Tecnologie Non Invasive per le Neuroscienze (TNIN) – Risonanza Magnetica

Responsabile: Bruno Maraviglia

Le neuroscienze sono un campo di studio interdisciplinare che tenta di dare risposta a numerose questioni riguardanti l’organizzazione del sistema nervoso e come esso sia in grado di generare un comportamento. In particolare lo studio dei fenomeni legati all’attività ed alle patologie cerebrali, sono un campo d’indagine vasto e di crescente importanza per la comunità scientifica internazionale. Molti dei problemi studiati con successo riguardano le funzioni di base delle principali cellule del sistema nervoso (neuroni e cellule gliali) in termini biofisici e biochimici. I neuroni sono i componenti dei circuiti neurali, il cui compito è quello di processare specifici tipi di informazione e la cui integrazione rappresenta il substrato della funzionalità cerebrale. Mentre i meccanismi che sono alla base dei processi responsabili di attività semplici, come il controllo dei movimenti muscolari e la percezione primaria dell'ambiente esterno, godono ormai di una vasta letteratura, le funzioni cerebrali superiori, come il pensiero razionale, l’attenzione, la memoria e le emozioni sono ancora ampiamente inesplorate. Ciò nonostante, la nostra conoscenza dei meccanismi di base della funzionalità cerebrale è affatto limitata e non uniforme, sia in campi fondamentali come la biofisica e la biochimica cellulare sia in campi più generali come le scienze cognitive. La loro comprensione ovviamente rappresenta sia un fondamentale traguardo della conoscenza umana a livello di ricerca pura, sia il mezzo per indagare l’origine e individuare nuovi metodi per la diagnosi precoce e la cura delle patologie cerebrali. Nessuno sviluppo scientifico-tecnologico ha avuto maggiore impatto sullo studio della materia vivente di quello che ha riguardato la Risonanza Magnetica Nucleare (NMR). In particolare, grazie ai notevoli sviluppi tecnici e metodologici realizzati di recente, essa ha totalmente rivoluzionato la diagnostica medica ed offerto un importante insieme di metodiche di indagine quantitativa e non invasiva quali ad esempio la spettroscopia in vivo, l’fMRI , il DTI . Le metodiche basate sulla Risonanza Magnetica Nucleare costituiscono nel loro complesso il più formidabile strumento a nostra disposizione per l’indagine in vivo del cervello umano. I metodi di imaging funzionale hanno permesso di individuare e riportare nella specifica morfologia cerebrale le aree “attivate” durante lo svolgimento di funzioni motorie, sensoriali e cognitive (brain mapping) ed inoltre di determinare alcune caratteristiche fisiologiche e strutturali essenziali per lo svolgimento di tali funzioni. La spettroscopia in vivo, durante epoche di stimolazione esterna, e l’fMRI dello stato di riposo, in assenza di stimolazione, hanno consentito una formulazione consistente di nuovi modelli dell’energetica cellulare cerebrale. Per di più, tramite lo studio della spettroscopia in vivo e l’analisi quantitativa dell’imaging strutturale, è stato possibile avviare innovative indagini a livello molecolare e tissutale sulle possibili cause di molte disfunzioni del sistema nervoso.