Cervello. Ecco una nuova ‘mappa’ dinamica: potrebbe favorire la diagnosi di Alzheimer 

Una tecnica di imaging combinata con un nuovo modello computazionale fornisce immagini delle reti cerebrali che permettono di osservare le interazioni tra diverse regioni del cervello e che potrebbe in futuro essere impiegata per effettuare la diagnosi di patologie neurodegenerative, tra cui l’Alzheimer. Questa nuova metodica è stata studiata da un gruppo di scienziati della Ecole Polytechnique Fédérale De Lausanne (EFPL), che hanno pubblicato* i risultati sulla rivista Nature Communications.
 
In particolare, quando una regione cerebrale si attiva, il flusso sanguigno diretto verso questo organo e l’ossigenazione aumentano.
Osservando le variazioni del flusso sanguigno attraverso indagini non invasive basate sulla generazione di immagini (imaging cerebrale), è possibile determinare quali aree del nostro cervello stanno lavorando e come interagiscono tra loro. Sulla base di questo concetto, i ricercatori Isik Karahanoglu e Dimitri Van De Ville  hanno visualizzato le attivazioni delle aree cerebrali, combinandole con una nuova tecnica di creazione di modelli sviluppata all’interno di un progetto guidato dalla EPFL e dall’Università degli Studi di Genova (UNIGE).
 
Attualmente, la tecnica di imaging a risonanza magnetica funzionale (fMRI) permette di visualizzare il cervello e il suo funzionamento ed è uno degli strumenti utili per la diagnosi di Alzheimer.
Aggiungendo il complesso modello computazionale, i ricercatori hanno ‘ripulito’ le immagini fornite dalla fMRI, eliminando le imperfezioni del segnale, e fornendo una ‘fotografia’ della precisa dinamica del flusso sanguigno.  
 “Immaginate di scattare fotografie di una girandola color arcobaleno che si sta trasformando molto velocemente. Con la vecchia tecnica, i colori sono confusi e corrono insieme”, ha spiegato Van De Ville. “Con il nostro metodo possiamo vedere chiaramente il confine tra ogni colore su ciascuna foto”.
I ricercatori hanno effettuato test su volontari sani, osservando il cervello in fase di riposo. Infatti, anche quando questo organo non ‘lavora’, alcune sue aree vengono costantemente attivate e disattivate.  "Il paziente non deve fare nulla una volta che si trova nell’apparato per la risonanza magnetica. In questo modo, i dati non vengono distorti dallo stress o dall’affaticamento potenzialmente causato da una stimolazione o da un’attività”, ha spiegato Karahanoglu.
Questa mappa dinamica ha permesso di osservare quali regioni si attivano contemporaneamente e il punto in cui sono localizzate.
 
Complessivamente, i ricercatori hanno rilevato la presenza di 13 network cerebrali ‘principali’, quelle reti cioè che inviano i più importanti segnali. In media, ben quattro di questi network risultavano contemporaneamente attivi. Al contrario, “fino ad oggi pensavamo che le regioni si attivassero alternativamente, e che lo facessero con una scarsa coordinazione”, ha aggiunto Van De Ville.  
Questa nuova metodica potrebbe consentire di diagnositicare disturbi neurologici. Ad esempio, potrebbe essere utile per identificare la presenza di Alzheimer, una malattia neurodegenerativa in cui è presente una degenerazione di queste reti cerebrali, anche quando i sintomi clinici sono non rilevabili o trascurabili. La risonanza magnetica funzionale fMRI è in grado di rilevare in maniera precoce i casi che presentano una maggiore probabilità di sviluppare l’Alzheimer e potrebbe servire per migliorare l’utilizzo dei farmaci. In questo modo, spiegano i ricercatori, farmaci che attualmente sono in corso di sviluppo potrebbero essere somministrati durante la fase in cui essi risultano più efficaci. La ricerca su questa tematica è in corso in collaborazione con altri team che si occupano di neuroscienze di ricerca clinica. Isik Karahanoglu, che attualmente è borsista post-dottorato presso la Harvard Medical School, sta applicando questa tecnica per comprendere meglio le alterazioni presenti nei Disturbi dello Spettro Autistico.
 
Viola Rita
 
*Fikret Işik Karahanoğlu, Dimitri Van De Ville. Transient brain activity disentangles fMRI resting-state dynamics in terms of spatially and temporally overlapping networks. Nature Communications, July 2015 DOI: 10.1038/ncomms8751
 

 
Crediti: EPFL/Dimitri Van De Ville
"Observing Interactions between Different Regions in the Brain", Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne ("Osservazione delle interazioni tra differenti regioni nel cervello")