Il cervello asimmetrico

Cervello asimmetrico: le due metà del cervello non sono identiche e aree corrispondenti si differenziano per dimensioni e funzioni. Tuttavia in molti disturbi psichiatrici questo principio generale sembra venire meno, o perlomeno ridursi

Pierre Flor-Henry rimase non poco colpito quando, nel 1969, indagò con più attenzione nel proprio laboratorio londinese la serie di convulsioni dei suoi pazienti epilettici. Lo psichiatra canadese aveva svolto uno studio sulla relazione tra crisi epilettiche e psicosi. Il suo obiettivo era smentire una vecchia ipotesi, ossia che i due fenomeni si escluderebbero a vicenda.

Ebbene, scoprì un andamento sorprendente: le psicosi e l’epilessia insorgevano ogni volta insieme se le convulsioni avevano origine nella metà sinistra del cervello, ma non se scaturivano in quella destra. Era forse possibile che danni localizzati selettivamente a sinistra aumentassero il rischio di una psicosi?

Sin dai tempi di questa scoperta pionieristica, gli specialisti si sono domandati se i due emisferi del nostro cervello svolgono ruoli differenti nell’insorgenza delle malattie psichiatriche. Molti elementi lo confermerebbero, come indica un ulteriore studio di frontiera svolto nei primi anni novanta.

In questo caso, il neurologo del comportamento statunitense Kenneth Heilmann, dell’Università della Florida, aveva rilevato nei suoi studi sul deficit di attenzione e iperattività (ADHD) che gli individui con deficit nella parte destra del cervello avevano più spesso problemi di attenzione rispetto a chi aveva deficit nel lato sinistro. Muovendo da queste osservazioni, Heilman elaborò la teoria che l’ADHD fosse un disturbo della metà destra del cervello, e così influenzò a lungo la ricerca in questo campo.

DESTRA E SINISTRA

Ma quanto differiscono tra loro i due emisferi? In fondo, a un primo sguardo, sembrano identici. Sono collegati dal corpo calloso, uno spesso fascio composto da circa 250 milioni di singole fibre nervose, attraverso le quali vengono condivise e coordinate senza sosta le informazioni.

Quasi tutte le strutture del cervello umano sono presenti sia nella metà destra sia in quella sinistra. Ma non sono identiche al 100 per cento in modo speculare: possono differire tra loro nell’apparenza esterna, per esempio nella grandezza, o nel numero di collegamenti con altre regioni del cervello.

La differenza tra metà sinistra e metà destra è detta asimmetria cerebrale. Questo fatto potrebbe sorprendere alcuni di noi, poiché la simmetria è un principio onnipresente in natura. In realtà esso viene spesso infranto. Basti pensare a una sogliola adulta, che ha i due occhi su un solo lato della testa, oppure alla distribuzione disuguale degli organi nel corpo: il cuore è spostato a sinistra, e il polmone destro è più grosso di quello sinistro.

Ma l’asimmetria può anche essere sottile, come nel caso del cervello. Un tipico esempio di discrepanze tra i due lati è l’amigdala, un centro importante per l’elaborazione degli eventi minacciosi: nella metà destra del cervello è solitamente più grande che nella metà sinistra. In seguito all’analisi di quasi 16.000 scansioni cerebrali, nel 2017 Tulio Guadalupe, del Max-Planck Institut für Psycholinguistik di Nimega, nei Paesi Bassi, ha rilevato che sono asimmetriche anche molte altre strutture profonde del cervello, come il nucleo accumbens, i gangli basali, l’ippocampo e il talamo.

Anche il linguaggio è un altro esempio di asimmetria funzionale del cervello. Circa il 95 per cento delle persone destrimani e il 75 per cento di quelle mancine elabora il linguaggio soprattutto nell’emisfero sinistro. Gli specialisti parlano di lateralizzazione del linguaggio, una lateralizzazione che si rispecchia anche a livello anatomico: il planum temporale, che custodisce il centro della comprensione del linguaggio (l’area di Wernicke) nel lato sinistro è fino a cinque volte più grande di quello destro; viceversa, i processi sociali e l’attenzione spaziotemporale sono controllati in buona parte di noi principalmente dall’emisfero destro.

Inoltre, studi basati su lesioni unilaterali dell’ippocampo indicano che i contenuti di memoria sono rappresentati in modo asimmetrico: a sinistra quelli verbali, a destra quelli non verbali.

