Il cervello
si muove con le contrazioni addominali
LORENZO L. BORGIA
NOTE E
NOTIZIE - Anno XXIII – 02 maggio 2026.
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]
Il cervello si muove
all’interno del cranio, ma l’origine e il significato fisiologico di questo
movimento non sono noti. Non ci riferiamo alle piccole scosse che percorrono
l’encefalo come onde di propagazione della pulsazione cardiaca o ai minimi
spostamenti impressi dalla meccanica dell’escursione respiratoria, ma agli
impercettibili movimenti generati negli animali e nell’uomo dalla locomozione.
Questi moti minimi nell’animale sveglio sono stati scarsamente indagati.
C. Spencer Garborg e
colleghi coordinati da Patrick J. Drew hanno condotto uno studio sull’encefalo
murino mediante microscopia bifotonica diretta in più piani dello spazio, in
animali svegli, per indagare l’origine della forza meccanica che imprime
movimenti al cervello, in rapporto con l’esecuzione di atti locomotori.
Gli esiti dello studio sono
di sicuro interesse e stimolano la prosecuzione delle indagini.
(Garborg C. S. et al., Brain motion is driven
by mechanical coupling with the abdomen.
Nature
Neuroscience – Epub ahead of print doi: 10.1038/s41593-026-02279-z, 2026).
La provenienza degli autori è la seguente: Penn State Neuroscience Institute - University
Park, The Pennsylvania State University, University Park, PA (USA); Center for
Neural Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, PA
(USA); Department of Biomedical Engineering, The Pennsylvania State University,
University Park, PA (USA); Department of Engineering Science and Mechanics, The
Pennsylvania State University, University Park, PA (USA); Auckland Bioengineering
Institute, The University of Auckland, Auckland (Nuova Zelanda);
Department of Physiology, Michigan State University, East Lansing, MI (USA);
Department of Mechanical Engineering, The Pennsylvania State University,
University Park, PA (USA); Center for Quantitative Imaging, The Pennsylvania
State University, University Park, PA (USA); Department of Biology, Department
of Mathematics, The Pennsylvania State University, University Park, PA (USA); Department
of Neurosurgery, The Pennsylvania State University, University Park, PA (USA).
I movimenti del cervello, noti negli
animali anestetizzati e negli esseri umani in posizione supina, sono fenomeni
meccanici passivi strettamente dipendenti dalle pulsazioni prodotte dalla
sistole cardiaca e dalle onde generate dalla meccanica respiratoria. Una
questione diversa è rappresentata da movimenti del cervello registrati
nell’animale sveglio e attivo, e associati alla locomozione e, verosimilmente,
ad altri movimenti corporei.
Le osservazioni condotte su cervello
di topi in attività mediante microscopia bifotonica hanno consentito di
rilevare e registrare movimenti nell’ordine di pochi micron, primariamente
all’interno dei piani dell’imaging, secondo le direzioni
“mediale-laterale” e “caudale-rostrale”.
L’oggettività di questi rilievi è
indiscutibile, pertanto si è cercato di formulare ipotesi da sottoporre a
vaglio sperimentale circa l’origine fisiologica del fenomeno. Il problema è che
una forza deve essere esercitata in modo efficace sull’encefalo perché si
produca il movimento, ma l’isolamento del sistema nervoso centrale mediante la
teca cranica e la colonna vertebrale, e la sua “sospensione-ammortizzazione” ottenuta
soprattutto grazie al fluido cerebro-spinale circolante nelle cavità intranevrassiali
e subaracnoidee, rendono difficile la propagazione meccanica.
Tuttavia, nonostante questa
separazione, durante la locomozione nei topi la pressione intracranica cresce,
da un livello di base pari a circa 5 mm di Hg, a più di 20 mm di Hg, indicando
l’effetto meccanico di una forza esercitata sull’encefalo in associazione con i
movimenti necessari a percorrere l’ambiente.
L’aumento della pressione
intracranica durante la locomozione non è dovuto a fattori emodinamici, che
sono stati esclusi mediante verifica sperimentale, e si ritiene improbabile che
lo si possa considerare un epifenomeno, in quanto il movimento cerebrale
associato alla locomozione eccita neuroni sensitivi presenti nella dura
meninge: questo rilievo sensitivo del movimento è stato considerato la
prova di un monitoraggio attivo degli spostamenti dell’encefalo che,
quindi, potrebbero avere un preciso ruolo fisiologico. L’ipotesi che appare più
convincente agli autori dello studio è che il ruolo del movimento dell’encefalo
consista nel facilitare la circolazione del fluido interstiziale (ISF) e del
fluido cerebrospinale (CSF). Infatti, poiché il cervello manca di vasi
linfatici interni per la rimozione degli scarti, necessariamente deve essere
aiutato da forze meccaniche, quali la pulsazione arteriosa, la vasodilatazione
e la vasocostrizione che favoriscano circolazione e drenaggio verso il sistema
glinfatico[1],
lungo lo spazio periarterioso all’interno del parenchima.
Numerosi studi – alcuni dei quali
sono stati da noi recensiti in queste “Note e Notizie” – hanno valutato la
fisiologia del CSF durante il sonno, caratterizzando dei pattern
specifici. Con ogni probabilità, le forze che determinano i movimenti cerebrali
guidano movimenti del CSF secondo pattern molto diversi da quelli che si
producono durante il sonno.
Patrick J. Drew, C. Spencer Garborg
e colleghi hanno visualizzato il movimento della corteccia cerebrale dorsale in
topi svegli col capo fissato, mediante microscopia bifotonica multiplanare ad
alta velocità. I movimenti rilevati e documentati dai ricercatori erano diretti
primariamente in direzione rostrale e laterale e sono risultati strettamente
correlati con la locomozione, ma non con la respirazione o con il ciclo
cardiaco.
Specificamente, il movimento del
cervello era guidato dalle contrazioni dei muscoli addominali che
attivavano una connessione vascolare simil-idraulica tra il sistema nervoso e
la cavità addominale. Il fenomeno poteva essere indotto in modo simile mediante
una pressione esercitata sull’addome.
Modelli di simulazione, sperimentati
da Spencer Garborg e colleghi, suggeriscono che i movimenti possono spingere il
fluido interstiziale (ISF) attraverso il cervello e fuori delle strutture
encefaliche nello spazio subaracnoideo, nella direzione opposta del
flusso del fluido descritta durante il sonno.
Questi risultati suggeriscono che il
cervello sia legato meccanicamente al compartimento addominale, e che il flusso
del fluido nel cervello possa essere accoppiato ai movimenti corporei.
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-02 maggio 2026
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