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17.50-17.58
Riorganizzazione della connettività funzionale e strutturale del network del linguaggio nei pazienti con tumori cerebrali
C. Briganti, C. Sestieri, R. Navarra, R. Sepe, G.L. Romani, M. Caulo
Dipartimento di Neuroscienze ed Imaging, Università ‘G. D'Annunzio'; Chieti
Scopo del lavoro: La connettività funzionale con RM (fcMRI) misura le fluttuazioni spontanee e sincrone del segnale BOLD tra regioni del cervello spazialmente distanti. Il tensore di diffusione con RM (DTI) misura il movimento casuale delle molecole d'acqua all'interno di un tessuto biologico fornendo informazioni sulla microstruttura della sostanza bianca. L'obiettivo di questo studio è quello di studiare le alterazioni della fcMRI e del DTI del network del linguaggio in pazienti con tumori cerebrali.
Materiali e Metodi: Abbiamo studiato retrospettiva-mente la connettività funzionale e strutturale in 60 pa-zienti con tumori cerebrali ed in 14 controlli sani. Pazienti e controlli hanno eseguito un esame di fMRI per valutare la lateralizzazione delle funzioni del linguaggio. Per ogni soggetto è stata creata una mappa di connettività di tutto il cervello partendo dall'attivazione dell'area di Broca di sinistra. Successivamente, dalle mappe di connettività sono state selezionate cinque ROI appartenenti al network del linguaggio sulle quali sono state calcolate le matrici di cross-correlazione . Per ogni soggetto mediante DTI è stata inoltre effettuata una dissezione virtuale del fascicolo arcuato di ogni emisfero utilizzando due ROI poste sulle aree di Broca e di Wernicke. 16 pazienti su 60 sono stati sottoposti ad una valutazione neuro-psicologica mi-rata allo studio del linguaggio.
Risultati: la fcMRI tra le giunzioni temporo-parietali dei due emisferi risulta significativamente ridotta nei pazienti con tumori dell'emisfero di sinistra rispetto ai controlli ed ai pazienti con tumori dell'emisfero di destra (Figura 9.1). La presenza di un tumore cerebrale riduce significativamente l'anisotropia frazionata del fascicolo arcuato dell'emisfero ipsilesionale. I pazienti con tumori dell'emi-sfero di sinistra mostrano una correlazione significativa tra connettività funzionale intra-emisferica sinistra ed i punteggi ai test di MMSE e comprensione vocale.
Conclusioni: La presenza di un tumore cerebrale dell'emisfero di sinistra compromette la connettività fun-zionale anche a distanza dalla lesione; la connettività strutturale è più gravemente interessata in prossimità della lesione, indipendentemente dal lato della lesione. Il danno funzionale indotto dalla presenza di una lesione nel network del linguaggio è più diffuso rispetto al danno strutturale, che rimane invece più localizzato.
Bibliografia
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1
Briganti C, Sestieri C, Mattei PA, et al. Reorganization of functional connectivity of the language network in patients with brain gliomas. Am J Neuroradiol. 2012; 33 (10): 1983-1990.
-
2
Martino J, Honma SM, Findlay AM, et al. Resting Functional Connectivity in Patients with Brain Tumors in Eloquent Areas. Ann Neurol. 2011; 69 (3): 521-532.
Figura.
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17.58-18.06
Correlazioni tra deficit clinico-cognitivi e l'atrofia loco-regionale della sostanza grigia nella paralisi sopranucleare progressiva
L. Della Gatta1, M. Cirillo1, A. Negro1, F. Tortora1, M. Belfiore1, N. Landi1, A. Tessitore2, G. Tedeschi2, S. Cirillo2
1 Cattedra di Neuroradiologia, Dipartimento Medico-Chirurgico di Internistica Clinica e Sperimentale Magrassi Lanzara, SUN; Napoli - 2 Dipartimento di Scienze Mediche, Chirurgiche, Neurologiche, Metaboliche, dell'Invecchiamento, SUN; Napoli
Scopo del lavoro: La Paralisi Sopranucleare Progres-siva (PSP) è la più comune sindrome rigido bradicinetica su base neurodegenerativa dopo la malattia di Parkinson (MP). Molti studi morfovolumetrici hanno evidenziato una diffusa atrofia della sostanza grigia (SG) corticale e sotto-corticale (gangli della base), ma le correlazioni tra il tipo di riduzione del volume di SG e le caratteristiche cliniche-cognitive sono state raramente oggetto di investigazione scientifica. Il nostro studio si propone di scoprire eventuali relazioni.