VANTAGGIO EVOLUTIVO

Per scoprire quando siano diffuse nel cervello le differenze di lateralità, nel 2018 il consorzio ENIGMA (un’associazione di internazionale di scienziati) ha condotto lo studio più vasto in materia. I ricercatori hanno osservato differenze nella sostanza grigia, che contiene i corpi cellulari dei neuroni cerebrali.

A tal fine hanno analizzato i dati ricavati nel mondo con la tomografia a risonanza magnetica (fMRI) da più di 17.000 persone in buono stato di salute, e ottenuto il risultato sorprendente che la maggior parte delle regioni indagate sono asimmetriche: la corteccia cerebrale ha una superficie maggiore nell’emisfero destro, e tuttavia in quello sinistro essa è in genere più spessa. A questo riguardo vi sono tuttavia differenze regionali: nelle parti anteriori, come il lobo frontale, la corteccia è più spessa a sinistra, e nelle regioni posteriori, come il lobo occipitale, essa appare più massiccia a destra.

Le asimmetrie cerebrali sono quindi la regola, più che l’eccezione. E simili asimmetrie non si limitano all’essere umano. Le ritroviamo infatti in tutto il regno animale: il pesce zebra, per esempio, elabora gli odori e gli stimoli luminosi rispettivamente nel lato sinistro e in quello destro del cervello; i primati mostrano nel lato sinistro del volto emozioni più intense che in quello destro, un indizio della dominanza, nelle scimmie e negli umani, nell’emisfero destro del contenuto emozionale.

Con l’aiuto dei calchi cerebrali della faccia interna delle ossa del cranio, Philipp Mitteröcker, dell’Università di Vienna, e il suo team hanno inoltre documentato asimmetrie strutturali nel cervello degli scimpanzé, dei gorilla e degli orangutan. Sembra che, nel corso dell’evoluzione, le asimmetrie cerebrali abbiano dimostrato la propria utilità. Sui vantaggi concreti si possono per ora avanzare soltanto delle ipotesi.

Secondo una teoria, in questo modo il cervello può svolgere più compiti in parallelo; inoltre, è forse più efficiente, come nel caso del linguaggio, limitarsi a condividere le informazioni tra aree di una singola metà del cervello, senza dunque inviarle all’altro emisfero attraverso il corpo calloso. Una perdita di questa differenza di lateralità sarebbe quindi cognitivamente svantaggiosa. A sostegno della teoria, molti disturbi psichiatrici sono concomitanti proprio con la perdita di lateralità.

Per meglio chiarire questa correlazione, insieme con Jutta Peterburs, della Scuola di medicina di Amburgo, abbiamo confrontato numerose ricerche sulla schizofrenia, il disturbo dello spettro autistico e il disturbo da stress post-traumatico (PTSD), e compendiato i risultati in una rassegna panoramica pubblicata nel 2021. Abbiamo tratto la conclusione che nei disturbi psichiatrici è più marcata la presenza di asimmetrie atipiche.

In buona parte dei casi, ciò significa una maggiore uguaglianza tra gli emisferi (ossia una perdita dell’asimmetria), seppure in quadri clinici assai differenti. Le modificazioni riguardavano soprattutto le regioni che svolgono un ruolo importante nei sintomi tipici della malattia. Un esempio è la dislessia, conosciuta anche come difficoltà di lettura e di scrittura, o legastenia. Le persone che ne sono colpite hanno spesso difficoltà a leggere oppure a comprendere le parole o i testi.

Al confronto con le persone senza simili disabilità, nelle prime è ridotta l’asimmetria tra diverse aree cerebrali e nei fasci di fibre rilevanti per l’elaborazione del linguaggio e per la lettura.

MAGGIORE LA SIMMETRIA, PIÙ INTENSI I SINTOMI

Che cosa significa esattamente minore asimmetria? Come avevano constatato un paio di vecchi studi, nel caso della legastenia il planum temporale della parte sinistra è più piccolo della norma. Un team del King’s College di Londra aveva invece riscontrato nel 1999 che era più ingrossato; e, secondo un’ulteriore scoperta, di solito il fascicolo arcuato, una struttura che collega l’area di Wernicke con il centro di produzione della parola (area di Broca), è più massiccio a sinistra che non a destra.

