Ricerche

Molto prima che l'Alzheimer possa essere diagnosticato clinicamente, le crescenti difficoltà a costruire mappe cognitive di nuovi dintorni possono preannunciare l'eventuale manifestazione clinica della malattia, secondo una nuova ricerca eseguita alla Washington University di St. Louis.

"Queste scoperte suggeriscono che, per rilevare i primissimi cambiamenti nella cognizione legati all'Alzheimer, un nuovo e potente strumento potrebbe essere rappresentato dalle attività di navigazione progettate per valutare una strategia di mappatura cognitiva", ha detto l'autore senior Denise Head, professore associato di scienze psicologiche e cerebrali. "Il compito di navigazione spaziale usato in questo studio per valutare le competenze della mappa cognitiva è più sensibile a individuare l'Alzheimer preclinico rispetto al compito psicometrico standard della memoria episodica".

L'Alzheimer preclinico denota la presenza di alterazioni nel cervello connesse all'Alzheimer che avvengono prima dello sviluppo dei sintomi che portano alla diagnosi. Le scoperte cognitive di questo studio, pubblicato nel numero di aprile del Journal of Alzheimer's Disease, sono coerenti con il punto del cervello dove emergono inizialmente gli effetti negativi della malattia, così come con la progressione della malattia in altre aree del cervello.

Ricerche precedenti avevano dimostrato che i problemi di navigazione affiorano presto nei soggetti con Alzheimer. Questi deficit possono essere associati con l'accumulo di placche amiloidi e di grovigli di tau e altri segni di deterioramento e di restringimento nella corteccia prefrontale del cervello, nell'ippocampo e nel caudato.

L'ippocampo, che è associato alla memoria a lungo termine, al riconoscimento di un nuovo ambiente e alla creazione di mappe cognitive, è ormai ben consolidato come bersaglio precoce dei danni legati all'Alzheimer. Danni simili insorgono anche nel caudato, che è associato con l'apprendimento e il movimento volontario.

"Le nostre osservazioni suggeriscono una progressione tale che l'Alzheimer preclinico è caratterizzato da atrofia dell'ippocampo e associato a difficoltà di mappatura cognitive, in particolare durante la fase di apprendimento", ha detto il primo autore Samantha Allison, studente di dottorato in psicologia alla Washington University. "Col progredire della malattia, peggiorano i deficit di mappatura cognitiva, viene coinvolto il caudato, ed emerge il deficit di apprendimento del percorso".

Una mappa mentale

Mentre questi deficit sono ben documentati nei pazienti con Alzheimer in stadio precoce, non sono stati ancora studiati nei pazienti apparentemente normali che possono progredire verso le fasi iniziali identificabili della malattia, una condizione nota come «Alzheimer preclinico».

In questo studio, i ricercatori hanno usato un esperimento di navigazione nel labirinto virtuale per capire se nell'Alzheimer preclinico possono essere rilevati problemi specifici di apprendimento del percorso e di costruzione della mappa cognitiva, che coinvolgono rispettivamente il caudato e l'ippocampo. Il progetto dell'esperimento si è basato sul fatto che gli esseri umani in genere trovano la strada nella vita usando due forme distinte di rappresentazione spaziale e di navigazione:

1. Con la navigazione egocentrica, le persone si basano sulla conoscenza del passato per seguire percorsi collaudati, passando in sequenza da un punto di riferimento ad un altro fino a raggiungere la destinazione.
2. Nella navigazione allocentrica, le persone familiarizzano con le loro grandi immagini dell'ambiente e creano una mappa mentale di punti di riferimento esistenti, riuscendo a tracciare i percorsi migliori disponibili e a trovare i collegamenti verso nuove destinazioni.

