Trovare il disturbo bipolare con la risonanza magnetica

Questo articolo – una storia caratteristica in Revisione della tecnologia numero cartaceo di dicembre 2005/gennaio 2006 – è stato diviso in tre parti per la presentazione online. Questa è la parte 1; parte 2 apparirà martedì 24 gennaio e parte 3 mercoledì 25 gennaio.

Quando Bradley Peterson, psichiatra e ricercatore alla Columbia University, si è offerto di scansionare il mio cervello con una risonanza magnetica delle dimensioni di un piccolo rimorchio Airstream, ho detto subito di sì. Ho passato 10 minuti a compilare una lista di controllo lunga una pagina (ho mentito sulla domanda chiedendomi se ero claustrofobico) e altri pochi minuti a svuotare le tasche e a liberarmi di chiavi, orologio da polso e penna, che potrebbero diventare missili all'interno del potente magnete della risonanza magnetica. campo.

Mi sdraiai su uno stretto pagliericcio che scivolò nella macchina come un cassetto in un obitorio. La macchina gemette e rimbombò mentre sbirciava all'interno del mio cranio, poi tacque. Con un leggero ronzio, il pagliericcio scivolò fuori e io mi rilassai. Più o meno nel tempo necessario per masterizzare alcuni CD sul mio laptop, Peterson era chino su uno schermo, mostrandomi un'immagine dettagliata del mio cervello in bianco e nero.

Le scansioni cerebrali come quella che ho fatto ora sono di routine, utilizzate per tutto, dall'individuazione di segni di ictus alla ricerca di sospetti tumori. Ma ricercatori come Peterson stanno spingendo la tecnologia della risonanza magnetica più in là di quanto chiunque pensasse potesse andare. Nell'ultimo decennio circa, la risonanza magnetica è stata riorganizzata per rivelare non solo l'anatomia del cervello, ma anche il modo in cui funziona.

Mentre le scansioni MRI convenzionali, come quella che mi ha dato Peterson, rivelano strutture fisiologiche, una variazione chiamata MRI funzionale (fMRI) può ora anche visualizzare il flusso sanguigno nel tempo, consentendo ai ricercatori di vedere quali aree del cervello sono attive durante determinati compiti.

In effetti, gli studi fMRI negli ultimi anni hanno fornito ai ricercatori immagini sorprendenti del cervello effettivamente al lavoro. Un'estensione ancora più recente è la spettroscopia MRI, un altro tipo di imaging funzionale che monitora l'attività di particolari sostanze chimiche nel cervello, fornendo indizi diversi sulla funzione cerebrale rispetto alla fMRI. E più recentemente, i ricercatori hanno aperto la strada a una tecnica di risonanza magnetica chiamata diffusion tensor imaging (DTI) che produce immagini 3D della fragile rete di fili che collega una parte del cervello all'altra.

La risonanza magnetica è diventata, afferma Robert Desimone, direttore del McGovern Institute for Brain Research del MIT, lo strumento più potente per studiare il cervello umano. Lo paragono all'invenzione del telescopio per gli astronomi. Desimone osserva che l'arrivo del telescopio non ha rivoluzionato immediatamente la comprensione scientifica dell'universo. Ciò ha richiesto tempo, poiché i ricercatori hanno imparato a utilizzare il loro nuovo strumento.

La stessa cosa sta accadendo con la risonanza magnetica, dice Desimone. I ricercatori stanno cominciando solo ora a rendersi conto del potenziale di queste tecniche, che sono state ampiamente utilizzate per la prima volta sugli esseri umani circa 15 anni fa. Stai vedendo molta eccitazione in campo, dice Desimone.

Diversi progressi tecnici hanno contribuito al miglioramento della risonanza magnetica. In cima alla lista c'è lo sviluppo di magneti MRI più potenti, che consentono scansioni più dettagliate e ad alta risoluzione. Quali sono i megapixel per una fotocamera digitale, i tesla, una misura dell'intensità del campo magnetico, sono per la risonanza magnetica: più ne hai, migliore è la qualità dell'immagine. Le nuove risonanze magnetiche generano campi magnetici di circa sette tesla, molte migliaia di volte più forti del campo magnetico terrestre e almeno due volte più forti di quelli tipicamente utilizzati negli ospedali. (Alcuni centri di ricerca, incluso il McGovern Institute, hanno scanner MRI da 9,4 tesla per studi sugli animali.)

Un altro sviluppo chiave è una successione di metodi di analisi computerizzata sempre più complessi. Questi consentono ai ricercatori di estrarre maggiori e migliori informazioni dai dati dello scanner e hanno migliorato non solo la fMRI, ma anche la spettroscopia MRI e la DTI.