Un discorso diverso vale per i bambini affetti da dislessia, come ha dimostrato nel 2019 il gruppo di Karin Landerl all’Università di Ganz: in loro l’evidente asimmetria a sinistra dei fasci di fibre era ridotta. Una malattia spesso indagata in relazione ad asimmetrie cerebrali è il PTSD. A giusto titolo, infatti, lo stress è un fattore di rischio sia per l’insorgenza di disturbi post-traumatici da stress sia per una lateralizzazione atipica del cervello.

Nel 2015 scienziati del Brain and Mind Research Institute, all’Università di Sydney, hanno svolto una metanalisi. Si tratta di un metodo statistico con il quale viene integrata una serie di singoli studi: in questo modo è possibile analizzare campioni molto vasti, con risultati solidi e significativi. Il team ha scoperto una riduzione di volume nell’ippocampo sinistro rispetto a persone di controllo sane. Questa struttura limbica ha un ruolo importante nell’elaborazione dei ricordi e nel loro legame con le emozioni.

Le persone affette da PTSD non sanno collocare nel tempo le situazioni che evocano un trauma vissuto, e questo deficit genera ricordi emotivamente intensi. La schizofrenia, che si accompagna a disturbi del pensiero, deliri e allucinazioni, è una delle malattie più studiate in relazione alle asimmetrie del cervello. Le persone che ne soffrono sono più spesso mancine o ambidestre, con una frequenza che raggiunge anche il 40 per cento; al confronto, nella popolazione sana soltanto il 10 per cento circa non è destrimane.

Secondo alcune metanalisi, i pazienti con schizofrenia hanno un planum temporale più piccolo nella metà sinistra del cervello rispetto alle persone sane; e circa il 70 per cento delle persone colpite è soggetto ad allucinazioni verbali, ossia odono voci che in realtà non esistono. Molti esperti interpretano questo fenomeno come un malfunzionamento dell’elaborazione del linguaggio: il cervello non distingue tra voci esterne e voci generate internamente.

Anche le persone con allucinazioni acustiche hanno una ridotta asimmetria a sinistra del fascicolo arcuato. I sintomi risultano tanto più gravi quanto più simmetriche sono le regioni associate al linguaggio. A questo risultato è giunta nel 2010 Viola Oertel con il suo team alla Goethe-Universität di Francoforte.

IL SISTEMA DI RICOMPENSA

Risultati simili si riscontrano nei disturbi da dipendenza: il gruppo di Zhipeng Cao all’Università del Vermont ha analizzato 22 insiemi di dati di 1796 pazienti e di 996 persone di controllo. Le persone malate erano dipendenti da alcool, nicotina, metamfetamina oppure cannabis. A prescindere dal tipo di sostanza, i pazienti manifestavano una ridotta asimmetria a destra del volume del nucleo accumbens. Questa struttura è un elemento centrale del sistema di ricompensa del cervello e svolge un ruolo cruciale nell’insorgere della dipendenza.

Simili modificazioni potrebbero così avere ripercussioni su come il cervello elabora gli stimoli di ricompensa, contribuendo quindi allo sviluppo, oppure alla continuità, di una dipendenza. Ma non sempre vi è una relazione con i sintomi specifici della malattia. Infatti nelle persone colpite talvolta non si registra alcuna ridotta asimmetria del cervello. Un esempio è ADHD, che è concomitante a ritardi dello sviluppo, in particolare nella corteccia frontale.

Quest’anno Ningning He e colleghi, della Hunan Normal University, in Cina, hanno analizzato i dati ricavati con la risonanza magnetica funzionale (fRMI) da più di 600 tra pazienti e persone sane. Hanno riscontrato che nelle persone con ADHD quasi il 70 per cento delle regioni indagate rivelava asimmetrie atipiche nella sostanza grigia: erano rinforzate, invertite oppure ridotte. Un quadro simile emerge nei disturbi dello spettro autistico.

Nel 2020 Dorothea Floris e i ricercatori del Longitudinal European Autism Project Group hanno documentato che alcune persone autistiche rivelavano chiare modi ficazioni a sinistra della simmetria in regioni cerebrali che coordinano i processi del linguaggio, motori oppure visuo-spaziali, e che in altre regioni le modificazioni erano invece verso destra; alcune regioni cerebrali interessate erano funzionalmente correlate con i sintomi tipici, e altre non lo erano.

