PARTE I: ASPETTI SCIENTIFICI
4. Autismo: natura ed evoluzione della connettività nei processi mentali
CONNETTIVITÀ NEI PROCESSI MENTALI
In precedenza, sono stati riassunti i dati più attendibili di carattere
funzionale e clinico che caratterizzano, secondo il profilo della recente ricerca,
lo “spettro autistico”.
In quest‟ultimo paragrafo si vuole fornire quanto – sempre in base ad
elementi oggettivi – si pensa in merito alla patogenesi del disturbo autistico.
La letteratura recente insiste molto sugli aspetti della “disorganizzazione
cerebrale” che – senza contraddire determinanti primari di carattere genetico e
l‟eventuale intervento di “fattori inducenti” (già descritti) – potrebbe offrire
interpretazioni attendibili del “meccanismo” con il quale si determina il disturbo
autistico: la irregolare struttura e (di conseguenza) la funzione della
connettività, intesa come “capacità di collegamento” strutturale-molecolare, e -
se carente o distorta - come causa di disturbi della “comunicazione” fra
strutture cerebrali.
A sostegno di questa interpretazione starebbero due rilievi: la irregolare
“curva di sviluppo” del cervello nella primissima infanzia nell‟autismo e la
presenza di alcuni indici di irregolarità nella struttura e funzionalità connettivale
dei fasci di “sostanza bianca” che collegano i raggruppamenti neuronali della
sostanza grigia.
4.1.Volume e struttura del cervello nell’autismo
Esaminando rilievi morfologici “globali” – i più facilmente accessibili e
quantificabili – il neonato che diventerà autistico non mostra al momento della
sua nascita volumi cerebrali mediamente superiori a quelli riconducibili nella
popolazione confrontabile che non diventerà autistica.
Tuttavia, fra i 2-3 anni, una elevata percentuale circa dei lattanti nei quali
si rilevano segni di “comportamento autistico per la loro età” hanno sviluppato
volumi cefalici e circonferenze craniche superiori a quelle del confrontabile di
pari età che non presenta, né andrà incontro, all‟autismo
117(COURCHESNE E.
et al., 2003).
Nell‟intervallo di tempo ricompreso fra la nascita e 6-14 mesi di età, la
media delle circonferenze craniche dei bambini autistici passa dal 25° al 84°
percentile dei valori registrati per la popolazione considerata, e cioè con un
incremento del 1,67 SDs (deviazione standard), rimanendo invariato invece
l‟accrescimento in lunghezza corporea e ponderale del soggetto autistico
rispetto alla norma
118(COURCHESNE E. et al., 2003).
Dopo tale fase di “supersviluppo” temporale il volume e le circonferenze
craniche dei bambini con sintomi autistici tendono a riequilibrarsi con quelli dei
controlli; anzi – secondo osservazioni di CARPER RA., COURCHESNE E.,
(2005)
119– l‟aumento riscontrato nella zona della corteccia frontale mediana, in
quella dorsolaterale prefrontale e nel girus precentrale rispetto ai controlli si
117
E. COURCHESNE, K. PIERCE, Why the frontal cortex in autism might be talking only to
itself: local over-connectivity but long-distance disconnection, in “Current Opinion in
Neurobiology”, 2005, 15/2, pp. 255-230.
118 E. COURCHESNE et al., Evidence of brain overgrowth in the first year of life in autism, in “J. Am. Med. Assoc.”, 2003, 290/3, pp. 337-344.
119
R.A. CARPER, E. COURCHESNE, Localized enlargement of the frontal cortex in early
38
inverte dopo i primi due anni, per dare luogo – in alcuni dei pazienti fra 5 e 9
anni – ad una modesta diminuzione rispetto alla norma.
Questo fenomeno, tuttavia, è meno costante nel verificarsi e nell‟ampiezza
rispetto al precedente.
Individuato l‟interesse nello studio – in particolare – di queste zone
cerebrali per una migliore comprensione della genesi dell‟autismo, è apparso
evidente che il ritmo di crescita dell‟ampia “zona frontale” va – anche nei
soggetti non autistici – messo a confronto con l‟andamento generale dei ritmi di
crescita delle altre regioni cerebrali.
È noto che questi sono più rapidi, nel neonato e lattante/prima infanzia,
per le regioni primarie e secondarie “motorie e sensoriali” che debbono
assicurare al più presto il superamento della immaturità neonatale umana,
mentre le regioni corticali e non, che assicurano l‟associazione olistica
(connettività funzionale) – e fra queste si inscrive la regione frontale – si
sviluppano più lentamente.
Anche per questo motivo può apparire sorprendente la precoce, ma
transitoria, crescita dei volumi relativi alla regione frontale in chi esprimerà la
fenomenologia autistica.
Quali possono essere i contenuti ed i meccanismi di questa atipica
evoluzione?
