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In che modo il cervello danneggiato si riorganizza per ripristinare la funzione matematica

A seguito di danni cerebrali, l’abilità matematica di alcune persone risulta compromessa. I ricercatori stanno cercando di capire in che modo il cervello si adatta e si riequilibra.

Ricerca di base

Quando le persone subiscono un danno cerebrale, possono perdere alcune abilità utilizzate da regioni del cervello specifiche e collegate in rete. Se il danno cerebrale si verifica lentamente e gradualmente, il cervello alla fine si adatta e trova un modo per preservare l’abilità. Quando sono coinvolte aree del cervello dedicate al linguaggio, ad esempio, i ricercatori hanno osservato il cervello riorganizzarsi utilizzando altre regioni allo scopo di mantenere l’abilità. Eppure poco si sa in merito a come l’abilità matematica superi i danni alle regioni cerebrali responsabili della sua produzione. Il progetto Re-MAPMATH, finanziato dall’UE, si proponeva di monitorare questa plasticità cerebrale per quanto riguarda le funzioni matematiche nei pazienti affetti da tumore cerebrale prima e dopo l’intervento chirurgico. Il progetto, secondo il team, ha riscosso un enorme successo riuscendo non solo a misurare l’attività nei pazienti affetti da danni cerebrali, ma anche offrendo informazioni su come funzionano i cervelli sani. I dati raccolti da campioni di partecipanti sani forniranno nuove informazioni sulle modalità con cui il cervello gestisce i calcoli come rete. La ricerca è stata condotta con il supporto del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie. «In concreto, abbiamo contrastato i processi numerici e linguistici successivi alla riorganizzazione del cervello. I nostri dati normativi sui pazienti ci consentono di vedere il contrasto tra un cervello sano e un cervello riorganizzato», afferma Elena Salillas, ricercatrice MSCA presso l’Università di Padova e coordinatrice del progetto Re-MAPMATH.

Attività cerebrale distribuita

«Il sistema numerico coinvolge componenti e caratteristiche uniche condivise con altri domini cerebrali. Ad esempio, è necessario utilizzare la memoria di lavoro per comprendere un paragrafo durante la lettura», spiega Salillas. Questa combinazione di attività cerebrale specifica e distribuita è necessaria anche in matematica. Per moltiplicare mentalmente 22 x 44, ad esempio, sono necessarie capacità spaziali. Il danno cerebrale derivante da un ictus può colpire queste aree specifiche e anche i domini cerebrali nel complesso. «Il sistema matematico, come la maggior parte dei sistemi cognitivi, è una rete complessa che può essere alterata in qualsiasi sua parte. Alcune carenze sono puramente numeriche, altre no. Di conseguenza, vi sono molte lesioni cerebrali che possono portare a carenze numeriche acquisite», aggiunge Salillas.

Mettere alla prova le funzioni matematiche

Per valutare l’impatto sulla funzione matematica in seguito a un tumore al cervello e il modo in cui il cervello si rimodella, il team ha eseguito esami specifici utilizzando la magnetoencefalografia (MEG) per misurare l’attività cerebrale. Questa tecnica di diagnostica per immagini misura il segnale magnetico del cervello e fornisce un alto livello di precisione spaziale e temporale, rivelando dove l’attività cerebrale sta raggiungendo il punto massimo. Gli esami sono stati applicati a quattro componenti numeriche principali. Il primo analizzava la capacità di fare approssimazioni e consisteva in un confronto veloce e approssimativo tra due serie di punti, che cambiavano periodicamente i rapporti. Il secondo verificava la capacità dei pazienti di eseguire calcoli esatti, come controllare la correttezza di moltiplicazioni come 3 x 2 = 4. Il team ha rilevato nel cervello tre reti principali responsabili di questa abilità. Un terzo esame consisteva nel rilevamento di forme numeriche. «In questo esame, il partecipante doveva dire se le cifre codificate o le forme corrette delle cifre fossero cifre o meno. Tale esame mira alla percezione iniziale dei simboli numerici», osserva Salillas. L’esame finale ha verificato la capacità di adattarsi ai simboli.

Rivelare nuove reti

Sono stati ottenuti diversi successi fondamentali. Il team del progetto ha descritto con successo per la prima volta le reti alla base della semplice aritmetica, fornendo una descrizione accurata delle dipendenze tra le regioni coinvolte. «Poiché la stragrande maggioranza degli studi di calcolo di neuroimaging si basa sulla fMRI (un’altra tecnica di diagnostica per immagini cerebrale con un tempo di risoluzione più lento), tali informazioni accurate dipendenti dal tempo erano sconosciute», afferma Salillas.

Parole chiave

Re-MAPMATH, cervello, tumore, matematica, abilità, esame, scansione, riequilibrio

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