Il magazine scientifico americano SPIE Newsroom ha pubblicato il risultato di una innovativa ricerca sulla diagnosi precoce del morbo di Alzheimer svolta dal Laboratorio Neurolab - Dipartimento DICEAM dell’Università Mediterranea di Reggio Calabria, diretto dal prof. Francesco Carlo Morabito.
La malattia di Alzheimer (AD) è una forma complessa e diffusa di demenza la cui prevalenza nel mondo è destinato a raddoppiare nei prossimi 20 anni. Non esiste cura ed è possibile ritardare l’evoluzione mediante cura farmacologica, la cui efficacia aumenta con la diagnosi precoce.
Tuttavia, la maggior parte di questi esami clinici sono costosi e invasivi.
Gli studi del gruppo coordinato dal prof. Morabito hanno evidenziato che analizzando il contenuto dell’attività elettrica alla superficie del cervello mediante una corretta interpretazione dell’elettroencefalogramma, i ricercatori possono distinguere tra i pazienti che sono sani e quelli con diversi tipi di deterioramento cognitivo.
Come specificato dal prof. Morabito, il risultato è frutto del lavoro delle molte persone che compongono il gruppo di ricerca, nonché della collaborazione con centri americani (Catholic University of Washington), giapponesi (Brain Center RIKEN Tokyo), coreani (BSRC KAIST Daejeon, Corea del Sud), inglesi (Imperial College, Londra) e italiani (Centro Neurolesi Fondazione Bonino Pulejo, Messina).

La ricerca pubblicata sul magazine on line “SPIE Newsroom” riguarda l’utilizzo di segnali elettrici rilevati in modo non invasivo sullo scalpo di pazienti neurologici. In particolare, lo studio mira al monitoraggio di pazienti non ospedalizzati con tecniche di tele-monitoring.

Il punto chiave dei risultati è che il segnale EEG di pazienti con malattia di Alzheimer presenta una bassa complessità rispetto al segnale rilevato su un soggetto sano di pari età (in termini statistici). Questo fatto implica una maggiore ridondanza e, quindi, la possibilità di comprimere più facilmente il segnale corrispondente, come si fa con file, immagini e suoni su un computer. Essendo maggiormente compressibile, il segnale può più facilmente essere trasmesso a distanza attraverso uno smartphone collocato vicino al paziente.

Di norma, un segnale EEG, essendo distribuito su più elettrodi, non stazionario e non lineare, nonché rilevato su tempi lunghi, impegna un eccesso di banda rispetto alle capacità di un sistema di trasmissione a distanza. In altri termini, non è sufficientemente “sparso” per consentirne una compressione in tempo reale.

Lo studio è stato condotto su un campione retrospettivo di segnali EEG rilevati su numerosi soggetti, nell’ambito di una collaborazione con il Centro Neurolesi IRCCS Fondazione Bonino Pulejo di Messina e su segnali resi disponibili nell’ambito di una collaborazione internazionale. La ricerca è ancora in corso e si prevede la disponibilità di tracciati EEG da un elevato numero di soggetti . Il corrispondente database risulta d’interesse internazionale, infatti la ricerca verrà condotta in più centri che dispongono di tecniche e strumenti algoritmici diversi, anche molto avanzati. In particolare, in Giappone si sta realizzando una cuffia per il tele-monitoraggio di pazienti con elettrodi attivi basati sull’uso di sistemi fuzzy. Negli Stati Uniti, il database verrà elaborato dal gruppo di ricerca del prof. Harold Szu, già ospite in passato della Mediterranea, per il test di un nuovo sistema di compressione multicanale che sfrutta la sparsità del segnale EEG in termini termodinamici.

Le conseguenze dello studio sono potenzialmente numerose: la possibilità di distinguere stati diversi della malattia sulla base di un’elaborazione di un tracciato EEG utilizzando come marker il rapporto di compressione; la possibilità di monitorare a distanza pazienti neurologici sofferenti di diverse patologie; la possibilità di costruire semplici e poco costosi sistemi per effettuare studi longitudinali su pazienti sospettati di poter sviluppare patologie nel breve periodo.

Il principale merito dei giovani ricercatori della Mediterranea è stato quello di comprendere che, nel caso di alcuni tipi di pazienti, le modificazioni del tracciato EEG potevano comportare una semplificazione dello stesso che ne favorisce la compressione e ne rende possibile la trasmissione a distanza via smartphone.

SPIE Newsroom, Magazine on-line della Society for Optics and Photonics