26 agosto 2014

L'incredibile consumo energetico del cervello dei bambini

A quattro anni, il cervello di un bambino consuma i due terzi dell'energia dell'intero organismo, e a cinque raggiunge il picco assoluto, pari a circa il doppio del fabbisogno di un adulto. Sono le risorse necessarie per formare le nuove sinapsi che servono all'apprendimento di una quantità enorme di informazioni tipico di questa età. La scoperta permette anche di spiegare perché i bambini crescono più lentamente rispetto ai cuccioli degli altri primati: il picco di consumo energetico del cervello corrisponde infatti al massimo di rallentamento della crescita corporea(red)

Il cervello di un bambino di cinque anni consuma una quantità di glucosio doppia rispetto a un adulto. La scoperta è di un gruppo di ricercatori della Northwestern University che firma un articolo sui “Proceedings of the National Academy of Sciences”, e permette di risolvere un piccolo mistero sul ritmo di sviluppo fisico degli esseri umani, più simile a quello di un rettile che al resto dei primati.

“Lo studio suggerisce che il nostro organismo non riesce a crescere velocemente quanto gli altri mammiferi a causa delle enormi risorse richieste per alimentare il cervello umano in via di sviluppo”, ha spiegato Christopher Kuzawa, primo autore dell'articolo. “Quando sono 'cuccioli' gli esseri umani hanno molto da imparare, e l'apprendimento richiede un cervello complesso ed estremamente affamato di energia”.

L'incredibile consumo energetico del cervello dei bambini
Intorno ai quattro anni di età, la quantità di nuove informazioni da assimilare richiede la formazione di moltissime nuove sinapsi, un processo molto costoso dal punto di vista energetico (© Patrick Molnar/Corbis)
Gli autori hanno analizzato dati già esistenti, e più precisamente una serie di scansioni di risonanza magnetica nucleare, che consente di stimare il volume cerebrale di un individuo, effettuate su 402 soggetti, dalla nascita all'età adulta, e di tomografia a emissione di positroni, una tecnica di imaging che mostra il consumo di glucosio delle diverse regioni cerebrali, relative a 36 soggetti. Grazie a queste analisi è stato possibile misurare il consumo energetico del cervello in funzione dell'età, scoprendo l'esistenza di una legge di proporzionalità inversa.

A quattro anni, infatti il consumo relativo arriva al valore di picco, pari a circa il 66 per cento del consumo totale dell'organismo, e contemporaneamente, il tasso di crescita corporea rallenta, fino a raggiungere il suo minimo. In termini assoluti, invece, il massimo valore di consumo energetico del cervello si raggiunge a cinque anni, ed è pari al doppio di quello di un soggetto
adulto.

Il modello accettato finora era completamente diverso: si riteneva infatti che il massimo impegno energico per il cervello fosse al momento della nascita, quando le dimensioni dell'encefalo raggiungono il valore percentualmente più elevato.

“Al suo picco nell'età prescolare, in condizioni di riposo, il cervello brucia circa due terzi delle calorie dell'intero corpo, cioè in proporzione molto di più degli altri primati”, ha commentato William Leonard, coautore dello studio. “Per compensare questa enorme richiesta di energia del loro enorme cervello, i bambini crescono più lentamente e sono meno attivi fisicamente in questa fascia di età; i risultati dunque suggeriscono che l'evoluzione abbia sancito una pausa nella crescita dei piccoli umani per liberare risorse necessarie allo sviluppo cerebrale e all'apprendimento”.

Gli autori ritengono che questa enorme spesa energetica del cervello sia assorbita dalla formazione di nuove sinapsi, le connessioni tra i diversi neuroni, che sono necessarie per apprendere l'enorme quantità di informazioni di cui abbiamo bisogno per lo sviluppo intellettivo.