I ricercatori hanno creato un nuovo strumento ad accesso aperto che consente a medici e scienziati di valutare la salute del cervello infantile valutando la concentrazione di vari marcatori chimici, chiamati metaboliti, nel cervello. Lo strumento ha compilato i dati di 140 neonati per determinare gli intervalli normali per questi metaboliti.
Pubblicato sulla rivista NMR in Biomedicina, lo studio descrive un modo più semplice e affidabile per valutare le concentrazioni di metaboliti nel cervello infantile rispetto a quanto precedentemente disponibile, ha detto il capo dello studio Ryan Larsen, un ricercatore presso il Beckman Institute for Advanced Science and Technology dell’Università dell’Illinois Urbana-Champaign.
Il ricercatore Ryan Larsen e i suoi colleghi hanno sviluppato un nuovo metodo per valutare i livelli di metaboliti nel cervello dei bambini. Il loro strumento ad accesso aperto aiuterà medici e ricercatori a confrontare i livelli di metabolita cerebrale infantile con quelli di 140 neonati i cui dati sono stati utilizzati per sviluppare lo strumento.
I metaboliti svolgono un ruolo importante nella normale crescita, sviluppo e funzione del cervello. Alti o bassi livelli di metaboliti nel cervello possono essere il primo segno di problemi con la funzione cerebrale o lo sviluppo.
“Ad esempio, guardiamo alla colina, che gioca un ruolo nella costruzione della mielina, la chiave che consente agli impulsi elettrici di viaggiare lungo i neuroni”, ha detto la dottoressa Ellen Grant, co-autrice dello studio, direttrice neonatale presso il Boston Children’s Hospital e professoressa di radiologia pediatrica presso la Harvard Medical School. “Un altro metabolita, chiamato NAA, è importante per la crescita sana e la proliferazione dei dendriti, i rami sui neuroni che ricevono segnali da altri neuroni.”
Misurando la concentrazione di metaboliti chiave come questi, i ricercatori possono individuare alcuni problemi in anticipo, consentendo interventi in tempo per prevenire danni al cervello in crescita, ha detto.
La valutazione dei metaboliti nel cervello comporta normalmente la spettroscopia di risonanza magnetica protonica, una tecnologia che utilizza una risonanza magnetica non per l’imaging visivo ma per rilevare e identificare molecole specifiche nei tessuti di interesse. L’approccio più comune richiede un’ampia immagine e calcoli dettagliati della quantità di acqua all’interno e all’esterno dei tessuti cerebrali per standardizzare queste misure, un approccio costoso e dispendioso in termini di tempo.
Per affrontare questa difficoltà, Grant e il co-autore dello studio Borjan Gagoski, un istruttore di radiologia al Boston Children’s Hospital, hanno usato il protone MRS per scansionare il cervello di 140 bambini a circa un mese e tre mesi di età. Oltre a utilizzare l’acqua come riferimento, il team ha anche compilato i dati di diversi metaboliti chiave nei loro calcoli. Ciò ha permesso loro di creare uno strumento che utilizza valori standard per diversi metaboliti quando si valuta la concentrazione di un metabolita nel cervello di un bambino.
“Quello è più importante è guardare a un semplice rapporto tra metabolita 1 e metabolita 2”, ha detto Larsen. “Se questo rapporto è basso, significa che il metabolita 1 è basso o che il metabolita 2 è alto. O no? Diventa un problema di interpretazione”.
Invece, il team ha valutato scrupolosamente le relazioni tra sette metaboliti chiave per costruire un database di valori normali per ciascuno in diversi punti di tempo e per mostrare come cambiano le concentrazioni di metaboliti in relazione l’uno con l’altro man mano che il cervello del bambino si sviluppa.
Lo strumento sviluppato dal team offre una lista di controllo di metaboliti cerebrali di riferimento che gli utenti possono selezionare in diverse combinazioni per comprendere più chiaramente il profilo di un singolo bambino.
“La spettroscopia è davvero difficile da fare, ma quando viene eseguita nel modo giusto, può aiutarci a scoprire di più sul cervello”, ha detto Gagoski. “Questo approccio ha un grande potenziale perché siamo in grado di rilevare anomalie e malattie prima di poter effettivamente vedere qualsiasi cosa sulle scansioni strutturali. Ed è molto importante monitorare la salute del cervello in questa fase della vita.“