I partecipanti a questo studio sono stati divisi in tre gruppi sulla base di un test dei fluidi del cervello e del midollo spinale, che è in grado di rilevare i biomarcatori che prevedono lo sviluppo futuro di placche e grovigli collegati all'Alzheimer nel cervello. Le persone che sono clinicamente normali con questi marcatori sono considerati con Alzheimer preclinico.

Erano inclusi 42 individui clinicamente normali che mancavano dei marcatori del liquido cerebrospinale per l'Alzheimer, 13 individui clinicamente normali positivi per questi marcatori e quindi avevano l'Alzheimer preclinico e 16 soggetti con sintomi comportamentali documentati di Alzheimer in fase iniziale.

Tutti i 71 partecipanti allo studio hanno trascorso circa due ore su un computer, testati nella loro capacità di navigare in un labirinto virtuale costituito da una serie di corridoi interconnessi, con quattro disegni di carta da parati e 20 punti di riferimento. I partecipanti sono stati testati per due abilità di navigazione: come imparavano e seguire un percorso pre-impostato, e come formavano e usavano una mappa cognitiva dell'ambiente.

Ai partecipanti sono stati concessi 20 minuti per imparare un percorso specifico, o per studiare ed esplorare il labirinto con un joystick di navigazione. Sono stati quindi testati nella loro capacità di ricreare il percorso o di trovare la strada verso punti di riferimento specifici nell'ambiente.

"Le persone con marcatori cerebrospinali di Alzheimer preclinico hanno dimostrato notevoli difficoltà solo quando hanno dovuto formare una mappa cognitiva dell'ambiente, un processo di navigazione allocentrica di apprendimento del luogo associato alla funzione ippocampale", ha detto la Head. "Questo stesso gruppo di Alzheimer preclinico ha dimostrato poco, o nessun, deterioramento sui compiti di apprendimento del percorso, un processo di navigazione egocentrica associato più strettamente con la funzione del caudato".

Quando sono stati confrontati con partecipanti cognitivamente normali, che non avevano i marcatori di Alzheimer nel liquido cerebrospinale, quelli con Alzheimer preclinico hanno ottenuto punteggi più bassi nella loro capacità di imparare le posizioni degli oggetti nell'ambiente in relazione tra di loro, durante la fase di studio iniziale.

Anche se questi risultati suggeriscono un deficit nella capacità di formare una mappa cognitiva, i partecipanti con Alzheimer preclinico alla fine sono riusciti a superare queste carenze di apprendimento della mappa, andando quasi altrettanto bene dei partecipanti cognitivamente normali, nel corso di una successiva operazione di navigazione per trovare la strada.

"Questi risultati suggeriscono che le difficoltà a trovare il percorso sperimentate dalle persone con Alzheimer preclinico sono in parte legate a problemi ad acquisire le informazioni ambientali", ha detto la Head. "Anche se con un allenamento aggiuntivo possono imparare nuovi ambienti, la buona notizia è che sembrano conservare informazioni sufficienti per usare una mappa cognitiva quasi come le loro controparti cognitivamente normali".

Una diagnostica più sensibile?

La Head avverte che l'attuale studio ha diverse limitazioni, compreso un campione relativamente piccolo e la mancanza di informazioni dirette su aree e reti del cervello che hanno un ruolo nella navigazione spaziale e nel trovare la strada.

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Il team di ricerca rileva che la presenza di marcatori del liquido cerebrospinale per l'Alzheimer preclinico non garantisce che una persona svilupperà sicuramente l'Alzheimer pieno: "La ricerca futura dovrebbe esaminare se i deficit di mappatura cognitiva nell'Alzheimer preclinico sono associati ad un rischio maggiore di sviluppare l'Alzheimer sintomatico".

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Hanno collaborato allo studio Anne M. Fagan, professoressa di neurologia, e John C. Morris MD, direttore dell'Alzheimer’s Disease Research Center e professore emerito di neurologia. Il loro lavoro è stato finanziato dai NIH, mentre Samantha Allison ha ricevuto contributi dal National Institute on Aging.