L'uso della resting-state fMRI nello studio della sclerosi multipla

Abstract

La Risonanza Magnetica funzionale Resting State (RS-fMRI) è una tecnica avanzata, compatibile con la routine clinica, che consente lo studio della connettività funzionale in maniera non invasiva. La sclerosi multipla (SM) è una malattia autoimmune del sistema nervoso centrale; i suoi effetti sulla mielina nella sostanza bianca compromettono la comunicazione tra le diverse aree cerebrali e causano una vasta gamma di sintomi neurologici, tra cui problemi motori, cognitivi, sensoriali e visivi. Questo elaborato presenta una panoramica di studi di ricerca rappresentativi che utilizzano l’RS-fMRI nell’SM. Questa tecnica ha evidenziato alterazioni significative nell'attività cerebrale a riposo, fornendo informazioni preziose sulla fisiopatologia della malattia e sulle sue manifestazioni cliniche. Ha consentito di rappresentare la variabilità individuale di risposta al danno della malattia, e potrebbe svolgere un ruolo fondamentale per favorire le diagnosi precoci e valutare più oggettivamente le risposte alle terapie. In questo lavoro di tesi sono state trattate le principali applicazioni della RS-fMRI nello studio della sclerosi multipla; per affrontare l’argomento è stata dedicata una sezione della tesi all’anatomia del sistema nervoso centrale e alla descrizione della malattia oggetto di studio. Sono stati illustrati i principi alla base della risonanza magnetica e del segnale BOLD (blood oxygenation level dependent) su cui si basano i protocolli RS-fMRI. Gli studi di RS-fMRI illustrati in questa tesi hanno dimostrato che questa tecnica contribuisce a fornire importanti approfondimenti sul ruolo della riorganizzazione funzionale in seguito a lesioni strutturali del sistema nervoso centrale, e consente di approfondire le complesse interazioni tra il danno strutturale e le alterazioni della connettività funzionale.

Resting State functional Magnetic Resonance Imaging (RS-fMRI) is an advanced technique, compatible with clinical routine, that allows the study of functional connectivity in a non-invasive way. Multiple sclerosis (MS) is an autoimmune disease of the central nervous system; its effects on myelin in the white matter compromise communication between different brain areas and cause a wide range of neurological symptoms, including motor, cognitive, sensory, and visual impairment. This paper presents an overview of representative research studies using RS-fMRI in MS. RS-fMRIhighlighted significant alterations in brain activity, providing valuable information on the pathophysiology of the disease and its clinical manifestations. It allowed to represent the individual variability of response to the disease, and could play a fundamental role in facilitating early diagnosis and evaluating responses to therapies more objectively. In this thesis, the main applications of RS-fMRI in the study of multiple sclerosis are discussed; to address the topic, a section of the thesis is dedicated to the anatomy of the central nervous system and the description of the disease. The principles underlying magnetic resonance imaging and the BOLD (blood oxygenation level dependent) signal, which form the basis of RS-fMRI protocols, are explained. The RS-fMRI studies presented in this thesis have demonstrated that this technique contributes to providing important insights into the role of functional reorganization following structural lesions of the central nervous system, and allows to deepen the complex interactions between structural damage and alterations in functional connectivity.