Materiali e Metodi: Sono stati reclutati 15 pazienti af-fetti da PSP, 15 con MP e 15 volontari sani corretti per sesso e per età. Tutti i soggetti sono stati sottoposti a va-lutazione clinica e neuropsicologica ed hanno effettuato un esame RM encefalo mediante magnete superconduttore. I dati morfovolumetrici sono stati elaborati attraverso Voxel Based Morphometry (VBM) ed abbiamo così paragonato il grado di atrofia della SG tra i vari soggetti. È stata poi condotta un'analisi delle correlazioni tra funzioni cognitive e livello di riduzione volumetrica della SG.
Risultati: Lo stadio H & Y, il punteggio motorio UPDRS e il PIGD erano più elevati per il gruppo PSP che in quello MP. Inoltre i soggetti con PSP hanno riportato un punteggio più basso rispetto a quelli MP ai test co-gnitivi (MMSE, FAB, pVP e TPCT). In accordo agli studi precedenti i pazienti con PSP, paragonati a quelli con MP ed ai controlli sani, hanno mostrato una significativa ri-duzione dello spessore della SG cerebrale in molte aree corticali e subcorticali, incluse strutture corticali cerebel-lari, frontali, temporali e paraippocampali. Infine l'analisi delle correlazioni ha mostrato per i soggetti affetti da PSP una correlazione positiva tra punteggio FAB e volume SG nel giro frontale superiore sinistro e nell'emisfero cerebel-lare destro. Analoga correlazione è stata riscontrata tra livello pVF e giro sub calloso sinistro e volumi cerebellari di destra, mentre è stata documentata una correlazione negativa tra punteggio TPCT e l'atrofia del giro frontale superiore di sinistra. La durata di malattia correlava positivamente con la perdita di SG nell'intero cervelletto ed il PIGD index correlava negativamente con il volume ce-rebellare destro.
Conclusioni: I nostri risultati confermano che la perdita di SG nei pazienti affetti da PSP coinvolge molte aree cere-brali e ci suggeriscono che l'atrofia cerebellare può giocare un ruolo cruciale nella patogenesi della disfunzione cogni-tiva nei soggetti con PSP, dovuta alla scomparsa dell'atti-vità modulatrice sulle funzioni cognitive esecutive operata dal cervelletto.
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18.06-18.14
Trattografia probabilistica. Utilizzo ai fini pre-chirurgici e validazione elettrofisiologica
N. Colombo1, A. Moscato2, I. Sartori3, G. Lo Russo3
1 Servizio di Neuroradiologia, Ospedale di Niguarda; Milano - 2 Servizio di Fisica Sanitaria, Ospedale di Niguarda; Milano - 3 Centro Regionale per la Chirurgia dell'Epilessia “C. Munai”, Ospedale di Niguarda; Milano
Il moderno planning chirurgico prevede che la Riso-nanza Magnetica (RM) convenzionale sia affiancata da tec-niche avanzate di RM, spesso utilizzate in combinazione, quali fMRI (Risonanza Magnetica funzionale) ottenuta con tecnica EPI-BOLD, DTI (Diffusion Tensor Images) e Trat-tografia.
La Trattografia o Fiber Tracking consente di ottenere ricostruzioni tridimensionali dei fasci di sostanza bianca a partire dalle informazioni di diffusione ottenute dal DTI, allo scopo di studiarne l'integrità e i rapporti topografici con le lesioni strutturali encefaliche. Esistono due princi-pali metodi di ricostruzione in post-processing dei dati di DTI: l'algoritmo deterministico e quello probabilistico, più complesso ma più dettagliato.
