Functional plasticity of the olfactory network following functional septorhinoplasty in persistent COVID-19-related olfactory dysfunction: an fMRI study

Il senso dell'olfatto umano è una linea diretta verso il cervello, che bypassa i filtri abituali attraverso i quali devono passare gli altri sensi. Quando inaliamo, le molecole odorose viaggiano lungo il naso verso una zona di tessuto specializzato chiamata epitelio olfattivo, dove innescano segnali nervosi che corrono dritti verso i centri di elaborazione del cervello. Questi centri non si limitano a registrare un odore; lo intrecciano con la memoria, l'emozione e il complesso compito di identificare ciò che stiamo annusando. Per la maggior parte delle persone, questo sistema funziona senza problemi, ma per un numero significativo di sopravvissuti al virus SARS-CoV-2, la connessione è stata interrotta. Alcuni perdono completamente il senso dell'olfatto, mentre altri rimangono con una versione distorta o diminuita dello stesso che persiste per anni. Questa condizione, nota come disfunzione olfattiva persistente correlata al COVID-19, è più di un semplice fastidio; priva il cibo del suo sapore, l'allerta dal pericolo e il conforto dei profumi familiari, lasciando un segno profondo nella vita quotidiana. Sebbene il danno inizi spesso nel naso, gli scienziati sospettano da tempo che il cervello stesso possa cambiare il proprio cablaggio in risposta a questa perdita, riconnettendo le proprie reti in un tentativo disperato di dare un senso a un mondo che è diventato silenzioso.

Un team di ricercatori dell'University College London si è posto l'obiettivo di capire esattamente come avvenga questo ricablaggio e se possa essere invertito. Si sono concentrati su un gruppo di pazienti che soffrivano di perdita dell'olfatto da oltre due anni a seguito dell'infezione. Questi individui sono stati sottoposti a un tipo specifico di intervento chirurgico chiamato rinosettoplastica funzionale. Questa procedura è progettata per correggere ostruzioni strutturali all'interno del naso, come un setto deviato o una valvola stretta, ampliando efficacemente le vie aeree per consentire a più aria — e a più molecole di odore — di raggiungere il tessuto olfattivo danneggiato. I ricercatori volevano vedere se il semplice ripristino del flusso d'aria potesse innescare un recupero dell'attività cerebrale, non solo nel naso. Per farlo, hanno utilizzato la risonanza magnetica funzionale, una tecnica che agisce come una telecamera ad alta velocità per l'attività cerebrale, catturando quali aree si illuminano quando una persona annusa qualcosa. Hanno scansionato i cervelli dei pazienti prima dell'intervento e di nuovo sei mesi dopo l'intervento, mentre i pazienti venivano esposti a due odori distinti: l'odore di banana e l'odore di erba tagliata.

Lo studio ha coinvolto un piccolo gruppo di otto pazienti che hanno completato l'intero ciclo di test. Prima dell'intervento, i ricercatori hanno scoperto che i cervelli di questi pazienti lavoravano in modo diverso rispetto alle aspettative. Quando esposti agli odori, alcune aree del cervello mostravano schemi insoliti di attività. Alcune regioni, che di solito si attivano per elaborare un odore, mostravano un aumento della deattivazione, mentre altre mostravano un aumento dell'attivazione. Ad esempio, una parte del cervello coinvolta nella memoria e nell'emozione, l'ippocampo sinistro, mostrava un aumento della deattivazione, mentre le aree nel cervelletto bilaterale mostravano un aumento dell'attivazione. I ricercatori hanno anche notato che la forza di questi segnali cerebrali era legata a quanta aria i pazienti potevano spingere attraverso il naso. Coloro che avevano vie aeree più strette avevano risposte cerebrali diverse rispetto a chi aveva un flusso d'aria leggermente migliore, suggerendo che la restrizione fisica dell'aria stava già influenzando il modo in cui il cervello elaborava l'olfatto.

Sei mesi dopo l'intervento, il quadro era cambiato significativamente. L'intervento era riuscito ad allargare le cavità nasali e i pazienti riferivano di sentirsi meglio. Ma le scansioni cerebrali rivelavano qualcosa di più profondo: il cervello si era fisicamente riorganizzato. Gli insoliti schemi di attivazione e deattivazione osservati prima dell'operazione erano cambiati. In aree come l'insula e la corteccia frontale, che sono cruciali per riconoscere e identificare gli odori, la risposta del cervello era diventata più equilibrata. I ricercatori hanno osservato che, man mano che la capacità respiratoria dei pazienti migliorava, l'attività cerebrale nella corteccia orbitofrontale — un'area chiave per comprendere il significato di un odore — diventava più robusta. Questo aumento di attività era direttamente legato al miglioramento del flusso d'aria nasale. Più aria i pazienti riuscivano a muovere attraverso il naso, più i loro cervelli interagivano con l'odore.

