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IMAGING DI DIFFUSIONE;RISONANZA MAGNETICA FUNZIONALE fMRI - Coggle Diagram
IMAGING DI DIFFUSIONE;RISONANZA MAGNETICA FUNZIONALE fMRI
L'imaging di diffusione è stato utilizzato per la prima volta in psichiatria nel 1998, quando sono stati osservati
indici di connettività significativamente più bassi nella sostanza bianca della corteccia prefrontale
in 5 pazienti con schizofrenia rispetto ai controlli. Le tecniche di imaging a RM pesata in diffusione (DWI)
si basano sulle proprietà di diffusione delle molecole d'acqua nei vari tessuti biologici.
Per quanto riguarda l'encefalo in un fluido omogeneo come il liquor cerebrospinale (ambiente isotropo)
le molecole d'acqua possono muoversi liberamente. Nella materia grigia (ambiente isotropo con barriere microscopiche disposte casualmente)
la diffusione è isotropa ma limitata. Infine, nella materia bianca, dove le fibre assonali sono organizzate in
fasci (ambiente anisotropo), il movimento delle molecole avviene lungo direzioni preferenziali, quelle dei fasci di fibre
Le cellule nervose e le fibre mieliniche agiscono come barriere al movimento dell'acqua
La fMRI è una tecnica introdotta nei primi anni '90 che consente di rilevare le variazioni dell'attività cerebrale
sfruttando i fenomeni fisici della risonanza magnetica. Questa applicazione si basa su alcune modificazioni
fisiologiche: nello stato basale, le cellule nervose utilizzano una certa quantità di ossigeno dall'emoglobina ossigenata (ossiemoglobina)
trasformandola in emoglobina deossigenata (deossiemoglobina). Quando i neuroni si attivano
(sempio, in risposta a stimoli sensoriali, motori, cognitivi o emotivi), c'è un aumento della richiesta di energia,
soddisfatta da un incremento del flusso sanguigno localizzato. Questo porta a un aumento della quantità di
ossigeno nelle aree cerebrali attive. Tuttavia, il consumo di ossigeno da parte dei neuroni è inferiore all'apporto,
creando un eccesso di emoglobina ossigenata nelle aree attivate. Di conseguenza, il rapporto tra le due forme di
emoglobina cambia rispetto allo stato inattivo, con un netto aumento della concentrazione di ossiemoglobina nell'area attivata
L'emoglobina è una proteina che presenta proprietà magnetiche diverse a seconda che sia in
stato ossigenato (diamagnetica) o deossigenato (paramagnetica). Questo significa che reagisce in
modo differente a un campo magnetico esterno. L'effetto misurato, che causa le variazioni di segnale
nella RM è chiamato effetto BOLD (blood oxygenation level dependent), ovvero dipendente dal livello di
ossigenazione del sangue. Un cambiamento temporaneo nel segnale RM indica un aumento della
concentrazione di ossiemoglobina e, quindi, un incremento dell'attività neuronale
Nelle più recenti apparecchiature di RM le sequenze eco-planari permettono di acquisire immagini volumetriche
con una risoluzione millimetrica, coprendo l'intero encefalo a una frequenza di circa 1 al secondo.
L'attività cerebrale viene analizzata successivamente (off-line) confrontando, voxel per voxel, l'intensità del
segnale di RM durante l'attivazione (es, durante la stimolazione del sistema periferico o mentre si esegue un compito motorio o cognitivo)
e in stato di riposo (senza stimolazione o compito). Poiché le modifiche nel segnale sono molto piccole
è necessario aumentare il segnale utilizzando più stimoli in successione. In questo modo si ottiene un segnale più intenso, poiché l'effetto BOLD è additivo
La fMRI ha il vantaggio di offrire una buona risoluzione spaziale, compresa tra 2 e 4 mm, a seconda delle
modalità di acquisizione delle immagini. Tuttavia, la risoluzione temporale è limitata dai tempi tipici
dell'emodinamica, che sono di 1-2 secondi. Questo è insufficiente per distinguere
eventi neuronali che durano solo millisecondi o decine di millisecondi