La neurobiologia della solitudine: gli effetti dell'isolamento sociale sul nostro cervello

Nell’ultimo anno abbiamo osservato impotenti l’impatto che la pandemia di COVID-19 ha avuto nel rivoluzionare il nostro stile di vita, costringendoci a modificare molte delle nostre abitudini.

Il virus SARS-CoV-2 e, inevitabilmente, i mezzi a cui si è dovuto far ricorso per fronteggiarlo, stanno avendo conseguenze negative sulla salute mentale della popolazione mondiale. In particolare, la frustrazione, le preoccupazioni per il futuro e, soprattutto, l’isolamento sociale e la solitudine rappresentano fattori di rischio ben noti per diversi disturbi mentali tra cui l’ansia, i disturbi affettivi ed il disturbo post-traumatico da stress.

La quarantena, così come il distanziamento sociale, necessari e indispensabili nella lotta contro il virus, hanno influito in maniera importante sul benessere psicologico di ciascuno di noi. L’essere umano è infatti un animale sociale che può risentire duramente dell’assenza di contatto con altri individui. In questo contesto è di fondamentale importanza sottolineare che i cambiamenti legati alla sfera sociale sembrano non incidere esclusivamente sulla psiche, ma anche sulla fisiologia del cervello.

Isolamento sociale e solitudine sono due concetti diversi

Vi è una differenza significativa tra il concetto di isolamento sociale e quello di solitudine: possiamo definire il primo come lo stato oggettivo di essere soli ed il secondo come la sensazione, lo stato soggettivo, di sentirsi soli. Da diversi anni, più gruppi di ricerca hanno cercato di chiarire i meccanismi attraverso cui l’isolamento, e di conseguenza la solitudine, danneggino le funzioni cognitive ed il cervello. Questi lavori hanno portato l’identificazione di più strutture cerebrali che sembrano essere colpite dalla mancanza di stimoli sociali, tra cui la corteccia prefrontale, l’ippocampo e l’amigdala. La corteccia prefrontale sembra avere un volume ridotto in soggetti soli, inoltre, sempre in quest’area, si è osservata un’alterazione della segnalazione cellulare in roditori isolati dai propri simili. Anche l’ippocampo di persone e animali isolati sembra essere più piccolo del normale, con concentrazioni ridotte di un polipeptide che contribuisce alla differenziazione ed al mantenimento dei neuroni, il fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF): queste caratteristiche sono associate a deficit di apprendimento e di memoria, indicando quindi il possibile ruolo dell’isolamento nel declino cognitivo. Infine, per quanto riguarda l’amigdala, sembra esserci una correlazione tra il network sociale di una persona ed il volume di questa area cerebrale: individui soli sembrano avere infatti un’amigdala più piccola.

In un recente studio, pubblicato lo scorso luglio su the Journal of Neuroscience, viene dimostrato il fatto che la solitudine sembrerebbe alterare l’attivazione delle cellule nervose in specifiche aree del cervello.In particolare, gli autori si sono concentrati sullo studio della corteccia mediale prefrontale (mPFC, medial prefrontal cortex), un’area cerebrale che, tra i numerosi ruoli, ha anche il compito di tenere traccia delle relazioni sociali dell’individuo e della rappresentazione del sé, ovvero l'immagine che si ha di se stessi. I ricercatori, servendosi della tecnica della risonanza magnetica funzionale (fMRI), hanno analizzato l’attività cerebrale dei partecipanti allo studio, a cui era stato richiesto di pensare a 16 diverse persone, tra cui se stessi, cinque amici intimi, cinque conoscenti e cinque celebrità.

