Neuroimatge

Neuroimatge - Sant Pau Memory Unit - Recerca Alzheimer - Barcelona

A la Unitat de Memòria es realitzen estudis d’anàlisis i processat de neuroimatge utilitzant tècniques semiautomàtiques d’imatge mèdica. Gràcies a aquests marcadors topogràfics, es poden correlacionar mesures d’estructura cerebral, metabolisme o funció cerebral amb diversos marcadors bioquímics extrets en líquid cefaloraquidi i amb variables clíniques i neuropsicològiques. La Unitat de Memòria està duent a terme diversos projectes d’investigació dirigits al voltant de l’estudi de biomarcadors de neuroimatge en la malaltia d’Alzheimer i altres malalties relacionades. En la actualitat, la línia de neuroimatge, dirigida pel Dr. Fortea, té 3 projectes finançats pel FIS centrats en l’estudi de l’estructura cerebral (en concret, de gruix cortical en ressonància magnètica), el metabolisme cerebral (PET-FDG), la seva correlació amb variables clíniques i les interaccions amb altres biomarcadors bioquímics i d’imatge (PET amb florbetapir). Aquesta línia d’investigació, reconeguda internacionalment, ha donat lloc a diverses comunicacions en congressos nacionals i internacionals i, diverses publicacions científiques en revistes d’alt impacte (Fortea et al. Ann Neurol 2014, Alcolea et al. Neurobiol Aging 2015, Pegueroles et al. Alzheimers Dement. 2017 entre d´altres).

En l’actualitat, existeixen col·laboracions amb el Servei de Medicina Nuclear de l’Hospital de Sant Pau, liderats pel Dr. Ignasi Carrió i la Dra. Valle Camacho, que permeten la realització dels estudis de tomografia per emissió de positrons. També existeix una col·laboració científica amb el servei de Radiologia de l’Hospital del Mar, liderada per la Dra. Sofia González Ortiz i el Dr. Santiago Medrano.

Avui en dia són múltiples les tècniques de neuroimatge utilitzades en investigació. A continuació detallem algunes de les principals tècniques utilitzades al nostre laboratori.

Ressonància magnètica estructural

Neuroimatge - Sant Pau Memory Unit - Recerca Alzheimer - Barcelona

La ressonància magnètica estructural és l’eina de referència i més bàsica amb la qual estudiar el cervell. Aquesta tècnica utilitza les propietats dels diferents teixits que existeixen al cervell per a obtenir informació sobre la morfologia cerebral. Amb aquest tipus de ressonàncies podem observar patrons d’atrofia concrets o veure alteracions en els diferents teixits que conformen el cervell.

A més, a través de diferents observacions d’un mateix subjecte es poden estudiar patrons d’atròfia en el temps i veure com evoluciona el còrtex cerebral depenent dels nivells d’altres marcadors.

Estudis recents en la malaltia d’Alzheimer han pogut observar diferències entre els subjectes que en fases preclíniques tenen nivells diferents de biomarcadors. Així doncs, el nostre grup s’ha centrat en estudiar com aconteixen els canvis en el còrtex cerebral tenint en compte els diferents subgrups. En la figura es pot observar el gruix cortical mitjà d’un individu depenent del grup del qual formi part.

Ressonància magnètica per difusió

Neuroimatge - Sant Pau Memory Unit - Recerca Alzheimer - Barcelona

La ressonància magnètica per difusió és una eina molt útil a l’hora de quantificar les propietats de la microestructura del cervell. Aquest tipus de ressonància es basa en quantificar com és el moviment de l’aigua en el cervell (tant intracel·lular com extracel·lular) i de forma indirecta, desvelen propietats sobre l’organització de les neurones i la seva microestructura. Aquest tipus de ressonàncies també ens permet calcular els tractes (i.e conjunts de neurones que connecten diferents regions del còrtex cerebral). Estudis recents han demostrat que alteracions en aquests tractes precedeixen inclús a canvis cognitius en diferents malalties neurodegeneratives, com l’Alzheimer o la Demència Frontotemporal.

En el nostre grup, a més, hem optimitzat el processat d’aquest tipus de seqüència amb l’objectiu de poder quantificar no només els canvis microestructurals en els tractes, sinó també canvis en la matèria gris del cervell.

Ressonància magnètica funcional

Neuroimatge - Sant Pau Memory Unit - Recerca Alzheimer - Barcelona

La ressonància magnètica funcional s’ha convertit en una eina indispensable per a entendre el funcionament del cervell. Aquesta tècnica permet veure l’activació de les regions cerebrals detectant canvis en el flux sanguini i obre la possibilitat a l’estudi de les xarxes cerebrals que conformen el nostre cervell. Aquestes xarxes cerebrals poden ser estudiades mitjançant tècniques d’anàlisi de xarxes típiques de telecomunicacions que ens permeten extreure informació valuosa del funcionament del cervell humà. Estudis recents han demostrat que els canvis en les xarxes cerebrals en la malaltia d’Alzheimer podrien precedir la primera aparició dels símptomes en més d’una dècada.

Tomografia per emissió de positrons

Neuroimatge - Sant Pau Memory Unit - Recerca Alzheimer - Barcelona

La tomografia per emissió de positrons (PET) és una tècnica no invasiva que permet l’estudi de les propietats metabòliques i bioquímiques del cervell. Per exemple, el PET-FBD permet l’estudi del metabolisme cerebral, determinant quines àrees segueixen actives i quines estan danyades. Per altra banda, el PET també permet l’estudi de la deposició de proteïnes amiloide (PET-PIB o PET-Florbetapir) i tau (PET-Flortaucipir) en el cervell. Els primers signes de deposició d’amiloide cerebral podrien apareixer fins a 10 anys abans de presentar-se els primers símptomes.