La classica mappa di come il cervello umano gestisce il movimento viene aggiornata.

La visione classica su come il cervello umano controlla i movimenti volontari potrebbe non raccontare tutta la storia.

La mappa della corteccia motoria primaria - l'omuncolo motorio - mostra come questa regione cerebrale sia suddivisa in sezioni assegnate ad ogni parte del corpo che può essere controllata volontariamente. Posiziona le dita dei piedi accanto alla caviglia e il collo accanto al pollice. Lo spazio che ogni parte occupa sulla corteccia è anche proporzionale al controllo che si ha su quella parte. Ogni dito, ad esempio, occupa più spazio di una coscia intera.

Una nuova mappa rivela che, oltre ad avere regioni dedicate a specifiche parti del corpo, tre aree di recente scoperta controllano azioni integrate dell'intero corpo. E le rappresentazioni di dove cadono le parti specifiche del corpo su questa mappa sono organizzate in modo diverso da quello che si pensava in precedenza, riferiscono i ricercatori il 19 aprile su Nature.

Per anni, la ricerca sui primati aveva suggerito questo. "C'è un intero gruppo di persone che da 50 anni sanno che l'omuncolo non è del tutto corretto", afferma Evan Gordon, uno neuroscienziato della Washington University School of Medicine di St. Louis. Ma dall'inizio degli anni '30 fino al lavoro pionieristico di mappatura cerebrale del neurochirurgo Wilder Penfield, l'omuncolo ha regnato sovrano nella neuroscienza.

Gordon e i suoi colleghi studiano l'attività sincronizzata e la comunicazione tra diverse regioni cerebrali. Hanno notato alcuni punti nella corteccia motoria primaria legati ad aree inattese coinvolte nel controllo del movimento e nella percezione del dolore. Poiché questo non collimava con la mappa dell'omuncolo, lo avevano scartato come risultato di dati imperfetti. "Ma continuavamo a vederlo ed era fastidioso", dice Gordon.

Quindi il team ha raccolto dati di risonanza magnetica funzionale su volontari mentre eseguivano varie attività.

Due partecipanti hanno completato movimenti semplici, come muovere solo le ciglia o le dita dei piedi, così come compiti complessi, come ruotare contemporaneamente il polso e muovere il piede da sinistra a destra.

I dati fMRI hanno rivelato quali parti del cervello si attivavano contemporaneamente ad ogni compito, consentendo ai ricercatori di tracciare quali regioni erano funzionalmente connesse tra di loro. Sono stati registrati altri sette partecipanti senza eseguire alcun compito particolare per analizzare come le aree cerebrali comunicavano durante il riposo.

Gordon afferma che testare solo pochi partecipanti, ciascuno per molte ore, offre un'ampia conoscenza della connettività neurale. "Quando raccogliamo così tanti dati da ogni individuo, iniziamo costantemente a vedere cose che le persone non hanno mai notato prima."

Il team ha scoperto che mentre le connessioni parte del corpo-cervello seguono vagamente il pattern scoperto da Penfield, la corteccia motoria primaria è organizzata in tre sezioni distinte. Ognuna rappresenta diverse regioni del corpo: corpo inferiore, torace e braccia, e testa.

All'interno di ciascuna di queste sezioni, la parte del corpo più esterna di quella regione è mappata al centro di quella sezione. Ad esempio, l'area della corteccia motoria primaria assegnata al corpo inferiore ha le dita dei piedi al centro, con le altre parti della gamba che si irradiavano in ogni direzione da essa. Di conseguenza, l'intera sezione è organizzata come segue: fianchi, ginocchia, caviglie, dita dei piedi, caviglie, ginocchia, fianchi.

Il team ha anche trovato inaspettatamente tre punti misteriosi non legati a una specifica parte del corpo. Chiamati regioni intereffettore, si connettono ad una rete esterna coinvolta nel controllo del movimento e nella sensazione del dolore. Queste regioni si alternano alle sezioni dedicate a parti specifiche del corpo. Il team sospetta che le regioni intereffettore possano integrare obiettivi di azione e movimenti del corpo che coinvolgono più parti, mentre gli spazi intermedi vengono utilizzati per i movimenti precisi delle parti isolate del corpo.

Utilizzando dati precedenti da tre grandi studi fMRI, che comprendono dati di circa 50.000 persone, il team ha verificato che questa organizzazione era coerente in un'ampia gamma di persone. Schemi simili sono anche apparsi in set di dati esistenti da scimmie macachi, bambini e popolazioni cliniche.

"Penso che fosse facile perdere qualsiasi cosa che sembrava anomalo e pensare che fosse solo rumore", afferma Michael Graziano, uno neuroscienziato dell'Università di Princeton che non ha partecipato alla ricerca. Ma con accesso a questi enormi dataset, "si ha un vasto numero di soggetti e il modello è cristallino e non si può ignorare... Questo è davvero il miglior esempio che ho visto da molto tempo di studi sugli esseri umani e di cercare di capire a livello dettagliato l'organizzazione."

Il team di Gordon pianifica ora di verificare se queste regioni intereffettore svolgono un ruolo in determinati tipi di dolore. In modo più ampio, il team spera che i loro risultati stimolino una ricerca più approfondita su quali specifiche aree del cervello facciano. Con nuove tecniche e attrezzature, c'è molto ancora da esplorare, dice Gordon. "La mappatura del cervello non è morta".