Tra gli approcci terapeutici in corso di sperimentazione non ci sono solo i farmaci, ma anche le tecniche di neuromodulazione, in particolare la stimolazione magnetica transcranica Col termine neuromodulazione si intende tutto l’insieme di tecniche che, stimolando il cervello, modificano il funzionamento dei circuiti cerebrali. A differenza dei farmaci, che giungono in ogni parte del corpo e proprio per questo provocano spesso effetti indesiderati, la neuromodulazione agisce in un punto ben preciso per cui dovrebbe dare solo gli effetti desiderati. Ma perché agisca nel modo desiderato é necessario conoscere molto bene su quale parte del cervello bisogna agire. Per questo motivo le conoscenze sui circuiti cerebrali implicati nelle funzioni alterate nell’autismo possono essere un buon punto di partenza per programmare sperimentazioni di neuromodulazione mirate ad aree e circuiti ben localizzati. Da qui l’interesse non solo teorico, ma anche pratico, per i risultati di queste ricerche, come quelli descritti nell’articolo Altered cerebellar connectivity in autism and cerebellar-mediated rescue of autism-related behaviors in mice, Stoodley CJ et al, nature neuroscienze, 20, 1744–1751 (2017) :10.1038/s41593-017-0004-1 https://www.nature.com/articles/s41593-017-0004-1 Di questo interessante articolo ha dato un ampio resoconto in italiano sulla sua pagina facebook Maria Luisa Scattoni, che si é avvalsa della preziosa collaborazione di Angela Caruso. Prima di ricopiarlo faccio notare le conclusioni, che mostrano i possibili risvolti pratici di queste scoperte, avvertendo peró che una eventuale applicazione terapeutica deve necessariamente passare da una sperimentazione fatta secondo le regole accettate dalla comunitá scientifica internazionale. Ed ecco il resoconto Sono molteplici le evidenze scientifiche (studi condotti su modelli animali e sull’umano) che sottolineano come diverse regioni del cervelletto, in grado di elaborare informazioni di natura sociale, siano particolarmente coinvolte nei disturbi dello spettro autistico. Uno di questi studi (dal titolo: Altered cerebellar connectivity in autism and cerebellar-mediated rescue of autism-related behaviors in mice) è stato portato avanti da un team di ricercatori di massima esperienza nel campo delle neuroscienze all’Università del Texas Southwestern Medical Centre, e recentemente pubblicato sulla rivista Nature Neuroscience (https://www.nature.com/articles/s41593-017-0004-1). Da anni il gruppo americano guidato dal professor Peter Tsai studia il ruolo del cervelletto nelle funzioni cerebrali e le sue anomalie associate a disturbi del neurosviluppo, tra cui l’autismo. Il cervelletto governa la coordinazione motoria e gioca un ruolo chiave anche nel linguaggio, nella regolazione emotiva e nei processi cognitivi. Moltissimi sono ormai gli studi che riportano differenze strutturali e funzionali in specifiche subregioni cerebellari in associazione alla condizione autistica. Ad esempio, persone con autismo presentano un numero ridotto di neuroni del Purkinje, cellule specifiche del cervelletto in grado di modulare l’attività cerebrale. In questo lavoro in particolare, combinando tecniche di neuroimaging e neuromodulazione, gli autori si sono focalizzati sullo studio dettagliato di una regione del cervelletto chiamata Crus I e hanno riportato alterazioni nella parte destra della stessa (Right CrusI) in persone con autismo. Sebbene RCrusI sia funzionalmente connessa a circuiti cerebrali associati ai disturbi dello spettro autistico, non si sa ancora il contributo di RCrusI nell’insorgenza di questi disturbi. Le principali evidenze suggeriscono comunque che RCrusI sia coinvolta in processi sociali e cognitivi. Persone con autismo, inoltre, possono presentare alterazioni strutturali a livello del cervelletto, ad esempio una riduzione della densità del tessuto cerebrale nella regione RCrusI rispetto a soggetti sani. La ricerca coordinata dal professore Tsai ha studiato in primo luogo le regioni del cervelletto in 34 adulti normotipici. Usando la risonanza magnetica funzionale (fMRI), hanno osservato le aree cerebrali che si attivano in tandem con la regione RCrusI. I ricercatori hanno scoperto che RCrusI è funzionalmente connessa ad alcune aree associate all’autismo, ad esempio con il network frontoparietale coinvolto in processi high-levels, come l’attenzione. Il team americano ha poi dimostrato sullo stesso campione di soggetti sani