Il CAmbridge Neuropsychological Test Automated Battery (CANTAB) per la diagnosi preclinica dei disturbi cognitivi dell'adulto

INTRODUZIONE 
 
Il CAmbridge Neuropsychological Test Automated Battery (CANTAB) è una batteria computerizzata di test 
neuropsicologici basata sulla presentazione in modalità touch-screen di stimoli visivi astratti (Spinelli et al., 
2004). La batteria è stata costruita negli anni ‟80 dall‟equipe di Barbara Sahakian e Trevor Robbins, del 
dipartimento di Psicologia Sperimentale dell‟Università di Cambridge (UK), per poi entrare in commercio 
nel 1994. 
Il CANTAB, come evidenziato in vari lavori (Fowler et al., 1995, 1997, 2002; Swainson et al., 2001; 
Blackwell et al., 2004), risulta essere molto sensibile per la rilevazione di deficit cognitivi di minima entità. 
La batteria permette di esplorare in modo mirato le diverse sotto-componenti e i diversi livelli di complessità 
delle funzioni cognitive ed è in grado di offrire un contributo fondamentale all‟indagine diagnostica delle 
patologie neurodegenerative in fase precoce. 
Il primo capitolo verrà dedicato alle caratteristiche, alle finalità, alla struttura ed ai punti di forza di questo 
strumento; una parte verrà dedicata alla circuiteria cerebrale sottocortico-frontale, poiché la batteria è 
risultata essere sensibile nel rilevare deficit a carico delle componenti di questi circuiti. 
Nel secondo capitolo verranno descritte le applicazioni del CANTAB nella diagnosi precoce delle malattie 
neurodegenerative, in particolare della malattia di Alzheimer. 
Infine, nel terzo capitolo verrà presentato uno studio longitudinale, condotto dal “Centro per lo Studio 
Disturbi della Memoria” del Dipartimento di Medicina dell‟Università degli Studi di Perugia,  che ha visto la 
valutazione neuropsicologica di un campione di soggetti al di sopra dei 60 anni sani.  
L‟obiettivo dello studio era valutare i soggetti per tentare di rilevare in itinere l‟eventuale comparsa di lievi 
deficit cognitivi tipici della fase preclinica della malattia di Alzheimer. I soggetti, persone cognitivamente e 
funzionalmente integre, sono stati valutati attraverso un‟assessment di test cognitivi (carta e matita) 
composta da una misura di valutazione globale, da una breve batteria indagante cinque domini cognitivi di 
interesse, un questionario che esplora sia aspetti cognitivi che funzionali e la batteria computerizzata 
CANTAB. Questa scelta è stata fatta poiché è ormai riconosciuto che la malattia di Alzheimer può avere 
inizio molti anni prima della comparsa dei sintomi (Sperling, 2011); per questo motivo, è necessario
utilizzare strumenti sensibili nell‟identificare le primissime, sfumate alterazioni cognitive in persone ancora 
cognitivamente sane, cioè asintomatiche, che potrebbero però trovarsi in una fase preclinica della malattia.
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Capitolo 1 
Il CAmbridge Neuropsychological Test Automated Battery 
 
 
1.1 Caratteristiche e finalità dello strumento 
 
 
Il CAmbridge Neuropsychological Test Automated Battery (CANTAB) è una batteria di test 
computerizzata originariamente costruita negli anni ‟80 da Barbara Sahakian, Trevor Robbins e 
colleghi dell‟Università di Cambridge. E‟ basato sulla presentazione in modalità touch-screen di 
stimoli visivi astratti. 
 