Nei soggetti che avevano dichiarato di non essere tendenti a comportamenti solitari, gli scienziati hanno osservato che, a pensieri riferiti a diverse persone, corrispondeva l’attivazione di tre diversi e specifici pattern nella mPFC: uno per il sé, uno per le celebrità ed uno per la rete sociale, che comprendeva sia amici che conoscenti. I risultati hanno inoltre mostrato come nella mPFC vi sia il mantenimento di una rete di cerchie sociali, strettamente dipendente dalla vicinanza emotiva. Infatti, nelle persone che non soffrono di solitudine viene descritta una sovrapposizione dei due pattern di attivazione che caratterizzano rispettivamente la rete sociale e la propria persona: questa è maggiormente evidente nel caso di un’amicizia intima, ma anche presente, seppur in minor modo, quando ai partecipanti veniva chiesto di pensare a dei semplici conoscenti.

Lo studio ha evidenziato che per le persone solitarie le cose stavano diversamente: l’attivazione del pattern legato al pensiero di sé risultava del tutto segregato rispetto a quella caratterizzante la rete sociale. Non vi era quindi nessun tipo di sovrapposizione nell’attivazione delle cellule neuronali, come precedentemente descritto negli individui non solitari: il pattern di attivazione della mPFC era appunto scollegato rispetto a quello della rete sociale. Questi risultati indicano quindi la possibilità che il cervello sia in grado di mappare i legami interpersonali e che le alterazioni in questa “mappa” descritte negli individui solitari riflettono un’auto-rappresentazione neurale più solitaria, la quale a sua volta rispecchia la condizione fisica di queste persone.

Il cervello è forse in grado di mappare i legami interpersonali

La ricerca sugli effetti dell’isolamento sociale si è concentrata anche sugli animali: in particolare, i roditori sono animali sociali come l’uomo e per questo il loro comportamento è stato spesso studiato per chiarire gli effetti di questo fenomeno sul sistema nervoso centrale.

In generale, è importante dire che negli animali da laboratorio è impossibile distinguere l’isolamento sociale dalla solitudine. Uno studio pubblicato nel 2018 sulla rivista Cell, ha rivelato il ruolo precedentemente sconosciuto della neurochinina B (NkB) o Tac2, un neuropeptide di segnalazione implicato in diverse funzioni cognitive, nel mediare gli effetti comportamentali dell'isolamento a lungo termine. In questo studio è stato dimostrato che Tac2 era altamente espressa, ossia prodotta, in vaste regioni del cervello dei soli soggetti sperimentali isolati da almeno due settimane da conspecifici, ovvero individui della stessa specie, al contrario di topi di controllo stabulati con altri due partner e nei roditori isolati per sole 24 ore. I topi isolati da almeno due settimane mostravano inoltre aggressività, un tipico effetto comportamentale dell'isolamento, osservato anche negli esseri umani, così come paura e ipersensibilità agli stimoli esterni. In questo lavoro, è stato inoltre osservato che l’alterazione dell’attività di Tac2 permetteva di modificare gli effetti negativi dell’isolamento prolungato sul comportamento. Infatti, viene dimostrato che il blocco di questo neuropeptide eliminava i comportamenti anomali associati all’isolamento sociale nei topi cresciuti da soli, mentre un suo aumento rendeva i roditori mantenuti in condizioni normali aggressivi e impauriti. In particolare, il blocco del pathway della NkB, esclusivamente nell’amigdala, portava all’eliminazione della paura indotta dall’isolamento sociale, ma non del comportamento aggressivo; similmente, la soppressione della stessa proteina nell’ippocampo eliminava il comportamento aggressivo, ma non la paura. Entrambe queste zone sono infatti coinvolte nell’isolamento sociale, come abbiamo precedentemente accennato.

I risultati di questo studio suggeriscono che Tac2 potrebbe essere coinvolto nella regolazione di alcuni degli effetti dell'isolamento a lungo termine, piuttosto che nello stress immediato indotto dalla separazione dai compagni, con effetti a livello della circuitazione del cervello. Tuttavia, ancora non si conosce l’interazione tra questo neuropeptide e gli ormoni coinvolti nella risposta allo stress e, soprattutto, se la somministrazione di farmaci con un simile meccanismo di azione possa avere lo stesso tipo di effetto negli esseri umani.

