Appunti di Neuroscienze sperimentali in ambito clinico su struttura cervelletto

CALCOLARE INDICI QI

Ci sono delle tabelle di conversione già impostate dove basta vedere all’interno di quale

percentuale ricade il nostro punteggio. 95%.

Si utilizza l’intervallo di confidenza del



Rp: i percentili sono degli indicatori statistici utilizzati per confrontare un valore rispetto a quelli

di una popolazione di riferimento.

Intervallo di confidenza: l’intervallo di confidenza al 95% indica una probabilità pari al 95%

che il punteggio vero del soggetto sia tra quello indicato.

TECNICHE DI NEUROIMAGING NELLO STUDIO DEL CERVELLETTO

Le principali tecniche si suddividono in strutturali e funzioni.

Tecniche strutturali = mostrano l’anatomia, identificando malformazioni, lesioni o atrofie,

tra queste:

Risonanza magnetica strutturale (MRI): usa campi magnetici e onde radio, ha

 un’alta risoluzione spaziale ed evidenzia dettagli anatomici (corteccia, ventricoli,

tumori);

Tomografia Computerizzata (TC o TAC): usa raggi x, utilizzata soprattutto per le

 emergenze (emorragie, traumi cranici) ma meno precisa della risonanza per il tessuto

cerebrale;

Angiografia cerebrale: visualizza i vasi sanguigni, può essere fatta con TAC ed è utile

 per aneurismi o malformazioni vascolari;

Voxel-Based Morphometry (VBM): quantificazione dei volumi cerebrali e cerebellari

 di sostazna grigia e bianca;

Diffusion Tensor Imaging e Trattografia: quantificazione del danno microstrutturale

 della sostanza bianca.

Tecniche funzionali = misurano l’attività, spesso associata a compiti cognitivi o stimoli, tra

queste:

fMRI: misura variazioni nel flusso sanguigno (BOLD signal), non è invasiva ed ha un alta

 risoluzione spaziale e buona risoluzione temporale.

In compiti cognitivi o in resting-state, studia la connettività funzionale tra regioni

o spazialmente distinte.

PET: usa traccianti radioattivi per studiare il metabolismo o la neurochimica, bassa

 risoluzione spaziale e temporale rispetto alla fMRI;

EEG: registra l’attività elettrica tramite elettrodi sullo scalpo, eccellente risoluzione

 temporale ma scarsa spaziale;

MEG: misura i campi magnetici generati dall’attività neuronale, alta risoluzione

 temproale e spaziale.

TECNICHE STRUTTURALI

La Risonanza Magnetica Nucleare (RM):

è una tecnica di diagnostica per immagini non invasiva, che permette l’acquisizione di

immagini strutturali in tre dimensioni sfruttando specifici processi biochimici.

Viene utilizzata in moltissimi campi, ma si rivela molto utile soprattutto in ambito neurologico

per lo studio dell’encefalo e del midollo spinale.

Fornisce due tipi di immagine: tornano

Sequenza pesata in T1: Si misura quanto velocemente i protoni al loro

 allineamento lungo l’asse del campo magnetico (asse Z) dopo un impulso

radiofrequenza. scuro, brillante,

il liquido cefalo-rachidiano appare il grasso è la sostanza bianca

o intensità media.

e grigia è di rapidamente

I tessuti con tempi brevi (grasso) tornano



all’equilibrio e appaiono bianchi, mentre i tessuti con

lentamente

tempi lunghi (liquido) tornano in equilibrio e

appaiono scuri;

scarsa sensibilità

Ha una per modificazioni patologiche del

o tessuto (utilizzo di MDC);

Miglior dettaglio anatomico, utilizzati quindi maggiormente per individuare

o lesioni. quanto velocemente

Sequenza pesata in T2: Si misura i protoni perdono coerenza di

 fase nel piano trasversale dopo l’impulso; quindi, quanto tempo impiegano i protoni a

‘’disallinearsi’’ tra loro. brillanti,

I liquidi appaiono anche il grasso è abbastanza

o chiaro, scura.

mentre la sostanza grigia risulta più

I tessuti con molta acqua (edema, liquido cerebro-

 tempo lungo

spinale) hanno un e mantengono il segnale

più a lungo, pertanto risultano chiari, mentre i tessuti

tempo breve

solidi (muscoli, ossa) hanno un e appaiono

scuri.

Minor maggior sensibilità;

dettaglio anatomico rispetto alla T1 ma

o È in grado di captare facilmente tutte le modificazioni patologiche che appaiono

o iperintense (bianche).

Più adatta per infiammazioni, edema e tumori.

o

In uno studio di Leggio e colleghi del 2011, si è indagato il ruolo del cervelletto nelle funzioni

cognitive ed affettive tramite un paradigma di fMRI, dimostrando che è effettivamente

(cognitive-affective

coinvolto in queste funzioni cerebellum) e che lesioni cerebellari possono

causare la cosiddetta sindrome cognitivo-affettiva cerebellare, caratterizzata da deficit nel

linguaggio, funzioni esecutive, memoria visuo-spaziale capacità di sequenziamento.

e

Le attività cerebellari nei soggetti sani, osservate tramite fMRI, dimostrano che specifiche aree

del lobo posteriore del cervelletto sono associate a diverse funzioni cognitive,

indipendentemente dall’organizzazione somatotopica motoria.

La distribuzione di queste funzioni suggerisce che il cervelletto possieda una topografia



funzionale: specifiche zone sono dedicate a specifici compiti cognitivi.

