L'epilessia è un disturbo neurologico complesso che affligge circa 50 milioni di persone in tutto il mondo. Sebbene questa malattia sia nota da secoli, l'esatto meccanismo del suo sintomo cardinale, la crisi epilettica, rimane poco compreso. Infatti, circa il 25% delle crisi epilettiche non può essere controllato da nessuna delle terapie oggi disponibili.

I recenti progressi hanno portato a una concettualizzazione dell'epilessia come una "malattia di rete" che mostra connessioni all'interno del cervello. Questa rete epilettica su larga scala comprende varie aree del cervello coinvolte nella normale attività cerebrale sia durante gli intervalli liberi da crisi sia quelle coinvolte nelle cosiddette attività fisiopatologiche come le convulsioni.

Si sa poco, però, su quali aree specifiche del cervello contribuiscono alla rete epilettica di un paziente o sui ruoli che queste diverse aree svolgono. Come un gruppo di ricercatori in Germania ora riporta questa settimana in Caos , un modo per avvicinarsi al complesso cablaggio del cervello umano è fondere concetti da una teoria della sincronizzazione basata sul tempo e una teoria delle reti basata sullo spazio per costruire reti cerebrali funzionali.

Fino ad ora, l'"area generatrice di crisi" del cervello, nella quale si possono osservare i primi segni di attività convulsiva, era considerata la più importante di queste regioni. Questa scoperta si basava su dati molto limitati e non era chiaro se la sua importanza cambiasse con il tempo.

Con questo nuovo approccio analitico, Professor Klaus Lehnertz, capo del gruppo di neurofisica presso il dipartimento di epilettologia dell'Università di Bonn, e il suo gruppo ha esplorato la variabilità temporale e spaziale dell'importanza delle diverse regioni del cervello.

"I nuovi sviluppi nella teoria delle reti stanno fornendo potenti strumenti per costruire le cosiddette 'reti funzionali' dalle osservazioni delle attività cerebrali come l'elettroencefalogramma (EEG), e aiutando a identificare i nodi e i collegamenti importanti all'interno di tali reti, " ha detto Lehnertz.

Associando i nodi di rete a regioni cerebrali campionate individualmente, Il gruppo di Lehnertz può definire un collegamento tra una coppia di nodi valutando il grado di sincronia tra i segnali neuronali di tutte le coppie di nodi; più alto è il grado, più forte è il legame.

"L'applicazione di questi concetti di analisi alle registrazioni EEG multicanale a lungo termine di 17 pazienti con epilessia ad alta risoluzione temporale ci ha permesso di derivare una sequenza di reti cerebrali funzionali che durano diversi giorni, "ha detto Christian Geier, uno studente di dottorato che lavora con Lehnertz. "Per ogni rete, valutiamo vari aspetti dell'importanza delle singole regioni del cervello con diversi indici di centralità che sono stati sviluppati in precedenza per le scienze sociali. Quindi, esploriamo come l'importanza dei nodi di rete fluttua nel tempo."

Il lavoro del gruppo è particolarmente significativo perché hanno mostrato per la prima volta come l'importanza dei singoli nodi all'interno delle reti cerebrali funzionali fluttua su scale temporali che vanno da decine di secondi fino a giorni. Hanno inoltre dimostrato che queste fluttuazioni possono essere in gran parte attribuite al normale, ritmi quotidiani di un paziente, ma solo in minima parte attribuiti a fenomeni direttamente correlati alla malattia.

Forse la loro scoperta più intrigante è che in generale, secondo Geier, non esiste una gerarchia di importanza costante tra le regioni del cervello.

"Piuttosto, si alternano in importanza su varie scale temporali, " disse Geier. "E, a seconda di quale aspetto di importanza viene valutato, l'area che genera le crisi non è, come comunemente si crede, il nodo più importante all'interno di una rete epilettica su larga scala".

Le conoscenze acquisite da questa ricerca fanno parte delle basi necessarie per lo sviluppo di trattamenti relativi alle cause e ai sintomi dell'epilessia.

"Quando diverse regioni del cervello assumono la massima importanza all'interno di una rete cerebrale funzionale è la chiave per migliorare sia la previsione che il controllo delle crisi epilettiche, " Ha detto Lehnertz. "A lungo termine, questa migliore comprensione può consentire lo sviluppo di migliori opzioni di trattamento per i pazienti affetti da epilessia. E comprendere l'importanza dei nodi e dei collegamenti delle reti cerebrali funzionali può essere rilevante anche per altre malattie neurologiche".