Verrà presentata l'esperienza di trattografia proba-bilistica sviluppata all'Ospedale Niguarda, Milano dalla collaborazione di neuroradiologi, epilettologi, chirurghi dell'Epilessia e fisico sanitario. In particolare verranno analizzati casi di trattografia probabilistica dei fasci mo-tori e sensitivi primari e del fascicolo arcuato ottenuta con utilizzo di seed point funzionali (aree attivate con fMRI) e il loro ruolo nel planning pre-chirugico dei pazienti epilet-tici con lesioni in aree critiche dell'encefalo.
Verranno inoltre presentati esempi di validazione della trattografia probabilistica effettuati nei pazienti epilettici sottoposti a SEEG (stereoelettroenceflografia) mediante impianto stereotassico di elettrodi di registrazione profonda, ai fini pre-chirurgici. In questi pazienti è stato pos-sibile confrontare i fasci identificati con i potenziali evocati motori o sensitivi e la ricostruzione dei medesimi ottenuta con fiber tracking.
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18.14-18.22
Riorganizzazione della connettività neuronale nei soggetti emicranici: studio di RM funzionale dopo stimolazione trigeminale
A. Negro1, M. Cirillo2, L. Della Gatta1, R. Conforti1, M. Tecame1, A. Sorbo3, A. Tessitore2, G. Tedeschi2, S. Cirillo1
1 Cattedra di Neuroradiologia, Dipartimento Medico-Chirurgico di Internistica Clinica e Sperimentale Magrassi Lanzara, SUN; Napoli - 2 Dipartimento di Scienze Mediche, Chirurgiche, Neurologiche, Metaboliche, dell'Invecchiamento, SUN; Napoli, - 3 Neuroradiologia IRCCS Neuromed; Pozzilli
Scopo del lavoro: Valutazione della connettività neuronale della sensazione dolorosa nei pazienti emicranici, durante il periodo libero dalle crisi, dopo stimolazione no-cicettiva trigeminale.
Materiali e Metodi: Sono stati reclutati 16 soggetti af-fetti da emicrania episodica senz'aura (EMwhA) e 16 con-trolli sani. I pazienti non erano sotto terapia farmacolo-gica (se non per almeno 3 gg prima dell'esame RM) e non prendevano medicinali profilattici per le crisi. Sono state valutate come caratteristiche cliniche il sesso, l'età, la du-rata della malattia, la frequenza degli attacchi emicranici giornalieri e mensili, il lato interessato dalla crisi dolorosa, l'intensità dolorosa media secondo la Visual Analogue Scale (VAS), il livello di disabilità secondo la Migraine Disability Assessment Scale (MIDAS) e l'Headache Impact Test (HIT-6). Tutti i soggetti sono stati sottoposti ad esame RM encefalo mediante magnete superconduttivo a 3 Tesla durante il quale ognuno ha ripetuto 3 sessioni di RM fun-zionale dopo stimolo termico a 41,51 e 53 °C applicato al volto attraverso lo strumento CHPES provvisto di una piastra rapidamente riscaldabile. Tutti gli stimoli sono stati somministrati in maniera casuale e la percezione dolorosa è stata registrata tramite una scala numerica (RNS) che andava da 0 (nessun dolore) a 10 (massimo dolore). I dati funzionali sono stati processati mediante Brain Voyager ed analizzati con il General Linear Model (GLM).
