A 24 anni il cervello sembra chiudere una lunga stagione di lavori in corso. Seguono decenni di relativa stabilità, poi, dopo i 60, l’attività molecolare cambia di nuovo: questa volta sono soprattutto le cellule che sostengono, proteggono e sorvegliano i neuroni a muoversi. È la traiettoria ricostruita da un grande studio pubblicato su Nature, che ha seguito i cambiamenti cellulari della corteccia prefrontale dorsolaterale lungo quasi un secolo di vita umana.
I ricercatori hanno analizzato oltre 1,3 milioni di nuclei cellulari provenienti dal cervello di 284 persone, dall’infanzia fino a 97 anni, costruendo una delle mappe più dettagliate disponibili su come neuroni e cellule gliali cambiano con l’età. La sequenza individuata è abbastanza netta: grandi trasformazioni durante lo sviluppo, un assestamento intorno ai 24 anni, una lunga fase relativamente stabile e poi una nuova ondata di attività molecolare dopo i 60.
A 24 anni il cervello entra nella sua lunga fase stabile
La regione osservata dai ricercatori è la corteccia prefrontale dorsolaterale, coinvolta in funzioni come pianificazione, memoria di lavoro, controllo cognitivo e processi decisionali. Durante l’infanzia e l’adolescenza la sua composizione cellulare cambia parecchio. Neuroni e cellule gliali attraversano fasi di maturazione, si modificano i programmi di espressione dei geni e molte popolazioni cellulari continuano ad assestarsi. Poi la curva rallenta.
Gli autori individuano intorno ai 24 anni un punto di flessione, dopo il quale la composizione della maggior parte delle sottoclassi cellulari diventa molto più stabile. Il cervello continua naturalmente a cambiare e adattarsi, mentre rallenta soprattutto il grande rimodellamento cellulare e molecolare che aveva caratterizzato le fasi precedenti. Questa quiete relativa accompagna buona parte dell’età adulta.
Tra i 20 e i 59 anni, per esempio, i ricercatori hanno osservato nei neuroni anche ritmi circadiani ben coordinati, con diversi geni che seguono schemi regolari lungo le 24 ore. Una specie di lunga fase di ordinaria amministrazione cerebrale. Poi si superano i 60 e qualcosa ricomincia a muoversi.
Dopo i 60 cambiano soprattutto le cellule che sostengono i neuroni
Nella tarda età adulta compare una nuova ondata di attività molecolare. Stavolta a cambiare maggiormente sono soprattutto astrociti, microglia, oligodendrociti e altre cellule gliali, che svolgono funzioni essenziali nel sostenere i neuroni, mantenere l’ambiente cerebrale e partecipare alla risposta immunitaria. Gli autori descrivono una vera riattivazione di programmi molecolari legati all’età. Aumentano i geni la cui attività varia con l’invecchiamento e diventano più evidenti i processi collegati a risposta immunitaria, infiammazione e stress cellulare.
Anche il ritmo interno delle cellule si modifica. Nei campioni più giovani e di mezza età, i neuroni mostravano un’attività molto ben organizzata nell’arco delle 24 ore. Dopo i 60 questa sincronizzazione si attenua, mentre alcune cellule gliali acquisiscono nuovi ritmi molecolari collegati alle risposte allo stress.
Come spiegano i ricercatori della Icahn School of Medicine at Mount Sinai, coinvolti nella più ampia raccolta di studi da cui nasce questo atlante, il cervello che invecchia sembra quindi cambiare anche il modo in cui distribuisce nel tempo alcune delle proprie attività cellulari.
Le malattie seguono tempi diversi
La mappa diventa particolarmente interessante quando i ricercatori sovrappongono ai cambiamenti dell’età i geni associati ad alcune patologie neurologiche e psichiatriche. I segnali genetici collegati a schizofrenia e disturbo bipolare risultano maggiormente associati ai programmi cellulari attivi nelle prime fasi dello sviluppo. Quelli legati all’Alzheimer, invece, compaiono soprattutto nelle cellule gliali che cambiano durante la tarda età adulta. Non è quindi soltanto il tipo di cellula a contare. Conta anche quando, nel corso della vita, determinati programmi biologici diventano più o meno attivi.
Un secondo lavoro, pubblicato quasi contemporaneamente su Science, aggiunge un dettaglio interessante. Studiando l’ippocampo di adulti di età diverse, un altro gruppo ha osservato proprio tra circa 50 e 75 anni cambiamenti importanti nelle microglia, le cellule immunitarie del cervello, insieme a modificazioni delle cellule che contribuiscono alla barriera ematoencefalica e dell’organizzazione tridimensionale del genoma.
È uno zoom molto più ravvicinato su una regione diversa del cervello, che cade però nello stesso tratto della vita in cui l’atlante di Nature vede riaccendersi l’attività molecolare. Le due ricerche guardano cose diverse e con strumenti diversi, ma finiscono entrambe per mostrare quanto la seconda metà della vita adulta sia biologicamente più movimentata di quanto suggerisca la vecchia idea di un invecchiamento lento e uniforme.
Un cervello che cambia per fasi
La fotografia che esce dallo studio su Nature ha quindi poco della classica linea retta che va dalla crescita al declino. All’inizio ci sono anni di trasformazioni intense. Intorno ai 24 anni arriva una fase di relativa stabilità che dura per decenni. Poi, superati i 60, diverse popolazioni cellulari riprendono a modificare la propria attività e cambiano soprattutto i sistemi di sostegno, protezione e sorveglianza del tessuto nervoso.
Una scansione che potrebbe aiutare a capire meglio perché alcune malattie compaiano più frequentemente in determinate fasi della vita e quali cellule siano più vulnerabili in ciascun periodo. Per la carta d’identità diventiamo adulti a 18 anni. Per il cervello, a quanto pare, il calendario è un po’ meno burocratico.