 
 
Le neuroscienze cognitive dividono la cognizione in diversi sistemi neurali che controllano, per 
esempio, aspetti della percezione, attenzione, memoria a breve termine, memoria di lavoro, 
memoria a lungo termine, linguaggio e funzioni esecutive, come pianificazione, decision-making e 
controllo degli impulsi. 
Questi diversi processi lavorano insieme per raccogliere, archiviare e dare un senso alle 
informazioni provenienti dall'ambiente e utilizzare queste rappresentazioni per guidare la 
produzione di pensieri e comportamenti. 
Figura 1. Il Cambridge Neuropsychological Test 
Automated Battery.
Una valutazione neuropsicologica completa dovrebbe fornire una panoramica di questi diversi 
processi, a partire dal più elementare. 
Il CANTAB contiene una vasta gamma di test che valutano specifici domini cognitivi, soprattutto 
quelli mediati dalle regioni corticali temporali e frontali ed è costituito da tre batterie separate che 
indagano principalmente tre macroaree: 
 Memoria 
 Attenzione 
 Pianificazione. 
Ognuno di questi domini cognitivi si basa su un insieme di aree cerebrali distinte ma 
sovrapponibili. 
Sono quindi influenzati in modo differente dall'età, dalla malattia e dalla manipolazione 
farmacologica. In combinazione con le tecniche di  imaging cerebrale, molti dei test del CANTAB 
hanno anche dimostrato essere utili per definire la rete specifica di strutture cerebrali responsabili 
delle loro prestazioni. Parallelamente, un fallimento in un compito può suggerire qualche forma di 
deterioramento in quel sistema cerebrale specifico. 
I test del CANTAB indagano un‟ampia gamma di domini cognitivi, per questo viene impiegato 
nella valutazione di numerose patologie, fra cui la malattia di Alzheimer, depressione e 
schizofrenia. In aggiunta, può essere utilizzato per valutare: a) gli effetti terapeutici dei farmaci 
dopaminergici e colinergici nelle malattia neurodegenerative; b) le funzioni cognitive in bambini 
dai 5 agli 11 anni con disturbi dell‟apprendimento e con forme di autismo; c) i deficit in pazienti 
con HIV.  
L‟applicazione del CANTAB alla valutazione cognitiva dei soggetti umani ha rivelato che la 
batteria è appropriata all‟indagine del funzionamento cognitivo in numerose patologie che 
interessano il sistema nervoso centrale, ed è adeguata sia per scopi clinici che di ricerca (Roque et 
al, 2011; Torgersen et al, 2012).
Risulta essere uno strumento molto sensibile: è in grado di rilevare la presenza di deficit cognitivi, 
anche molto lievi, fino a 32 mesi prima rispetto alle batterie di test classiche (Blackwell et al., 
2004). Il CANTAB dunque è in grado di individuare la presenza di deficit prima che gli altri 
sintomi siano apparsi. Soprattutto nei casi di malattie neurodegenerative, la diagnosi precoce è 
fondamentale per poter garantire al paziente i trattamenti necessari per rallentare il decorso della 
malattia. 
Numerosi studi dimostrano infatti che il CANTAB offre un contributo fondamentale all‟indagine 
diagnostica delle patologie neurodegenerative in fase precoce (Blackwell, 2004; Fowler et al., 
1995). 
Il fondamento teorico dei test si basa su due punti principali (Sahakian, 1992): 
1. La somministrazione di test standardizzati su uomini e animali ha come finalità quella di 
stabilire eventuali substrati neuronali che sottendono particolari funzioni cognitive. In 
questo modo era possibile comparare le differenti performance nei medesimi compiti 
cognitivi svolte da primati umani e non-umani. Il punto di partenza era infatti quello di 
colmare il divario esistente tra la ricerca sugli animali e quella sugli umani. In questo 
modo era possibile valutare determinate funzioni cognitive sia in pazienti cerebrolesi che 
in animali con lesioni selettive, ottenendo così uno strumento dotato di elevata sensibilità 
da poter utilizzare in pazienti sia con deterioramento patologico che normale dovuto 
all‟invecchiamento. (Curtis-Prior 1995; Lowe e Rabbit, 1998). 
2. L‟utilizzo di test permette la cosiddetta analisi componenziale, ossia la comprensione dei 
processi elementari che contribuiscono alla cognizione. Grazie in particolare ai numerosi 
subtest è possibile un‟analisi approfondita delle sotto-componenti delle principali funzioni 
cognitive, in particolare quelle mediate da aree cerebrali frontali e temporali mediali 
(Ornstein et al., 2000). 
I test che compongono la batteria rappresentano l‟evoluzione di test usati su modelli animali e 
modelli lesionali, volti a conoscere e studiare i circuiti neuronali sottesi alle diverse funzioni 
cognitive. Numerosi studi sugli animali insieme agli studi su soggetti di controllo sani o con
patologie hanno permesso di validare il CANTAB (Weed, 1999 ; Taffe et al., 1999).  
Studi che hanno indagato gli effetti della manipolazione farmacologica sulle performance 
cognitive negli animali hanno rilevato che antagonisti colinergici - come scopolamina e atropina - 
producono effetti deleteri nelle prestazioni ai test di memoria sia nei primati non umani che 
nell‟uomo.  In particolare, la somministrazione di scopolamina sembra interferire coi processi di 
codifica e immagazzinamento ma non sul recupero del materiale, presumibilmente attraverso 
un‟azione diffusa sui sistemi attentivi (Taffe et al, 1999). 
Studi di manipolazione farmacologica sono stati eseguiti anche sull‟uomo. Muller (2013), 
utilizzando i test neuropsicologici del CANTAB, misurò l‟effetto del Modafinil in volontari sani 
sulle funzioni cognitive. Il Modafinil è un farmaco psicostimolante usato principalmente per il 
trattamento della narcolessia. I test impiegati erano il Paired Associatetes Learning (PAL) per la 
memoria visuospaziale, il Pattern Recognition Memory (PRM) per il riconoscimento, Spatial 
Working Memory (SWM) per la memoria di lavoro e il Stockings of Cambridge (SOC, analogo del 
test Torre di Londra) per le funzioni esecutive. I risultati mostrano che il Modafinil ha effetti 
positivi nei test SWM, SOC e PRM ma non nel PAL. Nella sua forma più semplice questo 
compito è stato dimostrato sensibile nella previsione di deficit nei pazienti con lieve declino 
cognitivo (Swainson, 2001), attivando una circuiteria neurale tra cui la formazione ippocampale 
(de Rover, 2011). Questo fallimento da parte del Modafinil nell‟influenzare le prestazioni di un 
compito di memoria "ippocampale" suggerisce che gli effetti di Modafinil sulla cognizione nei 
volontari sani sono limitati e possono essere correlati ad azioni su specifici sistemi neurali che 
supportano la cognizione, come la circuiteria fronto-striatale, associati principalmente alle 
prestazioni della Torre di Londra e dei test di memoria di lavoro. 
 
