Misure non invasive di eccitabilità e connettività della corteccia cerebrale in soggetti sani
Progetto Le basi neurofisiologiche delle funzioni cognitive superiori come percezione cosciente, attenzione, memoria e apprendimento, sono ancora in gran parte sconosciute. Esse si fondano sulla capacità del cervello di ricevere ed elaborare informazioni e dipendono in maniera critica dal livello di eccitabilità dei circuiti corticali, nonché dal grado di connessione tra le diverse aree corticali (Massimini M, Rosanova M, Mariotti M ,2003) Alterazioni dell¿eccitabilità e della connettività corticale rappresentano, inoltre, la via finale comune delle maggiori patologie riguardanti la sfera cognitiva e quella affettiva. Una misura diretta e non invasiva dell¿eccitabilità e della connettività dei circuiti corticali nell¿uomo rappresenterebbe uno strumento fondamentale sia per le neuroscienze di base che per la clinica neurologica/psichiatrica. Questa misura e¿ oggi per la prima volta realizzabile grazie alla combinazione di stimolazione magnetica transcranica (TMS)( Barker, Jalinous e coll. 1985), neuronavigazione (NBS) ed elettroencefalografia ad alta densità (hd-EEG). Questa nuova metodica di scanning funzionale dello stato dei circuiti corticali permette sia di misurare l¿entità della risposta (eccitabilità) di aree cerebrali, sia di misurare la diffusione dell¿attività elettrica indotta nell¿area stimolata al resto del cervello (connettività).
La combinazione TMS/hd-EEG è stata recentemente applicata con successo per mettere in luce le variazioni della connettività funzionale cortico-corticale nel corso dell¿addormentamento (Massimini, Ferrarelli e coll. 2005).
Con questo progetto ci proponiamo di estendere l¿applicazione della TMS/hd-EEG al fine di definire i dati normativi circa le proprietà di eccitabilità e connettività di diverse aree della corteccia cerebrale umana in soggetti sani. Il secondo obiettivo dello studio è la descrizione dei cambi di eccitabilità e connettività corticali in diverse condizioni fisiologiche come differenti momenti del ciclo sonno-veglia, differenti stati di attenzione o attivazione dei circuiti corticali, durante i diversi stadi del sonno, dopo sonno o dopo deprivazione di sonno. Tali misurazioni contribuiranno a comprendere i meccanismi di funzionamento del cervello, e contribuiranno a sviluppare un metodica che potrà essere fruttuosamente applicata per studiare alcune tra le più diffuse malattie neurologiche e psichiatriche e a indicare nuove strade per la loro diagnosi e la loro cura.
- Barker, A. T., R. Jalinous, et al. (1985). Non-invasive magnetic stimulation of human motor cortex. Lancet 1(8437): 1106-7.
- Massimini M, Ferrarelli F, e coll. (2005). Breackdown of cortical effective connectivity durino sleep. Science, 2005 309: 2228-2232.
- Massimini M, Rosanova M, Mariotti M (2003). EEG slow (approximately 1 Hz) waves are associated with nonstationarity of thalamo-cortical sensory processing in the sleeping human. J Neurophysiol 89(3): 1205-1213