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Spazi allargati nel cervello infantile collegati a un rischio più elevato di autismo e problemi del sonno

Il liquido cerebrospinale normalmente scorre ininterrottamente attraverso gli spazi extraassiali e perivascolari, dove filtra le proteine ​​infiammatorie (riquadro C), prima di drenare efficacemente dallo spazio extraassiale. Credito: JAMA Network Open (2023). DOI: 10.1001/jamanetworkopen.2023.48341  

Durante il giorno e la notte, il liquido cerebrospinale (CSF) pulsa attraverso piccoli canali pieni di liquido che circondano i vasi sanguigni nel cervello, chiamati spazi perivascolari, per eliminare la neuroinfiammazione e altri rifiuti neurologici. Un’interruzione di questo processo vitale può portare a disfunzioni neurologiche, declino cognitivo o ritardi nello sviluppo.

Per la prima volta, i ricercatori Dea Garic, Ph.D., e Mark Shen, Ph.D., entrambi presso il Dipartimento di Psichiatria della Scuola di Medicina dell’UNC, hanno scoperto che i bambini con spazi perivascolari anormalmente allargati hanno un maggiore probabilità di sviluppare l’autismo rispetto ai bambini con lo stesso rischio genetico. La loro ricerca ha anche indicato che gli spazi perivascolari allargati nell’infanzia sono associati a problemi di sonno da sette a dieci anni dopo la diagnosi.

“Questi risultati suggeriscono che gli spazi perivascolari potrebbero servire come indicatore precoce dell’autismo,” ha detto Garic, assistente professore di psichiatria e membro del Carolina Institute for Developmental Disabilities (CIDD).

I ricercatori hanno studiato i bambini che avevano una maggiore probabilità di sviluppare l’autismo, perché avevano un fratello maggiore affetto da autismo. Hanno seguito questi bambini dai 6 ai 24 mesi di età, prima dell’età della diagnosi di autismo. Il loro studio, pubblicato su JAMA Network Open, ha rilevato che il 30% dei i bambini che successivamente svilupparono l’autismo avevano spazi perivascolari allargati entro 12 mesi. Entro i 24 mesi di età, quasi la metà dei bambini con diagnosi di autismo presentava spazi perivascolari allargati.

L’importanza del liquido cerebrospinale e del sonno

A partire da dieci anni fa, c’è stata una rinascita della ricerca sulle importanti funzioni del liquido cerebrospinale nella regolazione della salute e dello sviluppo del cervello. Il laboratorio di Shen è stato il primo a riferire che un volume eccessivo di liquido cerebrospinale era evidente a 6 mesi di età nei bambini che in seguito avrebbero sviluppato l’autismo. Lo studio attuale ha dimostrato che un volume eccessivo di liquido cerebrospinale a 6 mesi era collegato a spazi perivascolari allargati a 24 mesi.

Ogni sei ore, il cervello espelle un’ondata di liquido cerebrospinale che scorre attraverso gli spazi perivascolari per rimuovere le proteine ​​neuroinfiammatorie potenzialmente dannose, come l’amiloide-beta, che si accumulano nel cervello. Il processo di pulizia del liquido cerebrospinale è particolarmente efficace quando dormiamo, poiché la maggior parte della circolazione e dell’eliminazione del liquido cerebrospinale avviene durante il sonno.

Il sonno interrotto, tuttavia, può ridurre la clearance del liquido cerebrospinale dagli spazi perivascolari, portando a dilatazione o ingrandimento, ma questo è stato precedentemente studiato solo in studi su animali o in studi sull’uomo su adulti. Questo è il primo studio di questo genere sui bambini.

Shen, autore senior dell’articolo JAMA Network Open, e Garic hanno ipotizzato che le anomalie del liquido cerebrospinale nell’infanzia sarebbero correlate a successivi problemi del sonno, basato sulla ricerca precedente di Shen. L’attuale analisi del sonno ha rivelato che i bambini che avevano spazi perivascolari allargati a due anni di età avevano tassi più elevati di disturbi del sonno in età scolare.

“Poiché l’autismo è strettamente legato ai problemi del sonno, ci trovavamo in questa posizione unica per esaminare le dinamiche del liquido cerebrospinale e il sonno,” ha detto Garic, che è il primo autore dell’articolo. “È stato davvero sorprendente osservare un’associazione così forte separata da un periodo di tempo così lungo durante l’infanzia. Ma dimostra davvero come gli spazi perivascolari non solo abbiano un effetto nelle prime fasi della vita, ma possano anche avere effetti a lungo termine.”

Nuova rilevanza clinica nell’infanzia

La ricerca è stata condotta in collaborazione con l’Infant Brain Imaging Study (IBIS), una rete nazionale di ricercatori che studiano lo sviluppo del cervello, l’autismo e le relative disabilità dello sviluppo. La rete è composta da cinque università, di cui la University of North Carolina-Chapel Hill è la sede principale.

Per il loro studio, Garic e Shen hanno analizzato 870 risonanze magnetiche dell’IBIS per misurare il volume eccessivo del liquido cerebrospinale e gli spazi perivascolari allargati. La risonanza magnetica è stata ottenuta da bambini durante il sonno naturale a sei, 12 e 24 mesi di età per osservare i cambiamenti nel tempo.

Il cervello del bambino subisce un rapido sviluppo durante questo periodo. In precedenza, si pensava che la misurazione degli spazi perivascolari fosse clinicamente rilevante solo per i disturbi dell’invecchiamento negli anziani, come nella demenza. Questi risultati suggeriscono che potrebbe essere necessario prendere in considerazione e monitorare le popolazioni più giovani per questi tipi di anomalie cerebrali.

“I nostri risultati sono stati sorprendenti, dato che i neuroradiologi generalmente considerano gli spazi perivascolari allargati come un segno di neurodegenerazione negli adulti, ma questo studio lo ha riportato nei bambini piccoli,” disse Garic. “Si tratta di un aspetto importante dello sviluppo del cervello nei primi anni di vita che dovrebbe essere monitorato.”

Studi futuri e possibilità

Garlic e Shen ipotizzano che il volume in eccesso del liquido cerebrospinale sia stagnante o intasato e non circoli nel cervello in modo efficiente come dovrebbe. Per il loro prossimo impegno di ricerca, i ricercatori stanno pianificando di utilizzare ancora una volta la risonanza magnetica per misurare il liquido cerebrospinale nel cervello di un bambino addormentato, ma questa volta concentrandosi sulla fisiologia e sulla velocità del flusso del liquido cerebrospinale in tutto il cervello.

Il gruppo di ricerca sta anche lavorando con altri collaboratori per quantificare la dimensione degli spazi perivascolari e la gravità dei risultati comportamentali. Il team prevede inoltre di estendere la ricerca alle sindromi neurogenetiche associate all’autismo, come la sindrome dell’X fragile e la sindrome di Down.

“Collettivamente, la nostra ricerca ha dimostrato che le anomalie del liquido cerebrospinale nel primo anno di vita potrebbero avere effetti a valle su una varietà di risultati, incluso il successivo autismo diagnosi, problemi del sonno, neuroinfiammazione e possibilmente altre disabilità dello sviluppo.”

More information: Dea Garic et al, Enlarged Perivascular Spaces in Infancy and Autism Diagnosis, Cerebrospinal Fluid Volume, and Later Sleep Problems, JAMA Network Open (2023). DOI: 10.1001/jamanetworkopen.2023.48341

 

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