che, sollecitando RCrusI con la stimolazione transcranica diretta (che prevede l’applicazione non invasiva di una corrente elettrica al cervello per almeno 20 minuti), è possibile modulare l’attività dei circuiti cerebro-cerebellari. Successivamente, la tecnica fMRI è stata utilizzata per esaminare l’attività cerebrale in 81 bambini con autismo, di età compresa tra 8 e 13 anni. I risultati di questo esperimento ci dicono che c’è una maggiore comunicazione tra RCrusI e la regione sinistra del lobulo inferiore parietale (IPL), evidenziando un’atipia nella connettività funzionale di questo circuito in bambini con autismo comparati ai normotipici. Studi precedenti hanno già descritto la regione sinistra dell’IPL come “nodo” fondamentale per integrare informazioni visuospaziali, motorie e cognitive. Queste funzioni dell’IPL sono consistenti con le evidenze che ci dimostrano che bambini con autismo hanno difficoltà nell’integrazione di informazioni di diversa natura, integrazione che sappiamo essere fondamentale per l’imitazione dei gesti altrui e per stabilire una normale interazione sociale. Dunque, un’alterazione funzionale del circuito RCrusI–IPL potrebbe risultare critica per lo sviluppo dei sintomi core dell’autismo. Parallelamente allo studio sull’uomo, il team americano ha lavorato su un secondo binario: lo sviluppo e la caratterizzazione neurocomportamentale di modelli animali di disturbi dello spettro autistico. I ricercatori hanno esaminato le connessioni strutturali e funzionali del cervello di topi che non esprimono il gene TSC1 nelle cellule del Purkinje. Il gene TSC1 risulta essere mutato in persone con tuberosclerosi, una malattia ereditaria rara spesso associata all’autismo. Come nell’uomo, topi con mutazioni TSC1 presentano connessioni atipiche tra RCrusI e altre diverse regioni, incluse quelle del network frontoparietale. Con l’utilizzo della chemogenetica, è stata poi selettivamente inibita l’attività dei neuroni del Purkinje nella regione RCrusI del modello murino. L’inibizione di RCrusI è stata sufficiente a generare un fenotipo simil-autistico nel topo. I topi mutati, infatti, non mostrano interesse nell’interagire con un altro topo, effettuano il grooming (comportamento di auto-pulizia del pelo) in maniera eccessiva ed hanno grosse difficoltà nell’individuare strategie di comportamento alternativo, presentando quindi un profilo meno sociale, patterns di comportamenti ripetitivi e stereotipati e problemi di flessibilità cognitiva. Sorprendentemente, la stimolazione dei neuroni del Purkinje nella regione RCrusI ha permesso il recupero totale dei deficits sociali del topo, sebbene non ci sia nessun effetto sul comportamento ripetitivo di grooming o sulla flessibilità cognitiva. Questa discrepanza nel recupero dei deficits comportamentali potrebbe riflettere il possibile coinvolgimento di altre aree cerebellari nella regolazione dei comportamenti ripetitivi e stereotipati. Questi dati sul modello animale sono fortemente in linea con quelli sull’umano precedentemente descritti, sottolineando l’importanza della regione destra di CrusI (e non della regione sinistra di CrusI) nell’insorgenza dei disturbi dello spettro autistico. La stimolazione dei circuiti cerebro-cerebellari, in particolare di RCrusI, potrebbe migliorare le capacità socio-comunicative di persone con autismo, offrendo un potenziale target terapeutico. Nonostante gli esiti positivi e incoraggianti di questo e di altre ricerche, lo studio del potenziale terapeutico della neuromodulazione cerebellare nell’autismo rimane un campo di ricerca aperto, su cui potrebbe essere opportuno indirizzare in futuro ricerche ulteriori e più dettagliate. Maria Luisa Scattoni e Angela Caruso Neuromodulazione Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS) Col termine neuromodulazione si intende tutto l’insieme di tecniche che, stimolando il cervello, modificano il funzionamento dei circuiti cerebrali. https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01985308?term=autism+and+clinical+tri... The purpose of this study is to show that a magnetic field applied to the front part of the brain of children suffering from Autism Spectrum Disorder(ASD) can improve function and ameliorate symptoms. Primary Outcome Measures : 1. Childhood Autism Rating Scale (CARS) [ Time Frame: 5 Weeks ] Difference in CARS score between start and end of double-blind portion of the study