Revealing trajectories of multi-modal voxel-level changes in neurodegenerative diseases using latent event mapping

Immaginate il cervello umano come una metropoli enorme e frenetica. In una città sana, tutto funziona senza intoppi. Ma in una malattia neurodegenerativa come l'Alzheimer, la città cade lentamente in disuso. Il problema è che questo declino non avviene tutto in una volta; è un processo lento e complesso in cui diverse parti della città (come la rete elettrica, le strade o gli edifici) si guastano in momenti diversi.

Per molto tempo, gli scienziati hanno cercato di mappare questa "linea temporale del disastro" utilizzando scansioni cerebrali (come PET e MRI). Tuttavia, gli strumenti che utilizzavano erano come cercare di disegnare la mappa dell'intera città usando un telescopio che è o troppo sfocato per vedere i dettagli o troppo lento per tracciare i cambiamenti man mano che avvengono. Non riuscivano a vedere facilmente esattamente quale specifica strada (voxel) stesse fallendo e quando accadeva nella grande sequenza della malattia.

Entra in scena LEMING: Il detective della "Linea Temporale degli Eventi"

Gli autori di questo articolo hanno creato un nuovo strumento di investigazione digitale chiamato LEMING (Latent Event Mapping). Pensate a LEMING come a un super-intelligente editor viaggiatore nel tempo. Invece di guardare solo una singola foto della città in un dato momento, LEMING prende migliaia di foto da persone diverse in diverse fasi della malattia e le cuce insieme in un unico, perfetto filmato.

Esso individua una "linea temporale comune" degli eventi senza bisogno di essere istruito su cosa cercare. Si chiede: "Ok, se allineiamo tutte queste scansioni cerebrali, qual è l'ordine logico in cui le cose vanno male?". Crea una mappa latente — un progetto nascosto e invisibile che mostra l'esatta sequenza del danno che si diffonde attraverso i minuscoli blocchi costruttivi del cervello (i voxel).

Cosa hanno scoperto?

Quando i ricercatori hanno utilizzato LEMING su dati provenienti da pazienti affetti da Alzheimer, sono riusciti finalmente a vedere il "film" della progressione della malattia al livello di dettaglio più elevato possibile. Potevano osservare l' "amiloide" (una placca proteica appiccicosa) e l' "atrofia" (il restringimento del tessuto cerebrale) diffondersi attraverso la città, blocco dopo blocco.

Ecco la sorprendente svolta che hanno trovato:

Hanno esaminato i recettori dell'acetilcolina, che sono come le "antenne di comunicazione" sulle cellule cerebrali che aiutano a comunicare tra loro. Di solito, i medici assumono che queste antenne si rompano precocemente a causa della malattia. Ma LEMING ha mostrato qualcosa di diverso.

I dati suggerivano che queste antenne di comunicazione rimangano in realtà salde fino alle fasi finali della malattia, anche dopo che le placche appiccicose e il restringimento hanno preso il sopravvento.

Cosa significa questo (secondo l'articolo)

L'articolo offre due possibili spiegazioni per questa sopravvivenza delle antenne nelle fasi avanzate:

1. La malattia potrebbe colpire specificamente queste antenne solo alla fine del percorso.
2. Oppure, le placche appiccicose di amiloide potrebbero non essere il "cattivo" che distrugge attivamente le antenne come si pensava in precedenza.

Gli autori concludono che questo cambia il modo in cui dovremmo concepire i farmaci progettati per potenziare queste antenne. Se le antenne falliscono solo alla fine, allora l'uso di farmaci per proteggere o potenziare queste ultime potrebbe essere una strategia da riservare piuttosto a un intervento nelle fasi precoci, invece di aspettare che il danno sia già compiuto.

In breve, LEMING ci ha fornito una mappa cronologica ad alta definizione di come l'Alzheimer distrugge il cervello, rivelando che alcune parti del cervello resistono molto più a lungo di quanto pensassimo, il che potrebbe cambiare il modo in cui pianifiamo le nostre "missioni di salvataggio" mediche.