Scopri Come l'Elettroencefalogramma Rivoluziona la Diagnosi Precoce dell'Autismo

Quando si parla di diagnosi di autismo, per la ricerca la parola d’ordine è “precoce”. È con una diagnosi precoce di autismo che possiamo intervenire il prima possibile, abituando il bambino e sollecitandolo in modo che possa sviluppare le competenze sulle quali è in difficoltà.

Secondo una ricerca condotta da un gruppo di scienziati americani, una prima indicazione di rischio per lo sviluppo dell’autismo potrebbe venire dall’elettroencefalogramma (EEG), un esame poco invasivo e relativamente semplice da eseguire.

Almeno questo è quello che suggerisce uno studio italo-americano pubblicato sulla rivista scientifica Clinical EEG and Neuroscience. Potremmo avere già gli strumenti per diagnosticare una delle patologie più complesse da individuare, ovvero l’autismo. Un semplice elettroencefalogramma (Eeg), infatti, può consentire di rilevare in fase precoce e in maniera pressoché automatica se un bambino è affetto o meno da disturbi dello spettro autistico.

Attraverso l’utilizzo di sofisticati sistemi di intelligenza artificiale, si possono riuscire a sfruttare tutte le informazioni necessarie per arrivare a distinguere i bambini autistici dai bambini affetti da altre patologie neuropsichiatriche e dai bambini a sviluppo tipico.

Cos'è l'autismo e perché la diagnosi precoce è importante

L’autismo è un disturbo molto complesso con varie manifestazioni e livelli di gravità. Proprio per questo si preferisce parlare di disturbi dello spettro autistico. In generale i pazienti affetti hanno deficit nella comunicazione sociale e di immaginazione, ossia un repertorio ristretto di interessi e comportamenti ripetitivi e stereotipati.

I disturbi dello spettro autistico hanno una certa familiarità e i bambini che hanno parenti malati sono più a rischio di presentarli.

Oggi i disturbi dello spettro autistico non possono essere diagnosticati prima dei 15-18 mesi d’età, perché i principali criteri diagnostici si riferiscono a comportamenti, come lo sviluppo del linguaggio, che non sono analizzabili nei bambini più piccoli. È in questo contesto che si inserisce lo studio.

La ricerca sull'EEG e l'autismo

Secondo una ricerca recentemente pubblicata sulla rivista Scientific Reports e condotta da un gruppo di scienziati americani, una prima indicazione di rischio per uno sviluppo dell’autismo potrebbe venire da un esame poco invasivo e relativamente semplice da eseguire.

I ricercatori F.H. Duffy e H. Als, rispettivamente del Dipartimento di Neurologia e del Dipartimento di Psichiatria del Boston Children´s Hospital, hanno sfruttato l´EEG (elettroencefalogramma) per studiare un ampio campione di bambini autistici e neurotipici.

Lo studio ha trovato che i bambini autistici presentavano una struttura di attivazione specifica delle regioni celebrali che indicava un´alterazione (in genere una riduzione) della connettività tra diverse aree cerebrali. Mentre l´alterazione della connettività riguardava diverse aree del cervello, la più evidente è stata nell´emisfero sinistro, nella zona deputata al linguaggio.

Duffy e Als si sono focalizzati su bambini con autismo classico che sono stati indirizzati per fare un´EEG da psichiatri, neurologi o pediatri al fine di verificare o meno la presenza di epilessia. Quelli in cui è stata confermata la diagnosi di epilessia sono stati successivamente esclusi dallo studio, così come i bambini che presentavano condizioni dello spettro autistico ad alto funzionamento (HFA, Asperger, PDD-NOS) e quelli con sindromi genetiche conosciute (X-Fragile, Rett), quelli con disturbi percettivi come cecità e sordità, quelli sotto medicazioni e quelli con una storia di problemi perinatali e neonatali (abuso di sostanze in gravidanza, nascita prematura, etc.).

Focalizzarsi su questo particolare sottogruppo dell´autismo ha permesso agli autori di ottenere risultati più omogenei, ma soprattutto permetterà, in seguito, di verificare se le diverse condizioni che da un punto di vista comportamentale rientrano nello spettro autistico, condividono o meno una stessa struttura neurologica.

I bambini autistici, 430 in tutto, sono stati selezionati in modo da non avere malattie genetiche conosciute o possibili danni in periodo fetale o neonatale. Il gruppo di controllo è stato selezionato da 554 bambini tipici di età compresa tra i 2 ed i 12 anni.

È stato condotto dai ricercatori del Boston Children’s Hospital, in collaborazione con l’Università di Boston e quella di San Francisco, nell’ambito dell’Infant Screening Project. Gli scienziati hanno analizzato l’EEG di 99 bambini considerati a rischio familiare e li hanno confrontati con 89 bambini non a rischio. L’indagine è di tipo spettrografico, differente dal normale EEG che si fa di routine in ospedale.

