L’IA mappa l’invecchiamento cerebrale: l’emisfero destro invecchia più rapidamente?

Il nostro cervello non invecchia in maniera uniforme, con differenze osservate in particolare tra i due emisferi cerebrali. Stando a uno studio pubblicato sulla rivista scientifica PNAS – e ripreso dal portale PsyPost – a presentare un’età biologica superiore è l’emisfero destro, secondo le stime di un modello di intelligenza artificiale. Le cause? Al momento non sono ancora note, ma si tratta di un risultato che solleva comunque un interrogativo importante: l’invecchiamento strutturale potrebbe seguire percorsi differenti nei due emisferi?

Ma facciamo un passo indietro e ripercorriamo assieme le tappe dello studio che hanno portato a questa scoperta.

La ricerca presenta un nuovo metodo basato sull’intelligenza artificiale per mappare l’invecchiamento delle diverse regioni cerebrali umane. Nel dettaglio, le immagini ottenute tramite risonanza magnetica mostrano differenze nei processi di invecchiamento. Inoltre, nelle persone affette da Alzheimer alcune aree presentano un’età biologica stimata più avanzata.

Le risonanze possono anche essere utilizzate per stimare l’età cerebrale, facendo capire se il cervello di un determinato soggetto appare più giovane o più vecchio rispetto all’età anagrafica. Queste stime possono essere associate a caratteristiche dell’invecchiamento cerebrale e al declino cognitivo, ma lo studio non dimostra che permettano di prevedere direttamente il rischio individuale di sviluppare malattie neurodegenerative.

Se normalmente per il cervello viene calcolata un’età complessiva, il nostro principale organo del sistema nervoso presenta una struttura complessa, le cui diverse regioni svolgono funzioni specifiche.

Per fare un esempio, il lobo frontale interviene nei processi decisionali complessi, mentre l’ippocampo è fondamentale per la memoria. Compiti diversi, dunque, che possono anche invecchiare a velocità differenti. Assegnare al cervello un’unica età può quindi nascondere le differenze tra le singole regioni, rendendo più complicata l’individuazione di eventuali alterazioni locali.

In precedenza, gli studi si concentravano soprattutto sull’età cerebrale complessiva, stimata dall’intelligenza artificiale sulla base delle risonanze magnetiche. Come spiegato a PsyPost da Andrei Irimia, professore associato di gerontologia alla Leonard Davis School of Gerontology dell’Università della California del Sud (USC), si trattava di un indicatore utile, ma che riduceva l’intero organo a un solo numero, rendendo più difficile interpretare biologicamente il risultato.

Per superare questo limite, i ricercatori hanno sviluppato il concetto di «età cerebrale locale», che valuta l’età apparente delle singole regioni del cervello, senza limitarsi a definirne quella complessiva.

Il nuovo modello di deep learning ha trasformato le immagini della risonanza magnetica in una mappa dell’età cerebrale locale, individuando differenze tra gli emisferi e alterazioni associate all’Alzheimer.

La ricerca, guidata da Nikhil N. Chaudhari e Andrei Irimia, ha analizzato le risonanze magnetiche di 14.748 adulti cognitivamente sani, tra i 19 e i 100 anni, per sviluppare un modello capace di stimare l’età biologica delle diverse aree del cervello. Il sistema è stato poi testato su altre 1.985 persone, tra cui pazienti con deterioramento cognitivo lieve e Alzheimer.

I risultati mostrano che il cervello non invecchia allo stesso ritmo in tutte le sue regioni. I lobi frontali e temporali presentavano un’età biologica stimata più avanzata rispetto ad alcune aree posteriori. È emersa anche una differenza tra gli emisferi: in media, quello destro appariva biologicamente più vecchio del sinistro. Le ragioni di questa asimmetria restano da chiarire.

Nei partecipanti affetti da Alzheimer, alcune strutture cerebrali mostravano un invecchiamento stimato più marcato rispetto alle persone cognitivamente sane. L’ippocampo, fondamentale per la memoria, risultava mediamente più vecchio di oltre tre anni. Differenze significative sono state osservate anche nel pallido e nel putamen, strutture coinvolte nel movimento e in alcuni processi di apprendimento.

In alcuni pazienti, un’età cerebrale locale più avanzata era inoltre associata a risultati peggiori nei test cognitivi e a maggiori difficoltà nelle attività quotidiane.

Il metodo offre quindi una prospettiva più dettagliata rispetto a una singola stima dell’età cerebrale, ma non è ancora pronto per l’impiego clinico. Il modello è stato addestrato su immagini ottenute in condizioni di ricerca e occorrono ulteriori verifiche per valutarne l’affidabilità nella pratica medica.

Lo studio non dimostra che un invecchiamento accelerato di determinate aree possa prevedere l’insorgenza dell’Alzheimer. Le immagini sono state raccolte prevalentemente in un singolo momento e saranno necessari studi longitudinali per capire come cambiano nel tempo le diverse regioni cerebrali.

Per Irimia, l’età cerebrale locale va considerata soprattutto uno strumento di ricerca: «Un’età cerebrale locale più avanzata non significa, di per sé, che una persona abbia l’Alzheimer o che lo svilupperà in futuro».

I prossimi studi cercheranno di collegare questi schemi a fattori vascolari, metabolici e legati allo stile di vita, per comprendere meglio i meccanismi dell’invecchiamento cerebrale.