Bisogna inoltre ricordare che il cervello è caratterizzato dal fenomeno della plasticità, vale a dire la capacità di modificare la propria struttura e le proprie funzioni a seconda dell’attività delle cellule che lo costituiscono. Questa caratteristica dipende anche da stimoli esterni e, ad esempio, può essere influenzata da eventi avversi: l’isolamento sociale potrebbe quindi avere degli effetti negativi sulla dinamicità della plasticità, come suggerito da diversi studi.

Purtroppo, la pandemia ha solo peggiorato un fenomeno già largamente diffuso: secondo le statistiche dell'Unione Europea, infatti, più del 7% dei residenti nel 2019 ricadeva nella categoria di “socialmente isolato”. Considerando non solo gli effetti che abbiamo descritto sul sistema nervoso, ma anche quelli più conosciuti sullo stato di salute generale degli individui che soffrono di solitudine, negli ultimi anni questo problema è entrato nel dibattito politico. Ad oggi, l’isolamento sociale viene considerato un problema di salute pubblica e per questo molti gruppi di ricerca si stanno impegnando nello sviluppo di nuove terapie farmacologiche.

Non vi è ancora una chiave per risolvere completamente questa grave problematica; nel nostro piccolo, però, ognuno di noi può supportare le persone che vivono in condizioni di isolamento, aiutandole a reinserirsi gradualmente in contesti sociali.

Nicole Pavoncello

Trattamento al plasma iper-immune e anticorpi monoclonali. Sottili ma sostanziali differenze

Per la prima volta la maggior parte di noi ha oggi a che fare con la complessità del mondo scientifico, che prevede nel suo codice la necessità di provare, in modo inequivocabile, la veridicità delle proprie teorie.

Nel trattamento di determinate patologie, spesso diversi approcci possono essere utilizzati per raggiungere un risultato simile altrettanto efficace. Questo è il caso dei due tipi di trattamento immunologico per il Covid-19, plasma iper-immune e anticorpi monoclonali, di cui sentiamo tanto parlare, ma che hanno tra di loro delle diversità intrinseche, alcuni con scopi comuni e altri con divergenze importanti da comprendere. Come purtroppo accade molto spesso, si sceglie di sposare una causa piuttosto che l’altra, ma nella battaglia contro questo virus ogni approccio è importante.

Entrambi i trattamenti si basano sulla presenza di anticorpi efficaci nel neutralizzare o inattivare il virus. La differenza risiede nella loro produzione: nel plasma iper-immune gli anticorpi vengono prodotti da un’individuo in fase di ripresa dalla malattia; gli anticorpi monoclonali sono dei veri e propri farmaci e vengono prodotti attraverso tecniche di biologia molecolare.

Cosa sono gli anticorpi? per saperne di più cliccate qui.

Esistono diversi tipi di anticorpi, o immunoglobuline, tra questi le IgM e IgG sono quelli che dimostrano maggior efficacia nelle infezioni virali e batteriche. Questi due attori della risposta immunitaria umorale vengono prodotti in fasi diverse della patogenesi.

Osservando la figura, si può notare che generalmente, in una comune infezione, i primi anticorpi a svilupparsi sono le IgM intorno alla prima settimana dal contagio. La loro concentrazione nel sangue aumenta fino al raggiungimento di un picco intorno al 14°esimo giorno, per poi calare alla terza settimana. Le IgG invece si sviluppano più tardivamente e permangono nel nostro organismo per un tempo maggiore. Il loro picco di concentrazione nel sangue coincide con la fase di ripresa dall’infezione, per poi diminuire gradualmente ed estinguersi nel giro di alcuni mesi. Questo significa che se viene prelevato il plasma del paziente convalescente, sarà presente una quantità di anticorpi neutralizzanti altissima (da questo la parola "iper-immune"). Il trattamento del Covid-19 con plasma iper-immune, ovvero ricco di anticorpi specifici per il SARS-CoV-2, si basa proprio su quanto appena detto.

