Ricerche

Sono state usate reti funzionali individualizzate, create mappando un atlante del cervello di ciascun partecipante, per rilevare i cambiamenti precoci legati all'Alzheimer nella funzione cerebrale e nella cognizione. (Fonte: Stephanie Fountain-Zaragoza)

Neuroscienziati dell'Università Medica della Carolina del Sud (MUSC) riferiscono su Brain Connectivity che hanno rilevato sottili differenze nel modo in cui il cervello funziona negli anziani con morbo di Alzheimer (MA) preclinico. Degli adulti con MA preclinico hanno nel cervello segni iniziali di malattia, come l'accumulo di proteine amiloide-beta (Aβ), però non hanno sintomi evidenti di declino cognitivo.

Il team di ricerca, guidato da Andreana Benitez PhD e Stephanie Fountain-Zaragoza PhD, ha usato una nuova tecnica di analisi delle scansioni cerebrali per costruire mappe individualizzate della funzione cerebrale. Ha quindi cercato di vedere se c'erano collegamenti tra dei cambiamenti sottili nella funzione cerebrale e le prestazioni cognitive declinanti, valutate con test comportamentali. Questo approccio potrebbe migliorare la capacità di studiare la fase preclinica del MA.

"Studi precedenti non avevano trovato un'associazione tra funzione cerebrale e comportamento nel MA preclinico", ha affermato la Benitez."Usando queste mappe individualizzate della funzione cerebrale, abbiamo trovato nel cervello una ragione potenziale dei cambiamenti cognitivi molto sottili in questa fase iniziale della malattia".

Rilevare sottili cambiamenti nella funzione cerebrale con una migliore mappatura cerebrale

La ricerca sulla fase preclinica del MA potrebbe aiutarci a capire come inizia e come progredisce la malattia. Tuttavia, i primi cambiamenti nella funzione cerebrale sono molto sottili e difficili da studiare. Con il finanziamento del progetto pilota da parte del South Carolina Clinical & Translational Research Institute, i ricercatori della MUSC hanno usato una nuova forma di mappatura cerebrale per rilevare questi effetti sottili.

Hanno esaminato l'attività cerebrale con un connettoma funzionale: un tipo di mappa cerebrale che misura come le diverse regioni cerebrali comunicano tra loro. Pensa al cervello come una grande città, ha detto la Fountain-Zaragoza, dove le regioni cerebrali sono raggruppate in quartieri collegati da autostrade. Il connettoma funzionale è come guardare l'attività in quella città: quanto c'è da fare all'interno di ogni quartiere e quanto bene scorre tra il traffico tra i quartieri.

I ricercatori si sono affidati a una forma più recente e altamente sensibile di analisi delle immagini, per valutare il modo in cui questi quartieri funzionano negli individui. La tecnica - il connettoma funzionale individualizzato - è stata sviluppata dal loro collaboratore Hesheng Liu PhD.

I collegamenti funzionali tradizionali usano una media del cervello di molte persone come mappa per le regioni cerebrali funzionali. Al contrario, il metodo di Liu può mostrare modelli unici della funzione cerebrale per ogni individuo.

"Abbiamo tutti le stesse parti funzionali del nostro cervello, ma sono posizionate in modo leggermente diverso, un po' come un'impronta digitale", ha detto la Fountain-Zaragoza. "Questo metodo crea un'impronta cerebrale individualizzata che riflette più accuratamente dove si trovano le diverse regioni funzionali nel cervello di ogni individuo".

Collegare al comportamento i sottili cambiamenti nella funzione cerebrale

I ricercatori hanno usato questa nuova tecnica di impronte digitali cerebrali per cercare sottili cambiamenti nella funzione cerebrale in 149 partecipanti da 45 a 85 anni di età senza segni di declino cognitivo. Tutti i partecipanti sono stati sottoposti a scansioni PET del cervello e sono stati divisi in due gruppi: con e senza prove di accumulo di proteine Aβ alla scansione. I partecipanti hanno anche avuto scansioni di risonanza magnetica, che hanno generato impronte digitali del cervello.

I ricercatori hanno quindi testato le prestazioni dei partecipanti di ciascun gruppo su dei test comportamentali di elaborazione delle informazioni. Hanno scoperto che alcuni cambiamenti nell'impronta cerebrale del cervello erano associati a elaborazioni peggiori delle informazioni nei partecipanti con accumulo di Aβ (=MA preclinico).

Nei partecipanti con MA preclinico, l'elaborazione delle informazioni era peggiore in quelli con connettività più grande del solito tra le reti, cioè con troppa attività sulle autostrade del cervello. Al contrario, l'elaborazione delle informazioni era migliore in quelli con una maggiore connettività all'interno della rete o con più attività cerebrale all'interno di quartieri importanti del cervello.

"Un cervello sano in genere ha un equilibrio nella connettività all'interno e tra le sue reti", ha affermato la Fountain-Zaragoza. "Abbiamo scoperto che nel MA preclinico, cioè quando è presente l'accumulo di amiloide nel cervello, questo equilibrio può essere interrotto, portando potenzialmente a una elaborazione non più efficiente delle informazioni".

Cosa ci dice lo studio

Lo studio mostra che i connettomi funzionali individualizzati possono rilevare sottili variazioni nella funzione cerebrale che potrebbero essere perse con altre tecniche di analisi di scansione cerebrale convenzionali. Suggerisce inoltre che le prime fasi dell'accumulo di Aβ potrebbero influire sulla funzione delle reti cerebrali anche prima che diventino evidenti i sintomi del declino cognitivo.

Infine, rivela che i cambiamenti nella connettività all'interno e tra reti cerebrali specifiche possono indicare i primi problemi con l'elaborazione delle informazioni. Questo squilibrio nella connettività potrebbe quindi essere un buon obiettivo per terapie che puntano a migliorare gli esiti per i pazienti con MA.

Prossimi passi

Con il rinnovato finanziamento delle sovvenzioni dal National Institute on Aging, Benitez e Fountain-Zaragoza prevedono di continuare il loro lavoro sul MA preclinico. Sperano di concentrarsi maggiormente sulla misura in cui i cambiamenti del cervello influenzano la progressione della malattia e anche esplorare nuovi trattamenti, come la stimolazione cerebrale, che possono aiutare a rallentarla.

"C'è molto buon lavoro volto per aiutarci a comprendere i primi segni e sintomi del MA", ha affermato la Fountain-Zaragoza. "Questa area di lavoro è importante per capire l'intero spettro della malattia e identificare chi potrebbe essere a rischio di svilupparla".