Imaging funzionale

Recenti sviluppi in
neuropsicologia clinica
Giuseppe Sartori
Università di Padova
Email: [email protected]
Disturbi organici e disturbi funzionali
Disturbi organici (es. schizofrenia)
Disturbi funzionali (es. fobia )
Posizione originata dalla impossibilità di visualizzare la
microstruttura e il funzionamento cerebrale
Dominante fino al momento dello sviluppo delle
neuroimmagini funzionali
Attualmente
Disturbi psichici
Con correlati neurali
Macrostrutturali
Con correlati neurali
Funzionali e microstrutturali
Si evidenziano a TAC e MRI
Si evidenziano a PET, fMRI,
VBM-MRI
Es. Fobia, DPTS
Es. Afasia, Alzheimer
LA RISONANZA MAGNETICA
La risonanza magnetica è divenuta indagine
medica diagnostica di elezione in molte
patologie, con possibilità di studiare ogni
apparato umano sotto qualunque angolo di
incidenza, individuando natura e
composizione biologica degli organi
LA RMI STRUTTURALE
VANTAGGI nell’uso della RMI
• Nessun effetto dannoso a causa di radiazioni
ionizzanti
• Buona risoluzione spaziale e di contrasto
• Possibilità di simultaneo multislice imaging
• Assenza di artefatti ossei
• Possibilità di imaging vascolare non invasivo
• Possibilità di imaging funzionale e metabolico
• Possibilità di usare metodi di contrasto a bassa
tossicità
• Opportunità di realizzare procedure interventistiche
IMAGING FUNZIONALE
fMRI
La strumentazione necessaria
Meccanismo BOLD
Attività cerebrale
Consumo di ossigeno
Flusso sanguigno cerebrale
Ossiemoglobina
Deossiemoglobina
Suscettibilità magnetica
T2*
Intensità del segnale
MRI
Poprietà magnetiche della
Deossiemoglobina e
dell’Ossiemoglobina
Deossiemoglobina: paramagnetica (c > 0)
paramagnetica in relazione al tessuto circostante
Ossiemoglobina: diamagnetica (c < 0)
isomagnetica in relazione al tessuto circostante
L’ossiemoglobina e la
deossiemoglobina durante l’attivazione
cerebrale
Riposo
Attivazione
Flusso cerebrale normale
Flusso cerebrale maggiore
Ossiemoglobina
Deossiemoglobina
Come si genera il segnale fMRI
VANTAGGI nell’uso della fMRI
Rispetto alla PET, la fMRI:
• ha risoluzione temporale migliore
• si basa su un segnale intrinseco che non richiede
alcun tipo di tracciante
• Le misurazioni ottenute per fMRI dell’attività legata
al compito svolto dal soggetto in sede sperimentale
possono essere rapportate direttamente alle
immagini anatomiche tridimensionali del soggetto
ricavate con la stessa tecnica.
POSSIBILI APPLICAZIONI
DELLA fMRI
• Neurologia
• Neuroradiologia e radiologia interventistica
• Neurochirurgia
• Neuropsichiatria
• Neuropsicologia
• Psicofarmacologia
• Neuroscienze cognitive
fMRI: perché?
Strumento di elezione nei seguenti ambiti clinici:
•
•
•
•
•
•
Accidenti cerebrovascolari
Anomalie metaboliche
Tumori cerebrali
Epilessie
Malattia di Alzheimer e morbo di Parkinson
Schizofrenia
La fMRI viene usata per
studiare i correlati neurali
Dei meccanismi mentali nel
soggetto normale
Valori morali
Alterati nella Psicopatia, nella schizofrenia
Menzogna
Bloccare la risposta automatica per produrre la menzogna
Scelte e decisioni e
preferenze
Cognizione sociale
Controllo degli impulsi
Impulsività ed inibizione delle risposte.
Più alta è la capacità di inibire le risposte impulsive e maggiore
È l’efficienza del lobo frontale
Alterati nella Psicopatia, alcuni Disturbi di personalità, Schizofrenia
Usata per studiare la
maturazione cerebrale
e studiare i correlati
neurali della maturazione
psicologica
Regioni con aumento
densità sinapstica fra 7 e
12 anni
Viene usata per studiare i correlati neurali dei
disordini psichici
Che una volta venivano chiamati funzionali
Riduzione della
Grey Matter
Density
nella
Schizofrenia
Metodo vbm
Anche disturbi
pers.
Il correlato neurale dimostrabile
Disturbi di personalità
Riduzione di volume
Amigdala nei disturbi
Borderline di
Personalità
L’imaging funzionale come predittore della
schizofrenia
Neural dysfunction and violence in
schizophrenia:
An fMRI investigation
Limbic over-activity in depression during
preserved performance on
the n-back task
Che cosa succede nel cervello dei
pazienti che rispondono alla
psicoterapia?
Terapia della Balbuzie
Potenziali evocati
O
Potenziali evento-correlati
Definizione dei PE
• Modificazioni dell’attività elettrica del
cervello in risposta a:
- stimoli ambientali (ad es.
presentazione di un suono)
- processi cognitivi (ad es. decidere se
una frase è grammaticalmente corretta)
- preparazione di movimenti
ANALISI PE:
•AMPIEZZA
•LUNGHEZZA D’ONDA
•TOPOGRAFIA
Principali tipi di PE
•
•
•
•
•
•
•
Potenziali sensoriali (< 100 ms)
N100, P100
MMN e N2
P300a e b
N400
Potenziale di prontezza motoria
Variazione contingente negativa
COMPONENTI di PE :
P300
La P300 e’ una componente ERP endogena (si osserva anche in assenza di
stimolo) che compare in risposta a stimoli rilevanti ma rari.
Il classico paradigma per evidenziare la P300 e’ l’ ‘oddball task’, compito in
cui il soggetto e’ istruito a rispondere al più raro di una serie di stimoli.
L’ampiezza della P300 e’ maggiore quanto e’ minore la probabilità di
comparsa dello stimolo. Inoltre, la sua latenza è funzione del tempo
necessario per analizzare lo stimolo.
La P300 rifletterebbe il cambiamento o l’ aggiornamento del modello interno
con cui il soggetto svolge il compito e interagisce con gli stimoli esterni.
COMPONENTI di PE :
MMN
COMPONENTI di PE :
N400
La componente N400 degli ERP e’ un indice di incongruenza
semantica. Ai soggetti e’ presentata una frase la cui ultima
parola e’ congruente o meno con il significato della frase:
Mi piace bere il te’ con zucchero e limone.
Mi piace bere il te’ con zucchero e calza.
La N400 si osserva anche quando figure anomale (o
incongruenti) sono mostrate durante l’ascolto di una frase, o
quando la frase presenta una violazione sintattica.
Vantaggi e svantaggi degli ERP
Vantaggi:
- Ottima risoluzione temporale (accuratezza circa 1 msec)
- Basso costo e semplicita’ della tecnica
- Molte componenti ‘periferiche’ e ‘centrali’ degli ERP sono note
(P300, N400)
- Poco invasivi
Svantaggi:
- Risoluzione spaziale molto povera
- Necessita’ di numerose prove per estrarre i potenziali
- Numerosi artefatti, soprattutto dovuti ai movimeneti oculari
(ammiccamento) e allo stato di tensione dellla mandibola