Sebbene svolga un ruolo centrale nel controllo del movimento e dell’espressione delle nostre capacità mentali, la nostra conoscenza del cervelletto è limitata. Mentre il cervelletto è piccolo, è estremamente ben collegato con il cervello e la sua corteccia e rappresenta oltre il cinquanta per cento dei neuroni in tutto il cervello. Tuttavia, si sa poco del suo relè più importante alla corteccia cerebrale, il nucleo dentato. Questo gruppo di corpi di cellule neuronali densamente imballati integra le informazioni elaborate dal cervelletto e le invia al cervello. Gli scienziati del Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences (MPI CBS) di Lipsia sono ora riusciti a mappare una parte significativa dei percorsi che collegano a questo controllo centrale—e hanno quindi intensificato la nostra comprensione del “cuore del cervello”.

Approssimativamente delle dimensioni di una palla da tennis, il cervelletto si trova nella parte posteriore dei nostri crani sotto i due emisferi visivi del cervello, costituiti da materia grigia e bianca. Sebbene il cervelletto sia stato tradizionalmente conosciuto come una regione importante per le funzioni motorie, recenti prove hanno dimostrato che è anche coinvolto in domini più cognitivi come il linguaggio e le emozioni. Come tale, le lesioni al cervelletto potrebbero portare a disturbi linguistici o emotivi significativi, o potrebbero rendere impossibili movimenti precisi come sollevare un bicchiere d’acqua alla bocca.

Una delle sue strutture più importanti, situata in profondità all’interno del cervelletto e dotata di un aspetto dentellato della sua banda esterna di materia grigia, è il nucleo dentato. Questo agglomerato di corpi delle cellule nervose elabora le informazioni che vengono inviate dal cervelletto alla corteccia cerebrale, in modo simile a un’interfaccia. Mentre sappiamo che il nucleo dentato è il principale nucleo di uscita del cervelletto, fino ad ora non è stato chiaro come la materia grigia del cervelletto, vale a dire la sua corteccia e le sue diverse regioni funzionali, sia collegata al nucleo dentato.

“Ora siamo stati in grado di ricostruire le connessioni che trasportano i dati dalle diverse regioni della materia grigia corticale cerebellare al nucleo dentato”, spiega Christopher J. Steel, primo autore della pubblicazione originale. “Questo studio è stato il primo a dimostrare che i due tipi di funzioni—il controllo del movimento e l’espressione delle nostre capacità mentali—che sono in gran parte segregati nella corteccia cerebellare sono anche in gran parte segregati all’interno del nucleo dentato.”

Di conseguenza, questi risultati fanno luce sull’importanza della connettività delle fibre motorie e non motorie nei loop di informazione tra il cervelletto e il cervello che sono alla base dei contributi del cervelletto al comportamento.

Questa conoscenza non è solo cruciale per le procedure chirurgiche o in caso di lesioni, ma anche per una migliore comprensione dell’evoluzione del cervello. Suggerisce che anche la connettività del cervelletto si è evoluta per tenere il passo con i cambiamenti nella corteccia umana che si sono verificati nel corso dell’evoluzione da primati non umani a umani.

Fino ad ora, la maggior parte delle intuizioni nel cablaggio del cervelletto sono state acquisite da invasiva e che richiede tempo tracing sostanza bianca in primati non umani. In contrasto con questo, Steele e colleghi hanno utilizzato un metodo non invasivo negli esseri umani svegli che potrebbe tracciare questa connettività senza traccianti o altre tecniche invasive: la combinazione di risonanza magnetica ponderata per diffusione (DW-MRI) e trattografia probabilistica. Quest’ultimo è in grado di ricostruire il percorso approssimativo dei tratti di materia bianca nel cervello misurando i movimenti precisi di diffusione delle molecole d’acqua.

” Con questi risultati, speriamo anche di fornire un modello per ulteriori studi che studiano il cablaggio del cervelletto e il resto del cervello”, afferma il coautore dello studio Alfred Anwander, che ha tradotto i dati della risonanza magnetica in immagini 3D e brevi video scientifici. Osservando queste immagini il neuroscienziato Steel aggiunge: “Data la sua connettività con la corteccia e la sua sorprendente somiglianza con una sezione trasversale ruotata di 90 gradi del cuore umano, il cervelletto può anche essere considerato” il cuore del cervello.”

Trattografia del cervelletto

Cuore del cervello

Ulteriori informazioni:
Visualizza un’animazione interattiva del cervelletto qui.

Pubblicazione Originale:
Christopher Steele, Alfred Anwander, Pierre-Louis Bazin, Robert Trampel, Andreas Schäfer, Robert Turner, Narender Ramnani, e Arno Villringer
Umani cerebellari inferiori al millimetro, la diffusione di immagini rivela il motore e non a motore topografia del nucleo dentato
Corteccia Cerebrale (2016)

• Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences