Vedere più a fondo nel cervello umano
La comprensione del cervello umano in salute e malattia rimane una delle grandi sfide scientifiche del XXI secolo, con profonde implicazioni mediche, sociali ed economiche. La risonanza magnetica per immagini (RMI) è diventata una pietra miliare di questo sforzo perché può mappare l’anatomia, la funzione e la connettività del cervello in modo non invasivo. Tuttavia, per rilevare dettagli più precisi, i ricercatori hanno bisogno di campi magnetici più forti e di scanner più sensibili rispetto ai sistemi da 1,5 tesla attualmente in funzione nella maggior parte degli ospedali. Questa ambizione ha portato alla creazione dello scanner Iseult(si apre in una nuova finestra), un sistema di risonanza magnetica ad altissimo campo sviluppato in Francia per operare a 11,7 tesla e studiare il cervello umano su una scala senza precedenti.
Avvio delle ricerche
Il progetto AROMA(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, ha riunito sei partner di cinque paesi, provenienti dal mondo accademico e dall’industria, per contribuire all’avvio di studi sul cervello umano sullo scanner RMI Iseult da 11,7 tesla. Intensità di campo magnetico più elevate generano segnali più forti, che possono essere scambiati con una risoluzione spaziale o temporale più precisa. «Lo scanner RMI da 11,7 tesla è stato progettato per agire come un microscopio non invasivo, aprendo una finestra unica sulla struttura e la funzione del cervello», afferma il coordinatore del progetto Nicolas Boulant. I ricercatori sono stati in grado di acquisire immagini anatomiche a dimensioni che raggiungono la mesoscala dell’organizzazione cerebrale(si apre in una nuova finestra), consentendo la visualizzazione di caratteristiche anatomiche più piccole. I vantaggi non riguardano solo il dettaglio, ma anche la rapidità. Una scansione di poco più di 4 minuti a 11,7 tesla richiederebbe tempi di acquisizione drasticamente più lunghi a intensità di campo inferiori per ottenere una qualità d’immagine paragonabile.
Superare le sfide ingegneristiche
Il funzionamento con un’intensità di campo così elevata ha creato notevoli ostacoli tecnici. Le bobine a radiofrequenza dovevano eccitare efficacemente le molecole d’acqua e ricevere segnali per sfruttare il potenziale dello scanner. Anche le vibrazioni meccaniche e le interazioni tra i componenti minacciano la qualità dell’immagine. Il movimento durante la scansione ha rappresentato un altro problema, soprattutto ad altissima risoluzione. Per risolverlo, il consorzio AROMA ha sviluppato metodi avanzati di correzione del movimento(si apre in una nuova finestra) che hanno migliorato notevolmente i tassi di successo. Per convalidare la fattibilità dell’immaginografia umana a 11,7 tesla, sono stati sottoposti a scansione 20 volontari, senza che venissero segnalati effetti avversi.
Nuovi percorsi nelle neuroscienze
Grazie a questi strumenti, lo scanner sta iniziando a supportare studi di RMI funzionale, compresi esperimenti che risolvono l’attività in tutta la profondità della corteccia cerebrale. Questo potrebbe aiutare i ricercatori a capire come vengono elaborate le informazioni nei diversi strati corticali. «Le immagini generate sono state fonte di ispirazione per la comunità delle neuroscienze e dimostrano che il mondo in mesoscala del cervello umano è a portata di mano», sottolinea Boulant. Le potenziali applicazioni includono anche disturbi neurodegenerativi e psichiatrici come la malattia di Alzheimer, il morbo di Parkinson, la sclerosi multipla, la schizofrenia e la depressione. I ricercatori sperano che la maggiore sensibilità possa rivelare sottili cambiamenti biologici che rimangono invisibili a intensità di campo inferiori. La piattaforma è volta a essere aperta agli utenti esterni, anche se sono necessari ulteriori lavori per ampliare il portafoglio di sequenze di risonanza magnetica che possono essere utilizzate in modo sicuro ed efficiente. «AROMA è stato un progetto pionieristico che ha superato molte barriere della scansione a 11,7 tesla. La prossima sfida è convertire questo successo tecnico in scoperte utili dal punto di vista clinico», conclude Boulant.