I risultati sono stati presi a diverse età - tre, sei e nove mesi, un anno, un anno e mezzo, due e tre anni - per seguire i bambini nel tempo. Poi sono stati analizzati con specifici algoritmi. Tutti i bambini sono inoltre stati sottoposti all’ADOS, il principale sistema diagnostico utilizzato per l’autismo. I ricercatori hanno così potuto osservare che i bambini in cui poi è stato confermato il disturbo dello spettro autistico presentavano schemi anomali dell’EEG.

La nuova ricerca si è svolta con l’analisi dei dati grezzi della registrazione elettroencefalografica attraverso un sistema di reti neurali sviluppato dal Centro Ricerche Semeion. Il metodo si chiama I FAST.Per cominciare sono stati considerati gli Eeg di due diversi gruppi di bambini americani con età compresa tra i 4 e i 14 anni, ciascuno costituito da 20 soggetti, i primi affetti da disturbi dello spettro autistico e i secondi da altri disturbi neuropsichiatrici, simili per età e rapporto maschio/femmina.

Successivamente, per ulteriore verifica sulla validità del sistema, sono stati considerati altri due gruppi di bambini. Il primo costituto da 25 soggetti italiani (15 autistici e 10 con sviluppo tipico) tra i 7 e i 14 anni di età i cui Eeg sono stati registrati a Villa Santa Maria. Il secondo costituito da altri 10 bambini autistici italiani tra i 25 mesi e i 37 mesi di età. Anche questa analisi ha dato esito positivo. L’accuratezza nel distinguere i soggetti con autismo da quelli appartenenti al gruppo di controllo e da quelli con altre patologie neuropsichiatriche ha infatti raggiunto il 95%. E anche nel caso dei bambini più piccoli, i cui Eeg sono stati utilizzati per un ulteriore riscontro, le reti neurali hanno consentito di riconoscere correttamente nove soggetti su dieci.

Tutto questo senza che i risultati venissero in alcun modo influenzati dall’età, dalla nazionalità, dall’etnia e da aspetti tecnici relativi l’acquisizione degli Eeg nei diversi contesti.

“Il metodo I FAST rappresenta una novità scientifica per l’analisi dei segnali temporali provenienti da molti canali in parallelo, come l’EEG, e tenta di trovare le invarianti con cui tutti i segnali si modificano l’un l’altro a diverse distanze temporali”, spiega Massimo Buscema, direttore del Centro ricerche Semeion.

“È come se un meccanico tentasse di capire la qualità di un motore stirando un’automobile nei modi più diversi per catturare il suo rumore caratteristico, a prescindere dalle accelerazioni o dalle stasi. E anche a prescindere dalla sequenza - continua - con cui ha pianificato i suoi test. Nel nostro caso il motore è un cervello e il suo suono sono le ampiezze, le frequenze e le fasi dei 18 segnali che l’EEG rileva su ogni persona. L’intero processo è implementato tramite diverse Reti Neurali Profonde, supervisionate e non supervisionate, che cooperano inconsapevolmente tra loro. Il risultato è il l’individuazione di una sorta di impronta digitale che ogni cervello in pochi minuti traccia in modo quasi invisibile nel proprio EEG”.

Per misurare l´interconnessione delle diverse aree del cervello sono state confrontate le letture di molteplici elettrodi posti sul cranio, quantificando il grado in cui ogni coppia di possibili segnali EEG, sotto forma di onde, era sincronizzata, fenomeno conosciuto in letteratura come coerenza. Se due o più onde raggiungono insieme picchi e valli, questo viene assunto come indice che quelle regioni celebrali sono strettamente connesse. Successivamente stata generata una matrice di coerenza attraverso la combinazione unica di oltre quattromila segnali e sono stati quindi estrapolati quelli che sembravano variare maggiormente da bambino a bambino. Da questi, sono stati evidenziati 33 fattori di coerenza in grado di distinguere consistentemente i bambini autistici dal gruppo di controllo in tutte le fascie di età studiate (2-4, 4-6 e 6-12 anni).

L´analisi è stata ripetuta 10 volte, dividendo ogni volta la popolazione studiata a metà ed usando la prima metà per individuare i fattori significativi e l´altra metà per verificare la validità dell´algoritmo diagnostico così ottenuto.

Questi fattori ci hanno permesso di determinare una regola di dicriminazione tra bambini autistici e neurotipici altamente significativa e replicabile. Non serve nulla oltre ad un´EEG. Il resto è fatto al computer. La scelta delle variabili è stata completamente neutrale, sono stati i dati raccolti a dirci cosa cercare.

