – Epub ahead
of print doi: 10.1073/pnas. 2023598118, 2021).
La provenienza degli autori è la seguente: Centre for
the Developing Brain, School of Biomedical Engineering and Imaging Sciences,
King’s College London, London (Regno Unito); Centre
for the Neurodevelopmental Disorders, King’s College London, London (Regno Unito); Biomedical Image Technologies, ETSI Telecommunication,
Politechnical University of Madrid, Madrid (Spagna); Biomedical Research Networking Center in
Bioengineering, Biomaterials and Nanomedicine (CIBER-BBN), Madrid (Spagna); Children’s Neurosciences, Evelina London Children’s
Hospital, NHS Foundation Trust, London (Regno Unito);
Department of Electrical Engineering (ESAT/PSI), Katholieke
Universiteit Leuven, Leuven (Belgio); Department of
Neuroimaging, Institute of Psychiatry, Psychology and Neuroscience, King’s College
London, London (Regno Unito).
Durante il
secondo e il terzo trimestre di gravidanza, nella donna il rapido sviluppo del
sistema nervoso centrale è sostenuto da processi fondamentali, quali la
migrazione neuronica, l’organizzazione cellulare, la stratificazione della
corteccia cerebrale e la formazione della mielina. In questa fase, la crescita
della sostanza bianca e la sua maturazione costituisce il fondamento morfo-funzionale
per la costituzione di una grande ed efficiente rete di connessioni.
La conoscenza dettagliata di questa traiettoria evolutiva
nel cervello sano del feto umano è ancora limitata, in gran parte per problemi
tecnici che non consentono di ottenere scansioni ottimali alla MRI e dunque
dati di alta qualità necessari a definire riferimenti sicuri per una “popolazione”
così particolare. Per tale motivo, Sian Wilson e colleghi hanno impiegato dei
dati con un alto grado di risoluzione ottenuti dalla banca dati dello Human
Connectome Project; in particolare, high-resolution
(HD) multishell motion-corrected
diffusion weighted MRI
(dMRI) scansioni tomografiche del repertorio fetale (fetal Human Connectome Project), per
caratterizzare la maturazione in utero della microstruttura della sostanza
bianca in 113 feti dalle 22 alle 37 settimane di gestazione.
In tal modo, Sian Wilson e colleghi hanno definito 5
fascicoli principali di sostanza bianca e caratterizzato i loro elementi microstrutturali,
impiegando sia la tradizionale DT (diffusion
tensor) sia modelli di multishell
e multitissue. Hanno trovato trend di
maturazione unici nelle fibre talamocorticali comparate con le fibre dei
tratti di associazione e hanno identificato differenti tendenze di maturazione
all’interno di specifiche sezioni del corpo calloso. Mentre l’incremento
di maturazione lineare nell’anisotropia frazionale è stato visto nello splenio
del corpo calloso, sono state rilevate tendenze non-lineari complesse nella
maggioranza degli altri tratti di sostanza bianca, con un iniziale decremento
nell’anisotropia frazionale nella fase gestazionale precoce, seguito da un incremento
tardivo.
Quest’ultimo aspetto è di particolare interesse in
quanto questo dato differisce marcatamente dalle tendenze precedentemente
descritte nei neonati pretermine ex utero, suggerendo che questi dati
fetali normativi possano fornire rilevanti elementi di conoscenza circa le
anomalie di connettività sottostanti le alterazioni neuroevolutive associate
alla nascita pretermine.
L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Isabella
Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura degli scritti di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del
sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
Diane Richmond
BM&L-15 maggio 2021
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