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Scoperta la causa dell'assunzione di rischi negli adolescenti: crescita irregolare del cervello

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Perché alcuni adolescenti corrono più rischi di altri?

Scoperta la causa dellassunzione di rischi negli adolescenti

La ricerca suggerisce che due centri nel cervello, uno che induce gli adolescenti a correre dei rischi e l'altro che impedisce loro di agire su questi impulsi, maturano fisicamente a velocità diverse e che gli adolescenti con grandi differenze nel tasso di sviluppo tra queste due regioni del cervello hanno maggiori probabilità di essere a rischio.


Come qualsiasi genitore ti dirà, non esistono due figli che si comportano esattamente allo stesso modo. Fa parte di ciò che rende unico ogni individuo.

Allora, perché alcuni adolescenti corrono più rischi di altri?

L'ingegnere biomedico dell'Università del Delaware Curtis Johnson e la studentessa laureata Grace McIlvain pensano di avere un'idea.

La parte del cervello che spinge gli adolescenti a correre dei rischi è chiamata sistema socioemotivo. Il centro di controllo cognitivo del cervello, nel frattempo, è ciò che aiuta a impedire agli adolescenti di agire su questi impulsi.

In un articolo pubblicato di recente su NeuroImage, Johnson e McIlvain suggeriscono che questi due centri nel cervello maturano fisicamente a velocità diverse e che gli adolescenti con grandi differenze nel tasso di sviluppo tra queste due regioni del cervello hanno maggiori probabilità di essere a rischio.

Inoltre, il team di ricerca teorizza che è la struttura fondamentale del cervello che guida queste tendenze all'assunzione di rischi e al controllo.

Ciò che rende unico questo studio è che i ricercatori dell'UD ei loro collaboratori hanno utilizzato una tecnica chiamata elastografia a risonanza magnetica (MRE) per misurare in sicurezza le proprietà meccaniche del tessuto cerebrale come misura dello sviluppo cerebrale, piuttosto che l'attivazione di queste due regioni.

L'elastografia è un metodo di imaging delle proprietà meccaniche dei tessuti utilizzando uno scanner per la risonanza magnetica (MRI). In poche parole, i ricercatori scattano istantanee di come il cervello si deforma - o si piega - quando viene vibrato a basse frequenze, quindi sottopongono quelle immagini a uno specifico algoritmo per decodificare ciò che sta accadendo.

Johnson ha spiegato che la vibrazione MRE è sicura per tutte le età e fornisce meno movimenti di quelli che si verificano naturalmente nel cervello. Offre anche meno vibrazioni rispetto ad altri dispositivi progettati per i bambini, come i dondoli vibranti.

Johnson ha paragonato il processo a qualsiasi altro test sui materiali e ha affermato che la conoscenza del team di ricerca su come si deforma il tessuto li aiuta a interpretare ciò che sta accadendo sotto diverse vibrazioni.

Negli adulti, le tecniche MRE sono diventate popolari per lo studio di malattie, come l'Alzheimer, con ricerche che mostrano le relazioni tra memoria e prestazioni cognitive.

"Le tecniche MRE non sostituiscono altri aspetti dello studio dello sviluppo del cervello, ma possono fornire un modo più sensibile e obiettivo per osservare il cablaggio del cervello", ha detto Johnson, assistente professore presso il Dipartimento di Ingegneria Biomedica.

Mappatura dello sviluppo cerebrale degli adolescenti

Questa non è la prima volta che i ricercatori hanno osservato come due regioni del cervello interagiscono per formare un determinato output.

Ma la maggior parte di questo lavoro è stato svolto utilizzando la risonanza magnetica funzionale (fMRI), in cui i partecipanti allo studio vengono inseriti nello scanner e ricevono un compito in tempo reale, e i ricercatori osservano quali aree del cervello si illuminano per determinare quali aree del cervello si riferiscono. a quel compito.

Il gruppo di ricerca di Johnson è stato uno dei primi pionieri nell'utilizzo delle tecniche MRE per creare mappe tridimensionali ad alta risoluzione che consentono agli scienziati di osservare regioni specifiche del cervello.

L'intensità di ogni pixel 3D in un'immagine ha un significato. Ad esempio, i colori vivaci indicano un'elevata rigidità, che, in questo caso, indica una misura della maturità dello sviluppo.

Osservando queste caratteristiche del cervello nel loro lavoro, i ricercatori hanno scoperto che non era solo il centro di controllo socio-emotivo o cognitivo, ma la combinazione dei due centri del cervello che lavoravano insieme in un'età o in un momento specifico che era il fattore decisivo nell'assunzione di rischi.

