Esplorando il legame tra forma fisica e volume della materia grigia cerebellare negli adolescenti

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L’idoneità fisica, che comprende una serie di attributi legati alla capacità di impegnarsi in attività fisica, ha assistito a un declino globale tra gli adolescenti di età compresa tra 10 e 19 anni negli ultimi decenni.

Questo declino solleva preoccupazioni date le associazioni consolidate tra forma fisica e vari risultati sulla salute, tra cui l’obesità, i fattori di rischio cardiometabolico e la salute sia dello scheletro che del cervello. Sebbene ricerche precedenti abbiano collegato l’idoneità fisica a specifiche regioni e strutture del cervello negli adolescenti, esiste un notevole divario nella comprensione dell’associazione tra idoneità fisica e volume della materia grigia (GM) del cervelletto, una regione cruciale per la coordinazione e la cognizione e soggetta a influenze legate alla salute durante l’adolescenza.

Il significato del cervelletto nell’adolescenza: il cervelletto, un’area del cervello in rapido sviluppo durante l’adolescenza, svolge un ruolo vitale nella coordinazione e nella cognizione. Alcuni lobuli cerebellari, come VI, VIIb, Crus I e Crus II, sono implicati in varie funzioni cognitive, tra cui la memoria di lavoro, i compiti linguistici e l’elaborazione emotiva.

È importante sottolineare che lo sviluppo del volume GM in questi lobuli avviene a velocità diverse e la maturazione del cervelletto può differire tra i sessi durante l’adolescenza. La modulazione ormonale attraverso i recettori degli estrogeni e del progesterone aggiunge un ulteriore livello di complessità allo sviluppo cerebellare.

Gap e ipotesi della ricerca: nonostante le associazioni positive osservate tra forma fisica e volume neocorticale, struttura della sostanza bianca e cognizione negli adolescenti, nessuno studio ha approfondito la relazione tra forma fisica e volume GM cerebellare, in particolare nei lobuli cerebellari legati alla cognizione. Il divario esistente nella conoscenza è sottolineato dalla necessità di esplorare le potenziali differenze sesso-specifiche in queste associazioni durante il periodo cruciale dell’adolescenza.

Basandosi su precedenti prove trasversali in bambini e adulti, l’ipotesi postula che varie misure di forma fisica, tra cui la forma cardiorespiratoria (CRF), la forza muscolare degli arti inferiori, l’agilità veloce, la coordinazione e la prestazione neuromuscolare complessiva, sono positivamente associate alla Volume GM del cervelletto negli adolescenti.

Obiettivi dello studio:

  • Indagare l’associazione tra CRF, forza muscolare degli arti inferiori, velocità-agilità, coordinazione e prestazione neuromuscolare complessiva con il volume GM cerebellare totale.
  • Esaminare la relazione tra queste misure di forma fisica e il volume GM nei lobuli cerebellari legati alla cognizione (VI, VIIb, Crus I e Crus II).
  • Esplorare il potenziale impatto dell’esposizione cumulativa per 8 anni a varie misure di forma fisica sui lobuli cerebellari, considerando lo sviluppo prolungato di alterazioni cerebellari indotte dalla forma fisica, spesso a partire dall’infanzia.
  • Valutare se queste associazioni differiscono tra adolescenti maschi e femmine, riconoscendo i cambiamenti sesso-specifici nel cervelletto dell’adolescente.

Discussione: Svelare le complesse associazioni tra forma fisica e volume della materia grigia cerebellare negli adolescenti

In questo studio, abbiamo intrapreso un’esplorazione dettagliata delle associazioni tra varie misure di forma fisica e volume della materia grigia (GM) del cervelletto cognitivo negli adolescenti , con un esame sfumato delle differenze sesso-specifiche. I nostri risultati mettono in discussione alcune ipotesi prevalenti, presentando anche nuove intuizioni sull’intricata relazione tra forma fisica e struttura cerebellare durante gli anni cruciali dell’adolescenza.

Associazioni contraddittorie: contrariamente alla nostra ipotesi iniziale, un maggiore consumo di picco di ossigeno (picco V̇O2) rispetto alla massa magra era associato a un volume GM più piccolo del cervelletto. Questa inaspettata associazione negativa spinge a speculare sui potenziali meccanismi alla base di questo fenomeno. Una possibilità è che gli individui con volumi GM cerebellari più grandi potrebbero non subire un’adeguata potatura neurale durante lo sviluppo, influenzando negativamente la forma fisica negli adolescenti.