HERBERT et al., (2004)
120osservarono nei bambini e nei ragazzi autistici
ipertrofia della sostanza bianca “superficiale”, cioè immediatamente
sottocorticale, fenomeno già individuato solo globalmente per la regione
frontale da CARPER et al., (2002)
121. Per interpretarlo, si ipotizzano diversità
nei tempi di mielinizzazione oppure concentrazioni e attività diverse di fattori
neurotropi; ma anche ritmi di sviluppo diversi dei componenti della
citoarchitettura delle zone centrali e delle laterali (quelle interessate
nell‟autismo) della corteccia frontale
122(CASANOVA et al., 2002); ed infine
alterazioni distrettuali del flusso cerebrale
123(OHNISHI et al., 2000).
Ricerche ulteriori potranno chiarire questi aspetti; rimane comunque
“etichettata” la regione frontale e prefrontale come fra quelle più importanti
per la “comprensione” dell‟autismo, essendo interessate (assieme al corridoio
temporo-parieto occipitale ed alla corteccia limbica) alle elaborazioni neuronali
necessarie ai tipi di linguaggio, di memoria, alle capacità esecutive ed alla
gnosi (termine con il quale in neurologia si intende la capacità di riconoscere
stimoli esterni), nel contesto della “corteccia associativa”.
4.2. La connettività cerebrale nell’autismo
I dati morfologici e funzionali appena esposti nelle aree della “corteccia
associativa” hanno rilanciato la “teoria della connettività ridotta” che fa
dell‟autismo un “disturbo cognitivo e neuro-biologico caratterizzato, perché
prodotto, da un funzionamento deficitario della integrazione delle informazioni a
120
M.R. HERBERT et al., Localization of White Matter Volume Increase in Autism and
Developmental Language Disorder, in “Ann. Neurol.”, 2004, 55, pp. 530-540.
121
R.A. CARPER et al., Cerebral lobes in autism: early hyperplasia and abnormal age effects, in “Neuroimage”,2002, 16 (4), pp. 1038-1051.
122
M. F. CASANOVA et al., Minicolumnar pathology in autism, 58 (3), 428-432, 2002.
123
T. OHNISHI et al., Abnormal regional cerebral blood flow in childhood autism, in “Brain”, 2000, 123 (9), pp. 1838-1844.
39
livello nervoso e cognitivo”
124(BROCK J. et al., 2002; JUST M.A. et al.,
2004)
125.
Alla questione sostanziale, se cioè la connettività disgregata sia un
fenomeno che riconosca un‟origine “primaria”, prenatale, nell‟autismo
(ancorché, in certi casi, con manifestazione più tardiva, ma sempre con un
coinvolgimento del fattore genetico), secondo alcuni Autori non si può al
momento rispondere con certezza, essendo pubblicati sia pure rari casi di
autismo in cui non è documentabile una disgregazione della connettività
126(v.
HUTSLER, ZHANG 2010; ALEXANDER et al., 2007; BEN BASHAT et al.,
2007). Ammessa la certezza della diagnosi, ciò non sembra dirimente.
Inoltre, un certo numero di ricerche tende a valorizzare il ben noto
fenomeno della “plasticità” cerebrale (a livelli diversi: neuronali e sinaptici,
come già riportato) – e cioè l‟ampiamente accettato concetto di una dinamica
dello sviluppo cerebrale – come un processo interattivo fra strutture e
ambiente, con esiti solo statisticamente prevedibili (concezione attuale della
epigenetica).
Non si esclude che tale dinamica – qualora venisse sollecitata non
solamente in epoca prenatale ma nel corso dei primi anni di vita per effetto di
stimoli negativi ambientali (ad es. tossici), potrebbe indurre la perdita della
fisiologica regolazione e dare luogo alle diverse forme dello “spettro autistico”
(che abbiamo ampiamente descritto come articolate nella gravità degli effetti
clinico – sociali), ma anche ad una diversa modulazione della “connettività” fra
circuiti cerebrali diversi da interpretarsi come fenomeni necessari di
adattamento.
Nell‟insieme, la teoria del difetto di connettività antero-posteriore,
formulata da JUST MA.
127et al., (2004) e rivista da BELMONTE
128et al.,
(2004) e da WASS, (2006)
129è, almeno al momento, suffragata da reperti
sperimentali e induce a considerare con favore a livello dell‟apparato
neurone-sinapsi il “punto critico”, patogenetico, della disfunzionalità autistica.
Del resto, alcune caratteristiche delle strutture della corteccia (neocortex)
– concernenti il modello ad organizzazione microcolonnare di 80-100 neuroni,
raggruppati in unità macrocolonnari – sono state documentate in alcuni casi di
124 Alla “connettività ridotta” si è contrapposta - quasi contemporaneamente però - una “teoria della connettività aumentata”, almeno per certe forme dell‟autismo (RUBENSTEIN e MERZENICH, 2003) teoria che BELMONTE et al., (2004) – elegantemente – hanno tentato di conciliare proponendo un‟alta connettività “locale” associata ad una bassa connettività sulle “lunghe distanze”, fenomeno che darebbe luogo a difficoltà - con i metodi attuali - a differenziare i segnali dagli elementi di disturbo (noise) che evidentemente interferirebbero con la trasmissione a distanza del segnale nervoso.