L'obiettivo finale della ricerca sull'imaging cerebrale è quello di aiutare a spiegare come i miliardi di neuroni e connessioni nel cervello danno origine al pensiero. Ma i ricercatori stanno anche applicando le nuove tecniche di risonanza magnetica per un obiettivo più pratico e immediato: migliorare la diagnosi e il trattamento delle malattie mentali e dei disturbi dell'apprendimento. La speranza è che la risonanza magnetica fornisca una diagnosi molto più accurata delle malattie psichiatriche i cui sintomi possono assomigliarsi, prevenendo anni di sofferenza per i pazienti che assumono i farmaci sbagliati.

Come parte di questo sforzo, i ricercatori stanno utilizzando la risonanza magnetica per indagare sulle cause non solo dei disturbi psichiatrici, ma di tutti i tipi di anomalie cerebrali e disturbi dell'apprendimento, compresi quelli spesso riscontrati nei bambini nati prematuramente. E mentre i tentativi di utilizzare l'imaging cerebrale per migliorare l'assistenza sanitaria psichiatrica hanno avuto scarso successo nell'ultimo decennio, le nuove tecnologie di risonanza magnetica - in sostanza, telescopi molto più potenti sulla mente - stanno fornendo nuove speranze di trovare modi migliori per intervenire.

Impronta digitale bipolare

Uno dei leader nello sforzo di arruolare la risonanza magnetica nella diagnosi e nel trattamento dei disturbi psichiatrici è John Port presso la Mayo Clinic di Rochester, MN. Port è un neuroradiologo che ha iniziato la sua carriera studiando ingegneria elettrica e informatica al MIT e in seguito ha conseguito un dottorato di ricerca in biologia cellulare e un MD presso l'Università dell'Illinois. Quindi è in una buona posizione per ricercare sia la tecnologia di base della risonanza magnetica che le sue applicazioni in medicina.

Il lavoro di Port sulla risonanza magnetica potrebbe avere un'ampia applicazione in psichiatria, ma per ora si sta concentrando sul suo particolare interesse: il disturbo bipolare. Chiamato anche depressione maniacale, il disturbo bipolare è caratterizzato da sbalzi d'umore che vanno dall'esuberanza selvaggia alla depressione profonda, con periodi di stabilità nel mezzo. I raggi X o la risonanza magnetica convenzionale non mostrano alcuna differenza tra il cervello delle persone con disturbo bipolare e quelle senza di essa; le riviste mediche sono disseminate di tentativi falliti di utilizzare l'imaging per trovare segni distintivi della malattia.

Port pensa che molti di questi tentativi siano stati scientificamente errati. Ho una lista di animali domestici lunga un miglio, dice. Ci sono un milione di studi, ma i pazienti potrebbero essere su sei diversi farmaci. Quindi, quando vedi qualcosa di diverso, sono le medicine? O sta succedendo qualcosa? Un altro problema con molti studi precedenti, dice, è che includevano troppo pochi pazienti. Non puoi dire nulla da 10 pazienti. Molte ricerche non sono state così rigorose come dovrebbero essere.

In effetti, nonostante anni di lavoro, i neuroscienziati non sanno ancora cosa causa il disturbo bipolare o esattamente quali parti del cervello sono coinvolte. Questa mancanza di conoscenza ha gravemente ostacolato la ricerca di modi più sicuri ed efficaci per curare la malattia. I principali farmaci per il disturbo bipolare, litio e Depakote, esistono da decenni.

Entrambi sono stati scoperti per caso, quando i ricercatori che cercavano di fare qualcos'altro hanno notato che i farmaci alleviavano i sintomi dei pazienti con disturbo bipolare. E sebbene i farmaci possano essere ragionevolmente efficaci in alcune persone, i medici non hanno idea di come funzionino o di quali pazienti abbiano maggiori probabilità di trarne beneficio. Per trovare prodotti farmaceutici migliori, i ricercatori devono essere in grado di individuare i meccanismi o le strutture esatti coinvolti nel disturbo bipolare.

Individuare i meccanismi potrebbe anche portare a una valutazione più accurata del disturbo. Spesso, la diagnosi in psichiatria è fatta da una sorta di prove ed errori, in cui uno psichiatra fa un'ipotesi plausibile basata sul comportamento o sui sintomi auto-riferiti di un paziente, prescrive un farmaco e vede se aiuta o meno. In caso contrario, lo psichiatra considera una diagnosi diversa e un farmaco diverso, finché qualcosa non inizia a funzionare.

Ciò di cui hanno bisogno gli psichiatri è un test che dia loro la risposta: questo paziente ha la malattia o no, dice Port. Lui e altri ricercatori sperano che gli scanner MRI forniranno la diagnosi definitiva. E per quelli nella professione di salute mentale, questo cambierebbe tutto. Sto dedicando il resto della mia carriera a inventare un test di imaging che aiuterà gli psichiatri a diagnosticare il disturbo bipolare e altre malattie, dice Port.

Domani: uno sguardo più approfondito alle tecnologie della spettroscopia MRI e della DTI.

Il libro più recente di Paul Raeburn è Conoscenza della notte , un libro di memorie sull'educazione dei bambini con depressione e disturbo bipolare.

Immagine della home page per gentile concessione di John Port.

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