Download to read offline
Uploaded byFrancesco Polito
Pattern neurofunzionali e brain imaging nei disturbi dello spettro affettivo - dr. Giuseppe Trombetta
Il documento esplora i pattern neurofunzionali e le tecniche di brain imaging nel contesto dei disturbi dello spettro affettivo, evidenziando l'importanza dell'indagine neurobiologica per comprendere l'emozionalità e le patologie affettive. Viene discusso l'uso di diverse metodologie di imaging, come la risonanza magnetica e la tomografia a emissione di positroni, per studiare i correlati morfologici e funzionali del cervello, nonché gli effetti delle patologie sul sistema nervoso. Inoltre, si sottolinea la necessità di approcci innovativi per migliorare la diagnosi di disturbi affettivi e per identificare le variazioni individuali nelle strutture e nelle funzioni cerebrali.
Pattern neurofunzionali e brain imaging nei disturbi dello spettro affettivo - dr. Giuseppe Trombetta
- 1. IL VASO DIPANDORA: lo spettro affettivo e le dimensioni psicopatologiche GIUSEPPE TROMBETTA PATTERN NEUROFUNZIONALI E BRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO Gambarie d’Aspromonte 25/26 settembre 2014
- 2. PATTERN NEUROFUNZIONALI EBRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO «L’uomo differisce dagli altri animali, perché egli solo comprende, mentre gli altri animali sentono, ma non comprendono» Alcmeone di Crotone, V sec. a.C
- 3. PATTERN NEUROFUNZIONALI EBRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO « Tutti dicono che il cervello sia l'organo più complesso del corpo umano, da medico potrei anche acconsentire. Ma come donna vi assicuro che non vi è niente di più complesso del cuore, ancora oggi non si conoscono i suoi meccanismi. Nei ragionamenti del cervello c'è logica, nei ragionamenti del cuore ci sono le emozioni. » Rita Levi Montalcini
- 4. PATTERN NEUROFUNZIONALI EBRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO ad. da Mayberg, 1999
- 5. Gli psichiatri rimangonoi soli specialisti che non osservano mai l’organo che essi trattano Daniel Amen PATTERN NEUROFUNZIONALI E BRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO
- 6. RITARDO AUTISMO SCHIZOFRENIADISTURBO DISTURBI AFFETTIVI MENTALE SCHIZOAFFETTIVO UNIPOLARI - BIPOLARI SINTOMATOLOGIA POSITIVA VARIANTI STRUTTURALI DEL DNA PATTERN NEUROFUNZIONALI E BRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO SINTOMATOLOGIA AFFETTIVA DEFICIT COGNITIVO SINTOMATOLOGIA NEGATIVA PATOLOGIE DEL NEUROSVILUPPO PATOLOGIE AFFETTIVE SINDROMI CLINICHE DOMINI PSICOPATOLOGICI SISTEMI NEURONALI SISTEMI BIOLOGICI VARIANTI GENETICHE IPOTESI DELL’ ALTERATO SCHEMA DEL NEUROSVILUPPO ALLA BASE DELLA VULNERABILTA’ FENOTIPICA ESPOSIZIONE A STRESSOR AMBIENTALI IN FASI CRITICHE DELLA VITA DIMENSIONI PSICOPATOLOGICHE NEUROIMAGING QUALITATIVO QUANTITATIVO
- 7. NEUROIMAGING MRI MRA MRS spettroscopia fMRI funzionale DTI tensore di diffusione PATTERN NEUROFUNZIONALI E BRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO
- 8. TIPI DI NEUROIMAGING • NEUROIMAGING STRUTTURALE • NEUROIMAGING FUNZIONALE • VOXEL BASED MORPHOMETRY (VBM) MAPPATURA STATISTICA PARAMETRICA CT CAT MRI PET - SPECT MRI PATTERN NEUROFUNZIONALI E BRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO
- 9. TECNICHE QUALITATIVE: DIAGNOSTICAPER IMMAGINI ( QUALITA’ MORFOLOGICA DEL TESSUTO NERVOSO) TECNICHE QUANTITATIVE: DIPENDENZA DEL SEGNALE DA UN PROCESSO FISICO PATTERN NEUROFUNZIONALI E BRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO STRUTTURALI: PROPRIETA’ LEGATE AL FENOMENO DELLA RISONANZA ( TEMPI DI RILASSAMENTO, COEFFICIENTE DI DIFFUSIONE) FUNZIONALI: PROPRIETA’ FISIOLOGICHE DEI TESSUTI (EMODINAMICHE, METABOLICHE) TDI, TRATTOGRAFIA, VBM fRMN, rCBF, H1-MRS