Tuttovo, la storia del recupero non è stata un semplice caso di riaccensione di tutto il cervello. I cambiamenti erano complessi e bidirezionali. In alcune aree, il cervello ha effettivamente ridotto la propria attività dopo l'intervento. Ad esempio, nell'insula, una regione che funge da hub centrale per collegare l'olfatto agli altri sensi e alle emozioni, l'intensa attività vista prima dell'operazione è diminuita. I ricercatori suggeriscono che questo possa essere un segno di guarigione. Prima dell'intervento, il cervello potrebbe aver lavorato eccessivamente, cercando di compensare la mancanza di olfatto usando uno sforzo mentale extra per indovinare o ricordare gli odori. Una volta sistemato il naso e una volta che i segnali dell'olfatto sono tornati, il cervello non ha più avuto bisogno di lavorare così duramente, permettendogli di stabilizzarsi in uno stato più efficiente e naturale. Questo passaggio da uno stato di compensazione ad alto sforzo a uno stato più rilassato e funzionale è un chiaro segno di neuroplasticità, ovvero la capacità del cervello di adattarsi e ricablarsi in risposta a nuove esperienze.

I risultati hanno inoltre evidenziato il ruolo del cervelletto, una parte del cervello spesso trascurata nel contesto dell'olfatto. Prima dell'intervento, quest'area mostrava un aumento dell'attivazione, ma dopo la procedura è stata osservata una deattivazione legata al compito in una specifica sottoregione, il crus II del cervelletto sinistro. Questo cambiamento correlava con i miglioramenti nella capacità dei pazienti di identificare e distinguere tra diversi odori. Ciò suggerisce che il cervelletto, che aiuta a coordinare il movimento, possa anche giocare un ruolo nelle sottili azioni motorie dell'annusare o nell'integrare i segnali chimici dell'olfatto con altri input sensoriali. Lo studio non ha trovato un singolo "interruttore dell'olfatto" che veniva acceso o spento; ha invece rivelato una conversazione a livello di rete che veniva ripristinata. Il cervello stava imparando a fidarsi nuovamente dei segnali provenienti dal naso, adattando la sua mappa interna per corrispondere alla nuova realtà di una via aerea più libera.

Sebbene lo studio fosse piccolo, coinvolgendo solo otto partecipanti, i risultati offrono uno sguardo affascinante sulla resilienza del cervello umano. I ricercatori sono stati attenti a sottolineare che i loro risultati sono un punto di partenza, un'ipotesi che deve essere testata su gruppi più ampi per confermarne i dettagli. Non hanno sostenuto di aver risolto il mistero della perdita dell'olfatto a lungo termine, ma hanno dimostrato che le reti neurali responsabili dell'olfatto mantengono la capacità di cambiare. L'intervento chirurgico ha agito come un catalizzatore, non riparando direttamente il cervello, ma ripristinando l'input fisico di cui il cervello aveva bisogno per iniziare il proprio lavoro di riparazione. Allargando il naso, i chirurghi hanno permesso al cervello di ricevere i dati che gli mancavano e, in risposta, il cervello si è ricablato per dare un senso al mondo una volta ancora.

Le implicazioni di questo lavoro vanno oltre la sala operatoria. Mettono in discussione l'idea che la perdita dell'olfatto a lungo termine sia una condizione statica in cui il danno è fatto e il cervello si è arreso. Al contrario, suggeriscono che il cervello rimanga in uno stato di flusso, in attesa delle giuste condizioni per riengaggiarsi. La connessione tra il flusso fisico dell'aria e l'attività elettrica del cervello è diretta e potente. Quando il naso è bloccato, il cervello si adatta in modi strani, ma quando l'ostruzione viene rimossa, il cervello si adatta di nuovo, trovando un nuovo equilibrio. Questo studio fornisce un esempio concreto di come un semplice intervento meccanico possa innescare una profonda guarigione biologica, provando che la via per la guarigione risiede spesso nel ripristino degli input fondamentali di cui i nostri sensi dipendono. Per i pazienti di questo studio, il ritorno dell'olfatto non è stato solo una questione di respirare meglio; è stato il segnale che i loro cervelli erano pronti per ricordare, per riconoscere e per sentire il mondo così com'è veramente.