La comprensione delle tempistiche di produzione degli anticorpi è importante anche per una corretta interpretazione dei test sierologici in uso per il Covid-19.

Trattamento con il plasma

Come già spiegato, se dal sangue escludiamo globuli rossi, globuli bianchi e piastrine otteniamo il plasma, composto per il 92% da acqua e contenente sali minerali, nutrienti, enzimi, ma soprattutto anticorpi. Gli anticorpi, frutto delle battaglie fatte dal nostro sistema immunitario che vengono rilasciati nel sangue, sono come delle sentinelle pronte a riconoscere e combattere l’eventuale ritorno di un patogeno già combattuto. Trasferire il plasma di persone guarite a persone malate è uno metodo già utilizzato in passato per altre infezioni virali come l’epatite e la rabbia.

La terapia con plasma iper-immune da convalescenti prevede il prelievo del plasma da persone guarite dal Covid-19 e la sua successiva somministrazione a pazienti affetti come mezzo per trasferire gli anticorpi anti-SARS-Cov-2, sviluppati dai pazienti guariti, a quelli con infezione in atto. Come qualsiasi altro trattamento ne deve essere appurata la funzionalità e la sicurezza per il paziente: per questo motivo bisogna condurre trial clinici.

Per poter utilizzare questa metodica i soggetti convalescenti possono donare il plasma a partire dal 14°esimo giorno dalla scomparsa dei sintomi e dopo essere risultati negativi al tampone per SARs-CoV-2, per escludere definitivamente la presenza del virus nel sangue donatore. Inoltre bisogna tener conto delle tempistiche di produzione degli anticorpi: il siero di un individuo guarito da Covid-19, dopo un anno non avrà più la stessa quantità di anticorpi efficaci per curare un paziente malato, rispetto al siero preso nella fase di convalescenza. La finestra temporale nel prelievo è fondamentale.

In questo momento di emergenza il plasma è uno strumento molto efficace ed immediato per migliorare il quadro clinico dei pazienti più gravi, ma come ogni trattamento ha dei pro e dei contro. Nel plasma trasportiamo le tracce del nostro passato clinico quindi oltre agli anticorpi specifici per il SARS-CoV-2, saranno presenti nel plasma tutti gli anticorpi sviluppati durante la vita del donatore, frutto delle molteplici infezioni alle quali è andato incontro. Un’altra questione importante è compatibilità del gruppo sanguigno, quindi molti fattori devono essere verificati prima di poter effettuare una trasfusione di plasma da paziente a paziente, in definitiva solo il 30% dei donatori risulta idoneo. Il plasma è efficace come riserva di anticorpi da utilizzare in momenti di emergenza ma una cura più duratura è necessaria per il futuro.

Anticorpi monoclonali

Considerando la breve finestra temporale utile per il prelievo del siero, un ulteriore punto critico nelle terapie a base di plasma iper-immune è la quantità dei pazienti convalescenti che sta diminuendo sempre più, grazie alla notevole riduzione dei contagi. Meno pazienti avremo, più difficile sarà ottenere siero iper-immune. Ecco perché la ricerca si sta focalizzando sulla produzione di anticorpi monoclonali in laboratorio. A partire dai sieri immuni, si possono isolare quegli anticorpi che inattivano e neutralizzano il virus in maniera più efficiente, si possono clonare e produrre in larga scala attraverso tecniche di biologia molecolare. Ovviamente, essendo dei veri e propri farmaci, devono seguire il complesso iter di trial pre-clinici e clinici e assicurare l’assenza di effetti avversi. Questi anticorpi vengono poi somministrati ai pazienti affetti da Covid-19 ed il risultato, non solo è migliore del siero iper-immune, dal punto di vista dell’efficacia, ma anche dal punto di vista della sicurezza. Gli effetti collaterali e le problematiche legate all’utilizzo e approvvigionamento del siero umano, verrebbero completamente bypassate. Avere questi i anticorpi monoclonali specifici per l’infezione ci permetterebbe di avere una cura più mirata e in quantità illimitate. Inoltre possono essere somministrati come profilassi alle persone in prima linea che sono ad alto rischio di infezione. In questo caso l'iniezione dovrà essere ripetuta ciclicamente -circa ogni 3 mesi- poiché la quantità di anticorpi diminuirà con il tempo. Un approccio che nulla ha a che vedere con la vaccinazione.

