L’elettrocorticografia (ECoG) è una procedura diagnostica specializzata che fornisce ai medici informazioni dettagliate sull’attività elettrica del cervello mediante il posizionamento di elettrodi direttamente sulla superficie cerebrale. Comprendere quando questo esame è necessario e cosa comporta può aiutare i pazienti e le loro famiglie a prepararsi per questo importante passaggio nella diagnosi e nel trattamento.

Introduzione: Chi dovrebbe sottoporsi all’elettrocorticografia

L’elettrocorticografia, comunemente conosciuta come ECoG, è una procedura medica che prevede la registrazione dell’attività elettrica direttamente dalla superficie del cervello. A differenza dell’elettroencefalografia standard (EEG) che registra l’attività cerebrale attraverso il cranio utilizzando elettrodi posizionati sul cuoio capelluto, l’ECoG utilizza elettrodi posizionati direttamente sul tessuto cerebrale esposto durante un intervento chirurgico. Questo la rende quella che i medici chiamano una procedura invasiva, il che significa che richiede un accesso chirurgico al cervello.^[1]

La maggior parte delle persone che si sottopongono all’elettrocorticografia soffre di epilessia che non risponde bene ai farmaci. Quando qualcuno sperimenta crisi epilettiche che non possono essere controllate con i medicinali, i medici devono individuare esattamente dove nel cervello queste crisi hanno origine. Questa informazione è cruciale perché se l’area che causa le crisi può essere identificata e rimossa in sicurezza, la persona potrebbe diventare libera dalle crisi o averne meno. Tuttavia, prima che qualsiasi tessuto cerebrale venga rimosso, i medici devono essere assolutamente certi di quale parte del cervello stia causando il problema e quali parti debbano essere protette perché controllano funzioni importanti come il linguaggio o il movimento.^[2]

L’elettrocorticografia viene generalmente considerata quando test non invasivi standard come la risonanza magnetica (RM) e le registrazioni EEG regolari non possono localizzare con precisione da dove provengono le crisi. Questo accade nei casi in cui il focolaio epilettico, cioè il punto di origine delle crisi, non è chiaro dalle misurazioni esterne, o quando l’area sospetta si trova in una posizione complessa che richiede una mappatura più dettagliata. La procedura è particolarmente importante quando l’area che causa le crisi potrebbe trovarsi vicino a regioni del cervello che controllano funzioni critiche, perché i medici devono mappare queste aree con attenzione per evitare di danneggiarle durante l’intervento chirurgico.^[4]

È consigliabile cercare una valutazione per l’ECoG quando un neurologo la raccomanda dopo che test approfonditi con metodi convenzionali non hanno fornito informazioni sufficienti. La decisione di procedere con questo esame non viene mai presa alla leggera, poiché richiede un intervento chirurgico per accedere al cervello. Il neurologo curante tipicamente otterrà prima scansioni RM e monitoraggio EEG prolungato per determinare da dove provengono le crisi prima di raccomandare la procedura ECoG più invasiva.^[2]

Metodi diagnostici: Come funziona l’elettrocorticografia

Il processo dell’elettrocorticografia inizia con un’attenta pianificazione chirurgica. Prima della procedura vera e propria, i medici utilizzano tecniche di imaging cerebrale come la risonanza magnetica o la tomografia computerizzata (TC) per pianificare esattamente dove dovrebbero essere posizionati gli elettrodi. Questa fase di pianificazione è essenziale per garantire che gli elettrodi siano posizionati nelle posizioni più informative minimizzando al contempo il rischio chirurgico.^[13]

La procedura ECoG stessa richiede una craniotomia, che è un’operazione chirurgica in cui una parte dell’osso cranico viene temporaneamente rimossa per esporre la superficie del cervello. Questo intervento dura tipicamente diverse ore e viene più comunemente eseguito in anestesia generale, il che significa che il paziente è completamente addormentato e non sente nulla durante l’operazione. In alcuni casi speciali, può essere utilizzata l’anestesia locale se i medici necessitano che il paziente sia sveglio e in grado di interagire durante la procedura, in particolare quando si testano il linguaggio o altre funzioni critiche.^[2]

Una volta che il cervello è esposto, elettrodi specializzati vengono posizionati direttamente sulla sua superficie. Questi elettrodi sono disponibili in diverse configurazioni a seconda delle informazioni di cui i medici hanno bisogno. Gli elettrodi a griglia sono array piatti contenenti molteplici contatti elettrodici disposti in uno schema rettangolare, utili per coprire aree più ampie della superficie cerebrale. Gli elettrodi a striscia sono più stretti e contengono meno elettrodi in una singola fila, spesso utilizzati per registrare da solchi specifici del cervello o tra i due emisferi cerebrali. Gli elettrodi di profondità sono sonde sottili che possono essere inserite in strutture cerebrali più profonde che non possono essere raggiunte dagli elettrodi di superficie.^[13]

