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Il cervello che ha ricostruito se stesso. La storia di Tanner Collins

Scritto da Cristina Bassi

Sintetizzo in traduzione un lungo articolo molto interessante sui misteri del nostro cervello e le soluzioni della scienza ufficiale. Per chi ha lo sguardo un po’ oltre, tuttavia,  non risulterebbe cosi sorprendente scoprire questa plasmabilità della materia. 

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Sebbene Collins non abbia nulla di diverso dagli altri bambini  della sua età, c’è qualcosa in lui che non lo rende come tutti gli altri 12enni negli Stati Uniti , se non in tutto il mondo: gli manca un sesto del cervello

Collins aveva 7 anni quando i chirurghi aprirono il cranio per rimuovere un terzo dell’emisfero destro del suo cervello. Nei due anni precedenti, gli era cresciuto un tumore benigno dietro il cervello ed aveva raggiunto ora la misura di una palla da golf.

Il tumore causava una serie di forti attacchi epilettici che gli causavano emicranie e lo tenevano a casa da scuola. Le medicine facevano ben poco per il problema e lo rendevano sonnolente, lo facevano svenire, a volte vomitare e lo rendevano incontinente, dice Collins.

Quando i neurochirurghi dissero ai genitori di Collins che potevano esercitare le aree del cervello del figlio, che inducevano gli attacchi, la coppia si dichiarò d’accordo.

La sua neurologa non era in grado di controllare i suoi attacchi epilettici, qualsiasi fossero le medicine a cui lo sottoponeva”, dice Nicole, la madre. “A quel punto eravamo disperati. La qualità della sua vita era tale che i benefici superavano di gran lunga i rischi”

I chirurghi tagliarono tutto il lobo occipitale destro e metà del lobo temporale del cervello di Collins.

Questi lobi sono importanti per processare le informazioni che passano attraverso i nostri nervi ottici permettendoci di vedere. Queste regioni sono anche importanti per riconoscere volti e oggetti e attribuire loro i nomi corrispondenti

Non c’era modo di essere certi che, dopo l’intervento, Collins avrebbe visto di nuovo, che avrebbe riconosciuto i suoi genitori o si fosse sviluppato normalmente dopo l‘intervento chirurgico.

Ma poi accadde il miracolo: nonostante la perdita di piu’ del 15% del suo cervello, Collins si riprese bene. Unica eccezione, fu la perdita della visione periferica del suo occhio sinistro. Sebbene questo significhi che Collins, legalmente, non sarà in grado di guidare, la sua soluzione compensatoria per questo suo punto di cecità, è girare la testa, scansionando una stanza per creare una immagine completa.

Non è come annebbiato o come se li ci fosse del nero. E’ come se tutto fosse mischiato,” mi dice Collins in occasione della mia visita a casa sua a Gennaio. “E’ come un dipinto di Bob Ross”

Oggi, Collins è un pezzo dell’importante puzzle in un costante studio su come il cervello umano possa cambiare. Questo perché il cervello ha fatto qualcosa di notevole: il lato sinistro si è preso tutte le responsabilità e compiti, di tutta quella ampia parte destra mancante.

“Stiamo guardando alla rimappatura totale della funzione di un emisfero nell’altro” dice la dr.sa Marlene Behrmann, una neuroscienziata cognitiva della Carnegie Mellon University, che sta esaminando il cervello di Collins da piu’ di 5 anni.

La neuroplasticità: l’abilità del cervello di riorganizzarsi

Cio’ che è accaduto a Collins è un notevole esempio di neuroplasticità: l’abilità del cervello di riorganizzarsi,creare nuove connessioni e persino autoguarirsi dopo una lesione.

La neuroplasticità consente al cervello di rafforzare o persino ricreare connessioni tra le cellule cerebrali: le vie che ci aiutano ad apprendere una lingua straniera, per esempio o come andare in bicicletta.

Il fatto che il cervello abbia una capacità malleabile per cambiare se stesso, non è cosa nuova. Quel che è meno comprensibile è come lo faccia. Qui è dove si inserisce lo studio su Collins della dr.sa Behrmann.

La questione della sua ricerca è duplice: fino a che punto le strutture restanti del cervello di Collins hanno il sopravvento sulle funzioni della parte del cervello che è stata rimossa? Ma anche: la scienza puo’ descrivere come il cervello esegue questi cambiamenti, fino ad arrivare al livello cellulare?

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La ricerca precedente sulla neuroplasticità ha gettato luce su come il cervello formi le connessioni neuronali  relativamente a memoria, linguaggio o capacità di apprendimento ( e che è alla base dei giochi per allenare il cervello, che intendono migliorare la memoria a corto raggio)

Ma la ricerca della dr.sa Behrmann è il primo studio longitudinale che guardi attentamente a cio’ che accade nel cervello, dopo che vengono perse regioni coinvolte nel processo visivo e questo come conseguenza di intervento chirurgico o danno causato da lesione cerebrale traumatica.

