Insula come chiave per la forma del
cervello
LORENZO L.
BORGIA
NOTE E NOTIZIE - Anno XX – 17 giugno
2023.
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]
L’insula o lobo dell’insula o insula
di Reil è così chiamata perché un solco la circonda e la isola dalla
corteccia cerebrale circostante, rispetto alla quale è profonda e nascosta
dagli opercoli frontale parietale e temporale che la coprono come
introflessione del pallio. Con la sua parte profonda corrisponde al claustro e
poi, più internamente, al corpo striato. Solo nel cervello fetale l’insula è
ancora apprezzabile sulla superficie encefalica. L’insula non occupa tutta la
fossa silviana, ossia la fossa della scissura o solco
di Silvio: anteriormente e in basso si trova la regione pre-insulare,
posteriormente agli ultimi giri dell’insula, la regione retro-insulare.
L’insula propriamente detta, se osservata in sezione
frontale appare come una sporgenza profonda, sottostante i due labbri del solco
che la ricoprono come due coperchi (opercoli), allontanandola dalla superficie
emisferica di circa due centimetri e mezzo. Se si sollevano gli opercoli,
appare la superficie corticale dell’insula distinta dall’area circostante –
eccetto che in avanti – dal solco circolare dell’insula, e si vede che
la formazione è costituita da alcune circonvoluzioni disposte a ventaglio che
irradiano dalla parte sporgente alla base insulare[1].
Siamo abituati a menzioni neurofisiologiche dei
neuroni dell’insula come costituenti di nodi in reti che mediano aspetti
qualitativi delle esperienze affettivo-emotive, ma studi recenti hanno attratto
l’attenzione su un ruolo morfogenetico che individua l’insula come punto
focale intorno a cui il cervello prende forma.
I modelli esistenti di ripiegamento corticale non
spiegano perché l’insula presenta quella morfologia unica che abbiamo appena
descritto, né la sua localizzazione centrale nel cervello.
Arka N. Mallela e colleghi
hanno condotto un’esplorazione, soprattutto in termini di analisi quantitativa,
della morfologia e dello sviluppo peculiari di questa regione nascosta della
corteccia cerebrale, impiegando la MRI cerebrale fetale in utero, come quella
dell’adulto, e la DT (diffusion tractography). Questo studio ha evidenziato che l’insula
è divergente rispetto agli altri lobi, sia nella crescita che nella traiettoria
di sviluppo, con un’espansione dell’area superficiale molto inferiore, e con
una speciale forza conduttrice del processo di formazione delle pieghe
corticali. Mallela e gli altri ricercatori coordinati
da Ezequiel Goldschmidt, seguendo i processi di sviluppo,
sono giunti a risultati inediti e di grande interesse anche per campi delle
neuroscienze diversi da quello della morfogenesi del cervello dei mammiferi.
(Mallela
A. N. et al., Heterogeneous growth of the insula shapes the human brain.
Proceedings of the National
Academy of Sciences USA – Epub ahead
of print doi: 10.1073/pnas.2220200120,
2023).
La provenienza degli autori è la seguente: Department of Neurological Surgery, University of
Pittsburgh Medical Center, Pittsburg PA (USA); Department of Radiology, Harvard
Medical School, Boston (USA); Department of Radiology, Boston Children’s
Hospital, Boston, MA (USA).
L’elemento principale colto da Mallela
e colleghi è costituito da un flusso arcuato di cellule proveniente
dalla zona ventricolare e migranti in direzione radiale; tale corrente di
elementi cellulari in evoluzione maturativa curva intorno al nucleo
lenticolare per raggiungere l’insula. Poi, i ricercatori hanno
notato che l’espansione differente tra l’insula e gli altri lobi sembra risultare
nella formazione della scissura silviana e nella
definizione della geometria interlobare del cervello umano. Ma, prima di
esporre in sintesi la sperimentazione che ha portato ai rilevanti risultati di
questo studio, torniamo agli aspetti generali della morfogenesi, che incide
sulla neurofisiologia della corteccia e di tutto l’encefalo nel suo insieme.