125
J. BROCK et al., The temporal binding deficit hypothesis of autism, in “Developmental Psycopathology”, 2002, 14 (2), pp. 209-224; M.A. JUST et al., Cortical activation and synchronization during sentence comprehension in high-functioning autism: evidence of
underconnectivity, in “Brain”, 2004, 127, pp. 1811-1821.
126
J.J. HUTSLER, H. ZHANG, Increased dendritic spine densities on cortical projection in
autism spectrum disorders, in “Brain Research”, 2010, 1309, pp. 83-94; A.L. ALEXANDER et
al., Diffusion tensor imaging of the corpus callosum in Autism, in “Neuroimage”, 2007, 34 (1), pp. 61-73; D. BEN BASHAT et al., Accelerated maturation of white matter in young children
with autism: a high b value DWI study, in “Neuroimage”, 2007, 37 (1), pp. 40-47.
127
M.A. JUST et al., cit.
128 M.K. BELMONTE et al., Autism and abnormal development of brain connectivity, in “J. of Neuroscience”, 2004, 24 (42), pp. 9228-9231.
129 S. WASS, Distortions and disconnections: disrupted brain connectivity in autism, in “Brain and Cognition”, 2011, 75 (1), pp. 18-28.
40
autismo e proverebbero in definitiva la irregolarità nella migrazione neuronale
in età embrionale dalla zona ventricolare sino al mantello corticale dei neuroni
stess
130(CASANOVA MF., 2002; BUXHOEVEDEN, 2002).
Parallelamente, numerose ricerche documentano irregolarità nei
collegamenti e nelle trasmissioni dei circuiti che collegano la corteccia
cerebrale, i nuclei sottocorticali, il cervelletto etc. e la sostanza bianca
131(HERBERT et al., 2005; JOU et al., 2011; SHULKA D. et al., 2011;
BARTTFELD P. et al., 2011-2012).
Conclusioni
Quanto esposto fa ritenere che i dati raccolti, e derivanti da ricerche
condotte in più direzioni - esplorando sia i fenomeni della traiettoria di sviluppo
del cervello neonatale e infantile nell‟autismo, sia le funzioni diverse degli
apparati sensoriali e della comunicazione (così importanti per la vita individuale
e collettiva anche del bambino) - portino argomenti a favore di una teoria
patogenetica dell‟autismo fondata sul concetto di “disorganizzazione” cerebrale,
con relativa autonomia delle funzioni locali rispetto al “coordinamento a
distanza”
132(Y. LIU et al. 2011).
Concludendo: varie “teorie” si sono succedute nel tempo per interpretare i
dati sperimentali che la ricerca sull‟autismo forniva, nel corso degli ultimi
decenni. La “teoria” della alterazione della connettività riassumerebbe –
nella patogenesi – le precedenti ipotesi con effetti unificanti.
Nelle conclusioni generali a questo documento, verranno meglio
individuati gli argomenti che dovranno essere approfonditi con la ulteriore
ricerca; ma già da ora può affermarsi che una riconsiderazione degli effetti che
il fenomeno disorganizzativo induce sulla funzione cerebrale attraverso circuiti
funzionali – la cui corretta attività verrebbe disturbata geneticamente e/o
epigeniticamente – può meglio rappresentare lo stato di disabilità caratteristico
dell‟autismo.
130
M.F. CASANOVA, D.P. BUXHOEVEDEN et al., Minicolumnar pathology in autism, in “Neurology”, 2002, 58 (3), pp. 428-432.
131
M.R. HERBERT, Large brain in autism: the challenge of pervasive abnormality, in “Neuroscientist”, 2005, 11 (5), pp. 417-440; R.J. JOU et al., Diffusion tensor imaging in autism
spectrum disorders: Preliminary evidence of abnormal neural connectivity, in “Aust. N.Z.J.
Psychiatry”, 2011, 45 (2), pp. 153-162; D.K. SHULKA et al., Microstructural abnormalities of
short-distance white matter fiber tracts in autism spectrum disorder, in “Neuropsychologia”,
2011, 49 (5), pp. 1378-1382; P. BARTTFELD et al., A big-world network in ASD: Dinamical connectivity analysis reflects a deficit in long-range connections and an excess of short-range
connections, in “Neuropsychologia”, 2011, 49 (82), pp. 254-263; P. BARTTFELD et al., State
dependent changes of connectivity patterns and functional brain network topology in autism
spectrum disorder, in “Neuropsychologia”, 2012, 50, pp. 3653-3662.
132
Y. LIU et al., Autonomy of lower-level perception from global processing in autism: evidence
from brain activation and functional connectivity, in “Neuropsychologia”, 2011, 49 (7), pp.