FISASMEM – Fisiologia dell’aging: sviluppo di metodi MRI quantitative

2021-2023 Regione Lazio POR-FESR A0375-2020-36648

La caratterizzazione dell’aging ha grande importanza per i benessere sociale e per l’impatto devastante di alcune patologie neurologiche associate all’invecchiamento. L’imaging funzionale con risonanza magnetica (fMRI) è uno strumento di indagine in grado di cogliere il deterioramento della funzionalità di rete del cervello umano associata all’aging ed alla neurodegenerazione. L’fMRI soffre però di limitazioni dovute alla variazione con l’età del rumore di origine fisiologica, che costituisce un fattore confondente difficile separare dall’effetto di origine neuronale. Questo progetto si propone di affrontare tale problema scientifico, che ha importanti ricadute industriali nel settore della salute e dell’industria biomedica, caratterizzando l’origine fisiologica del rumore fMRI nell’aging e nelle fasi iniziali della neurodegenerazione in termini di variazioni di reattività vascolare e di micromovimenti, e di sviluppare appropriati metodi di mitigazione.

Il progetto è stato finanziato dalla Regione Lazio con POR FESR LAZIO 2014 – 2020 A0375-2020-36648, POR A0375E0085. (Finanziamento € 149089,39)

Risultati

L’invecchiamento cerebrale è caratterizzato da un deterioramento della funzione vascolare, e in particolare microvascolare, che si manifesta tramite diminuzione del flusso sanguigno (cerebral blood flow, CBF), della reattività cerebrovascolare (cerebrovascular reactivity, CVR) e del rate di consumo di ossigeno (CMRO2).

All’interno di questo progetto è stato messo a punto un protocollo in grado di fornire informazioni sulla reattività cerebrovascolare con tre diversi contrasti in una singola sessione di acquisizione della durata di 20 minuti. La reattività cerebrovascolare, che è una misura della risposta dilatatoria o costrittiva dei vasi sanguigni cerebrali agli stimoli vasoattivi, si ottiene infatti generalmente utilizzando un singolo contrasto fMRI, tipicamente BOLD (blood oxgenation level dependent), che però non è quantitativo poiché dipende da parametri fisiologici di base specifici di ogni soggetto, e anche dall’intensità del campo magnetico, quindi non è numericamente confrontabile tra acquisizioni a diversi campi come 1.5 T, 3 T e 7 T.

Nel protocollo sviluppato, oltre alla sequenza BOLD, sono state quindi inserite e messe a punto due sequenze in grado di fornire parametri quantitativi utili a ottenere un quadro completo di CVR: ASL (arterial spin labeling), che dipende da variazioni di CBF, e VASO (vascular space occupancy), che dipende da variazioni di volume sanguigno cerebrale (cerebral blood volume, CBV).

Un esempio di CVR multicontrasto ottenuto dal protocollo messo a punto è riportato in figura. Questa caratterizzazione è particolarmente innovativa poiché non risultano altri studi in letteratura che mappano questi tre contrasti a seguito di stimolo vasodilatatorio in una singola sessione.

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MarbiLab

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