Atipica organizzazione modulare e ridotta complessità corticale nei bambini con autismo.

L'autismo è un complesso disturbo dello sviluppo che è connotato da deficit nell'interazione sociale, nelle competenze linguistiche, da comportamenti stereotipati e da interessi ripetitivi ristretti. Sebbene esista una grande eterogeneità, i risultati degli studi finora indicavano che l'autismo potesse avere dei modelli atipici di connettività cerebrale e una ridotta complessità corticale. Tuttavia, le modifiche organizzative nella rete del cervello autistico erano ancora poco conosciute. Con lo studio condotto nelll’University of North Carolina a Chapel Hill, negli Stati Uniti d'America[1], gli scienziati hanno esplorato le possibili modifiche organizzative nei cervelli dei bambini autistici, confrontandole con quelle dei bambini neurotipici. Secondo la teoria della mente modulare[2], l'architettura della mente è costituita, fin dalla nascita, da un insieme di “elaboratori” altamente efficienti e specializzati, moduli specifici, che codificano e manipolano ciascuno specifici tipi di informazioni, e la cui presenza è determinata già nelle istruzioni genetiche. Nel corso della filogenesi, gli esseri umani avrebbero sviluppato questi sistemi di elaborazione dell'informazione che hanno permesso loro di dare un senso al mondo in cui si sono evoluti. Tre moduli in particolare sono stati identificati nei controlli, comprese le regioni corticali associate con le funzioni cerebrali della memoria strategica, spaziale / uditivo / visivo;  il riconoscimento e le funzioni di auto-consapevolezza.

 

Organizzazione modulare della rete strutturale corticale nei bambini autistici e nei bambini con sviluppo tipico.

(A) L'organizzazione modulare del cervello dei bambini autistici: Modulo I: esecutivo strategico, senso-motorio e visivo; Modulo II: spaziale e uditivo; Modulo III: riconoscimento e consapevolezza di sé.

(B) L'organizzazione modulare del cervello dei bambini con sviluppo tipico: Modulo I: esecutivo strategico; Modulo II: spaziale, uditivo e visivo; Modulo III: autoreferenzialità e memoria episodica.

 

Rispetto ai controlli, i bambini con autismo mostrano una significativa ridotta modularità nella complessità delle reti, e un maggior numero di connessioni tra moduli. Tuttavia, la rete dei cervelli autistici dimostra questa maggiore connettività intra e inter-modulare nelle regioni del cervello tra cui circonvoluzione centrale frontale, parietale inferiore, e giro del cingolo, suggerendo un meccanismo compensatorio sottostante, associato alle funzioni cerebrali soprattutto nel modulo dell’auto-referenzialità e della memoria episodica.

I soggetti con autismo hanno mostrato una diminuzione significativa della connettività intra-modulo per ambedue i moduli I e II, moduli che denotano un minor numero di collegamenti all'interno delle regioni del cervello che hanno funzioni di controllo e trasformazione dei dati: esecutivo e spaziale/uditivo/visivo. Sorprendentemente, i soggetti autistici hanno mostrato invece connettività significativamente più elevata nelle regioni del cervello con funzioni di auto-referenzialità e di memoria episodica (modulo III, p = 0,028).

I bambini autistici hanno – complessivamente - una connettività maggiore che non i bambini neurotipici. In particolare però nelle regioni frontali sono diminuite le correlazioni con le regioni parietali, temporali e con la zona limbica.  

I risultati mostrano un aumento della forza di correlazione tra le regioni all'interno del lobo frontale, così come una ridotta forza di correlazione tra le regioni frontotemporale e fronto-parietale e zona limbica. Questa diminuzione della forza di correlazione può contribuire all'alterazione dell’organizzazione delle strutture di rete nei cervelli autistici.

I risultati di questo studio dimostrano che le persone con autismo utilizzano una strategia di compensazione che si basa più sulle funzioni autonome connesse a rimediare ai loro deficit funzionali.

Studi precedenti hanno anche riferito che le persone con autismo possono impiegare strategie compensative per svolgere il compito di auto-referenzialità, proprio a causa della riduzione di competenze nell'espressione consapevole dei sentimenti. Gli studiosi inoltre hanno anche trovato nell'autismo una ridotta connettività intra-modulo nel modulo strategico-esecutivo. Il deficit nelle funzioni esecutive è soltanto uno dei criteri per la diagnosi di autismo. Gli individui con autismo hanno infatti difficoltà ad elaborare grandi quantità di informazioni contemporaneamente e anche di relazionarsi con gli altri, perché queste competenze prevedono la padronanza di abilità quali l'organizzazione, la pianificazione, il riuscire a  mantenere l'attenzione e la capacità di inibire eventuali risposte inappropriate[3]. Per esempio, Corbett et al. hanno trovato deficit significativi nelle  funzioni esecutive nei bambini autistici rispetto ai controlli, in particolare nella vigilanza, nell’inibizione della risposta, nella flessibilità cognitiva/commutazione, e nella memoria di lavoro. Gli studiosi del North Carolina hanno trovato meno connettività nel modulo di relazione con l’area delle funzioni esecutive, carenze queste,  che possono contribuire alla difficoltà comportamentali nell'autismo, come ad esempio la difficoltà per un soggetto autistico di prestare attenzione al quadro generale, di saper fruire di  una complessità nell’organizzazione del pensiero, e la capacità di riuscire a progettare ed a organizzare pensieri e azioni valutando una gran varietà di aspetti correlati. Per queste ragioni con questi bambini funzionano setting uno/uno, dove gli stimoli presentati siano ridotti e sempre senza una serie di "distrattori" ambientali che disorientano e inibiscono le funzioni.

In conclusione, questo studio ha condotto un’analisi accurata delle connessioni delle reti cerebrali nei bambini autistici. Ha rilevato una modularità ridotta notevole nei soggetti con autismo rispetto ai controlli; ma anche un aumento della connettività intra e inter-modulare nei moduli associati con le funzioni cerebrali di auto-referenzialità e di memoria episodica, suggerendo come causa un meccanismo compensativo sottostante. L’aumento della forza di correlazione è stata trovata all'interno delle regioni frontali, mentre le connessioni a lunga distanza tra i lobi frontali e altri lobi, come quelli temporali, quelli parietali e la zona del Sistema Limbico hanno dimostrato una forza di correlazione molto ridotta. In generale, i risultati hanno confermato che l'autismo ha una correlazioni atipica, tra le regioni del cervello, atipicità che contribuisce ulteriormente all’alterazione dell’organizzazione delle reti modulari, determinando una ridotta complessità corticale. Un po’ quello che succede nei consumatori di metanfetamina e simili[4]. Questo studio fornisce importanti elementi per la comprensione delle atipicità delle interazioni fra le diverse regioni del cervello nei bambini con autismo.

 

 Studio clinico

Shi F et Al.Altered modular organization of structural cortical networks in children with autism, 2013 May 10, PLoS One. ;8(5):e63131



[1] Shi F et Al.Altered modular organization of structural cortical networks in children with autism, 2013 May 10, PLoS One. ;8(5):e63131

[2] Jerri Alan Fodor, “The Modularity of Mind”, 1983.

[3] Ozonoff S. et al., Executive function deficits in high-functioning autistic individuals: relationship to theory of mind, 1991 Nov, J Child Psychol Psychiatry. 

[4] Kyongsik Yun et Al., Ridotta complessità corticale nei consumatori di metanfetamina, in Neuroscienze delle dipendenze: il Neuroimaging

 

   
   
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