Risultati: I punteggi NRS non hanno documentato al-cuna differenza significativa (t-Test a due campioni) tra pazienti con EMwhA e controlli per ognuno dei 3 livelli di stimolazione dolorosa. L'analisi statistica (ANOVA) dei dati funzionali di RM ha mostrato una maggiore attiva-zione a carico della corteccia cingolata anteriore a 51 °C e una minore attivazione della corteccia somatosensitiva secondaria bilaterale a 53°C nei pazienti rispetto ai con-trolli. Un'analisi intra-gruppo di interazione tra stimolo e modificazione del segnale BOLD ha messo in evidenza una maggiore attivazione a livello della porzione anteriore sinistra del ponte nei pazienti rispetto ai controlli a 51 °C piuttosto che a 53 °C. Un risultato diametralmente opposto veniva, invece, registrato per i controlli. Una correlazione positiva veniva infine trovata tra le alterazioni percentuali del segnale BOLD nel ponte e parametri clinici come fre-quenza degli attacchi, punteggi MIDAS e VAS.
Conclusioni: I risultati pongono in luce una riorganiz-zazione funzionale di strutture corticali e sottocorticali coinvolte nell'elaborazione della percezione dolorosa, atta a potenziare il meccanismo antinocicettivo nei soggetti emicranici durante il periodo libero dalle loro tipiche crisi dolorose.
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18.22-18.30
Elaborazione di stimoli olfattivi in pazienti con disturbo della coscienza
A. Nigri1, S. Ferraro1, M.G. Bruzzone1, M. Leonardi1, J.N. Lundstrom2
1 Coma Research Centre CRC, Fondazione IRCCS, Istituto Neurologico Carlo Besta; Milano - 2 Monell Chemical Senses Center; Philadelphia, USA
L'olfatto si distingue dalle altre modalità sensoriali perché lo stimolo olfattivo raggiunge la corteccia nella via diretta senza un passaggio diretto per la stazione talamica e presenta un organizzazione anatomica e funzionale più distribuita. Dato il probabile coinvolgimento del talamo nell'elaborazione cosciente degli stimoli e la sua vulnera-bilità nelle lesioni cerebrali, l'elaborazione degli stimoli olfattivi diventa di particolare interesse per i pazienti con disturbo della coscienza (DOC). Attualmente, non esistono studi sulla funzione olfattiva di questi pazienti. Gli obiet-tivi di questo studio sono di determinare nei pazienti DOC: se esiste una preservazione neurale dell'elaborazione degli odori; se esiste una correlazione tra la CRS-R e l'attività nella corteccia orbito frontale (OFC), che viene associata alla percezione cosciente dello stimolo. Sono stati sotto-posti a fMRI durante la somministrazione di stimoli ol-fattivi sgradevoli 32 pazienti in stato vegetativo (SV) e 10 in stato di minima coscienza (SMC), valutati con CRS-R, e 28 soggetti sani. Sono state eseguite le seguenti analisi: analisi con general linear model (GLM) a livello di singolo soggetto e random effect analysis (RFX) nel gruppo dei pa-zienti e dei sani, analisi per regioni di interesse (ROI) nelle aree dell'OFC nei pazienti DOC, al fine di correlare l'atti-vità di queste aree con CRS-R, analisi con support vector machine (SVM).
RFX nei soggetti sani ha mostrato attività nella cor-teccia piriforme/amigdala (PC/AMY) bilaterale, in OFC laterale e corteccia insulare anteriore di sinistra, come de-scritto nella letteratura precedente. I pazienti DOC hanno mostrato attività nella PC/AMY e OFC laterale di sinistra. Inoltre è interessante notare che, nel confronto pazienti DOC rispetto a soggetti sani, non sono emerse differenze di nelle regioni precedenti, ma si è evidenziato un aumento del segnale in un area che comprende precuneo e corteccia cingolata posteriore, comprese nella default mode network (DMN). Non si dimostrano, invece, significative correla-zioni nelle altre aree. SVM conferma i risultati precedenti.
Abbiamo dimostrato che la maggior parte dei pazienti DOC (tutti SMC e il 58% dei pazienti SV) presentano atti-vità neurale correlata a stimoli olfattivi ma diversi livelli di elaborazione. In considerazione che si assume che la corteccia olfattiva primaria è probabilmente il bulbo olfat-tivo, i nostri risultati mostrano che i pazienti DOC elabo-rano questi stimoli in aree corticali di alto ordine. Inoltre si rileva nel confronto tra DOC e sani un'attività a livello del precuneo, evidenziato in studi precedenti, che potrebbe identificare un'alterazione della connettività funzionale a livello della DMN legata al livello di coscienza.
