Cervelli virtuali di singole persone? Ora esistono!

Un gruppo di ricercatori è riuscito a ricreare virtualmente dei cervelli di singoli pazienti (sani e con tumore al cervello) con l'obiettivo di usarli per simulare l'intervento e prevederne gli esiti

di Regina Geloso

cervello virtuale

La pianificazione pre-chirurgica per la rimozione di un tumore cerebrale ha, tra gli obiettivi più importanti, quello di salvaguardare la funzionalità del cervello definendo nella maniera più precisa possibile le aree immediatamente circostanti da preservare.

A tal fine, sono attualmente impiegate tecniche di neuroimaging non invasive come la risonanza magnetica funzionale. Tuttavia, affidarsi solamente a queste informazioni è spesso insufficiente, poiché le complesse dinamiche non lineari del cervello ostacolano la previsione di quello che sarà l'esito funzionale dopo l'intervento chirurgico.

Ma le cose stanno cambiando. Un gruppo di ricercatori, guidato dallo scienziato italiano Daniele Marinazzo del Dipartimento di Data Analysis dell'università di Ghent (Belgio) ha ricreato dei cervelli virtuali di pazienti malati di cancro al cervello. Grazie a questi 'modellini', costruiti usando la piattaforma open source Virtual Brain, a partire da immagini del cervello di questi pazienti ottenute con risonanza magnetica, sono riusciti a simulare la connettività (i collegamenti tra aree nervose) tra parti del cervello.

Lo studio, ancora in corso, è stato pubblicato sulla rivista eNeuro e, ad oggi, ha coinvolto 25 pazienti con tumore e 11 individui di controllo sani.

Il 'mio' cervello è unico: ecco come funziona

La creazione di modelli della rete cerebrale su larga scala offre, dunque, le potenzialità per colmare le lacune attuali integrando i dati di neuroimaging con modelli basati sulla biofisica con l'obiettivo di simulare e, quindi, prevedere le dinamiche cerebrali.

Al tempo stesso la direzione che sta prendendo la medicina nell'ottica di migliorare progressivamente la cura del paziente, è la personalizzazione e l'individualizzazione, in un certo senso, delle cure. Ed è proprio in questa direzione che questo progetto sta andando.

I primi risultati hanno mostrato infatti che, quando si utilizza un modello con parametri ottimizzati individualmente, aumenta significativamente l'accuratezza della previsione della connettività funzionale dell'individuo.

"Studiando il rapporto tra connettività funzionale (aree neurali che si parlano nel corso dello svolgimento di un compito) e strutturale (le connessioni anatomiche 'fisse') - spiega l'esperto - possiamo capire ad esempio come il cervello venga modificato dalla malattia o da altre condizioni".

Sostanzialmente, si riporta nell'introduzione dell'articolo su eNeuro, in questo modo è stato possibile comprendere come il cancro influisce su struttura e funzionamento del cervello del paziente "sia a livello locale (di singole aree neurali) sia globale (nelle interconnessioni tra loro) e che questo rimodellamento dipende dalle dimensioni del tumore ed è collegato alle condizioni comportamentali e cognitive del paziente".

Le prospettive per il futuro

"Struttura e funzione del cervello si influenzano a vicenda - spiega Marinazzo ad ANSA - Quindi i legami sia a livello di sinapsi sia su larga scala sono funzionali a quel che il cervello deve fare. Una maniera non invasiva di capire come funziona il cervello a larga scala è proprio vedere come struttura e funzione si influenzano a vicenda".

"Con questo sistema - prosegue l'esperto in una intervista alla BBC - si può quindi pensare di fare una 'operazione virtuale', rimuovendo parti del cervello, o tagliando delle connessioni tra di loro, e così cercare di prevedere cosa succederebbe nella realtà clinica, e come risulterebbe modificato l'equilibrio dinamico su larga scala del cervello".

“Ciò – conclude il ricercatore - potrebbe orientare le scelte cliniche: quindi dire come rimuovere in sicurezza il tumore e anche prevedere i tempi di ripresa post operatoria”.