Ricerche

Immagine del computer di tessuto dal cervello di un malato di Alzheimer: un ciuffo di placche di proteine (beige-marrone) porta al deterioramento delle cellule nervose (grigio) che vengono poi distrutte dalle cellule di pulizia (viola).

Perdita di memoria e confusione sono segni del morbo di Alzheimer (MA). I fisici Serge Rombouts e Martina Huber hanno sviluppato nuovi metodi per aiutare la scienza medica ad andare a fondo di questa malattia insidiosa.

Non era previsto, ma il MA è diventato un tema ricorrente nella carriera del fisico Serge Rombouts, professore di neuroscansioni cognitive all'Università di Leiden in Olanda, e al suo Istituto di Psicologia. Ha conseguito un dottorato di ricerca nel 1999 per una tecnica che usava uno scanner MRI per visualizzare l'attività del cervello dei malati di MA e demenza, e ha continuato ad emergere in molti dei suoi progetti da allora.

L'obiettivo finale: usare una scansione del cervello per determinare se qualcuno ha la demenza, oltre alle interviste e ai test di memoria che i medici usano per giungere a una diagnosi.

Distinguere da altre forme di demenza

"Il problema è che nella fase precoce, il MA ha tutti i tipi di analogie con altre forme di demenza", dice Rombouts. "Si deve distinguere tra queste fin dalle prime fasi del processo, e questa diagnosi è utile anche se si desidera provare nuovi trattamenti. Il processo di malattia nel cervello comincia da 10 a 15 anni prima che diventino evidenti i sintomi, come la dimenticanza. E il trattamento può avere più effetto se si inizia molto anni prima".

Una diagnosi di scansione non è ancora disponibile, ma con i metodi giusti, ricercatori come Rombouts possono ora vedere le differenze tra le scansioni del cervello dei malati di MA e quelle dei partecipanti sani al test:

"Il fatto è che questo può essere visto più chiaramente se si confrontano i due gruppi uno con l'altro. Purtroppo, non puoi formulare una diagnosi affidabile ponendo un singolo paziente nello scanner".

Sbirciare all'interno del cervello

Per visualizzare il cervello Rombouts analizza l'attività cerebrale. Il sangue che scorre nelle regioni cerebrali attive è più ossigenato e lo scanner può registrarlo. Questi dati possono essere usati per rendere colorate le immagini di sezioni trasversali del cervello, con alcune aree in rosso o verde. I colori in sé non significano molto, dice Rombouts. È più un modo per visualizzare chiaramente i dati.

In passato, i volontari erano invitati a svolgere un compito nello scanner, ma oggi devono semplicemente giacere immobili sulla schiena. Tutti i tipi di attività sono già visibili sulle scansioni perché il cervello non è mai a riposo, ma è sempre pieno di pensieri, progetti e ricordi. Il cervello usa il 20% della nostra energia totale quando siamo a riposo, dice Rombouts. Quel traffico intenso tra le regioni del cervello può essere visto anche in una scansione.

"Speriamo che un graduale cambiamento degli schemi cerebrali spontanei sarà utile nella diagnosi di MA. La speranza è che l'intelligenza artificiale avrà un ruolo in questo. Computer potenti possono confrontare migliaia di scansioni cerebrali e magari fare nuovi collegamenti che le persone non sono in grado di vedere".

Mappare le placche di proteina

Martina Huber, che lavora all'Istituto di Fisica di Leiden, usa una forma di tecnologia simile a quella di Rombouts, ma lei la usa per mappare le molecole piuttosto che il cervello. Sappiamo, per esempio, che la proteina amiloide-beta si raggruma insieme e si deposita nel cervello, e che questo probabilmente ha un ruolo nella progressione della malattia. Queste placche di proteine ​​sono visibili anche al microscopio nelle persone con una forma avanzata di MA.

Come e perché l'amiloide (che tutti noi abbiamo nel nostro corpo) si aggrega insieme non è ancora chiaro. Ma lo strumento di spin-risonanza della Huber può contribuire a fornire una risposta: questo può determinare, ad una temperatura di -263°, al mezzo nanometro più vicino, come le proteine ​​si uniscono per formare un grumo. Dato che è impossibile studiare questo nel cervello umano, la Huber lavora con provette. Le mette in una attrezzatura fredda ghiacciata, delle dimensioni di un uomo, che viene continuamente migliorata in collaborazione con il Dipartimento di Meccanica Fine.

Accumulo nocivo

La Huber dice: "Ora sappiamo che un piccolo accumulo, da poche a qualche decina, di proteine ​​amiloidi, che non hanno ancora formato le placche, è molto dannoso per le cellule cerebrali. I fisici stanno cercando di mappare questo processo in provetta. Possiamo vedere quali pezzi della proteina si cercano a vicenda e come le proteine ​​possono cambiare forma se iniziano ad ammassarsi".

Il problema è che molte proteine ​​non sono stabili, come dei mattoncini Lego, ma sono invece spaghetti iperattivi in grovigli sciolti che assumono un centinaio di forme diverse per secondo. Usando elio liquido per raffreddarli sostanzialmente, si riduce drasticamente la loro attività.

"Per fare misurazioni in questo caos devi semplicemente avere altri metodi. Possiamo tracciare questo caos usando la conoscenza della fisica, più nuovi metodi. Quello che ci spinge è il desiderio di continuare a migliorare l'attrezzatura in modo da poter rispondere a questo tipo di domanda dal mondo medico".

Prevenire la formazione di grumi

Anche se il laboratorio della Huber non produrrà un nuovo farmaco di MA nel un prossimo futuro, la conoscenza sul comportamento delle proteine ​aiuterà i medici e i farmacisti nella loro ricerca di un trattamento: per esempio una sostanza che impedisce l'aggregazione.

"Ma questo è un grande passo in sé", dice la Huber. "Non dobbiamo promettere troppo. Nel grande campo della ricerca di MA, stiamo lavorando su un pezzo del puzzle. E non si può sapere da dove verrà la prossima svolta o un farmaco di Alzheimer".