https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01983189?term=autism+and+clinical+tri... This study is a trial of low frequency Repetitive Transcranial magnetic stimulation( rTMS) for subjects with autism spectrum disorders, specially targeting repetitive behaviors. The investigator will apply low frequency rTMS for 20 minutes 5 times a week for 3 weeks targeting the area of brain which was involved in repetitive behaviors. http://readingroom.mindspec.org/?page_id=8888 Several lines of evidence point to the cortico-basal ganglia loop as the brain regions most likely to be involved in repetitive behavior Curr Neurol Neurosci Rep. 2017 Feb;17(2):11. doi: 10.1007/s11910-017-0719-0. Transcranial Magnetic and Direct Current Stimulation in Children. Hameed MQ1,2,3, Dhamne SC1,2, Gersner R1,2, Kaye HL1,2, Oberman LM4, Pascual-Leone A5,6, Rotenberg A7,8. Author information Abstract Promising results in adult neurologic and psychiatric disorders are driving active research into transcranial brain stimulation techniques, particularly transcranial magnetic stimulation (TMS) and transcranial direct current stimulation (tDCS), in childhood and adolescent syndromes. TMS has realistic utility as an experimental tool tested in a range of pediatric neuropathologies such as perinatal stroke, depression, Tourette syndrome, and autism spectrum disorder (ASD). tDCS has also been tested as a treatment for a number of pediatric neurologic conditions, including ASD, attention-deficit/hyperactivity disorder, epilepsy, and cerebral palsy. Here, we complement recent reviews with an update of published TMS and tDCS results in children, and discuss developmental neuroscience considerations that should inform pediatric transcranial stimulation. La stimolazione dei circuiti cerebro-cerebellari, in particolare di RCrusI, potrebbe migliorare le capacità socio-comunicative di persone con autismo, offrendo un potenziale target terapeutico. Nonostante gli esiti positivi e incoraggianti di questo e di altre ricerche, lo studio del potenziale terapeutico della neuromodulazione cerebellare nell’autismo rimane un campo di ricerca aperto, su cui potrebbe essere opportuno indirizzare in futuro ricerche ulteriori e più dettagliate. https://www.nature.com/articles/s41593-017-0004-1 Altered cerebellar connectivity in autism and cerebellar-mediated rescue of autism-related behaviors in mice Altered cerebellar connectivity in autism and cerebellar-mediated rescue of autism-related behaviors in mice <p>Cerebellar right Crus I (RCrusI) has been implicated in autism spectrum disorder (ASD). RCrusI modulati… Sono molteplici le evidenze scientifiche (studi condotti su modelli animali e sull’umano) che sottolineano come diverse regioni del cervelletto, in grado di elaborare informazioni di natura sociale, siano particolarmente coinvolte nei disturbi dello spettro autistico. Uno di questi studi (dal titolo: Altered cerebellar connectivity in autism and cerebellar-mediated rescue of autism-related behaviors in mice) è stato portato avanti da un team di ricercatori di massima esperienza nel campo delle neuroscienze all’Università del Texas Southwestern Medical Centre, e recentemente pubblicato sulla rivista Nature Neuroscience (https://www.nature.com/articles/s41593-017-0004-1). Da anni il gruppo americano guidato dal professor Peter Tsai studia il ruolo del cervelletto nelle funzioni cerebrali e le sue anomalie associate a disturbi del neurosviluppo, tra cui l’autismo. Il cervelletto governa la coordinazione motoria e gioca un ruolo chiave anche nel linguaggio, nella regolazione emotiva e nei processi cognitivi. Moltissimi sono ormai gli studi che riportano differenze strutturali e funzionali in specifiche subregioni cerebellari in associazione alla condizione autistica. Ad esempio, persone con autismo presentano un numero ridotto di neuroni del Purkinje, cellule specifiche del cervelletto in grado di modulare l’attività cerebrale. In questo lavoro in particolare, combinando tecniche di neuroimaging e neuromodulazione, gli autori si sono focalizzati sullo studio dettagliato di una regione del cervelletto chiamata Crus I e hanno riportato alterazioni nella parte destra della stessa (Right CrusI) in persone con autismo. Sebbene RCrusI sia funzionalmente connessa a circuiti cerebrali associati ai disturbi dello spettro autistico, non si sa ancora il contributo di RCrusI nell’insorgenza di questi disturbi. Le principali evidenze suggeriscono comunque che RCrusI sia