Un’altra ipotesi suggerisce che il miglioramento della forma fisica potrebbe essere collegato al parziale recupero di specifiche patologie cerebrali, come gli spostamenti dei fluidi cerebrali. Tuttavia, queste teorie necessitano di ulteriori indagini, concentrandosi in particolare sugli spostamenti dei fluidi cerebrali, poiché questo aspetto non è stato esplorato nel presente studio.

In particolare, è necessaria cautela nell’interpretare questa associazione negativa, poiché i risultati non sono sopravvissuti alla correzione del tasso di false scoperte (FDR).

Associazioni positive: al contrario, il nostro studio ha rivelato un’associazione positiva tra l’indice cumulativo di prestazione neuromuscolare (NPI) e il volume GM di Crus I, in linea con i risultati precedenti nei bambini.

Ciò suggerisce che prestazioni superiori in compiti che richiedono abilità neuromuscolari sono correlate a un volume GM maggiore di Crus I nei bambini e negli adolescenti. Sebbene speculativi, studi precedenti che indicano connessioni tra la corteccia premotoria, l’area motoria primaria e Crus I forniscono potenziali spiegazioni meccanicistiche.

Inoltre, l’impatto dell’esercizio aerobico sulle proteine ​​strutturali e sinaptiche nella corteccia cerebellare, come dimostrato negli studi sui roditori, solleva possibilità interessanti. Tuttavia, queste ipotesi meccanicistiche necessitano di ulteriori esplorazioni, in particolare per quanto riguarda i tratti cerebro-cerebellari e la plasticità cerebrale, che non sono stati indagati nel nostro studio.

Associazioni sesso-specifiche: un aspetto unico del nostro studio è stato l’esame delle associazioni sesso-specifiche, rivelando risultati differenziali.

Nelle femmine, prestazioni superiori nei compiti di velocità-agilità erano collegate a un volume maggiore di GM di Crus I, in linea con la ricerca precedente sui bambini in sovrappeso o obesi.

Tuttavia, nei maschi , un NPI cumulativo maggiore era associato a un volume GM più piccolo di Crus II, contraddicendo studi precedenti che dimostravano un’associazione positiva tra forma fisica e volume GM cerebellare nei bambini e nei giovani adulti.

Queste disparità possono essere attribuite a variazioni di età, popolazioni di studio e metodologie impiegate per misurare le prestazioni neuromuscolari. Tuttavia, è necessaria cautela nell’interpretare l’associazione negativa tra NPI e volume GM di Crus II nei maschi a causa della mancanza di significatività dopo la correzione FDR.

Limitazioni e punti di forza: diverse limitazioni meritano di essere prese in considerazione. La dimensione relativamente piccola del campione, soprattutto nelle analisi stratificate per sesso, potrebbe avere un impatto sul potere statistico e aumentare il rischio di accettare erroneamente ipotesi nulle. Nonostante ciò, sono state mantenute dimensioni del campione comparabili con altri studi rilevanti. Inoltre, le disparità temporali nella raccolta dei dati del picco di consumo di ossigeno (VO2peak) e di altre misure di forma fisica possono introdurre fattori di confusione, in particolare considerando i modelli di crescita differenziali tra maschi e femmine. Inoltre, il disegno trasversale limita la nostra capacità di dedurre la causalità, poiché la causalità inversa non può essere del tutto esclusa.

L’aspetto positivo è che il nostro studio ha utilizzato metodi di ricerca convalidati e affidabili, tra cui il test di laboratorio VO2peak standard di riferimento e misurazioni convalidate della forza muscolare degli arti inferiori, dell’agilità della velocità e della coordinazione. Inoltre, questo studio, per quanto ne sappiamo, è tra i primi a indagare in modo completo le associazioni tra diverse misure di forma fisica e il volume GM del cervelletto negli adolescenti, colmando una lacuna critica nella letteratura.

Conclusione e direzioni future: In conclusione, il nostro studio aggiunge uno strato di complessità alla comprensione della relazione tra forma fisica e volume GM cerebellare negli adolescenti. Mentre alcune associazioni si allineano con la letteratura esistente, altre sfidano le aspettative convenzionali. La ricerca futura, che comprenderà popolazioni più ampie e diversificate e che impiegherà misurazioni dirette del CRF insieme a tecniche avanzate di imaging cerebrale, sarà fondamentale per svelare l’intricata rete di associazioni e stabilire la causalità. Tali sforzi non solo miglioreranno la nostra comprensione dell’interazione tra forma fisica e struttura cerebrale, ma forniranno anche informazioni su interventi mirati per ottimizzare il benessere fisico e neurologico negli adolescenti.


link di riferimento: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/sms.14513

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