“Non sappiamo quasi nulla su cio’ che accade nel sistema visivo dopo questo tipo di intervento chirurgico,” ha detto. “Penso a questo come alla punta dell’iceberg.

Ad ora, le scoperte  della dr.sa Behrmann stanno mettendo sottosopra il dogma medico. Suggeriscono infatti che fare interventi chirurgici al cervello in bambini con attacchi epilettici, non dovrebbe essere visto come l’ultima opzione possibile, come è stato per Collins.

L’intervento chirurgico a cui lui fu sottoposto, anche se di successo per il 70% delle volte, è ancora poco noto, il che significa che molte persone con simili tumori al cervello possono soffrire inutilmente. In funzione di cio’ che scoprirà la dr.sa Behrmann, impareremo molto piu’  di prima sulla capacità del cervello di guarire

La prima volta che Collins svenì a causa di un attacco epilettico, fu quando aveva 4 anni ed era accudito da una babysitter. Nel tempo i suoi sintomi crebbero in modo più vario e piu’ grave. “E’ come se il mio cervello si congelasse”, dice. “Ero veramente confuso e quindi mi veniva forte nausea, vomitavo e poi mi comportavo di nuovo normalmente”

La routine quotidiana era: Collins andava a scuola, aveva un attacco epilettico, sveniva e quindi andava a casa. Tuttavia, nonostante il supplizio, gli attacchi epilettici erano una benedizione mascherata: portarono alla scoperta del tumore che lentamente avvolgeva un pezzo del suo cervello.

“Questi sono alcuni dei tumori piu’ comuni che vediamo nei bambini,” dice Christina Patterson, una neurologa pediatra, specializzata in epilessie e parte della squadra medica che preparò Collins per l’intervento chirurgico all’ UPMC Children’s Hospital of Pittsburgh. “Rimuove il tumore è sostanzialmente la cura.”

Il problema piu’ profondo con i tumori pediatrici come quelli sviluppati da Collins – oltre alla nausee, i mal di testa e la confusione – è che gli attacchi epilettici che producono, possono danneggiare i circuiti elettrici del cervello

“Sappiamo che il cervello pediatrico ha plasticità e che creiamo costantemente nuovi algoritmi nel cervello per vivere la nostra vita,” dice la dr.sa Patterson. “Ma se in aggiunta ci sono degli attacchi epilettici, quei circuiti elettrici interrotti, che sono gli attacchi epilettici, impediscono ogni tipo di rimappatura significativa.”

All’interno del nostro cervello ci sono circa 100miliardi di neuroni.

Questi neuroni costruiscono migliaia di connessioni tra loro e comunicano coi loro  compagni di cellula convertendo i segnali elettrici in neurotrasmettitori chimici, che sono responsabili per il trasporto di informazioni tra le cellule cerebrali.

Quando padroneggiamo nuove capacità, i neuroni del cervello formano nuove connessioni e rafforzano le vecchie che sono state di aiuto nell’apprendere quella informazione. Il cervello dipende da gruppi di reti neuronali che parlano tra loro in regioni multiple. (La dr.sa Behrmann dice che un solo neurone puo’ comunicare con 50.000 altre cellule) Se la rete è danneggiata, le cellule cerebrali  non possono comunicare in modo efficace.

Prima dell’intervento chirurgico per rimuovere il tumore, i medici aprirono la testa di Collins e collocarono degli elettrodi sulla superficie del suo cervello e dentro la sua corteccia visiva.  Collins dovette stare 7 giorni in un letto di ospedale, mentre gli elettrodi mappavano l’attività elettrica del suo cervello, creando cosi quel che essenzialmente è un diagramma schematico, che indicava ai medici da dove originavano gli attacchi epilettici  e quali aree del cervello dovevano essere rimosse.

Collins riconobbe i genitori dopo l’intervento ma non poteva far combaciare i loro nomi ai loro volti. Il problema si risolse da solo in un paio di giorni, ma l’episodio lasciò preoccupati Nicole e Carl (i genitori): come avrebbe funzionato il cervello del loro figlio, con una parte mancante?

La dr.sa Patterson mise in contatto la Famiglia di Collins con la dr.sa Behrmann, che al Carnegie Mellon, studia la plasticità del cervello in relazione alla visione. Collins divenne così il candidato ideale per la ricerca della dr.sa Behrmann.