- 10. Frequenza di Larmor PATTERN NEUROFUNZIONALI E BRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO 1. TOMOGRAFIA A RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE (NMR) Le prime immagini RMN, ottenute tramite l’uso di gradienti di campo magnetico, furono pubblicate nel 1973 da Paul Lauterbur, che denominò la tecnica zeugmatography (dal greco zeũgma: legame, unione). Tale pubblicazione è riconosciuta come la nascita della risonanza magnetica per immagini (Magnetic resonance imaging, MRI), e fruttò al suo autore nel 2003 il premio Nobel per la medicina in condivisione con Peter Mansfield (che ne introdusse il formalismo matematico) 1H protone 2H deuterio Il fenomeno fisico su cui si basano le immagini RMN è legato alle proprietà magnetiche dei nuclei atomici: la grandezza fisica che descrive tali proprietà è il momento angolare μ (detto comunemente spin) Misura l’assorbimento di radiazioni elettromagnetiche di molecole immerse in un forte campo magnetico; l’assorbimento avviene ad opera di nuclei con un numero di spin diverso da zero, ovvero nuclei costituiti da un numero dispari di protoni o di neutroni (es 1H,31F,13C).
- 11. PATTERN NEUROFUNZIONALI EBRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO 2. TOMOGRAFIA A RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE (NMR) La valutazione parametrica in RMN Relassometria: quantificazione dei tempi di rilassamento (T) richiesti agli spin in un particolare tessuto dopo una perturbazione del campo magnetico. Tempo di rilassamento longitudinale (T1): (cessione di energia accumulata dagli spin durante l’irradiazione a radiofrequenza) riflette l’interazione e la mobilità delle molecole di acqua presenti in un determinato tessuto. Tempo di rilassamento trasversale (T2):legato ai campi magnetici generati, riflette la disomogeneità dei tessuti ed il loro contenuto di acqua.
- 12. RISONANZA MAGNETICA FUNZIONALE(fMRI) : effetto BOLD ( blood oxigenation level dependent ) variazione del livello del flusso ematico e della concentrazione di ossigeno nelle aree cerebrali in attività. La fMRI permette di visualizzare la risposta del cervello a stimoli esterni verificando il livello di ossigenazione del sangue: in seguito a stimoli i microcapillari che attraversano il tessuto cerebrale si dilatano per far passare più sangue e conseguentemente più emoglobina ossigenata Ossiemoglobina (diamagnetica) Deossiemoglobina (paramgnetica) - aumento di concentrazione dell’ossigeno libero Generazione di campi locali che vanno a sommarsi al campo magnetico esterno, provocando uno sfasamento degli spin nucleari nella zona interessata con conseguente variazione del segnale PATTERN NEUROFUNZIONALI E BRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO
- 13. PATTERN NEUROFUNZIONALI EBRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO Tensore di diffusione- Trattografia della sostanza bianca Nelle fibre nervose che compongono la sostanza bianca le molecole di acqua si spostano più velocemente nel senso della lunghezza che non di traverso. La « Diffusion Tensor Imaging» è in grado di cogliere questo movimento, dando come risultato l'esatto orientamento delle fibre nervose RMN QUANTITATIVA STRUTTURALE
- 14. Diffusione anisotropica nellestrutture nervose t0 t1 t2 PATTERN NEUROFUNZIONALI E BRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO In una larga popolazione di molecole esse diffondono liberamente. La Diffusione è la stessa in tutte le direzioni Lo spostamento molecolare medio e la distanza di diffusione aumentano linearmente con la radice quadrata del tempo Le barriere causano un’anisotropia di diffusione. L’anisotropia frazionata (FA): è una misura del grado di caoticità delle fibre nervose 0 = (nessuna direzione preferenziale) 1 = (le fibre nervose seguono una direzione preferenziale).
