Imaging funzionale
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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
