In uno studio sui gemelli, il dottor Haeme Park e la professoressa associata Justine Gatt, che ricoprono incarichi congiunti presso UNSW Psychology e NeuRA, hanno esaminato come sia le emozioni che la cognizione siano influenzate dall’ambiente e dalla genetica, utilizzando funzioni funzionali. Scansioni MRI (fMRI) su gemelli.
Il modo in cui il nostro cervello elabora diversi compiti emotivi e cognitivi può essere sostenuto da fattori comuni, secondo gli scienziati dell’UNSW e della Neuroscience Research Australia (NeuRA)
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Human Brain Mapping.
Gemelli: capire la funzionalità del cervello
“Sono state condotte numerose ricerche sulle influenze genetiche rispetto a quelle ambientali sulla struttura del cervello”, afferma il dottor Park, autore principale dello studio. “Ma è molto più difficile capire la funzione del nostro cervello.”
I risultati hanno rivelato che il quadro è estremamente complesso. Alcuni compiti emotivi e cognitivi erano in parte associati alla genetica, mentre altri esclusivamente all’ambiente.
Ma hanno anche scoperto che alcuni degli stessi fattori genetici e ambientali possono svolgere un ruolo nella reazione del cervello a due compiti diversi. Ad esempio, l’analisi ha mostrato che alcuni degli stessi fattori genetici influenzano il modo in cui elaboriamo la paura e la felicità e anche il modo in cui manteniamo la nostra attenzione.
“Questo studio è interessante perché abbiamo una visione più approfondita di quanto delle nostre esperienze di vita modulano determinati processi cerebrali, sui quali in una certa misura abbiamo un maggiore controllo, rispetto alla biologia, che non è possibile modificare”, afferma A/Prof. Gatt, direttore del Centro per il benessere, la resilienza e il recupero.
“Sapere quali aree della nostra funzione cerebrale sono fortemente legate al nostro ambiente può aiutarci a sviluppare approcci di intervento personalizzati per promuovere un maggiore benessere mentale”.
Il cosiddetto dibattito “natura contro educazione” non è nuovo.
In effetti, gli studi sui gemelli sono diventati uno strumento di ricerca unico utilizzato da genetisti e psicologi per valutare l’influenza della genetica e l’effetto dell’ambiente condiviso (famiglia) e dell’ambiente unico (gli eventi individuali che modellano una vita) di una persona su un tratto particolare.
“Con gli studi sui gemelli , è importante reclutare sia gemelli identici che non identici “, afferma A/Prof. Gatt. “I gemelli identici condividono il 100% della loro genetica e se sono cresciuti insieme, condividono lo stesso ambiente. Mentre con i gemelli non identici hanno solo il 50% della genetica condivisa, ma hanno anche quell’ambiente comune.”
“In questo studio, volevamo colmare molte lacune nella letteratura e fornire un quadro più solido e completo di come la nostra genetica e i fattori ambientali influenzano l’espressione dell’attività cerebrale durante i compiti emotivi e cognitivi, analizzando i gemelli”, afferma il Dott. Parco.
L’articolo più recente è uno dei tanti dello studio TWIN-E , che ha reclutato 1.600 gemelli identici e non identici da tutto il paese nel 2009 ed è guidato dal prof. Gatt.
Un sottogruppo della coorte originale ha partecipato a questo particolare studio, per un totale di 270 gemelli adulti.
“Facciamo sistemare i partecipanti sul lettino dello scanner fMRI che è dotato di occhiali che consentono loro di vedere i compiti che hanno di fronte. I compiti funzionali li coinvolgono guardando immagini diverse, stimoli diversi, attraverso gli occhiali”, dice A/Prof. Gatt.
Mentre i partecipanti completavano i compiti, la macchina fMRI scansionava il loro cervello per misurarne l’attività.
I gemelli hanno completato un totale di cinque attività. Due erano legati a risposte emotive, come le reazioni alle varie espressioni di volti diversi, e gli altri tre erano associati alla cognizione, come la capacità di sostenere l’attenzione e la memoria a breve termine.