Gli elettrodi utilizzati nell’ECoG sono tipicamente realizzati in platino o platino-iridio, metalli che conducono bene l’elettricità e sono sicuri per il contatto con il tessuto cerebrale. I dischi elettrodici più comuni hanno un diametro di circa 4 millimetri, sebbene le dimensioni possano variare a seconda della specifica necessità clinica. Questi elettrodi sono molto più grandi dei minuscoli microelettrodi utilizzati nella ricerca, ma forniscono un eccellente equilibrio tra sicurezza e qualità delle informazioni che possono registrare.^[4]

Dopo che gli elettrodi sono stati posizionati sul cervello, i loro fili di connessione vengono fatti passare sotto il cuoio capelluto ed escono attraverso una piccola apertura nella pelle vicino all’incisione chirurgica. I fili vengono quindi arrotolati e fissati per prevenire trazione accidentale o spostamento. L’osso che era stato rimosso viene solitamente rimesso al suo posto e fissato con placche o morsetti metallici, e il cuoio capelluto viene chiuso con suture. Si presta attenzione a non intrappolare o danneggiare i fili degli elettrodi durante la chiusura.^[20]

Una volta completato l’intervento chirurgico, il paziente viene trasferito in una stanza d’ospedale dove inizia il monitoraggio. Gli elettrodi rimangono in posizione per tre-sette giorni in media, anche se alcuni pazienti potrebbero aver bisogno di un monitoraggio più lungo se le crisi non si verificano durante quel periodo. Durante questo periodo, gli elettrodi registrano continuamente l’attività elettrica dalla superficie cerebrale. I segnali vengono amplificati e inviati a un sistema informatico che visualizza i modelli elettrici del cervello in tempo reale.^[2]

I segnali elettrici registrati dall’ECoG rappresentano l’attività combinata di grandi gruppi di cellule cerebrali, specificamente potenziali postsinaptici da cellule chiamate neuroni piramidali. Questi segnali elettrici devono viaggiare attraverso diversi strati di tessuto cerebrale e membrane protettive prima di raggiungere gli elettrodi di registrazione. Tuttavia, poiché gli elettrodi sono posizionati direttamente sul cervello anziché all’esterno del cranio, i segnali sono molto più chiari e dettagliati di quelli che possono essere registrati con l’EEG del cuoio capelluto. Il cranio agisce come un cattivo conduttore di elettricità, motivo per cui l’ECoG fornisce una risoluzione spaziale molto migliore rispetto all’EEG regolare.^[1]

Uno dei principali vantaggi dell’ECoG è la sua eccellente risoluzione temporale e spaziale. La risoluzione temporale si riferisce a quanto precisamente il sistema può catturare i cambiamenti nel tempo, e l’ECoG può rilevare eventi che si verificano in modo rapido come approssimativamente 5 millisecondi di distanza. La risoluzione spaziale si riferisce a quanto precisamente il sistema può determinare da dove proviene l’attività, e l’ECoG può distinguere l’attività da aree piccole come 1-100 micrometri, a seconda della configurazione degli elettrodi utilizzata.^[1]

Durante il periodo di monitoraggio, il personale medico osserva attentamente il paziente e può utilizzare varie tecniche per incoraggiare il verificarsi di crisi in modo che possano essere registrate. Questo potrebbe includere la riduzione dei farmaci antiepilettici in condizioni controllate, l’uso di luci lampeggianti o la limitazione del sonno. Sebbene questo possa sembrare preoccupante, viene fatto in modo sicuro in un ambiente ospedaliero dove l’aiuto medico è immediatamente disponibile se necessario. L’obiettivo è catturare molteplici crisi nella registrazione ECoG per confermare dove iniziano e come si diffondono.^[2]

Insieme alle registrazioni elettriche, videocamere registrano continuamente il comportamento del paziente. Questa combinazione di attività elettrica cerebrale e osservazione visiva è cruciale perché consente ai medici di correlare ciò che vedono accadere durante una crisi con i modelli elettrici nel cervello. Questo aiuta a distinguere le vere crisi da altri eventi e fornisce informazioni aggiuntive su quali aree cerebrali sono coinvolte.^[7]