I cervelli dei bambini sono giovani e devono ancora svilupparsi e quindi hanno il massimo potenziale per un cambiamento neuroplastico. Dato che il tumore di Collins si era formato nella parte del cervello fondamentale per il processo visivo, la dr.sa Behrmann potè tracciare nel tempo questo progresso per determinare se ci fosse qualche carenza persistente nella sua abilità di interpretare immagini.

Poichè Collins era un bambino, il suo cervello era anche in un periodo critico di sviluppo, in cui costruisce la capacità di riconoscere volti, qualcosa che accade gradualmente e si raffina più finemente durante gli anni della adolescenza.

Come fece notare lo psichiatra, dr Norman Doidge, della University of Toronto nel suo libro del 2007, The Brain That Changes Itself, la nozione che ci sia un periodo critico nello sviluppo del cervello è una delle scoperte piu’ importanti nell’area della neuroplasticità — per la quale dobbiamo ringraziare i gattini.

Negli anni ’60, come ricorda  Doidge, scienziati come David Hubel e Torsten Wiesel mapparono la corteccia visive dei gattini, molto similmente a come il team chirurgico di Collins ha mappato il suo cervello, per imparare come viene processata la vista.

Nel caso di Collins, la questione era se l’emisfero sinistro del suo cervello, completamente intatto, avrebbe colto la funzionalità del terzo mancante del suo cervello, specialmente il compito del riconoscimento facciale, svolto tipicamente dall’emisfero destro

Il cervello sinistro di Collins simile al cervello destro, intatto

Il cervello sinistro di Collins non solo appariva e lavorava  nel mondo in cui dovrebbe farlo l’emisfero sinistro, ma alla scansione appariva anche simile al cervello destro, intatto

A partire dai 7 anni di Collins fino ai suoi tre anni successivi, la dr.sa Behrmann fece una serie di test piu’ o meno ogni 6 mesi. In una come difficoltà da superare gli venne mostrata una foto  di facce ad intervalli di circa 30 secondi Quando Collins ricordava una faccia, faceva click su un pulsante. Un test simile poi fu fatto mostrando case: se Collins vedeva la stessa foto davanti e dietro, clickava il pulsante.

Ogni test avveniva mentre Collins era dentro una macchina MRI (Magnetic Resonance Imaging) in funzione, cosa che permetteva alla dr.sa Behrmann di misurare il flusso  del sangue e dell’ossigeno  in due diverse regioni del cervello . Tanto piu’ è attiva un’area del cervello, tanto piu’ attira sangue.

In tutti questi esperimenti, la dr.sa Behrmann metteva a confronto la funzionalità cerebrale di Collins  con un gruppo di ragazzini  della sua stesa età, senza anomalie cerebrali. I risultatai, pubblicati nello scorso agosto in Cell Reports, furono: la sua funzione neurologica era “assolutamente normale”, senza leggeri ritardi o deviazioni nello sviluppo.

Nelle scansioni, il cervello sinistro di Collins non solo appariva e si comportava nel modo in cui dovrebbe il cervello sinistro, ma sembrava proprio simile; appariva anche simile a quelli di scansioni di altri bambini con i cervelli destri intatti.

Questo perchè le funzioni della corteccia visive che Collins aveva perso, dato che gli era stato rimosso un terzo del suo cervello destro –ovvero la capacità di vedere gli oggetti e sapere cosa sono e la capacità di riconoscere facce-  venivano inglobate dal suo cervello sinistro.

Molto affascinante per la dr.sa Behrmann fu anche come il cervello sinistro potesse accomodare due facoltà diverse: il riconoscimento della parola, dominio dell’emisfero sinistro e il riconoscimento facciale. Effettivamente parte della sorpresa fu che il cervello sinistro potesse continuare a fare ciò che fa normalmente, in aggiunta alla attività dell’emisfero destro.

Questa figura è del cervello di Tanner Collins. Le immagini mostrano che l’emisfero sinistro sta assumendo con successo le responsabilità dell’emisfero destro, che normalmente vedremmo in bambini della sua stessa età. La sola differenza è che quelle responsabilità sono transitate tutte sull’emisfero sinistro di Collins. Credit: Liu et al., 2018, Cell Reports

Il cervello di Collins ha “ricablato” se stesso

In altre parole, il lavoro della dr.sa Behrmann’s rivelarono che il cervello di Collings aveva “ricablato” se stesso, come il cervello dei gattini che Hubel e Wiesel avevano studiato.

Rimane una questione centrale come il cervello possa compiere questa prodezza. Analizzando scansioni cerebrali, usando una tecnica di imaging tecnologica, nota come imaging con tensore di diffusione, che mostra come l’acqua viaggi lungo i tratti di materia bianca del cervello, la dr.sa Behrmann ha trovato barlumi iniziali sul fatto che la materia bianca del cervello – il cablaggio elettrico che soggiace alla comunicazione tra le varie regioni neurologiche – effettivamente cambia.