L’elaborazione delle scansioni fMRI mostra quale parte del cervello si illumina per i diversi processi e la forza con cui il cervello viene attivato può essere misurata su una scala.
“Quindi gli individui che mostrano molta attivazione in quella regione hanno un numero più alto, mentre quelli con un’attivazione inferiore hanno un numero inferiore. Utilizziamo quindi queste cifre per eseguire quelli che chiamiamo processi di ‘modellazione gemellare'”, afferma il dott. Park. “Qui è dove usiamo le statistiche per analizzare il ruolo che la genetica e l’ambiente contribuiscono a quel numero.”
I metodi di modellazione gemellare hanno rivelato due risultati chiave nell’analisi dei risultati.
In primo luogo, i ricercatori hanno esaminato l’influenza genetica rispetto a quella ambientale su ogni singolo compito. “Sappiamo che utilizziamo diverse reti cerebrali per processi diversi: ad esempio, elaborare una faccia piangente o una faccia felice utilizzerà regioni diverse del cervello rispetto al tentativo di ricordare il numero di telefono di qualcuno”, afferma A/Prof. Gatt.
“Ma abbiamo scoperto che per alcune di queste reti, la genetica gioca un ruolo da piccolo a moderato, ma significativo. E per altri processi, è solo l’ambiente che determina la funzione cerebrale.”
La seconda parte dell’analisi ha rilevato che esistevano somiglianze nei fattori genetici e ambientali che erano alla base di compiti diversi.
“Ad esempio, abbiamo scoperto che il modo in cui il cervello elabora la paura e la felicità (misurata nei compiti emotivi) e la nostra capacità di sostenere l’attenzione (misurata nei compiti cognitivi ) hanno alcuni fattori genetici condivisi “, afferma il dottor Park. . “Ciò suggerisce che alcune caratteristiche genetiche comuni potrebbero essere alla base di questi processi molto diversi.”
Al contrario, il team ha anche scoperto che la nostra capacità di sostenere l’attenzione e la memoria di lavoro hanno alcuni degli stessi contributi ambientali, suggerendo che le esperienze di vita – che provengono dal nostro ambiente – svolgono un ruolo significativo nel modo in cui l’attività cerebrale viene espressa per questi due aspetti. processi.
Anche se è chiaro che sia la nostra genetica che le esperienze di vita sono importanti nel determinare il funzionamento del nostro cervello, il puzzle è lungi dall’essere risolto.
“C’è ancora molto altro da scoprire”, afferma il dottor Park. Gli attuali partecipanti sono già stati seguiti più recentemente e hanno eseguito nuovamente gli stessi compiti dopo 10 anni. A/prof. Gatt, il dottor Park e il loro team rivaluteranno i risultati per vedere come le influenze della genetica e dell’ambiente su questi processi cerebrali cambiano nel tempo.
“Tutti questi risultati dipingono un quadro complesso della relazione tra geni e ambiente che danno origine all’attività cerebrale alla base della nostra cognizione ed emozione”, afferma A/Prof. Gatt. Ma conoscere dettagli più precisi può aiutare a sviluppare approcci di intervento personalizzati per promuovere, ad esempio, un maggiore benessere mentale o una riduzione del disagio psicologico.
In effetti, lo studio TWIN-E in corso si concentra più in generale sul benessere mentale e sulla resilienza. “Quindi, ciò per cui stiamo usando questi dati, oltre a guardare i geni e l’ambiente, è in realtà prevedere le traiettorie del benessere mentale e della resilienza nel tempo, e vedere come le differenze in marcatori come la funzione e la struttura del cervello potrebbero profilare le persone che sono un po’ più resilienti o più a rischio di problemi di salute mentale”, afferma A/Prof. Gatt.
Comprendere quanto delle nostre esperienze di vita influenza determinati processi rispetto all’influenza della genetica è importante quando sappiamo quali fattori possiamo cambiare e controllare, il che è particolarmente significativo per le persone con disturbi dell’umore e d’ansia, spiega A/Prof. Gatt.
“Se qualcuno ha la tendenza a prestare attenzione agli stimoli negativi più che a quelli positivi, e sappiamo che c’è un elemento ambientale che contribuisce a ciò, con l’intervento o la formazione, è potenzialmente qualcosa che possiamo indirizzare e migliorare in meglio.”