I dati registrati servono a molteplici scopi. In primo luogo, creano una mappa dettagliata di dove iniziano le crisi e come si diffondono sulla superficie cerebrale. In secondo luogo, i medici possono utilizzare la stimolazione elettrica attraverso gli stessi elettrodi per mappare le aree funzionali importanti del cervello. Fornendo piccole correnti elettriche attentamente controllate attraverso gli elettrodi, i medici possono attivare temporaneamente o interferire con specifiche regioni cerebrali. Questo consente loro di identificare le aree responsabili del movimento, della sensazione, del linguaggio e di altre funzioni critiche che devono essere evitate durante qualsiasi rimozione chirurgica di tessuto cerebrale.^[1]

La ricerca ha dimostrato che l’area di tessuto cerebrale che contribuisce al segnale ECoG è sorprendentemente locale, con un diametro di circa 3 millimetri. Questo significa che ciascun elettrodo registra principalmente l’attività dal tessuto cerebrale direttamente sottostante e dalle sue immediate vicinanze, piuttosto che da regioni cerebrali distanti. Questa natura localizzata rende l’ECoG particolarmente prezioso per identificare con precisione il tessuto che causa le crisi.^[3]

Quando il periodo di monitoraggio è completo e i medici hanno raccolto informazioni sufficienti, gli elettrodi devono essere rimossi. Questo richiede un altro viaggio in sala operatoria. I fili degli elettrodi vengono attentamente ritirati attraverso l’apertura del cuoio capelluto da dove erano stati originariamente fatti passare. Se sono state ottenute informazioni sufficienti per localizzare il focolaio epilettico, i medici possono procedere a rimuovere il tessuto cerebrale problematico durante la stessa operazione. In altri casi, la rimozione degli elettrodi è una procedura separata e più breve.^[2]

Diagnostica per la qualificazione agli studi clinici

L’elettrocorticografia svolge un ruolo importante nella valutazione dei pazienti per gli studi clinici, in particolare quelli che testano nuovi trattamenti per l’epilessia. La capacità dell’ECoG di identificare con precisione dove iniziano le crisi e di registrarne la frequenza la rende preziosa per determinare se i pazienti soddisfano i criteri specifici richiesti per partecipare agli studi di ricerca.^[2]

Un’applicazione chiave dell’ECoG nel contesto degli studi clinici riguarda la determinazione accurata della frequenza basale delle crisi. Nei tradizionali studi sul trattamento dell’epilessia, i ricercatori si affidano ai pazienti o ai loro caregiver per segnalare quando si verificano le crisi. Tuttavia, gli studi hanno dimostrato che molte crisi, in particolare quelle brevi o sottili, passano inosservate e non vengono segnalate. Questo può portare a un conteggio delle crisi basale artificialmente basso, che influisce su come i ricercatori misurano se un trattamento sta funzionando. Le registrazioni ECoG possono rilevare tutte le crisi, comprese quelle che verrebbero perse dai pazienti, fornendo un quadro più accurato della vera frequenza delle crisi.^[10]

La ricerca che esamina il Sistema di Neurostimolazione Responsiva, un dispositivo che utilizza l’ECoG per rilevare e trattare le crisi, ha trovato differenze significative quando si confrontano le frequenze delle crisi auto-riportate con quelle registrate dall’ECoG. I pazienti che utilizzavano misurazioni di frequenza basate sull’ECoG hanno mostrato miglioramenti molto maggiori rispetto a quando venivano utilizzate le tradizionali baseline auto-riportate. Questo dimostra il valore dei dati derivati dall’ECoG nella valutazione accurata dei risultati del trattamento.^[12]

Gli studi che indagano i fattori predittivi per il successo del trattamento hanno anche utilizzato i dati dell’ECoG. I ricercatori hanno identificato modelli elettrici specifici e caratteristiche nelle registrazioni ECoG che potrebbero aiutare a prevedere quali pazienti hanno maggiori probabilità di beneficiare di particolari trattamenti. Questi biomarcatori – indicatori misurabili dello stato della malattia o della risposta al trattamento – potrebbero aiutare i medici a prendere decisioni più informate su quali trattamenti raccomandare per i singoli pazienti.^[2]

Per gli studi clinici che testano trattamenti chirurgici per l’epilessia, l’ECoG funge sia da strumento diagnostico che da misura di esito. Aiuta a identificare i candidati appropriati confermando la localizzazione e la natura delle loro crisi, e può essere utilizzata durante e dopo il trattamento per valutare se l’intervento ha eliminato con successo o ridotto l’attività epilettica. Questo duplice ruolo rende l’ECoG particolarmente preziosa nello sviluppo e nel test di nuove terapie chirurgiche e basate su dispositivi.^[11]