Ippocampo e Risonanza Magnetica: Tecnica e Applicazioni

La demenza di Alzheimer (DA) rappresenta una percentuale significativa di tutte le demenze, con una prevalenza del 4,4% nella popolazione ultra sessantacinquenne. I segni e i sintomi di tali condizioni sono molto vari, ma sommariamente si può considerare che vengano compromesse, in varia misura e combinazione: la memoria, la comunicazione e il linguaggio, la capacità di concentrarsi e di prestare attenzione, il ragionamento e il giudizio, la percezione visiva.

Negli ultimi anni si è posta molta attenzione alla rilevazione delle forme iniziali di decadimento cognitivo, che meglio di altre possono prestarsi ad una eventuale cura. Si parla in questo caso di MCI (Mild Cognitive Impairment): individui che hanno deficit cognitivi maggiori rispetto a quelli che statisticamente si possono aspettare per la loro età e istruzione, ma che non interferiscono significativamente con le loro attività giornaliere.

Le possibilità sono in realtà molte, alcune più comuni e frequenti, altre decisamente più rare. Nelle demenze primarie siamo di fronte a processi degenerativi progressivi. Nel caso delle demenze secondarie il decadimento cognitivo sarà invece una conseguenza di altre malattie che lo causano.

Prima fra tutte, vista l’elevata frequenza, deve essere ricordata la demenza vascolare, generata da lesioni su base ischemica del parenchima cerebrale: la malattia di base sarà in questo caso quella a carico delle arterie e del sistema circolatorio. E’ abbastanza intuitivo che il riscontro ad un esame neuroradiologico di una patologia specifica alla base del deterioramento cognitivo cambia completamente l’iter terapeutico successivo.

Alcune classificazioni identificano a tal proposito le cosiddette forme “reversibili” di demenza, nel senso che possono essere efficacemente curate, portando ad un arresto nella progressione dei sintomi o anche ad un loro miglioramento. Questo è un argomento molto delicato.

Nell’immaginario collettivo c’è l’idea, errata, della risonanza magnetica come strumento definitivo per porre diagnosi di demenza degenerativa come l’Alzheimer. Questo non è assolutamente vero. Deve essere ben chiaro che la diagnosi di una forma degenerativa di demenza si pone assemblando molti dati diversi, componendo una specie di puzzle.

Fra le varie caselle da considerare ci sono quelle riguardanti l’anamnesi, ovvero il colloquio con il paziente ed i parenti per valutare la tipologia dei disturbi, la loro evoluzione nel tempo, la loro influenza sulle attività di vita quotidiana e così via. Saranno poi importanti la visita medica, gli esami di laboratorio ma soprattutto l’esecuzione di test neuropsicologici specifici.

Oltre a tutto ciò, come detto, sarà opportuno eseguire un esame di neuroimmagine. Ma quali sono gli esami di neuroimmagine da eseguire? La prima è di più facile esecuzione sia perchè facilmente disponibile, sia perchè è di esecuzione più veloce e quindi meglio tollerata anche da pazienti poco collaboranti.

E’ da segnalare che se condotta con alcuni accorgimenti particolari può anche dare informazioni aggiuntive sulle demenze degenerative: l’integrazione dell’esame standard con immagini ulteriori prescritte con modalità specifiche possono permettere al neuroradiologo l’esecuzione di alcune misurazioni. Si tratta di eseguire in sostanza una valutazione delle dimensioni della testa dell’ippocampo per confrontarla tramite opportune tabelle con le dimensioni attese negli individui sani di pari età. E’ fondamentale che tali misurazioni siano eseguite nel modo corretto, secondo precisi dettami, da un neuroradiologo esperto.

Risonanza Magnetica: un'analisi approfondita

La Risonanza Magnetica fornisce delle opportunità ulteriori, per quanto sia un po’ più complessa da eseguire. Potranno con essa essere visualizzati con accuratezza tutta una serie di possibili danni parenchimali cerebrali che denunciano possibili demenze causate da disturbi metabolici. Inoltre permette di ottenere alcune misurazioni cosiddette morfometriche: si potrà valutare ancora una volta il grado di trofismo delle teste ippocampali attraverso opportune scale di valutazione ma anche il grado di atrofia corticale globale.

I ricercatori del laboratorio di Neuroinfomatica del Fatebenefratelli hanno identificato delle “curve di invecchiamento” (ovvero percentili) che permettono di identificare la presenza/assenza dell’atrofia ippocampale in tutti quei soggetti che si sottopongono ad una MRI volumetrica. In effetti, le curve di invecchiamento percentilare ottenute da una popolazione di controllo mostrano graficamente gli andamenti della volumetria dell’ippocampo tra i 55 e i 90 anni di età. Per misurare la volumetria della regione ippocampale, spiega il Dott.

