Il cervello e il midollo spinale sono i pilastri centrali del sistema nervoso centrale (SNC) umano, che orchestrano tutto, dal movimento alle sensazioni. Nonostante i significativi progressi delle neuroscienze, la nostra comprensione dell’interazione tra questi due componenti cruciali del SNC rimane limitata. Una visione olistica del sistema nervoso centrale nel suo complesso faciliterà lo sviluppo di terapie per i disturbi neurologici, in particolare quelli che colpiscono sia il cervello che il midollo spinale, come le lesioni del midollo spinale e le malattie neurodegenerative.
Questa ricerca ci permette di guardare al sistema nervoso centrale nel suo complesso, il che è fondamentale se vogliamo sviluppare terapie efficaci che mirino a patologie neurologiche complesse.
D imitri Van De Ville, Laboratorio di elaborazione delle immagini mediche (MIP:lab)Per colmare questa lacuna, gli scienziati dell’Istituto Neuro X dell’EPFL, del Dipartimento di Radiologia e Informatica Medica dell’Università di Ginevra e dell’Istituto Neurologico di Montreal dell’Università McGill (The Neuro) hanno sviluppato uno strumento che fa progredire significativamente la nostra comprensione dell’organizzazione del sistema nervoso centrale. Il loro nuovo studio, pubblicato sulla rivista Imaging Neuroscience, è riuscito a mappare la connettività funzionale tra il cervello umano e il midollo spinale, fornendo una visione più dettagliata di come queste due componenti critiche interagiscono.
"Questa ricerca ci permette di vedere il sistema nervoso centrale nel suo complesso, il che è fondamentale se vogliamo sviluppare terapie efficaci che mirino a condizioni neurologiche complesse. Lo strumento di imaging - un insieme di tecnologie e protocolli - migliora notevolmente la nostra comprensione dell’organizzazione somatotopica. Ciò significa che ora possiamo vedere come le diverse parti del corpo sono mappate su aree specifiche del cervello e del midollo spinale", spiega Dimitri Van De Ville, direttore del Medical Image Processing Laboratory (MIP:lab) dell’EPFL e uno dei principali autori dello studio.
Reti in dettaglio
Questa scoperta, ottenuta grazie a un’analisi dettagliata dei dati simultanei di risonanza magnetica funzionale (fMRI) del cervello e del midollo spinale cervicale, fornisce informazioni senza precedenti sul modo in cui il cervello e il midollo spinale lavorano insieme per rappresentare il corpo nel suo complesso. Il risultato è una mappa del corpo che abbraccia i diversi livelli del SNC.Basandosi su precedenti ricerche sulle tecniche di imaging funzionale sviluppate al MIP:lab, il gruppo ha utilizzato modelli algoritmici per isolare e identificare specifiche regioni di interesse sia nel cervello che nel midollo spinale. Per quanto riguarda il midollo spinale, questo approccio ha permesso di delineare con precisione i segmenti della colonna vertebrale responsabili dell’innervazione di diverse parti del corpo, migliorando così la nostra comprensione dell’organizzazione all’interno del midollo spinale stesso.
Per studiare le interazioni tra il cervello e il midollo spinale, i ricercatori hanno utilizzato analisi di connettività funzionale. Esaminando l’attività sincronizzata tra il cervello e il midollo spinale, hanno potuto scoprire come aree specifiche del cervello e del midollo spinale corrispondano a diverse parti del corpo. Questo approccio ha fornito una mappa dettagliata delle reti che collegano il cervello e il midollo spinale, offrendo nuove conoscenze sul funzionamento del sistema nervoso centrale come un tutt’uno.
I nostri risultati dimostrano che anche a riposo il cervello e il midollo spinale conservano una mappa precisa del corpo. Questa conoscenza potrebbe contribuire allo sviluppo di trattamenti più precisi.N awal Kinany
Un quadro metodologico per il progresso
"I nostri risultati dimostrano che anche a riposo il cervello e il midollo spinale conservano una mappa precisa del corpo", spiega Nawal Kinany, coautrice dell’articolo. E aggiunge: "Il quadro metodologico introdotto in questa ricerca è essenziale per fare progressi in questo campo e può essere utilizzato anche in ambito clinico, ad esempio per studiare la riorganizzazione del SNC dopo una lesione o un’amputazione dell’arto. In futuro, queste conoscenze potrebbero contribuire allo sviluppo di trattamenti e interventi più precisi, migliorando così i risultati dei pazienti".Un’altra innovazione fondamentale è stata la capacità dei ricercatori di superare le sfide tecniche legate all’acquisizione simultanea di immagini di due parti anatomicamente distinte del sistema nervoso centrale, che tradizionalmente richiedono scansioni separate. I dati sono stati raccolti presso il Montreal Neuro Centre, sotto la supervisione di Julien Doyon, ricercatore di punta nel settore e collaboratore chiave del progetto. La sua esperienza nel campo della neuroimmagine e le strutture all’avanguardia del laboratorio hanno svolto un ruolo cruciale nella raccolta dei dati fMRI di alta qualità che hanno reso possibile questa mappatura dettagliata della connettività tra cervello e midollo spinale.
Integrando tecniche di imaging all’avanguardia e ricerca collaborativa, i risultati forniscono un quadro fondamentale per le future esplorazioni della funzione e della disfunzione del SNC.