Man mano che le persone invecchiano, spesso si preoccupano del declino della memoria e di altre capacità cognitive. Molti di loro si rivolgeranno a un medico, che potrebbe eseguire alcuni test per verificare che funzionino normalmente. Questo è generalmente indicato come disturbi cognitivi soggettivi (SCC). Precedenti ricerche hanno dimostrato che alcuni di questi individui effettivamente progrediscono verso un lieve deterioramento cognitivo e demenza se seguiti per diversi anni; tuttavia, la maggioranza no.
Cosa determina se qualcuno sviluppa disturbi cognitivi soggettivi? Ci sono sia fattori genetici che ambientali , che non sono ben compresi. I gemelli sono un esperimento della natura per esaminare i fattori genetici rispetto a quelli ambientali, e un recente studio di ricerca ha fatto proprio questo per i disturbi cognitivi soggettivi.
La ricerca condotta dal Centre for Healthy Brain Aging (CHeBA) dell’UNSW Sydney e pubblicata sul Journal of Alzheimer’s Disease , ha studiato più di 300 coppie di gemelli dell’Older Australian Twins Study del CHeBA con l’obiettivo di esaminare le correlazioni tra questi disturbi e la capacità di memoria , e l’influenza del tipo di personalità e dell’umore su queste relazioni.
L’autrice principale, la dottoressa Amanda Selwood, ha spiegato che alcune persone hanno disturbi cognitivi soggettivi direttamente come risultato della loro personalità, con una maggiore tendenza verso pensieri negativi o cattivo umore, anche se la loro memoria e il loro pensiero sono normali per la loro età.
“In alcune altre persone, i disturbi cognitivi soggettivi possono effettivamente essere un segno di un vero deterioramento della memoria e portare alla demenza”, ha affermato il dottor Selwood.
I ricercatori hanno esaminato se le coppie di gemelli presentavano disturbi cognitivi soggettivi, quanto bene si comportavano nei compiti di memoria, la loro personalità e il loro umore in quel momento.
“I gemelli sono particolarmente preziosi per i ricercatori, perché i gemelli identici condividono il 100% dei loro geni, mentre i gemelli non identici ne condividono circa il 50%. Pertanto, se i gemelli identici hanno maggiori probabilità di avere entrambi disturbi cognitivi soggettivi rispetto ai gemelli non identici, i gemelli identici hanno maggiori probabilità di avere disturbi cognitivi soggettivi rispetto ai gemelli non identici. è probabile che i disturbi siano determinati da fattori genetici .”
“Se non c’è differenza nella somiglianza tra i disturbi cognitivi soggettivi dei gemelli identici e non identici , allora possiamo accertare che è più probabile che siano causati da un ambiente condiviso.”
I risultati hanno indicato che i disturbi cognitivi soggettivi sono moderatamente ereditari, il che significa che questi disturbi sono in parte influenzati da fattori genetici. Hanno anche scoperto che, quando venivano prese in considerazione le prestazioni della memoria, l’umore e la personalità, questi disturbi erano collegati alle prestazioni della memoria tramite un percorso genetico e all’umore tramite un percorso ambientale.
“La personalità sembrava influenzare i disturbi cognitivi soggettivi attraverso l’umore, piuttosto che avere un’influenza distinta”, ha affermato il dottor Selwood.
“Tuttavia, le prestazioni della memoria, l’umore e la personalità rappresentano solo alcuni dei fattori genetici alla base dei disturbi cognitivi soggettivi.
“Inoltre, non siamo riusciti a distinguere chiaramente tra le persone che avevano disturbi cognitivi soggettivi dovuti a scarse prestazioni di memoria e le persone che li avevano a causa del cattivo umore.”
Il co-direttore del CHeBA e autore senior della ricerca, il professor Perminder Sachdev, ha affermato che è importante che le persone comprendano che i problemi di memoria non sono necessariamente un segno precoce di prevenzione della demenza e che è ancora necessario molto lavoro per capire perché si verificano disturbi cognitivi soggettivi.