Nella sezione “AGGIORNAMENTI” del sito è pubblicato,
come scheda introduttiva di un aggiornamento, un saggio dal titolo La
corteccia cerebrale – origini e conseguenze della sua configurazione, che
si invita a leggere per avere un quadro generale degli studi sulla morfologia
del pallio dell’encefalo umano. In particolare, dopo l’introduzione e un
paragrafo su anatomia e istologia della corteccia: §2. Come si formano le
circonvoluzioni; §3. La verifica dell’ipotesi di Van Essen; §4. Il
modello isometrico e la realtà sperimentale. Questa lettura fornisce il
resoconto di un sapere diventato ormai classico, dai riferimenti ai morfogeni
corticali Emx1 e Emx2 studiati da Boncinelli e collaboratori,
alle principali teorie sui processi che determinano la conformazione.
La ricerca dell’ultimo decennio è andata oltre quel
livello di conoscenza, che possiamo sintetizzare con le parole di Pasko Rakic del 2009: il cervello umano consiste in un preciso
e stereotipato arrangiamento di lobi, giri primari e connettività fondamentale,
che è alla base della cognizione umana (Rakic P., Nature Reviews
Neuroscience 10, 724-735, 2009). Lo sviluppo di questo arrangiamento, a
quasi tre lustri di distanza, rimane poco definito. I modelli correnti spiegano
la girificazione (o formazione delle circonvoluzioni) primaria
individuale, ma non rendono conto in modo esaustivo della configurazione
globale dei lobi del cervello (Tallinen T., Chung J. Y.,
Biggins J. S., Mahadevan
L., Proceedings of the National Academy of Sciences USA 111,
12667-12672, 2014; Van Essen D. C., Nature 385, 313-318, 1997).
L’insula, che abbiamo descritto nella sua particolare
sede nella fossa silviana, è unica in termini di
morfologia delle circonvoluzioni e dimensioni, e questa particolarità, studiata
quantitativamente da Mallela e colleghi, si conferma esclusiva
per anatomia e posizione nel cervello, e rivela la sua origine nel corso dello
sviluppo fetale. I ricercatori hanno individuato differenze quantitative nei pattern
di migrazione embriogenetica verso l’insula, che sembrano responsabili
delle sue peculiarità. Mallela e colleghi hanno
calcolato dati morfologici nell’insula e negli altri lobi del cervello in 107 individui
adulti e in un atlante cerebrale fetale in utero costituito da 81 feti fisiologici.
Nell’utero, l’insula cresce in ordine di magnitudine
più lentamente di tutti gli altri lobi cerebrali e presenta solchi meno
profondi, con una minore curvatura e una minore complessità di superficie sia
negli adulti che nel feto, durante l’embriogenesi. L’analisi di proiezione
sferica ha dimostrato che il nucleo lenticolare ostruisce dal 60 al 70% delle
vie radiali dalla zona ventricolare (VZ) all’insula, forzando una migrazione
curva all’insula in contrasto con una via radiale diretta.
Impiegando la DT (diffusion
tractography) fetale, i ricercatori hanno
identificato fascicoli gliali radiali che originano dalla VZ e curvano
intorno al nucleo lenticolare per formare l’insula.
Questi risultati confermano i modelli esistenti di
migrazione radiale alla corteccia e illustrano nuovi elementi, che rivelano uno
sviluppo insulare diverso dallo sviluppo cerebrale, suggerendo un ruolo chiave dell’embriogenesi
dell’insula per lo sviluppo del resto dell’encefalo, e fornendo spunti
interpretativi per una migliore comprensione delle malformazioni corticali e della
fisiologia e patologia insulare.
L’autore della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e
invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del
sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
Lorenzo L.
Borgia
BM&L-17 giugno 2023
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16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484, come organizzazione scientifica
e culturale non-profit.
[1] Nelle trattazioni anatomiche
classiche (Testut & Latarjet) si riconosce un grande solco dell’insula
che la divide in due parti: lobulo anteriore e lobulo posteriore, poi
descritti nel dettaglio della morfologia che li caratterizza.