coinvolta in processi sociali e cognitivi. Persone con autismo, inoltre, possono presentare alterazioni strutturali a livello del cervelletto, ad esempio una riduzione della densità del tessuto cerebrale nella regione RCrusI rispetto a soggetti sani. La ricerca coordinata dal professore Tsai ha studiato in primo luogo le regioni del cervelletto in 34 adulti normotipici. Usando la risonanza magnetica funzionale (fMRI), hanno osservato le aree cerebrali che si attivano in tandem con la regione RCrusI. I ricercatori hanno scoperto che RCrusI è funzionalmente connessa ad alcune aree associate all’autismo, ad esempio con il network frontoparietale coinvolto in processi high-levels, come l’attenzione. Il team americano ha poi dimostrato sullo stesso campione di soggetti sani che, sollecitando RCrusI con la stimolazione transcranica diretta (che prevede l’applicazione non invasiva di una corrente elettrica al cervello per almeno 20 minuti), è possibile modulare l’attività dei circuiti cerebro-cerebellari. Successivamente, la tecnica fMRI è stata utilizzata per esaminare l’attività cerebrale in 81 bambini con autismo, di età compresa tra 8 e 13 anni. I risultati di questo esperimento ci dicono che c’è una maggiore comunicazione tra RCrusI e la regione sinistra del lobulo inferiore parietale (IPL), evidenziando un’atipia nella connettività funzionale di questo circuito in bambini con autismo comparati ai normotipici. Studi precedenti hanno già descritto la regione sinistra dell’IPL come “nodo” fondamentale per integrare informazioni visuospaziali, motorie e cognitive. Queste funzioni dell’IPL sono consistenti con le evidenze che ci dimostrano che bambini con autismo hanno difficoltà nell’integrazione di informazioni di diversa natura, integrazione che sappiamo essere fondamentale per l’imitazione dei gesti altrui e per stabilire una normale interazione sociale. Dunque, un’alterazione funzionale del circuito RCrusI–IPL potrebbe risultare critica per lo sviluppo dei sintomi core dell’autismo. Parallelamente allo studio sull’uomo, il team americano ha lavorato su un secondo binario: lo sviluppo e la caratterizzazione neurocomportamentale di modelli animali di disturbi dello spettro autistico. I ricercatori hanno esaminato le connessioni strutturali e funzionali del cervello di topi che non esprimono il gene TSC1 nelle cellule del Purkinje. Il gene TSC1 risulta essere mutato in persone con tuberosclerosi, una malattia ereditaria rara spesso associata all’autismo. Come nell’uomo, topi con mutazioni TSC1 presentano connessioni atipiche tra RCrusI e altre diverse regioni, incluse quelle del network frontoparietale. Con l’utilizzo della chemogenetica, è stata poi selettivamente inibita l’attività dei neuroni del Purkinje nella regione RCrusI del modello murino. L’inibizione di RCrusI è stata sufficiente a generare un fenotipo simil-autistico nel topo. I topi mutati, infatti, non mostrano interesse nell’interagire con un altro topo, effettuano il grooming (comportamento di auto-pulizia del pelo) in maniera eccessiva ed hanno grosse difficoltà nell’individuare strategie di comportamento alternativo, presentando quindi un profilo meno sociale, patterns di comportamenti ripetitivi e stereotipati e problemi di flessibilità cognitiva. Sorprendentemente, la stimolazione dei neuroni del Purkinje nella regione RCrusI ha permesso il recupero totale dei deficits sociali del topo, sebbene non ci sia nessun effetto sul comportamento ripetitivo di grooming o sulla flessibilità cognitiva. Questa discrepanza nel recupero dei deficits comportamentali potrebbe riflettere il possibile coinvolgimento di altre aree cerebellari nella regolazione dei comportamenti ripetitivi e stereotipati. Questi dati sul modello animale sono fortemente in linea con quelli sull’umano precedentemente descritti, sottolineando l’importanza della regione destra di CrusI (e non della regione sinistra di CrusI) nell’insorgenza dei disturbi dello spettro autistico. La stimolazione dei circuiti cerebro-cerebellari, in particolare di RCrusI, potrebbe migliorare le capacità socio-comunicative di persone con autismo, offrendo un potenziale target terapeutico. Nonostante gli esiti positivi e incoraggianti di questo e di altre ricerche, lo studio del potenziale terapeutico della neuromodulazione cerebellare nell’autismo rimane un campo di ricerca aperto, su cui potrebbe essere opportuno indirizzare in futuro ricerche ulteriori e più dettagliate.