“Il messaggio da portare a casa è che l’umore basso è spesso un fattore di cui bisogna tenere conto. Riguarda anche l’attribuzione. I più giovani con problemi di memoria incolpano la disattenzione e lo stress. Gli anziani si preoccupano dell’imminente demenza”, afferma Sachdev.
I ricercatori della Emory University ci stanno fornendo doppie ragioni per prestare attenzione alla nostra salute cardiovascolare, dimostrando in uno studio recentemente pubblicato sul Journal of Alzheimer’s Disease che una buona salute del cuore può equivalere a una buona salute del cervello.
L’American Heart Association definisce la salute cardiovascolare ideale (CVH) attraverso sette fattori di rischio modificabili (zucchero nel sangue, colesterolo sierico, pressione sanguigna, indice di massa corporea, attività fisica, dieta e fumo di sigaretta). Punteggi CVH più elevati indicano una migliore salute del cuore e un minor rischio di malattie cardiovascolari (CVD).
Studi precedenti hanno indicato che il CVH ideale apporta benefici anche alla salute del cervello e all’invecchiamento cognitivo. Tuttavia, non era chiaro come i geni e/o l’ambiente giocassero nella relazione tra fattori di rischio cardiovascolare e declino cognitivo.
Studiando coppie di fratelli gemelli del registro Vietnam Era Twin (VET), i ricercatori sono stati in grado di osservare la relazione tra CVH e prestazioni cognitive in tutti i partecipanti che può essere spiegata dalla genetica e/o dalle esposizioni o dai comportamenti condivisi dai membri del registro stessa famiglia.
Gli studi sui gemelli sono un tipo speciale di studio epidemiologico che consente ai ricercatori di esaminare il ruolo complessivo dei geni e dell’ambiente in un tratto o disturbo comportamentale. I gemelli identici condividono il 100% del loro materiale genetico, mentre i gemelli fraterni condividono in media il 50% del materiale genetico. Per un dato tratto o condizione medica, qualsiasi eccesso di somiglianza tra gemelli identici rispetto ai gemelli fraterni è probabilmente indicativo di geni piuttosto che di ambiente. Gli studi sui gemelli possono servire a distinguere tra “natura e educazione”.
“Il nostro studio sull’intero campione di gemelli ha confermato che una migliore CVH è associata a una migliore salute cognitiva in diversi ambiti”, afferma l’autrice senior Viola Vaccarino, MD, Ph.D., professoressa di ricerca cardiovascolare Wilton Looney, Rollins School of Public Health, e professore, divisione di cardiologia, Emory University School of Medicine. “Le analisi hanno inoltre suggerito che i fattori familiari condivisi dai gemelli spiegano gran parte dell’associazione e quindi potrebbero essere importanti sia per la salute cardiovascolare che per quella cerebrale.”
Per determinare se questi fattori familiari fossero guidati dalla genetica o dall’ambiente, i ricercatori hanno ulteriormente stratificato l’analisi all’interno della coppia per determinare se la relazione tra CVH e funzione cognitiva fosse diversa tra gemelli identici e fraterni.
L’associazione all’interno della coppia era simile nei gemelli identici e fraterni. Pertanto i fattori familiari , come l’ambiente familiare precoce, lo stato socioeconomico precoce, l’istruzione e la genitorialità, piuttosto che la genetica, possono essere importanti precursori sia della salute cardiovascolare che del cervello, spiegando così parte dell’associazione tra CVH e cognizione.
“Migliorare i punteggi CVH a livello di popolazione, che sono estremamente bassi negli Stati Uniti, ha il potenziale per ridurre il peso della demenza insieme alle malattie cardiache”, afferma il coautore dello studio Ambar Kulshreshtha, MD, Ph.D., assistente professore di medicina preventiva e di famiglia, Emory University School of Medicine. “Poiché i fattori CVH sono modificabili, la prevenzione dei fattori di rischio cardiovascolare e la promozione di uno stile di vita sano a partire dai primi anni di vita dovrebbero ottenere i migliori risultati nel promuovere non solo la salute cardiovascolare, ma anche la salute cognitiva”.