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18.30-18.38
Studio di connettività funzionale cerebrale durante l'osservazione di stimoli emozionali negativi in soggetti con disturbo post-traumatico da stress
M. Anselmi1, A. Catalucci1, V. Felli1, L. Patriarca1, M.C. Pino2, D. Tempesta2, M. Gallucci1
1 DISCAB e UOC di Neuroradiologia, Ospedale “San Salvatore”/Università dell'Aquila - 2 Dipartimento di Medicina Clinica, Sanità Pubblica, Scienze della Vita e dell'Ambiente, Università dell'Aquila
Introduzione: Il Disturbo Post-Traumatico da Stress (DPTS) “è causato dall'esposizione dell'individuo ad uno o più eventi traumatici di gravità oggettiva estrema, con minaccia per la vita o l'integrità fisica propria o altrui” (DSM-IV).
Si tratta di una sindrome complessa che include diversi sintomi: ansia, ipereccitazione e disturbi dissociativi (sen-sazioni di distacco dagli altri, disinteresse per attività una volta piacevoli, una gamma ristretta di emozioni…), un insieme di alterazioni denominato “Emotional Numbing” (EN), uno stato di paralisi emozionale-affettiva: il soggetto non è più in grado di provare emozioni normali in contesti normali, verificandosi una compromissione dell'“Intelli-genza Emotiva” (capacità di conoscere e controllare le proprie emozioni, capacità di riconoscere le emozioni altrui, adeguando ad esse il proprio comportamento). La durata dei sintomi è superiore a un mese.
I pazienti con DPTS esibiscono una disregolazione emotiva in risposta a stimoli emozionali, che, come dimostrato da diversi studi di neuroimaging, normalmente attivano aree del sistema limbico monitorate da aree frontali, e tendono ad interpretare stimoli innocui come potenzial-mente pericolosi, presentando risposte cerebrali esagerate all'esposizione a stimoli negativi a forte impatto emotivo.
L'identificazione dei correlati neurali alla base della re-golazione delle emozioni in questi soggetti è importante per chiarire i circuiti neurali coinvolti nella disfunzione emotiva.
Lo scopo del presente studio è di valutare la connetti-vità funzionale tra le aree coinvolte nell'elaborazione di sti-moli negativi con forte valenza emotiva in un campione di soggetti con DPTS rispetto ad un gruppo di soggetti sani, verificando l'ipotesi che in soggetti con DPTS vi sia una mancanza di controllo corticale dei processi emotivi neces-sario per il monitoraggio e la modulazione della risposta emozionale.
Pazienti e Metodi: 10 soggetti con DPTS (7M, 3F; età media 22±2.7aa) diagnosticato secondo i criteri del DSM IV-R, APA 2000 sopravvissuti al terremoto del 6 aprile 2009 a L'Aquila sono stati confrontati con un gruppo di 10 soggetti sani (10F; età media 23±4.4aa).
Sono state utilizzate le seguenti scale diagnostiche per la valutazione psicopatologica: Clinician Administered PTSD Scale (CAPS) (Blake et al., 1995), Davidson Trauma Scale (DTS, Davidson et al., 1997); State-Trait Anxiety Inventory; Beck Depression Questionnaire. Tutti i soggetti arruolati sono stati sottoposti ad un esame di RM funzionale durante l'osservazione di 80 immagini costituite da 40 immagini a forte contenuto emozionale negativo e 40 stimoli neutri, “scrambled”). Le immagini sono state acquisite con un ap-parecchio GE da 1.5T ed elaborate mediante il software Brain Voyager (version 4.6, Università di Maastricht).
