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Superare le barriere per una rivoluzione nelle scansioni cerebrali

Le attuali tecniche di scansione cerebrale presentano alcuni limiti critici. Il progetto BREAKBEN, finanziato dall’UE, ha superato queste barriere, promettendo scansioni cerebrali migliori e più dettagliate.

Salute

I disturbi del cervello provocano tanta sofferenza e un grave onere economico per la società. Il costo annuale nella sola Europa è stato stimato intorno agli 800 miliardi di euro. Un team europeo mira a mettere l’Europa in prima linea in una rivoluzione nella scansione e nella misurazione del sistema nervoso umano, per migliorare l’accuratezza delle attuali tecniche che caratterizzano l’attività elettrica nel cervello. Il progetto BREAKBEN (Breaking the Nonuniqueness Barrier in Electromagnetic Neuroimaging) ha progettato e realizzato magnetometri altamente sensibili, dei dispositivi utilizzati per rilevare e misurare campi magnetici estremamente sottili. L’innovativo array è stato concepito per raccogliere e combinare segnali di alta qualità per due principali tecniche di scansione per il cervello umano: MEG (magnetoencefalografia) e ULF MRI (risonanza magnetica a campo ultra-basso). La MEG misura i campi magnetici ultra-ultra-deboli generati dal cervello, un metodo non invasivo utilizzato per informare i medici sulla funzione neuronale. La risonanza magnetica mappa il comportamento tessuto-dipendente di nuclei rotanti in molecole d’acqua, fornendo immagini strutturali del cervello. La risonanza magnetica a campo ultra-basso è stata dimostrata per la prima volta nel 2004 dal team del prof. John Clarke dell’Università di Berkeley, utilizzando un solo sensore, noto come SQUID. BREAKBEN ha portato l’idea alla fase successiva. «Abbiamo sviluppato i primi grandi array di sensori SQUID che misurano i segnali MEG e ULF MRI con gli stessi sensori», spiega il coordinatore del progetto, il prof. Risto Ilmoniemi, Responsabile di Neuroscienze e Ingegneria biomedica presso la School of Science dell'Università di Aalto. Superare le vecchie barriere Il medico tedesco Hermann von Helmholtz dimostrò nel 1850 che è impossibile determinare in modo univoco la distribuzione della corrente elettrica (in questo caso le correnti neuronali) all’interno di un conduttore (in questo caso la testa), anche se entrambi i campi elettrici e magnetici all’esterno del conduttore sono perfettamente noti. Ciò si è tradotto in un importante problema futuro per gli scienziati che utilizzano il MEG per misurare le correnti neuronali nel cervello, una limitazione nota come barriera di non unicità. «Non possiamo mai essere sicuri sulla base del solo MEG di quali parti del cervello siano attive in un soggetto o paziente», spiega Ilmoniemi. L’innovazione di BREAKBEN consiste nel combinare queste due tecniche di scansione per evitare questo problema, superando così la barriera. La risonanza magnetica a campo ultra-basso simultanea fornisce una conoscenza accurata della posizione della testa e dei dettagli della forma corticale. Ciò consente un’informazione a priori, come quella che la corrente di origine si trova esclusivamente nella corteccia cerebrale, da aggiungere in modo affidabile all’analisi dei dati. Tutto questo rende la scansione molto più affidabile. Applicazioni future La svolta di BREAKBEN spalanca flussi di lavoro completamente diversi per l’imaging cerebrale. «Riteniamo di essere sul punto di compiere un salto tecnologico qualitativo con la ULF MRI, le sue applicazioni e combinazioni», afferma Ilmoniemi. «Il modo in cui eseguiamo le misurazioni del sistema nervoso basate sul magnetismo sarà rivoluzionato». La tecnica potrebbe aiutare con la mappatura dell’attività epilettica del cervello, mentre la ULF MRI potrebbe forse aiutare anche nella diagnostica del cancro. Il dispositivo MEG-MRI aprirà anche l’imaging cerebrale per nuovi gruppi di pazienti, come ad esempio quelli portatori di protesi metalliche. Un flusso di lavoro migliorato e una diagnostica più accurata ridurranno probabilmente le degenze ospedaliere e ottimizzeranno il trattamento, con un conseguente risparmio sui costi. Il team di BREAKBEN presso l’Università di Aalto ha ricevuto il finanziamento Innovation Launchpad dall’UE per lavorare alla commercializzazione della tecnica. «Stiamo richiedendo ulteriori finanziamenti da Business Finland per preparare il prototipo e dimostrare i suoi benefici negli studi sui pazienti», conclude Ilmoniemi.

Parole chiave

BREAKBEN, scansione cerebrale, ULF MRI, MEG, rivoluzione, cervello, disturbi

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