• analisi dei microstati eeg
• reti di connettività cerebrale
• attività mentale spontanea

L’esplorazione del resting state in fMRI ha rivelato l’esistenza di una connettività funzionale entro gruppi di aree cerebrali (resting state networks – RSN) che, in condizioni di riposo, mostrano una sincronizzazione di attività rilevabile dal comune andamento delle serie temporali del segnale BOLD. L’attività di tali network è riscontrabile anche a livello EEG e un metodo per indagare le proprietà spaziali e temporali dei RSN a partire da segnali EEG è l’analisi dei microstati, basata sulla segmentazione del segnale in 4 classi (A, B, C, D) che possiedono specificità topografiche e funzionali.
Tale metodo descrive l’attività EEG come il prodotto dell’attività di un numero limitato di network la cui dominanza relativa si alterna nel tempo. Secondo i risultati derivati da studi recenti, alla base dell’attività di ciascuna classe di microstati, ovvero di ciascun RSN, ci sarebbe un meccanismo di inibizione governato dall’espressione del ritmo talamocorticale alfa. L’alternanza temporale tra microstati indicherebbe quindi una inibizione tempo-variante sulle strutture coinvolte in ciascun network.
Gli studi presenti in letteratura utilizzano sessioni di resting state inferiori ai 10 minuti, rendendo impraticabile lo studio dell’evoluzione temporale dei RSN.
Per indagare le esperienze riportate durante il resting state è comunemente impiegato il questionario Amsterdam Resting State Questionnaire (ARSQ 2.0), che si suddivide in 10 fattori: ogni fattore indaga una differente tipologia di attività mentale spontanea durante i periodi di riposo.
Gli studi presenti in letteratura hanno già considerato la relazione tra attività mentale spontanea ed attivazione dei RSN, senza poter indagare potenziali effetti di interazione con il tempo.
Sulla base dei citati presupposti, il presente studio si prefigge lo scopo di studiare i RSN a partire da registrazioni EEG e di associare le caratteristiche dinamiche dei RSN con le caratteristiche individuali dell’attività mentale spontanea rilevate attraverso l’ARSQ 2.0.
Per far emergere distintamente i RSN il paradigma sperimentale progettato prevede l’acquisizione di sessioni di resting state di lunga durata (120min). La durata prolungata delle sessioni di resting state ha anche consentito di studiare l’andamento temporale dei RSN e l’eventuale interazione degli andamenti temporali con i profili individuali di attività mentale spontanea.
Attraverso l’analisi dei microstati, il presente studio ha investigato in un campione di 15 soggetti sani il resting state prolungato. È stata valutata la stabilità dei RSN e il modo in cui la dominanza relativa tra RSN (coverage) possa essere associata ai diversi profili individuali dell’attività mentale spontanea descritta tramite i fattori dell’ARSQ 2.0.
Nel dettaglio, è stato indagato come l’andamento del resting state prolungato produca effetti sul parametro coverage. I partecipanti all’esperimento sono stati suddivisi in “Highs” e “Lows” sulla base del punteggio attribuito ai fattori del questionario ARSQ 2.0: “Theory of Mind”; “Self”; “Somatic Awareness”; “Sleepiness”; “Verbal Thought”; “Planning”. È stato quindi valutato se l’appartenenza a un gruppo piuttosto che un altro determini differenze a carico del parametro coverage di una o più classi (ovvero RSN).
Relativamente allo studio dell’andamento nel tempo delle caratteristiche dei RSN, dalla analisi dei microstati emerge la stabilità nel tempo degli stessi in termini di dominanza relativa (nessun effetto tempo significativo).
Invece si osservano valori di coverage della classe B maggiori nel gruppo “Low Verbal Thought”; valori di coverage della classe C maggiori nei gruppi “High Self” e “High Sleepiness”; valori coverage della classe D maggiori nel gruppo “Low Self e “Low Sleepiness” (p < 0,05). È inoltre emerso un effetto di interazione tra tempo e fattore “Theory of Mind”: in particolare, si osserva la stabilità nel tempo del parametro coverage della classe C nel gruppo “High Theory of Mind” e un decremento di questo nel gruppo “Low Theory of Mind” (p < 0,05).
Per quanto riguarda la modulazione della dominanza della classe B dal verbal mind wandering risulta che un maggior coinvolgimento nel verbal mind wandering (“High Verbal Thought”) concorre a diminuire la dominanza della classe B, indicando come la spontaneità dei pensieri verbali comporti la distruzione del network associato alla verbalizzazione.
Per quanto riguarda gli effetti di “Sleepiness” e “Self” è opportuno considerare che la classe C è caratterizzata da un incremento dell’attività alfa, con effetto inibitorio, nel 26-54% dei voxel cerebrali. Coerentemente con i dati emersi in letteratura, si osserva, nel presente studio, come coloro che hanno attribuito un punteggio maggiore agli item dei fattori “Self” e “Sleepiness”, abbiano mostrato una percentuale di coverage della classe C maggiore, contrariamente al trend osservato per la classe D. Se si effettua una comparazione tra le due classi, in termini di effetto inibitorio prodotto dal ritmo alfa emerge come la corteccia cingolata posteriore, nelle sue componenti ventrali e dorsali, risulti inattivata, causando una delimitazione del pensiero introspettivo ed autoreferenziale durante le fasi di dominanza della classe D.
Per quanto riguarda, infine, la riduzione del parametro coverage nei partecipanti “Low ToM”, essa è probabilmente ascrivibile al maggior distanziamento dei soggetti nei confronti di attività mentali che coinvolgono il DMN (come quella di pensare ad altre persone o mettersi nei loro panni) in favore di forme di pensiero funzionalmente associate ad altre classi di microstati. Lo studio del resting state prolungato ha permesso di vedere come questo effetto si amplifichi nel tempo.
Il presente lavoro ha permesso di descrivere l’andamento temporale dei RSN in sessioni di resting state prolungate e inoltre ha permesso di evidenziare come l’attività mentale spontanea sia in grado di apportare cambiamenti entro i RSN. Analogamente al suo utilizzo per studiare gli effetti farmacologici, l’approccio seguito in questa tesi, si configura anche come uno strumento per indagare le alterazioni di connettività funzionale in alcune patologie psichiatriche e sintomi psicologici.