Le oscillazioni ad alta frequenza potrebbero contribuire alla cura delle crisi epilettiche
L’epilessia è un disturbo neurologico permanente, causato da improvvise scariche di attività elettrica cerebrale anomala e caratterizzato da ricorrenti vuoti di coscienza, spasmi muscolari o crisi prolungate. Si tratta di una delle problematiche neurologiche più diffuse. Sebbene i farmaci antiepilettici possano arrestare alcune crisi, l’attività epilettica sottostante può comunque causare danni, compromettendo la memoria negli adulti o lo sviluppo cognitivo nei bambini. Inoltre, i farmaci presentano degli effetti collaterali e alcuni pazienti continuano ad avere crisi epilettiche nonostante l’assunzione. «Il trattamento chirurgico dell’epilessia offre una vera e propria cura: se il tessuto cerebrale epilettico può essere individuato chiaramente, con l’intervento è possibile ottenerne la rimozione completa in modo efficace», afferma Maeike Zijlmans(si apre in una nuova finestra), coordinatrice del progetto Epilepsy_Core finanziato dall’UE. Il progetto ha contribuito al miglioramento dei risultati chirurgici individuando il cervello epilettico sulla base dell’attività elettrica rilevabile durante l’intervento. «Abbiamo promosso l’uso del metodo relativamente datato dell’elettrocorticografia intraoperatoria, migliorando sia la registrazione che l’analisi dell’attività elettrica cerebrale», spiega Zijlmans, del Centro medico universitario di Utrecht(si apre in una nuova finestra) (UMC Utrecht), sede del progetto.
Sfruttare le informazioni contenute nei segnali elettrici del cervello
L’ispirazione per Epilepsy_Core, progetto finanziato dal Consiglio europeo della ricerca(si apre in una nuova finestra), è stata quella di sviluppare un modo per sfruttare i segnali elettrici del cervello al fine di ottenere informazioni sull’origine dell’attività epilettica. «Mentre l’elettroencefalografia(si apre in una nuova finestra), o EEG, può registrare l’attività cerebrale dal cuoio capelluto, i segnali elettrici possono anche essere registrati direttamente dal cervello. Sebbene ciò sia possibile nel corso di una crisi epilettica, è invece difficile delineare il tessuto malato. Tale rilevamento durante l’intervento potrebbe guidare direttamente il neurochirurgo», osserva Zijlmans. Tuttavia, rispondere chirurgicamente a crisi imprevedibili e di rapida insorgenza non è chiaramente una strategia praticabile, quindi il team ha sfruttato una scoperta di rilievo. Tra una crisi e l’altra sono rilevabili le cosiddette «scariche epilettiformi interictali», legate alla posizione del tessuto epilettico. Sebbene queste scariche si verifichino al di là del tessuto epilettico, si è scoperto che quando le frequenze degli EEG invasivi sono riviste al di sopra di 80 Hz (o addirittura 250 Hz(si apre in una nuova finestra) – più elevate del normale – questi segnali aiutano a individuare l’area epilettica). Ma le ampiezze(si apre in una nuova finestra) delle oscillazioni ad alta frequenza sono piccole e si verificano in modo casuale, quindi il team di Epilepsy_Core ha dovuto migliorare la registrazione e l’analisi. «Poiché l’attività cerebrale epilettica si verifica in aree minuscole, è facile che non venga rilevata quando si utilizzano le tipiche griglie di elettrodi a bassa densità, con elettrodi distanziati di 1 cm. Abbiamo quindi collaudato griglie di elettrodi ad alta densità con un numero di elettrodi quattro volte superiore, raccogliendo circa il 25 % in più di informazioni ad alta frequenza», spiega Zijlmans. Sono state concepite griglie di elettrodi flessibili per registrare in spazi chirurgici ristretti del cervello, in particolare per verificare la completa rimozione del tessuto epilettico. «È stato incoraggiante notare che la stimolazione elettrica fosse effettivamente in grado di evocare oscillazioni ad alta frequenza, evitando di attendere la loro naturale manifestazione. Tuttavia, l’attuazione intraoperatoria diretta sarà impegnativa», aggiunge Zijlmans.
Sempre più vicini a una soluzione chirurgica per l’epilessia
Per avvicinarsi a una cura chirurgica, il team ha esaminato una serie di caratteristiche del segnale che hanno prodotto ulteriori scoperte promettenti. Ad esempio, l’entropia spettrale delle bande ad alta frequenza (imprevedibilità alle alte frequenze) è facile da calcolare e le elevate variazioni di entropia spettrale indicano attività epilettica. L’utilizzo dell’apprendimento automatico per analizzare queste caratteristiche del segnale elettrocorticografico è in grado di confermare che le persone non saranno più colpite da crisi epilettiche dopo l’intervento chirurgico. «La nostra ricerca contribuisce anche al bagaglio di conoscenze generali sull’epilessia, ad esempio fornendo ulteriori informazioni su come l’attività epilettica incida negativamente sulle funzioni cognitive, a prescindere dalle crisi, e collegando chiaramente l’attività epilettica ai marcatori di infiammazione nel tessuto sottostante », aggiunge Zijlmans. Per avvicinarsi a un prodotto clinico, il team approfondirà lo studio dei segnali utilizzando tecniche di apprendimento automatico più avanzate, oltre a sviluppare ulteriormente le griglie di elettrodi flessibili e i metodi di stimolazione.