La Risonanza Magnetica per Immagini (MRI) fornisce immagini che evidenziano le strutture cerebrali. L’immagine a sinistra mostra l’anatomia cerebrale (MRI). La fMRI è una tecnica che utilizza le proprietà magnetiche dei nuclei degli atomi costituenti la materia e il nostro corpo. I segnali di risonanza delle molecole magnetizzabili vengono misurati mediante l’aiuto di campi magnetici e onde radio.

Quando eseguiamo un compito (ad esempio un movimento della mano, la lettura di una parola, la percezione di una figura) alcune aree cerebrali specifiche vengono reclutate per lo svolgimento del compito. Le aree che vengono reclutate nel compito sono anche quelle in cui viene bruciato più ossigeno.

Di conseguenza varia il rapporto tra ossiemoglobina e deossiemoglobina presenti nelle aree reclutate dall’attivazione. Tale variazione viene rivelata dal segnale di risonanza magnetica e tradotta in immagini utilizzabili in pratica. L’attivazione corticale è associata con l’afflusso di emoglobina ossigenata in eccesso.

L’ossiemoglobina, non paramagnetica, espelle la deossiemoglobina paramagnetica dai capillari e dalle venule in prossimità dei distretti attivi, ed in questo modo viene variato il rapporto tra ossiemoglobina e deossiemoglobina presenti nei distretti reclutati dall’attivazione. Tale variazione viene rivelata dal segnale di risonanza magnetica.

I pazienti vengono sottoposti ad una valutazione neuropsicologica prima di eseguire l’esame fMRI, ovvero delle funzioni linguistiche, di memoria, visuo-percettive, attentive - di controllo e motorie. Durante l’esame la testa del paziente viene posizionata in una bobina a radiofrequenza. Durante le misurazioni il tessuto cerebrale è esposto ad un campo magnetico e a brevi sequenze di onde radio. Il campo magnetico (1.5 o 3 Tesla) e le onde radio non vengono percepiti dal paziente.

Le onde radio fanno oscillare le molecole nei tessuti. Queste molecole oscillando emettono dei segnali, cioè risuonano. I segnali emessi vengono rilevati e successivamente analizzati da un computer. Le immagini di attivazione che vediamo non sono delle foto istantanee perché la fMRI, a differenza della MRI su cui comunque si basa, non produce immagini dirette di quello che avviene nel cervello. Sono frutto di un’elaborazione di dati (statistica) e raffigurano un effetto secondario dell´attività neuronale (che è molto più rapida). Sono delle mappe della distribuzione di questo effetto su tutto il cervello.

Durante l’esame di fMRI il paziente si stende su un apposito lettino, in una posizione confortevole, e viene introdotto all’interno dell’apparecchiatura. Il paziente è in continuo contatto con il personale e con il medico. Le immagini e le istruzioni vengono presentati mediante speciali occhialini posizionati sugli occhi del paziente, e le cuffie. Gli stimoli possono essere visivi (delle figure, dei filmati o delle frasi da leggere) o uditivi (dei suoni, delle parole o delle frasi), oppure tattili (mediante stimolazione tattile del dorso della mano destra o sinistra). I pazienti a volte devono rispondere premendo dei pulsanti.

Viene posizionato un tastierino, che serve a dare le risposte. Durante le misurazioni è estremamente importante mantenere la testa ferma il più possibile perché i movimenti disturbano l’acquisizione delle immagini. Durante l’acquisizione delle immagini ai pazienti viene chiesto di eseguire dei semplici compiti. Si alternano delle fasi di riposo con delle fasi attive di svolgimento di un compito. Infatti, l’attività neurale che è associata con un compito cognitivo specifico viene rilevata mediante il confronto tra le fasi di riposo e le fasi attive che si alternano a blocchi.

I pazienti eseguono vari test come visione di video, ascolto di suoni, percezione, memorizzazione, e premono alcuni pulsanti. Vengono dunque utilizzati dei semplici compiti in grado di attivare le aree cerebrali responsabili. I compiti vengono scelti in base alla localizzazione ed estensione della lesione e in base alla valutazione delle funzioni cognitive eseguita prima della Risonanza.

La prima funzione ad esser ricercata e quella ancora più frequente ed affidabile è LA FUNZIONE MOTORIA. Durante il mappaggio motorio, si chiede di muovere i diversi distretti corporei. Lo scopo è di identificare la rappresentazione corticale della mano, del piede e della bocca, in modo da evitare di toccare, durante l’intervento tali aree, diminuendo così il rischio di creare una paresi.

