Ricerche

I test di navigazione potrebbero contribuire alle procedure diagnostiche per la diagnosi precoce di Alzheimer

Valutazione delle capacità di orientamento nel contesto della demenza usando la realtà virtuale immersiva. Fonte: Dzne / Sarah Kossmann

Gli individui con un aumento del rischio di demenza causata dal morbo di Alzheimer (MA) possono avere capacità compromesse di orientamento spaziale. I ricercatori del DZNE (Centro Tedesco Malattie Degenerative) sono giunti a questa conclusione sulla base di uno studio che ha coinvolto circa 100 anziani che avevano il compito di determinare la loro posizione all'interno di un ambiente virtuale. In questo esperimento, i partecipanti con 'declino cognitivo soggettivo' (un fattore di rischio per il MA) sono andati peggio dei membri del gruppo di controllo.

Al contrario, non ci sono state differenze significative nei test convenzionali delle prestazioni cognitive. In considerazione di ciò, gli attuali risultati della ricerca, pubblicati su Science Advances, potrebbero aprire la strada a metodi di test più sensibili. Le potenziali aree di applicazione comprendono la diagnosi precoce del MA e studi sui farmaci.

Il termine 'declino cognitivo soggettivo' (SCD) è la condizione per cui una persona crede che la sua memoria si stia deteriorando, nonostante i test standard non mostrino alcun declino delle prestazioni mentali.

"Questa condizione è al centro degli ultimi anni di ricerca, perché le persone con SCD sono note per aumentare il rischio di sviluppare la demenza del MA più tardi nella vita", spiega il Prof. Thomas Wolbers, leader di gruppo di ricerca del sito di Magdeburgo del DZNE e membro del centro di ricerca collaborativa Neural Resources of Cognition. "È quindi ragionevole supporre che l'SCD possa indicare una fase preclinica di MA".

Nuovo approccio

Nel presente studio, il team che comprendeva anche esperti di Stati Uniti e Repubblica Ceca, ha esplorato un approccio per rilevare menomazioni cognitive che vanno oltre i metodi di prova convenzionali. Ha valutato ciò che è noto come 'integrazione del percorso': la capacità di determinare la posizione e navigare spazialmente in base alla consapevolezza del corpo e alla percezione del proprio movimento.

"Per questo compito, noi umani usiamo circuiti neuronali specifici che sono in un'area del cervello chiamata corteccia entorinale. Quindi, in un certo senso, abbiamo una bussola all'interno della testa", afferma Wolbers. "Il MA in genere danneggia quest'area nelle prime fasi, anche prima che si manifestino i sintomi della demenza. Questo ci porta al punto di partenza nel nostro studio attuale. Per quanto ne sappiamo, il nostro studio è il primo a dimostrare che l'SCD può essere associato a sottili problemi di orientamento. Speriamo che ponga le basi per nuovi metodi di test in grado di rilevare effetti molto precoci del MA".

Un mondo senza punti di riferimento

Lo studio includeva 102 donne e uomini anziani, da 55 a 89 anni di età. Trenta partecipanti avevano SCD, ma tutti i soggetti dello studio hanno ottenuto un punteggio nell'intervallo normale nei test cognitivi convenzionali. Per l'esperimento reale, indossavano un visore di realtà virtuale.

Così equipaggiati, attraversavano lo spazio reale mentre contemporaneamente si muovevano in un ambiente generato dal computer: vedevano una vasta pianura senza fine, senza punti di riferimento, sotto un cielo blu. Tuttavia, la consistenza irregolare del terreno permetteva loro di percepire i loro movimenti nel paesaggio digitale.

"Dato che non c'erano punti di riferimento visivi in ​​questo mondo virtuale, l'unico modo per orientarsi era con l'aiuto del sistema di navigazione del cervello. Questa è proprio la capacità che volevamo testare", afferma la dott.ssa Vladislava Segen, prima autrice, del gruppo di ricerca di Wolbers.

Testare la bussola del cervello

Il compito è iniziato con i partecipanti allo studio che seguivano una palla che galleggiava vicino al suolo muovendosi con una traiettoria curva, fino a quando non si fermava. Una volta che i partecipanti avevano raggiunto la palla, veniva chiesto loro di girarsi verso il punto di partenza originale e segnare la sua posizione presunta.

