Stimolazione Magnetica Transcranica: plasticità e stroke


Il sistema nervoso è modificabile sulla base dello sviluppo e delle esperienze effettuate nel corso della vita,  mantenendo anche nell’individuo adulto, la capacità di riorganizzarsi sia in risposta ad una lesione, che all’addestramento. Il termine plasticità, descrive i diversi cambiamenti che avvengono a vari livelli di organizzazione neuronale, dalle molecole alle sinapsi e le reti neuronali a larga scala (mappe spaziali). Esempi sono i meccanismi d’auto-riparazione e di riorganizzazione delle connessioni neuronali, come l’utilizzazione di vie alternative funzionalmente omologhe ma anatomicamente distinte da quelle danneggiate, la sinaptogenesi, l’arborizzazione dendritica,  il rinforzo secondario all’esperienza di connessioni sinaptiche precedentemente esistenti sul piano strutturale, ma silenti funzionalmente (Rossini & Pauri, 2000). Esistono due strategie fondamentali per esaminare la plasticità. In un approccio longitudinale, gli individui vengono esaminati diverse volte nel corso dell’apprendimento o dello sviluppo, ad esempio, quantificando l’attivazione di determinate aree corticali per un compito cognitivo prima e dopo (a volte anche durante) l’addestramento. Gli approcci longitudinali sono anche utili per valutare il recupero funzionale in diverse patologie neurologiche, soprattutto se questo avviene in un periodo relativamente breve.  Una strategia alternativa è l’approccio trasversale che consiste nel confrontare la funzionalità neuronali di una determinata area cerebrale in con  diversi livelli  di abilità  nell’attuazione di un dato compito (Poldrack RA, 2000). Tale metodo  consente uno studio dello sviluppo nel corso di numerosi anni, ad esempio, Amunts e colleghi (1997) osservarono una relazione di proporzionalità  tra la lunghezza del giro precentrale ed il numero d’anni di pratica musicale. Allo stesso modo l’approccio trasversale si è rivelato utile nell’esaminare i fenomeni plastici che si verificano a seguito di danni cerebrali (esempio stroke), e che altrimenti richiederebbero diversi mesi o perfino anni di osservazione. Tali studi sono stati resi possibili dallo sviluppo di moderne tecnologie di imaging funzionale non invasive che traggono il loro segnali dall’attivazione neurale come la risonanza magnetica funzionale (fMRI), la magnetoencefalografia (MEG), la stimolazione magnetica transcranica (TMS) e le tecniche di elettroencefalografia ad alta definizione (HD-EEG). Il principio alla base di queste metodiche è che l’attività del cervello si associa a variazioni di differenti parametri fisiologici e biofisici che possono essere misurati in ciascun area: la scarica e la frequenza della medesima, i potenziali post-sinaptici, la sincronizzazione e la coerenza del firing dei neuroni.   Alcune metodiche (HD-EEG, MEG) analizzano direttamente tali parametri, mentre altre ne forniscono una misurazione indiretta, attraverso la quantizzazione delle variazioni differenziali locali del consumo di energia (metabolismo) o dell’afflusso di sangue, che sono dipendenti dalle variazioni di fabbisogno energetico nelle aree cerebrali più coinvolte in un determinato compito. Ognuna delle tecniche descritte, tuttavia, dimostra dei limiti in termini di discriminazione temporale o spaziale, di conseguenza, un imaging ad alta risoluzione spazio-temporale richiede l’integrazione di informazione da modalità di acquisizione di segnali multiple grazie a tecnologie integrate. Ad esempio, se la fMRI ha permesso di ottenere un segnale dalle variazioni nell’ossigenazione ematica e dalla perfusione locoregionale del cervello con una risoluzione spaziale di poche centinaia di micron è necessario ricorrere agli avanzamenti dell’HDEEG e della MEG per ottenere una stima dell’attività cerebrale con una risoluzione temporale dell’ordine dei millisecondi o frazione di essi. La TMS utilizza campi magnetici rapidamente  varianti  per attivare la corteccia cerebrale con una risoluzione temporale inferiore ad un secondo, ed una spaziale di 1 centimetro. La TMS può rilevare i cambiamenti dell’eccitabilità corticale in soggetti sani o in varie tipologie di pazienti, e permette di valutare in questi la possibile riorganizzazione delle mappe d’attivazione cerebrale. Un altro esempio è rappresentato dalla plasticità a livello delle cortecce associative, quando l’attivazione delle afferenze sensoriali periferiche appaiata con la TMS causa un incremento della eccitabilità corticale. Le altre tecniche di imaging funzionale (come la PET, la MEG o l’fMRI) analizzano più attentamente i fenomeni plastici che modificano la normale topografia cerebrale, dimostrata essere fisiologicamente simmetrica nei due emisferi se pur con un alta variabilità interindividuale. Studi neurofisiologici, utilizzando tali tecnologie, hanno dimostrato una modificazione di tale simmetria di rappresentazione corticale, sia in termini di posizione che d’estensione d’attivazione cerebrale,  sulla base dello sviluppo, dell’apprendimento e del recupero clinico. Recenti osservazioni inoltre, indicano che nei pazienti affetti da patologia cerebro vascolare  può non esserci corrispondenza tra l’attivazione neuronale e la rilevazione del segnale BOLD di risonanza funzionale (che trae origine da una risposta emodinamica), suggerendo la combinazione di diverse tecniche di imaging per una piena comprensione dei fenomeni di plasticità (Pineiro, 2002). Uno degli obiettivi che la ricerca nel campo si pone di raggiungere è  quindi conoscere il più precocemente possibile che livello di recupero ci si può aspettare in seguito ad uno stroke. Ciò è importante per riconoscere la prognosi e per la determinazione delle procedure riabilitative (Rossini et al 2003).

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