FUNZIONI LINGUISTICHE Localizzazione delle aree linguistiche: i compiti linguistici possono i) determinare la dominanza emisferica per il linguaggio e ii) localizzare le aree corticali linguistiche. Questo test (rotazione mentale) implica la visione di fotografie che rappresentano delle mani ruotate in diverse posizioni nello spazio. Il paziente deve identificare semplicemente se si tratta di una mano destra o di una mano sinistra. E’ una funzione che ci permette di fare trasformazioni della posizione di oggetti nello spazio.

Per mappare le aree uditive, usiamo un compito di ascolto e di riconoscimento di suoni ambientali, come ad esempio ascoltare e denominare il fischio di un treno, il miagolio di un gatto, un applauso.

Essere consapevole e capace di interagire socialmente è cruciale nella vita di ogni giorno. Corrisponde alla capacità di comprendere le intenzioni degli altri, ossia la teoria della mente.

L’analisi di queste aree ci informa su alcuni aspetti emotivi dei pazienti, utili in un inquadramento generale del paziente.

Studiamo anche funzioni importanti che correlano con l’attività che il paziente svolge, in quanto un danno di quest’area potrebbe condizionare lo svolgimento di questa attività.

In fase preoperatoria possiamo ottenere diverse informazioni sulle funzioni cerebrali che sono in prossimità della lesione che dovremmo asportare. Nella maggioranza dei casi le funzioni sono state spostate ai bordi della lesione il che facilita la chirurgia. Meno frequentemente ci sono funzioni all’interno della lesione per cui siamo obbligati a lasciare del tessuto lesionale. Sono stati fatti diversi esempi, quelli del movimento e sensibilità insieme e quelli legati alla parola sono i più importanti e vanno salvaguardati.

Utilizzata nella pratica clinica ed in ambito di ricerca, la risonanza magnetica (MRI) contribuisce in larga misura alla comprensione della fisiopatologia di malattie neurodegenerative, quali ad esempio la Malattia di Alzheimer (AD). L’atrofia dell’ippocampo è uno dei biomarcatori osservabili sia nel decadimento cognitivo lieve (MCI) sia nella Malattia di Alzheimer (AD). Recentemente, i ricercatori si sono concentrati nella comprensione dei cosiddetti “sottocampi” di questa struttura cerebrale.

L’obiettivo è riuscire a valutare la corrispondenza tra atrofia di una determinata area ed decadimento cognitivo. La maggior parte degli studi effettuati ha evidenziato un’atrofia focale del sottocampo CA1 nei primi anni di sviluppo, ossia nella pre-demenza. Un modello di atrofia focale quindi, che permette di migliorare la precisione diagnostica in fase di MCI. de Flores R. et al. L’atrofia dell’ippocampo, come evidenziato mediante esami di risonanza magnetica (MRI), è uno dei più validati e più largamente utilizzati biomarcatori della malattia di Alzheimer (AD). Tuttavia la sua accuratezza diagnostica, in termini di sensibilità e la specificità, non è elevata, da cui nasce la necessità di trovare misure di MRI migliori.

Basandosi sui dati neuropatologici che mostrano una differente vulnerabilità delle diverse regioni dell’ippocampo ai processi di AD, i ricercatori di neuroimaging hanno cercato di catturare i corrispondenti cambiamenti morfologici interni all’ippocampo attraverso la MRI. Gli autori di questa review offrono una panoramica degli sviluppi metodologici che consentono la valutazione della morfologia delle sottoregioni ippocampali in vivo, e riassumono i risultati degli studi sugli effetti che AD ed il normale invecchiamento hanno su queste strutture.

La maggior parte degli studi considerati hanno evidenziato un’atrofia focalizzata nella sottoregione CA1 nelle fasi precoci di AD (negli stadi di predemenza o addirittura preclinici), prima che l’atrofia diventi sempre più diffusa nella fase di demenza, in linea con la letteratura patologica. Studi preliminari hanno dimostrato che prendendo in considerazione il pattern di atrofia localizzata invece che la classica volumetria dell’intero ippocampo, aumenta l’accuratezza diagnostica nella fase di deterioramento cognitivo lieve (fase di MCI).

Emergono tuttavia dati contrastanti per quanto riguarda i cambiamenti strutturali delle regioni ippocampali nell’invecchiamento normale e le correlazioni tra il volume di queste regioni e le abilità di memoria, probabilmente a causa della vasta eterogeneità nei metodi utilizzati tra i diversi studi. In generale, le analisi mirate alla sottoregioni ippocampali hanno dimostrato essere una tecnica promettente per gli studi sull’AD.

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