Relazione tra la complessità strutturale della corteccia cerebrale e la sua composizione cito-mieloarchitettonica

La corteccia cerebrale mostra un'intrinseca complessità strutturale di folding, che può essere descritta attraverso la geometria frattale e, in particolare, mediante l’utilizzo della dimensione frattale. Essa, infatti, può essere usata per descrivere la complessità strutturale degli oggetti (come la corteccia cerebrale) che mostrano autosomiglianze in un appropriato intervallo di scale spaziali. Il potenziale di questo indice, stimato da immagini MR pesate in T1, è già stato ampiamente dimostrato nella letteratura precedente, ma non è ancora noto come sia correlato alla cito-mieloarchitettura della corteccia cerebrale. In questo studio, si è calcolata la dimensione frattale dei sei strati corticali, caratterizzati da differenti composizioni e distribuzioni cellulari, traiettorie di sviluppo, connessioni, fisiologia e ruoli funzionali. La procedura per determinare gli indici di dimensione frattale è stata applicata alle segmentazioni ottenute dal dataset pubblico BigBrain che consiste in un modello tridimensionale (3D) ad altissima risoluzione di un cervello umano basato sulla ricostruzione cerebrale post-mortem elaborata istologicamente. I risultati denotano una tendenza crescente nei valori delle dimensioni frattali dagli strati più esterni (strato I) a quelli più interni (strati infragranulari V e VI) della corteccia in entrambi gli emisferi. A differenza degli strati sopragranulari (cioè strati I, II e III), gli strati infragranulari (V e VI) sono caratterizzati da un elevato contenuto di mielina appartenente alle fibre di proiezione e da neuroni piramidali sparsi e a bassa densità e cellule fusiformi. Di conseguenza, la complessità strutturale della corteccia cerebrale sembra essere accoppiata con la rete di fibre di proiezione, piuttosto che con la densità neuronale e la presenza di fibre associative e commissurali.