fNIRS per i Disturbi della Coscienza

La spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso (fNIRS) è un metodo di neuroimaging non invasivo che misura le variazioni di emoglobina ossigenata (HbO) e deossigenata (HbR) nel tessuto corticale. Attraverso l'accoppiamento neurovascolare (NVC), l'attività neurale in specifiche regioni cerebrali è associata a un aumento della domanda metabolica e a cambiamenti localizzati nel flusso sanguigno cerebrale, con conseguenti variazioni misurabili nelle concentrazioni di HbO e HbR. Questi cambiamenti costituiscono la base del segnale dipendente dal livello di ossigeno nel sangue (BOLD) misurato nella risonanza magnetica funzionale (fMRI) e dei segnali ottici rilevati dalla fNIRS.

Valutare il livello di coscienza nei pazienti con grave lesione cerebrale rimane una sfida clinica. Le valutazioni standard al letto del paziente si basano principalmente su comportamenti osservabili come movimenti oculari, risposte motorie o produzione verbale. Quando questi comportamenti sono compromessi da una lesione cerebrale, il comportamento osservabile potrebbe non rappresentare accuratamente la cognizione preservata. Studi di neuroimaging funzionale hanno dimostrato che alcuni individui diagnosticati con disturbi della coscienza (DoC) possono generare risposte cerebrali durante compiti cognitivi anche quando le risposte comportamentali sono assenti. Tuttavia, molti metodi di neuroimaging, in particolare la fMRI, sono difficili da implementare in pazienti critici perché richiedono strutture specializzate e il trasporto del paziente fuori dall'unità di terapia intensiva. La fNIRS fornisce un metodo portatile e al letto del paziente per misurare le risposte emodinamiche associate all'attività neurale, rendendola potenzialmente adatta all'uso nell'unità di terapia intensiva neurologica.

Questo studio è un'indagine pilota osservazionale non terapeutica progettata per valutare le risposte del segnale fNIRS e la fattibilità dell'implementazione di un paradigma cognitivo strutturato durante il monitoraggio al letto del paziente. Lo studio è condotto in due fasi.

Nella prima fase, il protocollo viene implementato in partecipanti adulti sani per caratterizzare l'entità e la coerenza delle risposte fNIRS durante una serie di paradigmi sensoriali e cognitivi. Questi dati stabiliscono modelli di risposta di base e aiutano a identificare le condizioni del compito che producono segnali emodinamici affidabili.

Nella seconda fase, il protocollo raffinato viene implementato in pazienti con DoC nell'unità di terapia intensiva neurologica per valutare la fattibilità e ottenere osservazioni preliminari delle risposte emodinamiche corticali in questa popolazione.

Durante il monitoraggio fNIRS, i partecipanti sono esposti a una serie di paradigmi progettati per coinvolgere diversi livelli di elaborazione sensoriale e cognitiva. Questi includono stimolazione somatosensoriale, compiti di elaborazione uditiva, elaborazione semantica del linguaggio, immaginazione della navigazione spaziale e immaginazione motoria. I compiti sono presentati in un design a blocchi con periodi alternati di compito e riposo per consentire il rilevamento dei cambiamenti emodinamici associati all'attivazione neurale.

L'obiettivo di questo studio pilota è determinare se il monitoraggio fNIRS al letto del paziente può produrre segnali emodinamici affidabili durante questi paradigmi e se il protocollo può essere implementato in modo fattibile in un ambiente di terapia intensiva neurologica. I risultati di questo studio forniranno dati preliminari per informare la ricerca futura su metodi oggettivi per valutare l'attività cerebrale nei pazienti con DoC.