Monitorare il cervello dei neonati mentre dormono ci dà un’idea di come crescono ed imparano dal mondo che li circonda
Come capita a molti, sono abbastanza sicura di non dormire abbastanza. Nel mio caso, una delle cause è mio figlio, che a quattro ama svegliarmi tutte le mattine tra le 4:00 e le 6:00 per fare una chiacchierata. Sono gelosa della mia bimba di due anni, che dorme 12 ore filate ogni la notte e ci aggiunge un pisolino di due ore nel pomeriggio. Che lusso.
I bambini piccoli hanno bisogno di dormire più degli adulti. Mia figlia un tempo dormiva anche più degli altri. Per i primi due mesi della sua vita, sembrava non essere mai sveglia. Gli scienziati stanno ancora cercando di capire esattamente perché i bambini hanno bisogno di dormire così tanto, ma un nuovo strumento sta iniziando a fare un po’ più di luce su questo mistero e potrebbe aiutare a rivelare cosa sta succedendo all’interno del cervello in rapido sviluppo di un neonato.
“Si tratta di un periodo della vita in cui… il cervello sta sviluppando nuove connessioni alla velocità approssimativa di un milione di sinapsi al secondo”, afferma Topun Austin, consulente neonatologo presso il Cambridge University Hospitals NHS Foundation Trust nel Regno Unito. Si ritiene che queste connessioni svolgano un ruolo chiave nell’aiutare i bambini a imparare a dare un senso al mondo che li circonda.
Molte verranno successivamente eliminate man mano che i bambini affinano la loro comprensione di ciò che li circonda. Ma le prime settimane di vita di un bambino sono quelle in cui vengono poste le basi cruciali per la vita.
A volte, i ricercatori mettono un cappuccio di elettrodi EEG su un bambino per studiare l’attività cerebrale elettrica. Ma questa forma di imaging non offre molta risoluzione spaziale, rendendo difficile individuare esattamente quali regioni del cervello sono attive in qualsiasi momento.
Altri hanno studiato i bambini in scanner MRI che misurano il flusso sanguigno nel cervello. Chiunque abbia mai fatto una risonanza magnetica, può intuire come queste enormi macchine non siano il posto preferito di un bambino. Sono rumorose e richiedono un’immobilità quasi perfetta da parte della persona sottoposta alla scansione.
Austin e Julie Uchitel, ex studentessa di dottorato all’Università di Cambridge e ora studentessa di medicina alla Stanford University, e i loro colleghi hanno sviluppato un approccio diverso. Il team ha utilizzato un cappuccio con sorgenti luminose e sensori incorporati. Insieme, questi componenti possono misurare il flusso sanguigno nel cervello allo stesso modo di un pulsossimetro agganciato al dito in uno studio medico.
Tecniche simili sono state utilizzate in precedenza per studiare il cervello, ma richiedono l’uso di un cappuccio da cui fuoriescono svariati cavi in fibra ottica, un altro strumento improbabile per un neonato che voglia dormire. Il nuovo dispositivo fa uso di un nuovo genere di tessere contenenti ciascuna diverse fonti di luce e rilevatori.
Il team di Austin ha inserito 12 di queste tessere in una cuffia adatta ai neonati, collegata a un computer con un unico cavo. Il sistema così creato genera un’immagine del cervello “con una risoluzione almeno 10 volte superiore al [precedente] sistema di cavi in fibra ottica”, afferma Austin.
In un recente studio pubblicato sulla rivista NeuroImage, il team ha chiesto ai neo genitori il permesso di monitorare i loro bambini sin dai primi giorni nel reparto postnatale di un ospedale. “È come una piccola cuffia da nuoto: i bambini sembrano molto felici una volta che l’hanno indossata”, afferma Austin. Il suo team ha registrato l’attività del cervello di 28 neonati durante il sonno.
I bambini fanno esperienza di due fasi del sonno: una fase attiva, che è accompagnata da contrazioni e smorfie, seguita da una fase tranquilla, quando il bambino è molto immobile. Il team ha filmato tutti i bambini mentre i loro cervelli venivano monitorati, di modo da poter poi capire in quale fase del sonno si trovava ogni bambino in qualsiasi momento.
Successivamente, quando Austin e il suo team hanno analizzato le istantanee delle registrazioni, hanno notato differenze nelle attività del cervello durante il sonno attivo e tranquillo. Durante il sonno attivo, quando i bambini erano più irrequieti, le regioni del cervello negli emisferi sinistro e destro sembravano attivarsi contemporaneamente, allo stesso modo. Questo suggerisce la formazione di nuove e lunghe connessioni in tutto il cervello, spiega Austin. Durante il sonno tranquillo, sembra che si formino connessioni più brevi all’interno di ciascuna regione del cervello.
Non è chiaro il motivo per cui questo accada, ma Austin ha una teoria. Pensa che il sonno attivo sia più coinvolto nella preparazione del cervello alla costruzione di un’esperienza cosciente in senso ampio, come sviluppare la capacità di riconoscere qualcun altro come persona piuttosto che una serie di macchie di colore e consistenza, per esempio. Diverse regioni del cervello devono lavorare insieme per raggiungere questo obiettivo.
Le connessioni più brevi stabilite durante il sonno tranquillo sarebbero invece una messa a punto del funzionamento delle singole regioni del cervello, continua Austin: “Durante la fase di sonno attivo, stai costruendo un’immagine e in fase di sonno tranquillo [stai] ritoccando le cose”.
Più informazioni vengono raccolte sul funzionamento del cervello dei neonati sani, più siamo preparati ad aiutare bambini nati prematuri o afflitti da danni cerebrali all’inizio della loro vita. Austin spera di poter scoprire di più sugli effetti di ogni fase del sonno sul cervello. Una volta acquisita una migliore comprensione delle attività del cervello, potremmo scoprirci in grado di capire quando è meglio svegliare il bambino per l’alimentazione, per esempio.
Austin prevede una sorta di sistema a semaforo che potrebbe essere posizionato vicino a un bambino addormentato. Una luce verde potrebbe segnalare che il bambino è in uno stato di sonno intermedio e può essere svegliato. Una luce rossa, invece, potrebbe indicare che è meglio lasciare che il bambino dorma perché il cervello è nel mezzo di un processo importante.
Ho provato a fare qualcosa di simile con i miei figli. Ho posizionato nella loro stanza un giocattolo a forma di nuvola che diventa verde e suona una canzone quando si è ok svegliare la mamma. La nuvola viene completamente ignorata. Sfortunatamente, una volta che i loro cervelli sono pronti e vigili, non sembrano interessati al fatto che il mio possa non esserlo.