Per fare ciò, usavano un puntatore virtuale che poteva essere gestito tramite un controllo manuale. Ai partecipanti era anche chiesto di allinearsi con la direzione che avevano di fronte all'inizio del loro percorso. "Questo ci ha permesso di testare come i soggetti dello studio potevano ricordare il loro orientamento iniziale", afferma la Segen.

La palla si fermava poi alla fermata successiva, dove le risposte dovevano essere ripetute. Con due fermate per corsa, la distanza totale coperta nello spazio reale era di circa 6 metri e ogni partecipante ha completato circa 70 prove. Ciò ha permesso di raccogliere dati approfonditi sui movimenti dei soggetti dello studio e sulla cura con cui svolgevano i compiti di orientamento.

Meno accuratezza con SCD

"Alcuni hanno trovato questi compiti più facili di altri. Erano certamente impegnativi. In generale, c'era un chiaro effetto legato all'età con le persone più anziane che mostravano errori maggiori. Ciò si applicava indipendentemente dal fatto che ci fosse o meno SCD", afferma la Segen. "Tuttavia, confrontando i gruppi, è risultato ovvio che i partecipanti con SCD sono andati peggio nel complesso: erano meno accurati nell'integrare il percorso. I nostri dati suggeriscono che queste difficoltà di orientamento non derivano dalle dinamiche del movimento, come camminare più velocemente o guardare il terreno più spesso mentre si cammina. Le cause dell'orientamento impreciso non erano correlate al movimento, ma cognitive per natura".

Più approfondimenti con la modellazione matematica

Per identificare le cause di questo deterioramento in modo più dettagliato, il team di ricerca ha applicato una complessa modellazione matematica ai dati raccolti.

"Il cervello deve elaborare vari dati per determinare la posizione. Ciò include percepire correttamente la velocità con cui ti muovi e la direzione in cui stai andando. Con l'aiuto del nostro modello, abbiamo identificato quali fonti di errore hanno avuto il maggiore impatto sulla determinazione della posizione e quali solo una influenza minore", afferma la Segen.

Un fattore è emerso, visto che la sua influenza sull'accuratezza della posizione differiva significativamente tra i due gruppi di studio.

"Per determinare la tua posizione nello spazio mentre ti muovi, devi aggiornare costantemente la tua posizione nella mente. Questo richiede di ricordare le posizioni precedenti. Per fare ciò, attingi inconsciamente alla storia mentale. Nelle persone con SCD, questo tipo di memoria è particolarmente difettoso. La consideriamo una falla nella memoria e sospettiamo che i disturbi funzionali nella corteccia entorinale ne siano responsabili", spiega la Segen.

Implicazioni cliniche e direzioni future

La corteccia entorinale contiene un tipo speciale di neuroni chiamati 'cellule di griglia'. Sulla base degli stimoli sensoriali in entrata, quelle cellule generano una sorta di sistema di coordinate dell'ambiente in cui si trova una persona al momento. Studi di altri gruppi di ricerca suggeriscono che questi circuiti neurali immagazzinano una storia di luoghi precedenti e successivi in ​​memoria, come la sequenza di immagini in un libro animato.

"Evidenze convergenti dicono che l'integrazione del percorso è molto sensibile alla disfunzione delle cellule di griglia e quindi alle fasi precliniche del MA", afferma Thomas Wolbers.

Pertanto, i ricercatori vogliono sviluppare ulteriormente la loro configurazione sperimentale in modo da usarla negli studi clinici.

"Sto pensando, ad esempio, al test di nuovi farmaci. Nel valutare gli effetti di nuove sostanze attive, l'integrazione del percorso potrebbe integrare valutazioni esistenti per fornire un quadro generale più dettagliato", afferma Wolbers. "A lungo termine, vedo anche il potenziale di utilizzo nella routine clinica, in particolare nella diagnosi precoce del MA. Tuttavia, questa tecnica deve prima essere ulteriormente testata e semplificata. Inoltre, intendiamo mettere in relazione le nostre scoperte con i biomarcatori del MA derivati dal sangue o dal fluido cerebrospinale. Questo ci darebbe ulteriori informazioni sulla capacità del nostro approccio di rilevare la neurodegenerazione".