- 15. RMN CON TENSOREDI DIFFUSIONE (TDI) PATTERN NEUROFUNZIONALI E BRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO Anisotropia frazionata (FA) : grado di caoticità delle fibre nervose utilizzando la tecnica del Tensore di Diffusione (DTI) Le principali applicazioni sono quelle nella visualizzazione della sostanza bianca, per determinare la localizzazione, orientamento, e l’anisotropia dei tratti e dei fasci di fibre nervose. L'architettura dei gruppi di assoni in fasci paralleli e le loro guaine di mielina, facilitano la diffusione delle molecole d'acqua preferenzialmente lungo la loro principale direttrice. Questa diffusione orientata viene chiamata diffusione anisotropica
- 16. RISONANZA MAGNETICA SPETTROSCOPICA PATTERN NEUROFUNZIONALI E BRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO (1H MRS -SPETTROSCOPIA PROTONICA) STRUMENTO PER STUDIARE IL METABOLISMO CELLULARE ATTRAVERSO LA MISURAZIONE DELLA CONCENTRAZIONE DI METABOLITI IN UN DETERMINATO TESSUTO H1 PROTONICA: LIVELLI DI N- ACETILASPARTATO NEL SNC (INDICE DI DENSITA’ NEURONALE P : ATP, FOSFOCREATINA (PCr), COLINA (Cho), MIOINOSITOLO Alterazioni del metabolismo fosfolipidico Modificazioni dei livelli di : colina (Cho) N-Acetil aspartato (NAA) Mioinositolo Clx Glutamato – glutamina/GABA Creatina
- 17. TOMOGRAFIA AD EMISSIONEDI POSITRONI (PET) Si basa sull’impiego di isotopi radioattivi che decadono emettendo positroni, ovvero particelle che hanno la stessa massa degli elettroni e stessa carica, ma di segno opposto. Gli isotopi radioattivi vengono utilizzati per marcare delle molecole di interesse biologico, coinvolte in particolari attività metaboliche che si intendono studiare; una volta che le molecole sono state marcate vengono somministrate al paziente. Gli isotopi vengono preparati in un ciclotrone (un acceleratore di particelle) capace di accelerare a velocità elevatissime protoni con i quali vengono bombardati i nuclei considerati producendo isotopi instabili e generazione di raggi gamma sfruttati per la rilevazione d’immagine. distribuzione di diversi recettori flusso ematico e metabolismo del glucosio PATTERN NEUROFUNZIONALI E BRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO
- 18. TOMOGRAFIA AD EMISSIONEDI SINGOLO FOTONE (SPECT) Come nella PET, anche in questa tecnica si fa uso di sostanze marcate con radioisotopi che vengono iniettate nel flusso sanguigno del paziente e che vanno ad accumularsi in determinate regioni del cervello. A differenza della PET, i traccianti vengono marcati con radioisotopi che emettono fotoni singoli e che sono caratterizzati da una emivita molto maggiore di quelli impiegati nella PET. flusso ematico patologie neurodegenerative e tumorali alterazioni funzionali Indicata solo per ristrette aree cerebrali PATTERN NEUROFUNZIONALI E BRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO
- 19. ESEMPI DI NEUROIMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO: CORRELATI NEUROMORFOLOGICI
- 21. PATTERN NEUROFUNZIONALI EBRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO Circuito limbico-cortico-striato-pallido-talamico (LCSPT) 1.Il sistema limbico - talamico sottocorticale responsabile dell’ «emotional processing» 2.La corteccia prefrontale laterale implicata nel controllo esecutivo L’attività di questi due sistemi viene integrata in regioni ventro-frontali come la corteccia orbitofrontale (OFC) responsabili dell’elaborazione e del controllo attentivo sugli input provenienti dall’emotional processing