Il ruolo dell'EEG nella diagnosi precoce: cautele e prospettive

“Bisognerà valutare nel tempo questo tipo di analisi, che per ora non può essere definita una diagnosi. Deve essere accompagnata da test come l’ADOS, utilizzato anche dagli autori dello studio.

“Il fatto che un sistema, addestrato su casi di bambini di età più avanzata, abbia comunque classificato correttamente anche nove dei dieci soggetti più piccoli - prosegue - sembra suggerire la presenza di un qualche marcatore dei disturbi dello spettro autistico a livello neurale fin dalla più tenera età, cosa che renderebbe possibile una diagnosi già nei primi mesi di vita”. Il prossimo obiettivo è, pertanto, quello di approfondire questa possibilità analizzando i risultati di Eeg effettuati su bambini con meno di 12 mesi di età, che stiamo cercando di reperire da Centri italiani ed esteri.

L’EEG non è l’unico metodo studiato per aumentare la possibilità di diagnosi precoce di autismo. Un altro è il metodo dell’eye-tracking, che consiste nel porre davanti al bambino delle immagini e seguire con strumenti appositi il suo sguardo. I ricercatori effettuano anche l’analisi del pianto. Nei neonati sani questo è modulato a seconda del bisogno che il bambino vuole esprimere (fame, sonno…), mentre nei bambini autistici risulta amorfo e piatto.

L'esperienza dell'ASST di Cremona

Il 2 aprile è la Giornata mondiale per la consapevolezza sull’Autismo. La Neuropsichiatria Infantile dell’Asst di Cremona si prende cura di 174 bambini e ragazzi interessati da questo disturbo. Dopo la diagnosi, il percorso di monitoraggio prosegue fino alla maggiore età, richiedendo esami diagnostici che possono rivelarsi particolarmente complicati per chi è interessato da questa condizione. Ad oggi, l'ASST di Cremona è tra i pochi centri regionali ad eseguire l’elettroencefalogramma, a partire dai primi mesi di vita.

«Grazie alle tecnologie e competenze presenti e alla collaborazione multidisciplinare, i nostri specialisti sono in grado di garantire l’intero percorso diagnostico» spiega Maria Teresa Giarelli, direttore della Neuropsichiatria Infantile aziendale. Ogni anno ne vengono effettuati 472 (406 a Cremona e 66 a Casalmaggiore), a cura degli specialisti della Neuropsichiatria infantile e della Neurofisiopatologia (afferente alla Neurologia).

«L'Asst di Cremona offre un contesto specializzato nel gestire esami strumentali per bambini con condizioni di elevata gravità», sottolinea Giacomo Piccini, neuropsichiatra infantile all’Ospedale di Cremona. «L'elettroencefalogramma (EEG) consente di valutare lo sviluppo cerebrale della persona, per capire se ci sono anomalie o se si sospettano crisi epilettiche, problematica che interessa il 25 per cento degli autistici, almeno una volta nella vita».

Prepararsi per l'EEG: consigli per i genitori

L’esame diagnostico dura circa venti minuti e si svolge in regime ambulatoriale, ma la preparazione inizia già a casa. Su indicazione dei terapisti e dei medici di competenza, i genitori o i caregiver illustrano ai giovani pazienti ciò che accadrà in ospedale.

«Per spiegarlo ci sono storie sociali illustrate - aggiunge Mattia Sallemi, neuropsichiatra infantile - che attraverso la narrazione mostrano ai bambini come viene effettuato l’esame. Dal punto di vista sensoriale, basta una cuffia di plastica e del gel per simulare le sensazioni che il bambino proverà».

Molti genitori ci chiedono se l’esame sarà doloroso e se il figlio sarà sottoposto a radiazioni: «È importante tranquillizzarli - aggiunge Maria Rosa Mari, assistente sanitaria - Come un elettrocardiogramma, l’elettroencefalogramma è una semplice registrazione dell’attività elettrica del cervello».

Per garantire la buona esecuzione dell'esame, gestire bene la fase preliminare è molto importante: «L’accoglienza è da sempre al primo posto: già al momento della prenotazione riserviamo loro il tempo e lo spazio necessari ad effettuare l’esame in tranquillità. Qui possono fare colazione, distrarsi, abituarsi all’ambiente e prepararsi a ciò che li aspetta».

Come sottolinea Valentina Lanza, tecnico di Neurofisiopatologia, «Il paziente autistico ha bisogno di sapere a cosa va incontro: durante l’esecuzione, spieghiamo passo a passo tutto ciò che facciamo per farli sentire a loro agio. Questo permette una migliore registrazione del risultato e maggiore benessere per loro».

In caso di bambini molto piccoli o in condizioni di particolare agitazione è possibile richiedere la sedazione, su parere favorevole del medico e in collaborazione dagli anestesisti dell’Ospedale.

