La rappresentazione del movimento ha sempre costituito una sfida per l’arte figurativa. Normalmente, il quadro dal vero richiedeva un modello inanimato o in perfetta quiete. Una posa abbastanza lunga era richiesta anche dalle prime apparecchiature fotografiche. Ciò nonostante, con il perfezionarsi della fotografia, la possibilità di fissare in una sequenza i movimenti di animali, oggetti e fluidi è stata presto sfruttata per studiarne le dinamiche. Il fisiologo francese, Etienne Jules Marey, elaborò già nel secolo XIX vari ingegnosi sistemi per registrare le variazioni dei corpi e per fotografarne i movimenti. Con le sue cronofotografie, Marey, in opposizione al metodo vivisezionista di Claude Bernard, anticipava le attuali tendenze della medicina che, grazie allo sviluppo dell’elettronica, preferisce “sezionare” il corpo nello spazio virtuale delle immagini, piuttosto che nella realtà del tavolo operatorio.

Se analizzare il movimento di un corpo guardandolo dal di fuori presenta delle difficoltà tecniche, tanto più sarà difficoltoso esplorarne i movimenti interni. Per poter analizzare qualsiasi variazione occorre infatti raccogliere i relativi dati con la massima frequenza e regolarità. Con il computer, la regolarità dell’acquisizione dei dati non è più un problema. Lo è rimasto, invece, ottenere un’acquisizione dei dati sufficientemente frequente: il limite della così detta risoluzione temporale, la capacità, cioè, che una data tecnica ha di discernere due momenti separati nel tempo.

Grazie alla precisione e alla regolarità con cui vengono effettuate le scansioni, con la risonanza magnetica nucleare (MRI) si può sincronizzare il tomografo al battito cardiaco e realizzare sequenze del ciclo del cuore. Ma, attenzione, non si tratta di riprese dirette. Le sequenze vengono post-prodotte “in moviola”: tra un’immagine e l’altra passano in realtà molti secondi, calcolati in modo tale da riprendere ogni volta una fase diversa del ciclo. La MRI soffre infatti di una particolare lunghezza dei tempi di acquisizione dei dati, la quale non riesce ad essere abbastanza frequente da gararntire l’analisi di variazioni che avvengono su una scala di tempi inferiore ai minuti (vedi il numero scorso di questa rubrica). Di conseguenza, le parti del corpo visualizzabili sono solo quelle che possono rimanere immobili o che, come un cuore che non soffra di aritmie, ritornano regolarmente sulla stessa posizione.

Per lo studio dei tessuti del cervello (che non hanno importanti movimenti macroscopici), la risonanza è una tecnica di elezione per quanto riguarda l’anatomia. Le variazioni chimico-fisiche, invece, sfuggivano alla registrazione a causa della loro irregolarità e corta durata. Ma la tecnologia non si è data per vinta e ha prodotto degli strumenti in grado di registrare eventi cerebrali che si producono nell’arco di pochi secondi.

In fotografia, la nitidezza dell’immagine di un oggetto in movimento è inversamente proporzionale al tempo di esposizione e per diminuire i tempi di esposizione è necessario disporre di una maggiore quantità di luce. Analogamente, con la risonanza, per aumentare la risoluzione temporale è stato innanzitutto necessario aumentare l’intensità del campo magnetico. Disponendo di un campo di almeno 1,5 Tesla, è oggi possibile realizzare quella che viene chiamata risonanza magnetica funzionale (fMRI), una tecnica che permette di individuare (senza l’uso di sostanze traccianti) quali zone del cervello si attivano in corrispondenza di un determinato compito. Le zone in cui i neuroni scaricano di più sono infatti anche quelle in cui viene bruciato più ossigeno e queste ultime, dal punto di vista del segnale di risonanza, sono caratterizzate dal cosiddetto effetto BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent), un segnale determinato dalla variazione delle proporzioni tra ossi- e deossiemoglobina nel sangue che irrora la corteccia (queste due molecole hanno comportamenti magnetici molto diversi).

Non si tratta comunque di immagini dirette di quello che avviene nel cervello. Non solo perché queste immagini raffigurano solo un effetto dell’attività neuronale (che è molto più rapida e scoppiettante), ma anche perché, più che delle istantanee, sono in realtà delle mappe della distribuzione di questo effetto su tutto il cervello.

Con un campo da 1,5 Tesla, l’effetto BOLD determina difatti una variazione del segnale appena dell’ordine del 5-8%: ancora troppo debole perché si possa essere sicuri di riconoscerlo nell’evento singolo. Il soggetto in esame deve perciò cooperare ripetendo con regolarità lo stesso semplice compito, in modo da consentire l’elaborazione statistica dei dati che li trasforma in mappa 3D. Grazie alla griglia tridimensionale su cui lavora il computer, i dati funzionali verranno poi sovrapposti all’immagine anatomica ad alta risoluzione spaziale precedentemente realizzata nella stessa sessione d’esame.

Ricostruzioni al computer dei dati fMRI ottenuti presentando al soggetto immagini di oggetti vari, alternativamente sul campo visivo destro e sinistro. Le aree cerebrali in falsi colori, secondo una scala cromatica dall’arancione scuro al verde chiaro, evidenziano i risultati di un’elaborazione statistica sulla reazione di ogni punto, a seconda che questa corrispondesse a una stimolazione da destra o da sinistra. I grafici mostrano l’andamento dell’effetto BOLD in un punto preciso indicato dal cursore a croce sulle tre sezioni a sinistra. I colori rosso e verde indicano rispettivamente che il grafico si riferisce a una stimolazione dell’emisfero destro o sinistro.
Le immagini sono state ottenute con il software BrainVoyager, un prodotto della Brain Innovation di Maastricht (NL)

Trieste

riva Massimiliano e Carlotta, 15 34151 Grignano (Trieste)

Telefono: 040224424

Fax: 040224439

Pordenone

Via Vittorio Veneto, 31 33170 Torre di Pordenone

Telefono: 0434542455

Fax: 0434542455

Tavagnacco

via dei Molini, 32 33010 Adegliacco, Comune di Tavagnacco (UD)

Telefono: 0432571797 • prenotazioni: 040224424