Aree del cervello che non erano collegate prima, creano ora nuovi links : un esempio della nueroplasticità  in azione che può preservare la funzionalità del cervello. Ma gli scienziati continuano a non sapere cosa attivi le cellule della materia bianca, per comportarsi in questo modo

“Quando Collins Tanner avrà 20anni, penso che sapremo molto di piu’ sul “cablaggio complessivo” , ha detto la Behrmann. “L’unica cosa che non sapremo negli umani e non so come potremo mai saperlo, sono i cambiamenti che accadono al livello delle cellule stesse.”

Ogni 3 mesi/6mesi, Collins ritorna nel Laboratorio della dr.sa Behrmann per sottoporsi a test  ed essere visitato per eventuali deficit visivi. La dottoressa spera che seguendolo nel tempo, porterà a risposte piu’ definitive, non solo su come il suo sistema visivo alla fine riorganizzi se stesso ma anche il processo stesso per il quale lo fa.

“La strada è lunga davanti a noi, ma il lavoro , penso, sia veramente entusiasmante,” ha detto la dottoressa.

A che età i genitori dovrebbero consentire la rimozione chirurgica di un tumore che causi attacchi epilettici?
A volte, una chirurgia che rimuove le parti, ovvero tessuto cerebrale può rendere difficile per la persona usare e comprendere le parole. Come fu nel caso di Collins puo’ anche significare menomazione visiva.

“Una volta che abbiamo un quadro migliore di ciò che accade esattamente, dopo che rimuoviamo ampi segmenti del cervelli, possiamo essere in grado di suggerire alle famiglie  con piu’ efficacia”, ha detto Taylor Abel, il pediatra neurochirurgo, specializzato in chirurgia epilettica e che è arrivato al Children’s Hospital di Pittsburgh nella scorsa estate, per iniziare a collaborare con la dr.sa Behrmann.

“L’obbiettivo dovrebbe essere fare tutto ciò che si può per bloccare gli attacchi epilettici  e smettere le medicine  il prima possibile. Tanto prima lo si farà, tanto prima si potrà tornare ad una normale traiettoria di sviluppo”.

Abel e Behrmann hanno sottolineato che puo’ anche essere il caso che parte della riorganizzazione avvenuta nel cervelli di Collins sia partita prima del suo intervento chirurgico. Non è qualcosa che la dr.sa Behrmann possa provare, dato che tutta la ricerca condotta su Collins ha avuto luogo dopo l’operazione.

“Quando avete una anomalia nel vostro cervello, che sta causando attacchi epilettici, quella anomalia può far si che il cervello si riorganizzi o parta ad organizzarsi prima che l’intervento chirurgico effettivamente venga fatto”, dice Abel.  “Ma l’altra cosa che a volte accade, è che gli attacchi epilettici colpiscono le funzioni cerebrali nel cervello e il cervello non si riorganizza”

La dr.sa Behrmann dice che uno dei fondamentali obbiettivi della sua ricerca è studiare una parte abbastanza ampia di popolazione di bambini, per determinare se ci sono quadri  di ripresa ottimale nell’età in cui sono stati sottoposti a chirurgia. Riorganizzarsi al livello di Collins, è impossibile per gli adulti che vengono sottoposti a simile intervento chirurgico, dice la Behrmann poiché a loro manca la neuroplasticità che abbiamo visto nei bambini

Per Nicole e Carl, l’intervento chirurgico fu inequivocabilmente la giusta decisione. “Ciò che stava accadendo prima dell’intervento, era piuttosto orrendo, dice Nicole. “Dopo l’intervento, i cambiamenti sono stati solo per il meglio . Si ok, ha dei deficit visivi, ma tutto il resto è stato per il meglio”

Alla fine del 2017, una visita di controllo con la MRI al Children’s Hospital di Pittsburgh, mostrò che il tumore era ricresciuto. Questa volta, tuttavia, era della dimensione di un pisello. Due mesi dopo, nel febbraio 2018, i chirurghi aprirono il suo cervello per la seconda volta. Collins dice che la prospettiva di un secondo intervento non lo disturbava. Voleva semplicemente disfarsi del tumore a forma di pisello  nella sua testa, cosi non avrebbe dovuto restare preoccupato. (L’operazione è andata bene ed è ancora senza tumore)

Dopo aver perso una parte del suo cervello, Collins sta ancora apprendendo. Il suo cervello continua a crescere, ad adattarsi ed anche, pur non essendo subito apparente, a cambiare

Fonte: https://onezero.medium.com/the-brain-that-remade-itself-bcc7b3a43cff

Traduzione e SINTESI di M.Cristina Bassi per www.thelivingspirits.net

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