Aumento delle diagnosi e preoccupazioni dei genitori

In linea con il trend regionale, negli ultimi anni si è registrato un aumento di diagnosi annue consistente (+20%), che in buona parte deriva dalla maggiore consapevolezza del disturbo e dalla possibilità d’individuarlo già nelle prime fasi di vita.

Come spiega Cristina Regonelli, responsabile del Nucleo funzionale Autismo, «La prima visita in Neuropsichaitria infantile può essere fatta anche in età prescolare su indicazione del pediatra di riferimento, a fronte di un ritardo del linguaggio, disturbi del comportamento o dell’attenzione. Il percorso diagnostico può durare dai 4 ai 6 mesi: «Trattandosi di età evolutiva, c’è sempre un margine di cautela nel dare una diagnosi accurata. Se si tratta di autismo, si concorda con i genitori la presa in carico da parte di Asst o di altri centri specializzati, definita in base al singolo caso».

Mio figlio diventerà autonomo? Potrà guarire? Sara in grado di fare una vita “normale”? Queste sono alcune delle domande che gli specialisti della Neuropsichiatria Infantile ricevono più spesso.

«Le principali preoccupazioni dei genitori riguardano l’evoluzione della crescita dei loro bambini - aggiunge Regonelli - Per rispondere possiamo solo concentrarci su micro-obiettivi definiti in base allo sviluppo del bambino. Ognuno è diverso, come diverso sarà il percorso che li aspetta».

L'EEG e l'epilessia nei disturbi dello spettro autistico

L’epilessia è il più comune disturbo del SNC associato all’autismo, con prevalenza che varia da 7 a 46%. I dati confermano che epilessia e anomalie EEG sono comuni nei DPS.

Il 40,7% presentava anomalie EEG (31,4% senza epilessia, 9,3% con Epilessia) con maggiore prevalenza nelle femmine (52,6% vs. 37,4%). Il 62% presentava anomalie EEG focali e il 66% un Ritardo Mentale (RM). I pz senza anomalie EEG avevano valori medi di QI minori (QI 58,8 vs. QI 68,6) e punteggi medi alla CARS elevati (35,6 vs. 39,8:p<0,01) rispetto al gruppo con EEG nella norma. Si sono evidenziate correlazioni positive tra anomalie EEG e gravità dei sintomi (p<0,01) e RM (p<0,01).

Una parte della letteratura sostiene che alcuni sintomi dell’autismo potrebbero derivare da un’alterata connettività cerebrale. Studi di Neuroimaging su individui affetti da autismo hanno messo in evidenza la presenza di profili di “sincronizzazione” cerebrale che differiscono da quelli presenti nei gruppi di controllo.

Sembra che soggetti con ADHD e ASD mostrino un'alterata sincronizzazione dell’attività elettrica fra i due emisferi cerebrali. La superficie dell’encefalo è sede di potenziali bioelettrici spontanei che si modificano a seconda dello stato di riposo o di attività del soggetto. I potenziali di superficie sono, principalmente, il risultato dell’attività dei neuroni corticali piramidali disposti in corrispondenza dell’area corticale sottostante l’elettrodo, durante analisi EEG.

L’ADHD non è fra i disturbi dello spettro autistico, ma ha alcuni degli stessi sintomi. Per effettuare il confronto tra tre gruppi di bambini maschi (6-10 anni) è stato utilizzato il Brain Monitor, un valido ed apprezzato apparecchio che funziona attraverso un software per la rilevazione ed analisi delle onde cerebrali su due canali (Analisi EEG).

Questo strumento permette di rilevare in tempo reale sincronizzazione dell’attività elettrica cerebrale tramite due elettrodi posti sui lobi frontali e due vicino alle zone postero auricolari. Il software proprietario permette di avere la visualizzazione delle onde cerebrali ed anche la loro analisi mediante la Trasformata di Fourier.

I risultati ottenuti mostrano che la percentuale di sincronizzazione emisferica nell’arco di dieci minuti di registrazione, nelle locazioni frontale 1 (F1) e frontale 2 (F2) del gruppo di controllo, è vicino ai valori medi posti fra 60% e 90%, mentre i gruppi AD/HD e ASD, oltre a presentare valori medi inferiori al 40%, presentano indici di dispersione con valori molto distanti dagli indici di posizione, tra cui sono stati evidenziati numerosi picchi negativi (ossia al di sotto della linea mediana di zero) per prolungati periodi di tempo.

I risultati riportati indicano, in entrambi i casi (AD/HD e ASD), alterata sincronizzazione dell’attività elettrica fra i due emisferi cerebrali e, di conseguenza, come riportato in letteratura, ciò potrebbe essere causa di situazioni di forte stress/ansia e una alterata comunicazione dovuta ad una anomala connessione funzionale tra i due emisferi.