Se somministriamo al paziente anticorpi monoclonali o siero iperimmune otteniamo una risposta al trattamento, sicuramente efficace, ma temporanea e passiva. Il loro effetto non è immuno-stimolante, come nel caso del vaccino, quindi non avremo il raggiungimento di una memoria immunologica e non saremo protetti nel caso di una seconda infezione. Con questi due approcci terapeutici alternativi, introduciamo nell’organismo gli anticorpi, ovvero il frutto della battaglia del sistema immunitario di un’altra persona, senza che il nostro abbia svolto il suo dovere e memorizzato la strategia di guerra ottimale contro il virus. Quindi, se il plasma è una cura d’emergenza e gli anticorpi monoclonali una cura e una protezione temporanea, per quanto riguarda la prevenzione abbiamo bisogno comunque del vaccino.

Plasma, anticorpi monoclonali e vaccino sono tutti strumenti indispensabili per la battaglia contro questo virus, ognuno con una rilevanza diversa nel tempo. Non ci sono parti da prendere, ma semplicemente restare uniti a fare il tifo per un risultato che porti al bene comune.

Giulia Zarfati e Shirley Genah

Coronavirus e ambiente: un'alleanza precaria

È il 9 marzo 2020, quando il Covid-19 rinchiude l’Italia e il resto del mondo in una bolla rossa che costringe i cittadini nelle proprie case. 50 giorni e innumerevoli incontri via Zoom più tardi, eccoci ancora qua: alle prese con incontri di lavoro e lezioni telematiche, a improvvisarci pasticceri ogni giorno, ad allenarci in ogni angolo della casa e a cercare di cambiare come è possibile le nostre più scontate abitudini.

Cambiamento sembrerebbe essere dunque la parola all’ordine del giorno. Ma oltre ad essere percepito all’interno delle nostre case, il cambiamento si avverte anche prendendo una semplice boccata d’aria alla finestra. La modifica della nostra quotidianità sembrerebbe aver avuto, infatti, un effetto non solo sulle nostre vite personali, ma anche su qualcosa di molto più grande: l’ambiente.

Le drastiche misure messe in atto per il Coronavirus sembrerebbero infatti aver avuto un forte impatto indiretto sul nostro pianeta, determinando un calo delle concentrazioni di molti inquinanti atmosferici che, secondo l’ESA (Agenzia Spaziale Europea), sarebbero causa di 400mila morti premature ogni anno in Europa.

Quando ci si approccia a questi argomenti è però molto importante non giungere immediatamente a conclusioni affrettate e facili e soprattutto non parlare di “inquinamento” in termini generali. Osservare piuttosto l’andamento dei singoli inquinanti, che si comportano in modo molto diverso, permette un’analisi decisamente più valida e veritiera:

Se in questi giorni vi è capitato di vedere in tv o online una mappa su come l’inquinamento sia calato dall’inizio di febbraio, quasi certamente raffigurava gli ossidi di azoto: NO (monossido di azoto) e NO2 (biossido di azoto).

Queste miscele sono il prodotto di centrali elettriche, veicoli e altre strutture industriali, perciò la loro diminuzione è facilmente associabile allo stop di tutte le attività produttive e alla minore presenza di veicoli su strada.

Le immagini del satellite Sentinel-5P mostrano ora come i livelli di inquinamento atmosferico da biossido di azoto siano crollati in Francia e in Italia, rispettivamente del 54% e del 45%.

