Rimozione di artefatti fisiologici negli studi di connettività funzionale del cervello

La modulazione del segnale BOLD in relazione al paradigma sprerimentale con­sente di collegare la topografa del cervello alla funzione stimolata. Ciònondi­meno nel segnale BOLD è presente una modulazione spontanea non attribuibile all'input funzionale o ad ogni altro input. Negli studi di fMRI in cui il soggetto è sottoposto a compiti l'attività spontanea viene considerata rumore, mediata e minimizzata. Nonostante i risultati portati dalla fMRI tradizionale due con­siderazioni hanno spostato l'attenzione verso lo studio di tale "rumore . La prima di carattere energetico: l'encefalo rappresenta solo il 2 % della massa totale del corpo e consuma il 20% dell'energia, la cui maggior parte è usata per alimentare la continua attività dei neuroni.

Gli aumenti nel metabolismo neuronale in presenza di compiti funzionali sono solitamente molto inferiori al consumo energetico in assenza di essi, da ciò segue che le futtuazione spontanee concorrono in larga parte alla spesa energetica del corpo umano. La seconda considerazione è di carattere sperimentale: si è osservato che, in assenza di un comportamento motorio esplicito, le futtuazioni spontanee nella corteccia motoria sinistra sono correlate con le futtuazioni nella corteccia motoria destra e con le aree motorie mediali, ovvero l'attività spontanea del sistema a riposo (in assenza di compiti cognitivi) non è un rumore casuale ma è organizzato in maniera specifca.

Le futtuazioni spontanee oltre ad una forte coerenza spaziale sono caratteriz­zate da uno spettro in frequenza con una distribuzione del tipo 1/f, a diferenza del rumore casuale che ha uno spettro piatto. In particolare le frequenze re­sponsabili di pattern di correlazione spaziale nel segnale BOLD spontaneo sono quelle al di sotto degli 0.1 Hz e per tale ragione nella gran parte degli studi di futtuazioni spontanee vengono utilizzati fltri passa­basso.

Default Mode Network
Un dato sperimentale venuto alla luce da studi di imaging funzionali tradizionali che comparavano l'attività media cerebrale a riposo con l'attività media durante un compito cognitivo, è la presenza di un gruppo di regioni che diminiscono la loro attività in presenza di tale compito. Il fatto che alcune regioni presen­tassero tale comportamento e che contemporaneamente esse manifestassero co­erenza spaziale delle futtuazioni spontanee ha condotto all'ipotesi di una rete di organizzazione defnita durante lo stato di riposo denominata default mode network (DMN). Lo studio della funzionalità che viene mediata da tale rete e del motivo per cui essa venga soppressa da compiti cognitivi sono l'oggetto delle attuali ricerche di connettività funzionale.