Risultati fMRI: Dal contrasto immagini emotigene vs neutre, l'analisi GLM con applicazione del Cluster Threshold plugin ha rivelato un'elevata attivazione della corteccia prefrontale ventro-mediale (vmPFC) (t=4.92; p<.001) nel gruppo di controllo rispetto al gruppo DPTS che presenta una maggiore attività dell'insula posteriore sinistra (LP) (t=-4.60; p<.001).
È stato applicato il modello di analisi Granger Causality (GCM) per esaminare le influenze dirette ad altre regioni del cervello dalla vmPFC individuata per ogni singolo soggetto con DPTS e ogni singolo soggetto sano. Quest'area è stata scelta perché ha mostrato la maggiore differenza di attivazione nel contrasto tra i due gruppi (Cluster Threshold plugin analysis), prevalendo nei sog-getti sani.
L'analisi GCM nei soggetti di controllo mostra come l'attività della corteccia vmPFC influenzi l'attività dell'in-sula nel contrasto immagini negative versus scrambled (Figura 9.6.1: le regioni in verde hanno un'influenza di-retta e possono essere considerate la sorgente dell'attiva-zione, mentre le regioni in blu vengono considerate aree targets).
Tale effetto non si verifica nei soggetti con DPTS: l'at-tività della vmPFC rimane circoscritta e non si estende alle aree limbiche durante l'osservazione di immagini negative rispetto agli stimoli neutri (Figura 9.6.2).
Figura 1.
Figura 2.
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18.38-18.46
RM funzionale (fMRI) nei pazienti con emiplegia spastica dopo stroke, in trattamento con tossina botulinica: ruolo del “motor imagery” nella dimostrazione di effetti centrali e della plasticità cerebrale
M. Perchinunno, A. Stecco, R. Matheoud, S. Carda, C. Cisari, E. Malatesta, I. Divenuto, C. Stanca, A. Carriero
Università del Piemonte Orientale A. Avogadro, Novara
Scopo del lavoro: La tossina botulinica è considerata il trattamento di prima linea della spasticità focale nei pa-zienti affetti da esiti di stroke. Scopo del presente studio è dimostrare e descrivere gli effetti a livello centrale mediante fMRI, con l'ipotesi zero che il pattern di attivazione cerebrale non si modifichi durante il periodo di sommini-strazione del trattamento.
Materiali e Metodi: Sono stati arruolati 17 soggetti (10 volontari sani come gruppo controllo e 7 affetti da ictus ischemico con emiplegia spastica dell'arto superiore).
Tutti i pazienti si sono sottoposti tre fMRI con esecuzione di un task motorio (finger tapping) immaginato, una prima di iniziare la terapia con tossina botulinica (T0), una dopo 4 settimane (T1) e l'ultima dopo 8 settimane (T2). Tra il T0, T1 e T2 è stata effettuato stretching muscolare passivo.
Risultati: L'esame sui soggetti sani ha confermato la fat-tibilità tecnica del paradigma motor imagery nell'attivare le aree motorie. L'esame di secondo livello, di gruppo, sui pazienti, ha evidenziato una generale maggiore focalizza-zione delle attivazioni medie cerebrali: in particolare una sempre maggiore focalizzazione con riduzione progressiva durante il trattamento dell'attivazione dell'area motoria supplementare (SMA e Brodmann 6).
Conclusioni: Questo studio conferma l'efficacia del “motor imagery” come paradigma fMRI, per aprire una “finestra” in vivoper studiare i processi di recupero fun-zionale della funzione motoria nel cervello dopo uno stroke.
I dati evidenziano un effetto di modifica progressiva sulla riorganizzazione delle attivazioni corticali dopo lo stroke, per mezzo dell'unico presidio terapeutico sommini-strato, l'iniezione periferica di tossina botulinica.
Questo confermerebbe la sua azione anche centrale e non solo terapeutica.
Inoltre la modifica continua nel senso della progressive riduzione delle attivazione ed una maggiore delimitazione delle aree attivate, sono in linea con le recenti teorie di riorganizzazione corticale e sottocorticale delle funzioni cerebrali nel (“small world network”) dopo lo stroke.