L’allenamento della scorsa settimana o una notte agitata possono influenzare il tuo cervello anche per tutta la settimana a venire

I ricercatori hanno monitorato l’attività cerebrale e il comportamento di un individuo per un periodo di cinque mesi utilizzando scansioni cerebrali, dispositivi indossabili e dati dello smartphone.

In un recente studio pubblicato su Biologia PLoSI ricercatori hanno condotto tecniche di neuroimaging per valutare l’influenza di fattori fisiologici, ambientali e comportamentali sulla connettività funzionale nel cervello umano.

sfondo

Variabili esterne come la qualità del sonno, l’esercizio fisico e le interazioni sociali influenzano gli stati mentali su scale temporali diverse. Le principali malattie mentali mostrano differenze significative nella funzione cerebrale su scale temporali e i modelli di connettività funzionale del cervello riflettono accuratamente gli sbalzi d’umore. Tuttavia, esiste una ricerca limitata sull’attività cerebrale in relazione ai tratti cognitivi e psicologici e al tempo di campionamento.

Pochi studi hanno studiato i cambiamenti nelle connessioni funzionali del cervello in risposta a cambiamenti ambientali, fisiologici e comportamentali su diverse scale temporali. Sono necessari studi longitudinali con punti di misurazione ripetuti per studiare le interazioni cervello-comportamento e gli effetti dipendenti dal tempo.

A proposito dello studio

In questo studio, i ricercatori hanno studiato una donna di 33 anni utilizzando una precisa mappatura funzionale per valutare le risposte del cervello ai cambiamenti ambientali, fisiologici e comportamentali.

I ricercatori hanno raccolto 133 giorni di dati comportamentali utilizzando telefoni cellulari, dispositivi indossabili e 30 scansioni di risonanza magnetica funzionale (fMRI) per valutare l’attenzione, la memoria, lo stato di riposo e l’impatto degli stimoli naturali. Il set di dati dello studio include dati sull’attività cerebrale provenienti da diverse attività fMRI e dati oggettivi provenienti da artefatti ambientali acquisiti utilizzando sensori indipendenti.

I ricercatori hanno valutato le connessioni cerebrali funzionali durante quattro compiti separati: un test di vigilanza psicomotoria (PVT) per l’attenzione sostenuta, uno stato di riposo, un modello di visione di film nel mondo reale e test accoppiati 1-back e 2-back della memoria di lavoro. Hanno anche monitorato variabili esterne come il sonno, l’attività fisica, l’attività del sistema nervoso autonomo (ANS) e l’umore utilizzando sofisticati telefoni cellulari e strumenti indossabili.

I ricercatori hanno valutato la funzione cognitiva quotidianamente nel corso di 19 settimane e hanno eseguito la fMRI due volte a settimana nel corso di 15 settimane. Gli episodi di Quora hanno registrato l’attività fisica e il sonno. Un’app per smartphone che tiene traccia degli stati d’animo e degli eventi quotidiani. Inoltre, il partecipante ha compilato il questionario PANAS (Positive and Negative Affect Schedule). Studi ritardati hanno esaminato le correlazioni delle scale temporali con variabili comportamentali, fisiologiche e di stile di vita che influenzano la connettività funzionale del cervello.

I ricercatori hanno studiato gli effetti delle variabili comportamentali, fisiologiche e di stile di vita sui modelli di connettività cerebrale funzionale. Hanno studiato la relazione tra sonno e compiti attenzionali nelle reti fronto-parietale (FPN), modalità predefinita (DMN), cingolata e somatomotoria. Hanno inoltre esaminato la relazione tra sonno, modelli di esercizio fisico e correlati funzionali della memoria di lavoro.

I ricercatori hanno studiato se una maggiore somiglianza nell’umore, nei modelli di sonno o nell’attività del sistema nervoso autonomo tra i giorni si traducesse in una maggiore somiglianza tra i giorni durante le attività di visione di film. Inoltre, hanno esaminato se le abitudini del sonno degli ultimi 15 giorni fossero associate alla connettività funzionale durante i compiti di attenzione sostenuta e in che modo il sonno influenzi queste associazioni in diversi intervalli di tempo. Inoltre, hanno esplorato se le variabili comportamentali, fisiologiche e di stile di vita quotidiano potessero spiegare la variazione nell’accuratezza della classificazione del segmento temporale.

risultati

Lo studio rivela che i modelli di esercizio fisico e sonno sono associati a connessioni funzionali nel cervello durante compiti come attenzione, memoria di lavoro e fMRI in stato di riposo. I modelli di sonno nei 15 giorni precedenti sono anche associati a connessioni nelle reti cerebrali FPN, DMN, somatomotoria e cingolato-opercolare durante i compiti di attenzione. Anche l’umore, il sonno e l’attività del sistema nervoso autonomo influenzano l’accuratezza della classificazione del segmento temporale durante le attività di visione di film.

Il sonno e l’esercizio fisico influenzano la connettività cerebrale durante l’esecuzione di attività che richiedono uno sforzo cognitivo. Tuttavia, la variabilità della frequenza cardiaca (HRV) e la frequenza respiratoria sono più importanti per la comunicazione durante lo stato di riposo e la visione di film. Ore di sonno più lunghe e più interruzioni aumentano l’efficienza globale del DMN e l’integrazione somatomotoria. Una minore attività fisica il giorno prima è anche associata a una connettività più scarsa e a una minore integrità dell’FPN.

Il valore massimo dell’HRV del giorno precedente era correlato alle connessioni tra il giro temporale medio e l’insula a sinistra e alla connessione tra il giro cingolato posteriore e il cervelletto a destra. La soglia HRV più bassa del giorno precedente è associata a una minore integrazione tra reti dell’FPN.

Il team ha trovato un legame negativo tra i disturbi del sonno del giorno precedente e l’attività ISC nel solco parietale superiore sinistro, ma una relazione positiva tra l’attività HRV media e l’attività ISC nel giro frontale superiore mediale sinistro. L’efficienza globale del DMN e dell’FPN ha mostrato connessioni coerenti con brevi intervalli di veglia e lunghi intervalli di durata del sonno, ma il loro coefficiente di impegno non è stato influenzato.

conclusione

I risultati suggeriscono che le variabili fisiologiche e comportamentali sono associate alla connettività cerebrale a breve e lungo termine, fino a 15 giorni. Durante stimoli realistici come i film, l’attività cerebrale è correlata ai modelli di frequenza respiratoria in aree specifiche del cervello per un periodo compreso tra 8 e 11 giorni. La combinazione delle connessioni cerebrali con le informazioni fisiologiche e i segnali ambientali farà avanzare la ricerca neuroscientifica ambientale e faciliterà l’assistenza sanitaria di precisione.