Le ricerche su pazienti con lesioni cerebellari indicano che il danno a certe zone può

influenzare particolari funzioni cognitive: i pz con danni alle arterie del cervelletto (PICA e

più deficitari

SCA) e ai nuclei cerebellari profondi, sono i dal punto di vista cognitivo. Infatti:

Linguaggio: deficit in funzioni come la fluency verbale, comprensione e capacità

 lessicali;

Funzioni esecutive: problemi nella pianificazione, l’organizzazione e il mantenimento di

 sequenze di pensieri o azioni;

Memoria visuo-spaziale e linguistica: difficoltà nel ricordare e rievocare info visive e

 linguistiche;

Sequenziamento: capacitò di organizzare eventi, pensieri o azioni in sequenze corrette è

 gravemente compromessa, funzione considerata fondamentale del cervelletto.

Le lesioni nelle arterie PICA e SCA e nei nuclei profondi cerebellari portano a differenti

schemi di deficit. In particolare, le lesioni nel territorio della arteria cerebellare inferiore

posteriore sono spesso associate a peggiori performance cognitive e, in modo particolare, alla

compromissione nel sequenziamento.

Il cervelletto non è solo un "controllore motorio", ma una componente fondamentale per

l’ottimizzazione delle funzioni mentali. Un suo danno porta a "dismetrie di pensiero", ovvero

a problemi nel pianificare, organizzare e processare sequenze temporali, che sono alla base di

molte capacità cognitive superiori. Crus I e

Crus II

risultano le

prevalenti aree di lesione in relazione ai deficit di memoria visuo-spaziale,

verbale e di attenzione.

Topografia funzionale cerebellare:

Attivazione motoria in VIII A/B;

 Somatosensoriale in VIII B;

 Lobo posteriore in funzioni cognitive;

 Lobulo VI e Crus I in linguaggio e memoria di lavoro;

 Lobulo VI, Crus I e VIIB per funzioni esecutive;

 Crus I e lobulo VII mediale nelle emozioni;

 Linguaggio lateralizzato a destra;

 Crus I e lobulo VII in funzioni esecutive e circuiti fronto-cerebellari.



La Voxel Based Morphometry (VBM):

è una tecnica di analisi neuroimaging basata su MRI (risonanza magnetica) che consente di

confrontare le differenze locali nella quantità di materia grigia o bianca tra gruppi di

soggetti (es. pazienti vs. controlli) o all’interno dello stesso soggetto in momenti diversi.

Si parte scansionando in T1 ad alta risoluzione il cervello o cervelletto, per poi ‘’segmentare’’

nei principali tessuti cerebrali ogni immagine. Le immagini vengono poi allineate in uno spazio

comune per confrontare voxel corrispondenti; per preservare il volume originale dopo la

normalizzazione, si ‘’modula’’ ogni voxel moltiplicandolo per il determinante del jacobiano

della trasformazione.

Successivamente, si effettua lo smoothing, ossia si sfocano le mappe di materia grigia o

bianca con un kernel gaussiano per aumentare il rapporto segnare-rumore e soddisfare i

requisiti statistici. Infine, si eseguono test statistici (t-test, ANOVA) su ciascun voxel per cercare

differenze significative tra gruppi o correlazioni con variabili cliniche o comportamentali.

VBM non misura direttamente il "volume" ma piuttosto la densità o concentrazione di



materia grigia a livello voxel. Dopo la modulazione, si può interpretare il segnale

come volume locale di materia grigia. riduzione

In uno studio in cui veniva usata questa tecnica, si è riscontrata una di materia

grigia nel lobo frontale e nel giro frontale medio bilaterale, nel giro temporale superiore, giro

paraippocampale, supramarginale, angolare e fusiforme nell’emisfero sinistro, in seguito a

danni isolati al cervelletto.

In un altro studio, di Olivito, Lupo e colleghi, è stata utilizzata la VBM per mappare

quantitativamente l’atrofia della materia grigia nel cervelletto di pazienti con atassia

spinocerebellare tipo 2 (SCA2) e correlare tali modifiche con le performance cognitive dei

pazienti.

I pazienti con SCA2 mostravano atrofia in specifiche regioni cerebellari, in particolare nei lobi

posteriori (VI, Crus II e II, VIIB, IX) e nei lobi anteriori e posteriori (V, VIIIA, VIIIB).

Per quanto riguarda le correlazioni cognitive:

Per i lobi posteriori, l’atrofia era correlata con compiti di memoria visuo-spaziale,

 memoria verbale ed esecutiva;

Per i lobi anteriori e posteriori, l’atrofia era correlata con compiti motori e di

 pianificazione.

Lo studio fornisce evidenze che il processo neurodegenerativo nella SCA2 colpisce il cervelletto

e che gli indici di atrofia in diverse sottoregioni cerebellari possono spiegare la specificità della

sintomatologia cognitiva osservata nei pazienti, come risultato di una disfunzione cerebello-

cerebrale.

Un altro lavoro, condotto da Riccardo Della Nave, Andrea Ginestroni e collaboratori, ha

utilizzato tre tecniche avanzate di imaging per analizzare il danno alla materia bianca

cerebrale in pazienti con atassia spinocerebellare di tipo 1 (SCA1) e di tipo 2 (SCA2).

Le tecniche utilizzate sono state:

VBM: per analizzare l’atrofia della materia bianca;

 Analisi istogrammatica della diffusività media (MD): per valutare la microstruttura

 della sostanza bianca;

Tract-Based Spatial Statistics (TBSS): per esaminare l’integrità delle fibre di materia

 bianca lungo i tratti cerebrali.

MD: è una misura derivata dalla risonanza magnetica con tensore di diffusione (DTI –



Diffusion Tensor Imaging) che quantifica la mobilità media delle molecole d'acqua in un

tessuto biologico, in tutte le direzioni: ostacolato:

Valori bassi di MD: movimento dell’acqua può riflettere tessuto sano,

o molto strutturato o infiammato (ambiente più denso);

più libero,