Epilessia: un algoritmo può arrivare a prevedere le convulsioni

Immaginate di poter avere una “previsione del tempo per il vostro cervello”, un modo per far avanzare l’inizio della vostra prossima crisi epilettica, grazie a un microchip piantato sotto il cuoio capelluto.

I ricercatori dell’Università Canadese stanno lavorando per identificare i marcatori che un giorno renderanno possibile prevedere le convulsioni o almeno rilevarle il più rapidamente possibile in modo che gli epilettici abbiano abbastanza tempo per raggiungere un luogo sicuro o ottenere aiuto da altri.

“L’obiettivo del nostro lavoro di previsione delle convulsioni è quello di sviluppare una sorta di ‘bollettino meteorologico per il cervello’ in grado di fornire continuamente previsioni e di avvertire la persona poche ore o giorni prima dell’inizio di una crisi epilettica”, ha detto Nguyen, neurologo presso il CHUM.

Più di 50 milioni di persone in tutto il mondo hanno l’epilessia, secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, con quasi 20.000 canadesi diagnosticati ogni anno. Le cause di questo disturbo neurologico variano, ma è caratterizzato da convulsioni ricorrenti, spesso invalidanti, legate a un temporaneo malfunzionamento dell’attività elettrica del cervello.

Esistono farmaci anti-crisi per prevenire queste “tempeste elettriche” nel cervello. Ma sono efficaci solo in due terzi dei pazienti.

Negli ultimi anni, il team di ricerca di Nguyen è stato in grado di sviluppare algoritmi per identificare, nelle registrazioni del segnale cerebrale intracranica, sottili cambiamenti invisibili ad occhio nudo che sono precursori delle convulsioni epilettiche.

Nguyen e Bou Assi sono tra i primi al mondo ad esplorare l’uso dell’accoppiamento a frequenza incrociata nelle registrazioni EEG intracraniche per prevedere le convulsioni. Hanno prima testato l’efficacia dei loro algoritmi sugli EEG dei cani epilettici – utilizzando database pubblici ad accesso aperto – e poi sulle registrazioni di pazienti con epilessia resistente ai farmaci.

Ridurre continuamente il carico computazionale prima di pensare all'”hardware” che sarebbe stato impiantato sotto la cupola del cranio – con ogni probabilità un microchip per computer – è una delle principali sfide che i due scienziati stanno affrontando.

Per migliorare le prestazioni dei loro algoritmi basati su segnali intracranici, stanno quindi considerando di introdurre altri indizi come la tendenza in alcuni pazienti ad avere convulsioni durante le mestruazioni o durante il sonno.

Un altro indizio che il team sta considerando di aggiungere per ridurre il carico computazionale è il cosiddetto “prodrome” epilettico riportato dal 15 al 20% dei pazienti, che affermano di essere più stanchi, irritabili e meno concentrati prima di una crisi epilettica.

Oltre a prevedere le convulsioni con elettrodi impiantati, il team sta anche lavorando per rilevare le convulsioni all’esordio utilizzando oggetti connessi non invasivi come orologi, materassi o abbigliamento intelligente.

In un sondaggio condotto nel 2020 su 221 pazienti con epilessia e 171 caregiver informali canadesi, in collaborazione con Épilepsie Québec e la Canadian Epilepsy Alliance, la stragrande maggioranza ha dichiarato di essere interessata a questi strumenti di rilevamento.

A loro parere, tali strumenti potrebbero migliorare la loro qualità di vita e di cura. “Consultare queste persone su aspetti che erano più importanti per loro ci ha aiutato a guidarci nello sviluppo dei nostri sistemi di rilevamento”, ha dichiarato Bou Assi, neuroscienziato CHUM.

Lui e Nguyen hanno usato tecniche non invasive per monitorare i segnali fisiologici che improvvisamente “impazziscono” durante le convulsioni – cose come movimenti degli arti, respirazione, frequenza cardiaca e attività muscolare.