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Ricerche

Una cintura di sensori per la diagnosi precoce dell'Alzheimer

L'Alzheimer e le altre cause di demenza sono tra le malattie più diffuse oggi. La diagnosi è complessa e spesso può essere stabilita solo con certezza molto tardi nel corso della malattia. Un team di ricercatori dell'Empa, insieme a partner clinici, sta ora sviluppando un nuovo strumento diagnostico che può rilevare i primi segni di cambiamenti neurodegenerativi usando una cintura di sensori.

sensor belt for Alzheimer diagnosisIl team di ricerca sta attualmente indagando come usare le misurazioni dei sensori per monitorare gli effetti dell'allenamento. Foto: Dividat AG

La dimenticanza e la confusione possono essere segni di un disturbo attualmente incurabile: il morbo di Alzheimer (MA), la forma più comune di demenza che attualmente colpisce circa 50 milioni di persone in tutto il mondo, in gran parte anziane. Il fatto che questo numero aumenterà bruscamente in futuro dipende quindi anche dall'aumento generale dell'aspettativa di vita.


Se si sospetta la demenza, servono esami neuropsicologici, test di laboratorio e procedure impegnative di laboratorio in ospedale. Tuttavia, i primi cambiamenti neurodegenerativi nel cervello avvengono decenni prima che diventi evidente una ridotta abilità cognitiva. Attualmente, questi possono essere rilevati solo da procedure costose o invasive.


Questi metodi non sono quindi adatti per un ampio vaglio preventivo su scala più ampia. I ricercatori dell'Empa stanno lavorando con partner dell'Ospedale Cantonale e della Clinica Geriatrica di San Gallo su un metodo diagnostico non invasivo che rileva i primi processi della demenza.

 

Segnali nell'inconscio

Per il nuovo metodo, i ricercatori Patrick Eggenberger e Simon Annaheim, del laboratorio Biomimetic Membranes and Textiles dell'Empa, si sono basati su una cintura di sensori che è già stata usata con successo per l'elettroencefalografia (ECG) ed è stata ora dotata di sensori per altri parametri pertinenti, come temperatura corporea e schema di andatura. Questo perché molto tempo prima che la memoria inizi a deteriorarsi nella demenza, appaiono sottili cambiamenti nel cervello, espressi da reazioni corporee inconsce.


Però questi cambiamenti possono essere registrati con precisione solo quando le misurazioni vengono prese per un periodo di tempo più lungo, come spiega Simon Annaheim: "Dovrebbe essere possibile integrare nella vita di tutti i giorni le misurazioni a lungo termine".


Sistemi di monitoraggio rispettosi per la pelle e confortevoli sono essenziali per le misurazioni adatte all'uso quotidiano. La cintura diagnostica è quindi basata su sensori flessibili con fibre elettricamente conduttive o leggermente conduttrici, nonché sensori per misurare il movimento e la temperatura.


Per consentire di usare tali misurazioni a lungo termine per il monitoraggio della salute neurocognitiva, i ricercatori stanno integrando i dati raccolti in modelli matematici sviluppati all'interno. L'obiettivo è un sistema di allarme rapido in grado di stimare la progressione del deterioramento cognitivo. Un altro vantaggio è che le misurazioni dei dati possono essere integrate in soluzioni di telemonitoraggio e possono quindi migliorare la cura del paziente nel suo ambiente familiare.

 

Monotonia sospetta

Il corpo umano è in grado di mantenere la temperatura costante in un intervallo di 1°C, con valori che oscillano naturalmente nel corso del giorno. Questo ritmo quotidiano cambia con l'età ed è cospicuo nelle malattie neurodegenerative come la demenza o il Parkinson. Nei pazienti di MA, ad esempio, la temperatura di base del corpo è più elevata fino a 0,2°C. Allo stesso tempo, sono smorzati i picchi delle fluttuazioni quotidiane di temperatura.


In uno studio, i ricercatori sono stati ora in grado di dimostrare che le letture alterate della temperatura della pelle, misurate con la cintura di sensori, forniscono effettivamente un'indicazione della prestazione cognitiva dei soggetti testati, e possono farlo altrettanto bene prima che la demenza si sviluppi.


I soggetti testati nello studio includevano persone sane, con o senza lieve deterioramento cognitivo (MCI, mild cognitive impairment), che non rappresenta una disabilità nella vita di tutti i giorni, ma è considerato un possibile precursore del MA.


I soggetti hanno preso parte a misurazioni a lungo termine e a test neuropsicologici. Si è scoperto che una temperatura corporea inferiore, che fluttuava di più durante il giorno, era legata a una migliore prestazione cognitiva. Negli individui con MCI, la temperatura corporea variava meno ed era lievemente più elevata.

 

Fare esercizio per la forma mentale

Anche il battito cardiaco è soggetto a variazioni naturali che mostrano come il nostro sistema nervoso si adatta alle sfide improvvise. La piccola pausa tra due battiti cardiaci, che dura circa un secondo, ha un grande significato per la nostra salute: se questa pausa rimane sempre uguale, il nostro sistema nervoso non è al suo meglio.


Uno studio di ricercatori di ETH Zurich ha determinato che valori più scadenti misurati negli anziani sani possono essere migliorati in sei mesi attraverso l'allenamento cognitivo-motorio. In questi 'exergames' (giochi di esercizio), i soggetti del test imitano le sequenze di passi da un video. Al contrario, i partecipanti che invece si erano allenati solo in linea retta su un tapis roulant, ma che avevano anche addestrato la loro memoria, hanno avuto meno benefici.


"Il punto è intervenire presto con una formazione appropriata, non appena si possono misurare i primi segni negativi"
, afferma Patrick Eggenberger. "Con il nostro sistema di sensori, qualsiasi miglioramento delle prestazioni cognitive può essere monitorato attraverso forme di terapia basate sul movimento".


Saranno ora eseguiti studi con monitoraggio a lungo termine per chiarire il modo in cui si possono usare le misurazioni dei sensori per prevedere la progressione dei disturbi cerebrali lievi.

 

 

 


Fonte: Andrea Six in EMPA (> English) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti:

  • P Eggenberger, M Bürgisser, RM Rossi, Simon Annaheim. Body Temperature Is Associated With Cognitive Performance in Older Adults With and Without Mild Cognitive Impairment: A Cross-sectional Analysis. Front. Aging Neurosci., 2021, DOI
  • P Eggenberger, S Annaheim, KA Kündig, RM Rossi, T Münzer, ED de Bruin. Heart Rate Variability Mainly Relates to Cognitive Executive Functions and Improves Through Exergame Training in Older Adults: A Secondary Analysis of a 6-Month Randomized Controlled Trial. Front. Aging Neurosci., 2020, DOI
  • P Eggenberger, M Wolf, M Schumann, ED de Bruin. Exergame and Balance Training Modulate Prefrontal Brain Activity during Walking and Enhance Executive Function in Older Adults. Front. Aging Neurosci., 2016, DOI

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