Nuove prove per un periodo critico di neuroplasticità nel lobo frontale durante l'adolescenza

Nuove prove per un periodo critico di neuroplasticità nel lobo frontale durante l'adolescenza

In un articolo pubblicato su Progress in Neurobiology, i neuroscienziati della School of Medicine dell’Università di Pittsburgh hanno descritto nuove prove convincenti per un periodo critico di neuroplasticità nella regione frontale del cervello durante l’adolescenza, un periodo in cui si verificano gravi malattie mentali come la depressione e la schizofrenia e il comportamento a rischio raggiunge il picco.

Utilizzando più del doppio della risoluzione di una tipica scansione di risonanza magnetica, i ricercatori hanno scoperto cambiamenti legati all’età nell’equilibrio relativo dei neurotrasmettitori inibitori ed eccitatori nella corteccia prefrontale – un’area del cervello responsabile della cognizione, del processo decisionale, della memoria a breve termine e della moderazione del comportamento sociale. Lo studio amplia la comprensione degli scienziati sulla neuroplasticità critica nell'infanzia fornendo la prima prova della plasticità nella corteccia frontale nell'adolescenza.

La corteccia prefrontale è tipicamente descritta come il “leader del cervello”. Invece di suonare uno strumento specifico, coordina più strumenti e regioni del cervello per determinare funzioni complesse come la percezione o il controllo delle emozioni”.

Beatriz Luna, Ph.D., autrice senior, professore di psichiatria al Pitt

"Questo documento fornisce prove biologiche di ciò che tutti sospettavamo riguardo al comportamento degli adolescenti", ha aggiunto Luna. “L’adolescenza è il periodo in cui la cognizione è specializzata nel supportare la transizione all’età adulta e nel determinare traiettorie di sviluppo cerebrale permanenti che possono essere deragliate, ad esempio, nella malattia mentale”.

L’adolescenza è una fase unica dello sviluppo che ha sconcertato ricercatori e genitori per generazioni. Questo periodo di crescita e sviluppo, caratterizzato da una maggiore ricerca di sensazioni, adattivo per acquisire nuove esperienze necessarie per la specializzazione del cervello in età adulta, inizia con l'inizio della pubertà e generalmente si stabilizza quando la persona raggiunge i 18 anni o poco più.

La plasticità cerebrale nel periodo critico è innescata da una maggiore funzione eccitatoria rispetto alla funzione inibitoria, segnalando che i sistemi neuronali devono riorganizzarsi per ritrovare l’equilibrio.

Nell'ambito dello studio, gli scienziati hanno esaminato i livelli di due sostanze chimiche del cervello - glutammato e acido gamma-aminobutirrico, o GABA - nella corteccia frontale. Il glutammato e il GABA sono entrambi abbondanti nel cervello. I neuroni utilizzano il glutammato per inviare segnali di attivazione o eccitazione attraverso i loro germogli, mentre il GABA viene utilizzato per smorzarli e inibire l'attivazione cerebrale. Questo equilibrio tra eccitazione e inibizione è cruciale per il cervello e per ciò che lo sviluppo cerebrale mira a raggiungere.

A differenza degli studi precedenti che utilizzavano tecniche di imaging cerebrale meno sensibili ed esaminavano solo i livelli di glutammato o GABA, lo studio di Luna e del suo gruppo esamina l'equilibrio tra questi due neurotrasmettitori misurando i loro livelli con un grado di precisione più elevato.

Utilizzando l'imaging cerebrale dal vivo e ad alta risoluzione in 144 partecipanti adolescenti e adulti, i ricercatori hanno scoperto che l'equilibrio tra glutammato eccitatorio e GABA inibitorio aumenta nell'età adulta. Questo aumento è dovuto principalmente ad una significativa diminuzione dei livelli di glutammato, che si avvicinano ai livelli di GABA con l’aumentare dell’età.

Insieme, i risultati mettono in luce la plasticità del periodo critico nella corteccia frontale del cervello e sottolineano che durante l’adolescenza, la modellatura dinamica della regione del cervello che supporta la cognizione e il controllo cognitivo ha importanti implicazioni su come comprendiamo i meccanismi biologici di una maggiore ricerca di sensazioni e altri comportamenti adattivi che supportano i percorsi del cervello adulto. Ampliare la comprensione dei cambiamenti chimici nel cervello e definire i meccanismi biologici normativi della plasticità cerebrale è fondamentale per sviluppare terapie mirate ai disturbi mentali.

"È importante esaminare i cambiamenti fondamentali nel cervello che guidano la transizione dall'adolescenza all'età adulta", ha affermato l'autrice principale Maria Perica, stagista ricercatrice in psicologia clinica presso Pitt. “La conoscenza incompleta dello sviluppo normativo del cervello limita la nostra comprensione di ciò che guida alcuni dei cambiamenti che vediamo clinicamente”.

Altri autori di questo studio includono Finnegan Calabro, Ph.D., Bart Larsen, Ph.D., Will Foran, Ph.D., Victor Yushmanov, Ph.D. e Chan-Hong Moon, Ph.D., tutti di Pitt; Hoby Hetherington, Ph.D., dell'Università del Missouri; e Brenden Tervo-Clemmens, Ph.D., del Massachusetts General Hospital e della Harvard Medical School.

Questa ricerca è stata supportata dal National Institutes of Health (Grant MH067924) e dalla Staunton Farm Foundation.

Fonte:

Università di Pittsburgh

Riferimento:

Perica, MI, et al. (2022) Lo sviluppo del GABA frontale e del glutammato supporta l'equilibrio eccitazione/inibizione dall'adolescenza all'età adulta. Progressi in neurobiologia. doi.org/10.1016/j.pneurobio.2022.102370.

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