Brain electrophysiological development in premature infants

Premesse. Gli avanzamenti tecnologici che negli ultimi decenni hanno caratterizzato le cure perinatali e le tecniche di terapia intensiva neonatale hanno permesso la sopravvivenza di una percentuale sempre maggiore di neonati prematuri nati ad età gestazionali sempre più basse, ai limiti della sopravvivenza. Eppure, studi sullo sviluppo a breve e lungo termine hanno dimostrato che molti neonati prematuri riportano esiti maggiori e/o disordini evolutivi minori, come deficit cognitivi e neuropsicologici, disturbi psichiatrici/comportamentali e motori. La causa di tali disordini dello sviluppo rimane poco chiara, ma può essere il risultato di sofferenza cerebrale in epoca neonatale come anche dell’interruzione del normale processo di sviluppo che avviene nel terzo trimestre di gravidanza, un periodo estremamente critico per la maturazione cerebrale. Predire come sarà lo sviluppo di un neonato prematuro rimane attualmente molto difficile. Infatti, sebbene un neonato possa essere asintomatico per segni clinici indicativi di una condizione patologica in atto, possono essere presenti alterazioni subcliniche del funzionamento cerebrale che spesso non vengono riconosciute. Una valutazione neurofisiologica dell’attività cerebrale nel neonato prematuro può probabilmente essere di grande utilità nel precoce riconoscimento di processi patologici o di alterazioni subcliniche. L’elettroencefalogramma (EEG) e i potenziali evocati uditivi corticali (CAEP) si sono dimostrati tecniche semplici e valide nel valutare la maturazione cerebrale. Obiettivi dello studio. Abbiamo condotto delle valutazioni neurofisiologiche trasversali e longitudinali in due fasi precoci e cruciali dello sviluppo (35 e 40 settimane postconcezionali) allo scopo di identificare differenze nell’attività elettrica cerebrale fra prematuri nati ad età gestazionali diverse e neonati a termine, usando EEG a riposo e i CAEP. Tali indagini in epoca neonatale sono state poi correlate con lo sviluppo comportamentale a distanza. Metodi. La ricerca è stata articolata in tre studi: Studio 1: è stata eseguita l’analisi spettrale dell’EEG registrato a 35 settimane postconcezionali in 40 neonati prematuri; tale attività è stata comparata fra gruppi di neonati nati ad età gestazionali diverse (estremi prematuri, ELGA: 23–27+6, veri prematuri, VLGA: 28–31+6 e prematuri, LGA: 34-35). I risultati ottenuti in epoca neonatale sono stati correlati con l’indice di sviluppo comportamentale ottenuto ai 12 mesi di età corretta nei primi 20 bambini che hanno raggiunto tale età. Studio 2: un sottogruppo di 10 neonati dello Studio 1 ha ripetuto la registrazione EEG a 40 settimane postconcezionali; la potenza spettrale ottenuta dalle registrazioni EEG a 35 e 40 settimane postconcezionali è stata cofrontata longitudinalmente; successivamente l’attività spettrale ottenuta alle 40 settimane postconcezionali è stata confrontata con quella di 10 neonati a termine alla nascita. Studio 3: i CAEP sono stati registrati in sonno attivo a 35 settimane postconcezionali in 36 prematuri e comparati fra gruppi di neonati nati ad età gestazionali diverse (ELGA, VLGA, LGA). I risultati sono stati correlati con l’indice di sviluppo comportamentale ottenuto ai 12 mesi di età corretta nei primi 20 bambini che hanno raggiunto quest’età. Metodologia Studio 1 e 2. L’attività elettrica cerebrale è stata registrata per 40 minuti su 5 canali bipolari. I dati ottenuti sono stati trasformati nel dominio delle frequenze utilizzando una trasformazione Fast Fourier. Lo spettro di frequenza è stato diviso nelle seguenti bande: δ (0.5-4 Hz, composto da δ1 0.5-1 Hz e δ2 1-4 Hz), θ (4-8 Hz), α (8-13 Hz) e β (13-20 Hz). Le analisi statistiche sono state eseguite sui valori di potenza assoluti e relativi ottenute solo dai siti centrali (C3-C4, C3-T3, C4-T4). Metodologia Studio 3. Durante la registrazione continua dell’EEG i neonati sono stati stimolati con treni di toni a 1000 Hz (paradigma 1) e a 500 Hz (paradigma 2). Il disegno sperimentale prevedeva 300 toni per ciascun paradigma. L’intervallo inter-stimolo variava in maniera casuale fra 600 e 900 ms; sono stati registrati 12 canali monopolari, riferiti bilateralmente ai lobi degli orecchi. Le epoche di 600 ms sono state divise per l’analisi statistica in finestre temporali di 100 ms. Le analisi statistiche sono state eseguite solo sui siti centrali (Fz, Cz). Risultati. Studio 1. In C3-C4, i valori di potenza spettrale relativa differivano significativamente fra i gruppi di ELGA e LGA. I neonati nati alle età gestazionali più basse avevano una maggiore potenza relativa in δ e una minore in α e β. La correlazione di questi dati con lo sviluppo comportamentale dei primi bambini che hanno raggiunto i 12 mesi di età corretta ha mostrato come alte percentuali di potenza in δ e basse in β e α fossero associate ad abilità relazionali più povere ed autonomie personali meno mature. Studio 2. A 40 settimane postconcezionali i prematuri hanno mostrato in C3-C4 una riduzione di potenza δ relativa e un lieve, non significativo, aumento di potenza nelle alte frequenze; non sono state trovate differenze significative rispetto i neonati a termine. Studio 3. Nel paradigma a 1000 Hz non è stato possibile rilevare nessuna risposta ai suoni nei neonati ELGA, mentre nei LGA in Fz era evidente una lenta ed ampia onda positiva; la grande media dei due gruppi differiva significativamente in Fz. La grande media dei neonati VLGA assomigliava a quella dei LGA, ma era caratterizzata da un’alta variabilità. Le risposte a toni di 500 Hz sono risultate troppo variabili e non riproducibili. Conclusioni. Confrontando neonati prematuri che hanno sperimentato linee di sviluppo differenti, abbiamo trovato delle differenze sottili nell’attività elettrica cerebrale che suggeriscono un’alterazione dell’organizzazione corticale. Tali differenze sembrano inoltre associate allo sviluppo comportamentale nel primo anno di vita. Questi risultati suggeriscono che le tecniche neurofisiologiche possano essere molto utili nella prognosi dei neonati prematuri.