Responsabile della ricerca

Dott. Giuseppe Bertini

 

2018

Il problema: l’apprendimento nelle epilessie infantili legate al sonno

Il progetto mira al chiarimento di meccanismi neurali responsabili dei deficit di sviluppo cognitivo in bambini affetti da epilessia durante il sonno.

L’epilessia è una condizione neurologica caratterizzata dalla comparsa improvvisa e ripetuta di anomalie nell’attività elettrica del cervello. Nel corso di una tipica crisi epilettica, le cellule della corteccia cerebrale inviano impulsi nervosi in modo ritmico e “sincrono”, cioè tutte allo stesso tempo, un fenomeno che impedisce il normale funzionamento del cervello. Ci sono molte forme di epilessia, dalle più transitorie e benigne alle più gravi e persistenti, e i bambini sono uno dei gruppi a maggiore rischio.

La crisi epilettica, cioè il singolo evento di attività cerebrale cosiddetta “ipersincrona” è generalmente considerata un sintomo di una condizione neurologica sottostante. Tuttavia, le crisi epilettiche ripetute possono a loro volta danneggiare i circuiti nervosi coinvolti.
È il caso questo delle encefalopatie epilettiche, disordini caratteristici dell’età evolutiva, spesso resistenti al trattamento farmacologico, nei quali le persistenti anomalie elettriche cerebrali possono causare disturbi anche gravi del linguaggio, dell’attenzione, dell’umore e del comportamento.

Alcune encefalopatie epilettiche sono caratterizzate da attività elettrica patologica che si manifesta selettivamente durante il sonno. Questo fatto è importante per almeno due motivi: 1) durante le crisi il bambino sembra normalmente addormentato, quindi la sindrome può a passare a lungo inosservata, fino alla inaspettata comparsa di disturbi; 2) è ben noto che il sonno è essenziale per il consolidamento della memoria e per il progressivo sviluppo di capacità cognitive, psicomotorie e comportamentali; la persistente alterazione del sonno potrebbe quindi contribuire ai deficit osservati nei pazienti.

Il presente progetto di ricerca sperimentale è basato su modelli animali di epilessie legate al sonno. In particolare, studieremo l’andamento e le conseguenze delle crisi epilettiche che si presentano spontaneamente in due diverse linee di topi (la ricerca verrà condotta con protocollo che ha già ricevuto approvazione etica). Le anomalie elettriche in questi animali ricordano da vicino quelle osservate nelle encefalopatie epilettiche umane; in entrambi i casi, gli eventi patologici sono particolarmente concentrati nelle fasi di sonno profondo.

La ricerca è, quindi, mirata a comprendere i meccanismi neurali responsabili dei deficit di sviluppo cognitivo che si osservano in bambini affetti da epilessia durante il sonno.

L’analisi dell’attività cerebrale tramite registrazioni elettroencefalografiche (EEG), accompagnate dallo studio del comportamento (tramite elettromiografia e registrazioni video continue), consentirà una dettagliata caratterizzazione del disordine neurologico nei modelli animali utilizzati. Si tratta di un passaggio sperimentale indispensabile nella ricerca traslazionale, finalizzata cioè al trasferimento nella clinica umana delle conoscenze acquisite in laboratorio.

Al fine di comprendere le cause dei deficit cognitivi e comportamentali in giovani pazienti affetti da epilessia notturna, gruppi di animali saranno addestrati a svolgere compiti motori le cui prestazioni tendono normalmente a migliorare con l’esercizio, segno dell’efficacia dei meccanismi cellulari di plasticità sinaptica, cioè variazioni dinamiche nelle connessioni fra le cellule nervose coinvolte nell’esecuzione di un compito.

La nostra ipotesi è che i topi epilettici, a parità di addestramento ricevuto, raggiungeranno prestazioni inferiori rispetto agli animali di controllo, e che tale effetto sia dovuto ad alterazioni nelle connessioni sinaptiche.
Verrà successivamente studiata la connettività cerebrale per mezzo di speciali tecniche microscopiche che consentono di identificare e caratterizzare singoli contatti sinaptici, fornendo così un importante contributo alla comprensione dei meccanismi responsabili dei deficit.

Rilevanza

Le encefalopatie epilettiche sono potenzialmente devastanti e l’origine dei disturbi neurologici è tuttora misteriosa. La disponibilità di modelli sperimentali animali è di primaria importanza ai fini della comprensione della patogenesi e del test di farmaci.
Questo studio consentirà di validare due modelli sperimentali di queste forme di epilessia e fornirà dati sulla relazione fra le anomalie nell’attività elettrica del cervello nello stato di sonno e i deficit funzionali, con importanti ricadute traslazionali nella prevenzione, diagnosi e trattamento dell’epilessia in pazienti pediatrici.

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