Perché il cervello ha le pieghe? Basta stamparlo in 3D

SCOPERTE – Come molti già sanno, tutte le grinze del cervello umano non sono lì per caso: rappresentano un modo che ha trovato l’evoluzione per espandere la superficie della corteccia in uno spazio limitato.

Ora, grazie a dei ricercatori di Harvard, sappiamo che questa conformazione si sviluppa nella fase prenatale per motivi puramente fisici. Una conclusione alla quale si è giunti grazie al cervello di un feto umano stampato in 3D. Pubblicato su Nature Physics lo studio, realizzato al John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, è opera del gruppo guidato dall’indiano L. Mahadevan, affiancato da colleghi americani, francesi e finlandesi.

Il modellino del cervello – perfettamente liscio – è stato ottenuto grazie a immagini di risonanze magnetiche di svariati feti e poi stampato in un gel dalle stesse caratteristiche fisiche della materia bianca. Poi, per simulare la materia grigia, su di esso è stato posto un sottile strato di gel a elastomeri. Il tutto è stato quindi immerso in un solvente, così che il gel più esterno potesse gonfiarsi, consentendo alle grinze – più precisamente dette circonvoluzioni – di formarsi naturalmente.

Il risultato è stato sorprendente: nel giro di minuti il modellino ha assunto una conformazione quasi del tutto identica a quella di un vero cervello umano. Solchi e giri si sono formati per compressione meccanica del gel più esterno, con piccole differenze per quel che riguarda le pieghe più minuscole (replicando di fatto la variabilità individuale).

Questo processo – che inizia a circa 23 settimane di gestazione – è noto come girificazione e si pensa che consenta di massimizzare il numero di neuroni corticali minimizzando la distanza tra essi. Finora si pensava che a regolarlo ci fossero delle determinanti molecolari, ma ora il loro ruolo viene ora drasticamente ridimensionato.

“I cervelli non sono esattamente gli stessi da individuo a individuo, ma tutti dobbiamo avere le stesse pieghe principali per essere sani. La nostra ricerca mostra che se una parte del cervello non cresce correttamente, o se la geometria globale è alterata, potremmo non avere nel posto giusto le pieghe più importanti, il che potrebbe causare disfunzioni cerebrali” ha sottolieato il dottor Chung, uno dei coautori.

I risvolti di questo esperimento non sono pochi. L’osservazione dello sviluppo cerebrale nel feto potrebbe fornire marker topologici utili per la diagnosi precoce di autismo, Alzheimer o schizofrenia, aprendo la strada a tutta una nuova serie di trattamenti.

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