I GENI E L’AMBIENTE

Tuttavia in numerosi disturbi neuropsichiatrici osserviamo sempre una riduzione dell’asimmetria tra gli emisferi, e quasi mai un aumento. Come spiegare questo fenomeno, considerando che i quadri clinici sono così diversi? Per ora, possiamo solo fare ipotesi. Recenti scoperte indicano che un ruolo lo svolgono fattori sia genetici che ambientali: entrambi influenzano l’asimmetria cerebrale e l’insorgenza di diversi disturbi psichici.

Che la genetica abbia un ruolo si esprime nel fatto che le differenze tra i due emisferi compaiono molto presto durante lo sviluppo: già a dieci settimane i feti muovono il braccio destro più frequentemente del sinistro. Inoltre, secondo diversi studi, nella maggior parte dei bambini la comprensione e la produzione del linguaggio sono rappresentate nell’emisfero sinistro prima dell’apprendimento della lingua.

Studi di associazione genome-wide (sull’intero genoma) hanno fornito, al riguardo, preziose informazioni. Questi studi ricercano le variazioni genetiche tra persone sull’intero genoma e le associano a determinate caratteristiche. Il team di Clyde Francks, al Max Planck-Institut für Psycholinguistikdi Nimega, nei Paesi Bassi, ha svolto nel 2021 uno studio decisivo. Per valutare la lateralizzazione sull’intero cervello ha valutato i dati fMRI di oltre 32.000 tra donne e uomini.

È risultato che 21 loci nel genoma sono in relazione con un’asimmetria cerebrale. Ciò valeva in particolare per i geni che sono letti nelle prime fasi dello sviluppo embrionale e che hanno un ruolo nella formazione dei microtubuli, i mattoni del citoscheletro che garantiscono la stabilità delle cellule e coordinano il loro movimento. Durante lo sviluppo, specifiche proteine migrano nei microtubuli; ne consegue la ben conosciuta distribuzione asimmetrica di alcuni organi interni, come dimostrano alcuni esperimenti sui girini.

Francks e il suo gruppo hanno dimostrato che alcuni fattori genetici, che influenzano l’asimmetria del cervello, hanno altresì un ruolo nel disturbo dello spettro autistico, nell’ADHD e nella schizofrenia. Significherebbe che deviazioni dalla normale asimmetria del cervello non sono né la causa né la conseguenza di questi disturbi, ma che sono influenzati entrambi dallo stesso gene. Tuttavia la lateralizzazione delle funzioni cerebrali può ancora modificarsi dopo la nascita.

Un ruolo cruciale lo svolgono con grande probabilità anche i fattori ambientali. Lo si vede nella percezione visiva dei pulcini: se negli ultimi giorni prima della schiusa li si dispone nell’uovo in modo che l’occhio sinistro sia schermato dalla luce entrante, più tardi useranno prevalentemente l’occhio destro (e quindi l’emisfero sinistro) per andare alla ricerca di cibo; e se si scherma l’occhio destro si registra il contrario. Lo stress è un altro fattore ambientale che influenza lo sviluppo dei disturbi psichici conosciuti.

Soprattutto nella prima infanzia, gli stress si ripercuotono sull’asimmetria del cervello. A questo risultato è giunto nel 2019 un ampio studio su larga scala con dati ricavati da oltre mezzo milione di persone. Caroline de Kovel, del Max Planck Institut für Psycholinguistik di Nimega, ha scoperto con i colleghi che un peso inferiore alla nascita (un segno di stress prima della nascita stessa) è concomitante con asimmetrie funzionali atipiche orientate a sinistra.

Nel 2020 è stato possibile stabilire una relazione simile nei topi giovani: dopo essere stati ripetutamente esposti a uno stress, i roditori manifestavano insolite preferenze di lateralità nei movimenti. Questo risultato si affianca ai risultati secondo cui i bambini mancini sono soggetti più spesso a depressione.

UN ENIGMA DA RISOLVERE

La relazione tra asimmetrie del cervello e disturbi psichici rimane per molti aspetti un enigma. Secondo i risultati descritti, una riduzione delle asimmetrie è una caratteristica che insorge in molti disturbi, ma non in tutti. Alcuni quadri clinici presentano ampi criteri diagnostici, per cui due pazienti con la stessa diagnosi possono soffrire di sintomi differenti. In futuro, asimmetrie microstrutturali (a livello delle sinapsi), come pure differenze nella lateralità nell’espressione genica, dovrebbero essere esaminate con maggiore precisione.

Potrebbe essere ragionevole integrare la diagnosi delle malattie psichiatriche con la raccolta di asimmetrie del cervello.

Fonte: lescienze.it/mind