The simultaneous PET/MRI to investigate the role of glucose metabolic consumption on brain functional architecture

Le prestazioni del cervello umano ed il suo potenziale computazionale dipendono da una complessa struttura di comunicazione ottimizzata per condividere informazioni tra aree funzionalmente specializzate. Tale struttura si ritiene essere sia localmente che globalmente ottimizzata per garantire massime prestazioni considerati i vincoli di efficienza ed energetici associati all’infrastruttura. Considerando il problema computazionale e di comunicazione sia risolto tramite l’ottimizzazione di un insieme di funzioni di costo, adattate dinamicamente durante tutta l’esistenza dell’individuo, offre un sistema tanto flessibile quanto fragile rispetto a condizioni patologiche. Almeno una di queste funzioni di costo dovra descrivere il bilancio energetico cerebrale. Ovvero descrivere in modo esplicito quali proprieta della rete vanno ottimizzate al contempo minimizzando il consumo energetico necessario. In questa tesi viene investigata in-vivo l’associazione inferita da questa funzione di costo. In particolare verra studiato quali proprieta topologiche della struttura di connettivita sono supportate dal metabolismo del glucosio mediante un approccio sperimentale basato su risonanza magnetica funzionale (fMRI) e tomografia ad emissione di positroni (PET). A seguire e’ stata valutata la fattibilita’ di tecniche fMRI allo stato nell’arte ponendo particolare attenzione all’effetto di diverse variabili sperimentali sulla consistenza delle strutture di rete identificate a livello di singolo soggetto in base alle diverse condizioni di rumore introdotte. Viene infine proposto un’approccio di acquisizione ed elaborazione di immagini strutturali basato su Magnetic Resonance Fingerprint (MRF) ed MRI sintetica atta a superare i limiti di delineazione della corteccia cerebrale causati dal movimento con il fine ultimo di migliorare il supporto strutturale sul quale sono svolte le successive analisi funzionali. Il contributo di questa tesi e’ volto ad individuare metodiche fMRI a singolo soggetto che forniscano misure ripetibili e consistenti della struttura di connettivita cerebrale di ogni soggetto ponendo le basi per una confidente applicazione clinica della metodologia, in particolare qualora considerata assieme a misure del metabolismo del glucosio cerebrale.