Infanzia, adolescenza, età adulta, vecchiaia: sono le “scadenze” dell’evoluzione della vita da cui dipenderebbero anche le tappe, cruciali, per la crescita e il declino cerebrale. È quanto definisce un recente studio su Nature Communications.
Una struttura “camaleontica”
Il cervello è fatto di materia altamente mutevole, capace di adattare e cambiare i suoi comportamenti, in termine di apprendimento e raccolta di informazioni, di conservazione delle stesse, preservazione delle abilità cognitive e funzionali, così come di perdita delle capacità mentali in relazione a diverse fasce di età.
Più precisamente, con una progressiva crescita delle facoltà dai 0 ai 9 anni, con il pieno raggiungimento intorno ai 30 anni, la stabilizzazione e mantenimento di tutto il patrimonio acquisito fino più o meno ai 66 anni e il declino via via più marcato e progressivo con un plateau verso gli 80 anni, avviandosi alla vecchiaia. Un andamento che avviene in condizioni naturali, di sanità e salute della persona, non influenzata da patologie che potrebbero alterare meccanismi e funzionamento mentale.
Questa “curva” è stata definita da un ampio studio che ha valutato un totale di oltre 4 mila persone sane, di età compresa tra 0 e 90 anni. Le analisi hanno evidenziato che la topologia strutturale, quindi l’anatomia topografica del cervello ai associa a relazioni spaziali tra le parti del corpo, si sviluppa in modo non lineare nel corso della vita ed è fortemente correlata alle traiettorie cognitive. Le immagini raccolte dai ricercatori su questo set importante di dati, riferiti a 12 specifiche metriche di organizzazione della teoria dei grafi, hanno dato conto della particolarità dei cambiamenti del cervello.
La proiezione di questi dati in spazi di varietà, secondo una approssimazione di varietà uniformi, ha mostrato infatti che esistono quattro principali punti di svolta topologici nel corso della vita puramente cerebrale, identificati nelle epoche biologiche precedentemente citate, a loro volta identificative di cinque momenti “storici” per lo sviluppo topologico, ciascuna con distinti cambiamenti topologici correlati all’età.
“Metamorfosi” che riguardano soprattutto le proprietà organizzative che guidano la relazione età-topologia. Queste analisi sembrano attestare la natura complessa e non lineare dello sviluppo umano, con fasi uniche di maturazione topologica, che possono essere spiegate solo con una prospettiva multivariata, che copre l’intero arco della vita e a livello di popolazione.
I cambiamenti dell’evoluzione cerebrale
Queste variazioni topologiche correlerebbero a quattro epoche della vita “biologica” umana:
- L’infanzia: comprende l’età dalla nascita fino ai 9 anni; in questo decennio circa il cervello è altamente plastico e (re)attivo: si rafforzano le connessioni neurali, con un importante incremento della materia grigia e bianca, si apprendono nuove abilità, di linguaggio e movimento ad esempio. In questa fase si mettono solo le basi poiché tutte le informazioni verranno elaborate successivamente da specifiche regioni cerebrali, non completamente sviluppare e strutturate in questo primo tempo della vita. Sempre in quest’epoca il cervello sviluppa una numerosità di connessioni neuronali, quindi sinaptiche, dove quelle inutili o superflue verranno eliminarle. Si ipotizza addirittura che al termine di questi anni, il cervello potrebbe iniziare a mostrare un calo dell’efficienza, dopo la grande “abbuffata” di nozioni apprese. In buona sostanza nell’infanzia si sarebbero osservate correlazioni significative tra clustering in 55 delle 90 regioni prese in esame.
- L’adolescenza: intorno ai 9 anni si verifica un primo “turning point” radicale, in cui il cervello inizia a riprogrammarsi per diventare più efficiente. La fase dell’adolescenza, secondo l’analisi dei ricercatori, dura oltre 2 decenni, in media fino ai 30 anni, in cui si raggiungerebbe la stabilità di sviluppo e strutturale. Eppure quest’epoca risulta anche la più vulnerabile ed esposta allo sviluppo di potenziali disturbi mentale e sempre in concomitanza con questo cambiamento topologico e neurobiologico, si osserverebbe anche una progressione delle capacità cognitive, così come modifiche dello sviluppo socio-emotivo e comportamentale. Pertanto, la svolta dei nove anni non solo rappresenta un netto cambiamento nello sviluppo topologico, ma si allinea anche con importanti traguardi evolutivi cognitivi, comportamentali e di salute mentale.
- L’età adulta: si estende per un periodo ampio, dai 32 ai 66 anni. Il cervello in questa fase continua a evolversi, a cambiare, ad adattarsi, ma senza “turning point” radicali e sostanziali, mettendo soltanto in atto una costante riorganizzazione cerebrale. A dimostrazione di ciò in quest’arco temporale, lo studio ha rilevato 10 misure topologiche significativamente correlate con l’età, caratterizzate da una diminuzione dell’integrazione, aumenti generali della segregazione e cambiamenti minimi di centralità, dove la transizione all’età adulta è influenzata da fattori culturali, storici e sociali, rendendola dipendente dal contesto piuttosto che da un cambiamento puramente biologico. Le evidenze mostrerebbero che durante le varie fasi della vita, mentre l’integrità e il volume della sostanza bianca aumentano rapidamente, la struttura topologica su scala macroscopica diventa via via più efficiente e meno segregata. Nel complesso, i risultati sembrano indicare che cambiamenti significativi nell’integrità della sostanza bianca e nello sviluppo topologico si verificano intorno all’inizio della quarta decade di vita.
- La vecchiaia: può essere suddivisa in due fasi: un momento iniziale di sostanziale declino a partire dai 66 anni, in cui si mette il seme per lo sviluppo di malattie tipiche dell’invecchiamento, come demenza e ipertensione. Ciò è dovuto alla vulnerabilità cerebrale che si somma al naturale declino cognitivo “biologico” come la perdita di memoria. Tuttavia gli autori sottolineano che l’anzianità non lega solo a eventi negativi: infatti l’esperienza e la “saggezza” maturata negli anni permettono una capacità maggiore e migliore di governare le emozioni. Nella seconda fase della vecchiaia, in quella che gli autori identificano come vecchiaia piena – la “late aging” che si aggira tipicamente attorno agli 80 anni, si verificherebbe una “centralità crescente” in cui alcune particolari regioni del cervello acquisiscono maggiore importanza rispetto ad altre. Tuttavia, se da un lato diminuisce la connettività, dall’altro il cambiamento in atto rispetta alcuni naturali schemi.
In conclusione, il lavoro rafforza la necessità di approcci multivariati, a livello di popolazione e lungo l’arco della vita, per approfondire la comprensione dello sviluppo topologico complesso, quindi sviluppare stretegie di prevenzione e cure mirate.
Fonte
Mousley A, Bethlehem RAI, Yeh FG et al. Topological turning points across the human lifespan. Nature Communications, 2025, 16, Article number: 10055. Doi: https://doi.org/10.1038/s41467-025-65974-8