Nella nostra lista di inquinanti atmosferici da tenere sotto controllo, troviamo poi le polveri sottili, piccolissime particelle solide disseminate nell'atmosfera e con dimensioni inferiori a 15 µm. Ma come si formano? Possono avere un'origine sia naturale sia antropica (causata dall'uomo). Tra le cause derivanti dall’attività umana ritroviamo, ad esempio, l'industria, i nuclei domestici, il trasporto stradale e su ferrovia, le centrali elettriche e termiche, la gestione dei rifiuti edili, i processi di combustione industriale. Un esempio sono le polveri PM10 e le ancora più piccole PM2.5.

Per quanto riguarda queste minuscole particelle, la situazione risulta essere meno chiara:

Anche qui sembra esserci stato un leggero calo, ma la complessità dei fenomeni (meteorologici e chimici), che ne influenzano le concentrazioni, non permettono ancora di stabilire la precisa causa. La principale fonte, in questo caso, è il riscaldamento domestico, il cui valore potrebbe essere calato per le elevate temperature del precedente marzo, ma anche aumentato per il maggior tempo trascorso in casa.

Ebbene, la diminuzione delle polveri sottili nell’aria potrebbe essere non solo una conseguenza positiva del coronavirus, ma anche e soprattutto ciò che potrebbe salvarci la vita: nelle scorse settimane sono state infatti avanzate ipotesi sulla possibile correlazione tra inquinamento e pandemia da coronavirus, anche a partire dai casi di Wuhan e della Lombardia. Uno studio di Harvard è il primo a mettere nero su bianco la questione in modo scientifico. Nello specifico lo studio si è soffermato soprattutto a valutare la stretta correlazione tra alti livelli di PM2.5 e i più elevati tassi di mortalità da epidemia Covid-19.

È stato dunque ipotizzato che una persona che vive per decenni in una contea con alti livelli di polveri sottili abbia il 15% in più di probabilità di morire di Coronavirus rispetto a qualcun altro residente in una regione con un'unità in meno di inquinamento da PM2.5. Esiste infatti motivo di ritenere che lo stress ossidativo indotto da PM2.5 possa produrre una forte infiammazione locale, in grado di compromettere gravemente la funzionalità polmonare, complicando ulteriormente il quadro clinico del paziente Covid-19.

Infine troviamo i Gas Serra, gas presenti nell’atmosfera che trattengono il calore emesso dalla superficie terrestre, dall’atmosfera e dalle nuvole. Anche questi possono avere un’origine naturale o, nella maggior parte dei casi, antropica e le loro proprietà causano un fenomeno noto come effetto serra. In questo caso i dati a riguardo sono limitati: èdiminuita la domanda energetica e l’ISPRA (Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale) stima un calo del 5-7% in questo primo trimestre rispetto al 2019.

Tale andamento però sembra essere tanto incoraggiante quanto temporaneo. Alcuni attivisti ambientalisti sperano che, finita l’attuale crisi sanitaria, il mondo finalmente saprà svegliarsi da quel sonno di indifferenza che ci ha condannato dall’inizio dell’epoca industriale e possa quindi approfittarne per ripensare ad alcune modalità produttive, dando maggior importanza, ad esempio, al lavoro da casa e finanziando ulteriormente il settore delle fonti di energia rinnovabili. Altri temono invece che le misure straordinarie per far ripartire l’economia non terranno conto delle conseguenze ambientali, portando come risultato ad un aumento di sostanze inquinanti, che potrebbe anche del tutto annullare l’effetto della riduzione delle ultime settimane.

Per ora, rimaniamo con il messaggio significativo che ci lascia l’era Covid-19, che ci invita a sperare nella fine di un incubo mondiale e nell'avvio di nuove misure atte a proteggere il delicato equilibrio del nostro pianeta, che ci permetteranno di entrare nella prossima era con una consapevolezza maggiore delle responsabilità che abbiamo nei confronti della nostra casa chiamata Terra e della fortuna che ci permette di custodirla.

Alessia Campagnano