Graph-based analysis of brain structural MRI data in Multiple System Atrophy

Il lavoro che ho sviluppato presso l’unità di RM funzionale del Policlinico S.Orsola-Malpighi, DIBINEM, è incentrato sull’analisi dei dati strutturali di risonanza magnetica mediante l’utilizzo della graph theory, con lo scopo di valutare eventuali differenze tra un campione di pazienti affetti da Atrofia Multi Sistemica (MSA) e uno di controlli sani (HC). L’MSA è una patologia neurodegenerativa sporadica e progressiva. Essa si divide in due sottotipi: MSA-P ed MSA-C. Circa un terzo delle persone affette da MSA sperimentano una particolare apnea respiratoria, chiamata Stridor. Nello studio sono stati confrontati tra loro tre coppie di gruppi: HC vs MSA, No-stridor vs Stridor, e MSA-C vs MSA-P. I grafi sono strutture matematiche definite da nodi e links, in campo neurologico, la graph theory è usata con lo scopo di comprendere il funzionamento del cervello visto come network. L'approccio qui utilizzato è bastato sulla correlazione volumetriche tra le diverse regioni del cervello. Per costruire un grafo per ogni gruppo il primo step è stato ottenere la parcellizzazione delle immagini cerebrali, in seguito sono stati valutati i volumi delle regioni cerebrali, e in fine le correlazioni tra esse. Una volta costruiti i grafi è stato possibile calcolare i parametri topologici che ne caratterizzano struttura ed organizzazione. Nei vari confronti fatti non sono state riscontrate differenze nelle proprietà globali del network. L’analisi regionale invece ha evidenziato un'alterazione tra MSA e HC relativa a regioni che appartengono al network centrale autonomico, particolarmente colpito dalla malattia. Sono state inoltre riscontrate alterazioni nella organizzazione modulare dei gruppi presi in esame. Questa analisi ha mostrato la possibilità di indagare la funzionalità dei network cerebrali e della loro architettura modulare con misure strutturali quali la covarianza dei volumi delle varie regioni cerebrali in gruppi di soggetti.