Digital twins: una nuova speranza per la cura delle malattie neurologiche

Il punto di partenza è l’approccio chirurgico all’epilessia: opzione terapeutica riservata ai pazienti che non riescono a gestire la malattia con i farmaci (all’incirca 3 su 10). Ma le prospettive potrebbero essere ben più ampie.

La diffusione dei “digital twin” rappresenta una valida opzione per studiare le caratteristiche del cervello di ogni individuo. E conoscere meglio il substrato su cui eventualmente intervenire, con le diverse soluzioni disponibili per ogni malattia. Merito del cervello virtuale, una sorta di avatar creato rispettando fedelmente le caratteristiche del singolo.

Una base utile per “valutare ipotesi cliniche e strategie terapeutiche”, la definiscono gli esperti dell’università di Marsiglia coinvolti nel grande progetto europeo (Human Brain Project) che punta a far cadere i veli su uno degli organi meno conosciuti del corpo umano.

Dai digital twins la nuova frontiera delle ricerche nelle neuroscienze

Per testare l’efficacia del gemello digitale di un cervello, i ricercatori sono partiti dallo studio delle forme resistenti di epilessia. Il più grande trial clinico mai condotto in questo ambito è ancora in corso e si concluderà entro il 2025. Ma l’approccio è chiaro, grazie anche alla accurata descrizione che a gennaio si è guadagnata la copertina della rivista Science Translational Medicine.

Si raccolgono informazioni relative all’anatomia, alla connettività delle diverse aree cerebrali e all’attivazione delle reti neurali e le si integra in un modello virtuale del cervello, sviluppato mettendo assieme tutte le informazioni nella piattaforma digitale Ebrains.

Nel caso dei pazienti epilettici candidati all’intervento chirurgico, l’obiettivo è poter definire con esattezza quasi assoluta i margini dell’area epilettogena da rimuovere. E aumentare il tasso di successo della procedura, che al momento si attesta attorno al 60 per cento.

Per l’epilessia serve una chirurgia di elevatissima precisione

Vista la delicatezza dell’intervento, attualmente l’iter diagnostico che porta il paziente in sala operatoria è molto complesso.

Gli esami principali che vengono effettuati sono la risonanza magnetica (con cui si studia la conformazione del cervello alla ricerca di possibili anomalie), la registrazione prolungata video-elettroencefalografica (per documentare in video le crisi epilettiche, oltre a registrare l’attività elettrica cerebrale) e lo studio neuropsicologico delle principali funzioni cerebrali.

Queste indagini, unite ad altre eventualmente ritenute necessarie caso per caso, sono utili a individuare l’area da cui ha origine la crisi e il profilo di sicurezza dell’intervento. E concorrono a determinare tassi di complicanze che attualmente nel nostro Paese sono inferiori al tre per cento.

L’obiettivo è fare ancora meglio. Ma soprattutto poter intervenire anche su quei pazienti in cui l’area epilettogena non è unica e stabile: circostanza che al momento porta a escludere il ricorso al bisturi. Come quando l’area da cui origina il fenomeno epilettico ricade all’interno della corteccia motoria o delle aree visive e del linguaggio, in cui l’intervento viene escluso per non lasciare danni permanenti.

Digital twins in neurologia: non soltanto per l’epilessia

L’efficacia dei digital twins nello studio del cervello – delle sue malattie e dei possibili trattamenti – sta dunque partendo dalla chirurgia dell’epilessia. Ma le ricadute sono destinate a essere ben più ampie, come emerge dall’ultimo articolo pubblicato dai ricercatori francesi sulla rivista The Lancet Neurology.

“Lo sviluppo di modelli cerebrali specifici per ogni paziente ha raggiunto un livello di sofisticazione così avanzato da rendere molto più vicino l’ingresso nella pratica clinica”, è quanto messo nero su bianco dai ricercatori, coordinati da Viktor Jirsa, direttore dell’Istituto di neuroscienze dei sistemi dell’università di Marsiglia e da sempre impegnato in attività di ricerca volte a personalizzare i trattamenti anche nei confronti delle malattie neurologiche.

“Sebbene la nostra comprensione della funzione cerebrale sia molto indietro rispetto a quella dell’ingegneria industriale da cui ha avuto origine il concetto di gemello digitale, l’applicabilità di tali cicli e processi industriali testimonia la crescente maturità delle neurotecnologie emergenti”.

I prossimi passi da compiere

Diversi gli step ancora da raggiungere. “A partire dall’inclusione dei dati tratti da esami di imaging ad alta risoluzione, che miglioreranno la creazione del modello cerebrale specifico per ogni paziente”, si legge nelle conclusioni del lavoro.

Ma importanti – secondo i neuroscienziati – saranno anche le informazioni riguardanti la connettività che potranno essere tratte dallo studio post-mortem delle salme. “La sfida è arrivare a integrare dati molto eterogenei in un unico modello di riferimento. In questo modo la comunità scientifica potrà condividere informazioni scientificamente valide e riproducibili”.

Il punto d’arrivo rimane il letto del paziente, “a cui potremo garantire in questo modo un’assistenza sanitaria migliore”. A partire dall’epilessia. Ma senza porsi poi troppi limiti.