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"Quindi, c'è questo periodo durante l'adolescenza in cui la parte del cervello che ti fa venir voglia di correre dei rischi è più matura della parte del cervello che sopprime quegli impulsi", ha detto McIlvain, che ha iniziato a lavorare al progetto come studente universitario estivo ricercatore nel 2016 ed è attualmente dottoranda al terzo anno in ingegneria biomedica.

"Se siamo in grado di identificare gli individui che hanno maggiori probabilità di correre rischi, in base alla composizione biologica del loro cervello, o forse gruppi di individui, ciò potrebbe informare le strategie per la prevenzione".

Prima di questo progetto, una piccola ricerca MRE aveva misurato la rigidità cerebrale nei bambini.

Un lavoro precedente nel 2018 di McIlvain ha mostrato che l'esterno del cervello appare più morbido negli adolescenti rispetto agli adulti, mentre l'interno del cervello appare più rigido negli adolescenti rispetto agli adulti. Secondo Johnson, questo si allinea con la traiettoria evolutiva nota in cui si sviluppa prima l'interno del cervello e successivamente si sviluppa l'esterno, la corteccia.

Il lavoro è nato dalla precedente ricerca collaborativa di Johnson con Eva Telzer, professoressa di psicologia presso l'Università della Carolina del Nord e coautrice dell'articolo, e sfrutta le capacità avanzate di risonanza magnetica presso il Center for Biomedical and Brain Imaging dell'UD.

Oggi, i ricercatori del laboratorio Johnson sviluppano tutti gli aspetti di questa tecnica MRE, da come far vibrare la testa in sicurezza nello scanner a come scrivere il software per acquisire i dati ai metodi per trasformare i dati in immagini che vengono tradotte in proprietà meccaniche.
Mentre il lavoro precedente del team di ricerca ha mostrato differenze nella funzione cerebrale dei bambini in via di sviluppo tipico e di quelli con condizioni, come la paralisi cerebrale, questa è la prima volta che i ricercatori hanno mostrato una relazione con la funzione nei bambini sani.

Ma ci sono ancora più domande che risposte.

Ad esempio, Johnson ha detto che attualmente non ci sono buone misure per dire quando il cervello è maturo o anche per come definire la salute del cervello.

E mentre il team di ricerca ha stabilito collegamenti tra il modo in cui la rigidità del sistema socioemotivo del cervello dell'adolescente e il centro di controllo cognitivo sono correlati e supportano l'assunzione di rischi, ci sono altre cose che non sanno, come il modo in cui queste regioni del cervello sono influenzate da variabili come condizioni socioeconomiche, di salute, traumi precoci o istruzione precoce.

Uno dei principali obiettivi del lavoro è rendere la scansione MRE più veloce. La scansione attualmente richiede più di sei minuti, il che può essere difficile per i bambini con disabilità o per coloro che sono molto piccoli.

"Vorremmo completare la scansione in meno di un minuto, meno di mezza canzone di un film Disney, prima che un bambino perda interesse e pensi di spostarsi", ha detto Johnson.

I prossimi passi nella ricerca includono la scansione di bambini di 5 anni, compresi quelli con autismo. La speranza è creare un solido set di dati per esplorare come le proprietà meccaniche del cervello cambiano dall'età di 5 anni a 30 anni, generalmente considerata la fine dell'adolescenza.

Tra le altre cose, sperano di utilizzare questi dati per capire meglio come i bambini con disabilità si adattano a quella curva di sviluppo.

"In questo momento, non esiste un modo standard per diagnosticare l'autismo, nessun piano di trattamento mirato o metriche per misurare se l'intervento è efficace", ha detto McIlvain, che ha recentemente ricevuto una borsa di studio del National Institutes of Health per studiare la rigidità cerebrale nei bambini con autismo.

"Se riusciamo a capire come le proprietà meccaniche del cervello sono influenzate in soggetti con autismo, possiamo iniziare a rispondere ad alcune di queste domande".

 

Reference:

Grace McIlvain, Rebecca G. Clements, Emily M. Magoon, Jeffrey M. Spielberg, Eva H. Telzer, Curtis L. Johnson. Viscoelasticity of reward and control systems in adolescent risk taking. NeuroImage, 2020; 215: 116850 DOI: 10.1016/j.neuroimage.2020.116850

 


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Tags: cervello adolescenza rischi

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