- 22. Settori funzionali dellacorteccia prefrontale • Corteccia mediale prefrontale: MPFC - settori ventromediali (vm PFC) ipotalamo GM periacqueduttale striato ventrale amigdala Funzioni viscerali e processing motivazionale • Corteccia dorsolaterale prefrontale (dlPFC) Specifiche aree sensitive e motorie Corteccia parietale laterale Funzioni cognitive ed esecutive
- 23. fMRN: DIFFERENZE FUNZIONALIE VOLUMETRICHE TRA INDIVIDUI AFFETTI DA DM E CONTROLLI SANI da Wise et al., 2014 PATTERN NEUROFUNZIONALI E BRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO Area cerebrale attività funzionale volume Corteccia prefrontale mediale Corteccia prefrontale laterale Striato Amigdala Ippocampo
- 24. RMN strutturale PATTERNNEUROFUNZIONALI E BRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO Alterazioni volumetriche della GM legate a modificazioni del neuropilo Riduzione del volume ippocampale in DM Riduzione del volume dei gangli basali in DM Riduzione di volume dell’amigdala Aumento di volume dei ventricoli TDI: Incremento di intensità del segnale T2 nella sostanza bianca (WMH) in DB quale riflesso della ridotta funzionalità delle vie di connessione tra vmPFC/ dlPFC e le strutture del Sistema limbico TDI: riduzione dell’AF in diverse aree corticali ed in particolare nella corteccia subgenuale del Corpo Calloso
- 25. fRMN – SNMR- PET •elevati livelli di attività metabolica nella vmPFC e bassi livelli di attività nella dlPFC •modificazione del segnale BOLD Trattamenti terapici •decremento nei plots spettroscopici di Clx glutamina /glutamato nella PFC quale riflesso dell’elevato metabolismo intracellulare •Incremento di attività nell’amigdala •attenuazione del segnale BOLD nella corteccia cingolata (ACC) e PFC durante esposizione a stimoli negativi
- 26. PATTERN NEUROFUNZIONALI EBRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO da Blumberg et al., 2003 fRMN: Anomalie fronto-striatali in soggetto con DB
- 27. Risonanza magnetica spettroscopica choline/creatine and N-acetylaspartate/ cr eatine ratio in the right striatum
- 28. Spettroscopia Protonica 1H- MRS C DB da Brady et al., 2012 PATTERN NEUROFUNZIONALI E BRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO Voxels: corteccia cingolata anteriore (ACC) – corteccia parietale occipitale (POC) Plots 2D: lattato
- 29. profili SPECT dadatabase NIH
- 30. Wayne, 2000 SPECT: Aree di anomalo incremento CBF in soggetti affetti da DM
- 31. MRI High-dimensional processingPosener, 2003
- 32. PATTERN NEUROFUNZIONALI EBRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO fMNR in Bipolare I e II : •incremento dell’attivazione dell’ amigdala stato-dipendente •ipoattività stato-indipendente della corteccia orbitofrontale 47 da Ahmad R. Hariri Am J Psychiatry 2012;169:780-783
- 33. PATTERN NEUROFUNZIONALI EBRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO P-MRS (fosforo 31) con il picco fosfomonoestere (PME) in regione corticofrontale Da Kato et al., J Neuropsychiatry Clin Neurosci 1998 10: 133
- 34. PATTERN NEUROFUNZIONALI EBRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO Mary L. Philips, David J. Kupfer (2013) Bipolar disorder diagnosis: challenges and future directions “The problem in detection of a clear boundary between these disorders suggests that they might be better represented as a continuum of affective disorders. Innovative combinations of neuroimaging and pattern recognition approaches can identify individual patterns of neural structure and function that accurately ascertain where a patient might lie on a behavioural scale”
- 35. GIUSEPPE TROMBETTA PATTERNNEUROFUNZIONALI E BRAIN IMAGING NEI DISTURBI DELLO SPETTRO AFFETTIVO CONCLUSIONE