Introduzione
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Introduzione
L’utilizzo di apparati di risonanza magnetica è ormai una realtà quotidiana nell’analisi clinica di molti centri medici e di ricerca.
Le potenzialità che si stanno aprendo in questi ultimi anni, stanno permettendo di indagare fenomeni fisiologici dei quali prima si poteva avere solo esperienza diretta, o si doveva ricorrere a tecniche invasive e pericolose.
È proprio la non-invasività della risonanza magnetica che la rende lo strumento del futuro sia per le diagnosi precoci sia per la ricerca.
I risultati più apprezzabili si hanno nello studio del cuore e del cervello, e in particolare, in questo studio di tesi, ci siamo riproposti di adoperarla per investigare i meccanismi che regolano il complesso metabolismo neuronale, partendo dalle nuove teorie, che coinvolgono sempre più gli astrociti della nevroglia, considerati fino a poco tempo fa, partners ‘muti’ dei neuroni all’interno del sistema nervoso centrale.
Ci siamo avvalsi degli strumenti e dei macchinari presenti nel Laboratorio di Risonanza Magnetica e I.T.E.N.I dell’istituto di Fisiologia Clinica del C.N.R. di Pisa.
La macchina per eseguire le varie indagini di risonanza magnetica è una Signa Horizon LX della GE.
La tecnica usata è stata principalmente la spettroscopia magnetica nucleare dell’idrogeno, che permette un’analisi quantitativa dei metaboliti, in particolare abbiamo ottimizzato la tecnica per la rivelazione della molecola del lattato, che pare fortemente coinvolta nei processi metabolici, in
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particolare nel metabolismo funzionale, cioè quando il sistema nervoso centrale viene stimolato dai sensori periferici.
Nel primo capitolo sono discussi i principi di funzionamento della risonanza magnetica e i suoi parametri caratteristici.
La spettroscopia, la tecnica che permette l’indagine metabolica è discussa nel secondo capitolo, insieme ai meccanismi che rendono possibile la distinzione delle sostanze presenti e le possibili ottimizzazioni per l’individuazione del lattato.
Nel terzo capitolo sono spiegati i vari processi dell’elaborazione del segnale acquisito FID ( free induction decay) che permettono di arrivare alla visualizzazione dello spettro.
I vari passaggi sono elaborati con il software Matlab per mezzo della simulazione di un segnale che può essere considerato un FID sintetico, composto da poche sostanze, che risulta esplicativo delle elaborazioni poi effettuate sugli spettri reali.
Vengono anche introdotti e simulati alcuni metodi per migliorare la quantificazione del lattato.
I vari modelli metabolici vengono discussi nel quarto capitolo, con particolare attenzione al modello A.N.L.S. di Magistretti, che coinvolge gli astrociti nel metabolismo e considera il lattato come il substrato principale neuronale.
Infine nel quinto capitolo viene presentato l’esperimento, che oltre alla spettroscopia, si è avvalso anche della tecnica di fMRI, per una corretta individuazione dell’area presentante attivazione neuronale, permettendo così un’indagine mirata.
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A questo scopo abbiamo usato il software AFNI..
Sono state anche sperimentate soluzioni che permettessero di monitorare l’andamento di una concentrazione metabolica con una risoluzione temporale maggiore di quella permessa dalla macchina senza perdere in SNR
L’elaborazione degli spettri è stata possibile grazie all’ausilio del software SAGE, e i risultati interpretati alla luce dei modelli metabolici presentati.
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