L‟impiego di una valutazione multi-componenziale come il CANTAB ha permesso quindi di: 
 Chiarire che l‟esito della manipolazione farmacologica in umani e non-umani dà risultati 
comparabili (Spinelli et al., 2006);
 Chiarire che le differenze di base tra uomini e animali riguardano principalmente l‟aspetto 
quantitativo piuttosto che qualitativo; il divario riscontrabile tra le due specie riguardava 
principalmente l‟accuratezza dove le scimmie, pur con più sessioni di training, non riuscivano 
mai a raggiungere il livello degli uomini, piuttosto che per il tipo di processi sensoriali e motori 
impiegati nello svolgimento dei compiti (Weed et al., 1999; Spinelli et al., 2006). 
 Sotto differenziare ulteriormente i livelli e le componenti delle funzioni cognitive (Taffe et 
al.,1999). 
L‟uso dei test computerizzati offre dei vantaggi rispetto ai test carta e matita tra cui precisione, 
velocità e affidabilità. Per esempio, è possibile misurare la latenza di risposta con un‟accuratezza 
di millisecondi, che è necessaria per gli studi sui tempi di reazione. Altri vantaggi del CANTAB 
sono: 
 la valutazione è più veloce e meno costosa (Curtis-Prior, 1996); 
 la batteria è dotata di uno strumento - Study Manager – che consente di formulare un 
disegno di ricerca personalizzabile, in modo da velocizzare i tempi e, poiché i dati sono 
acquisiti in modo automatico, viene ridotto l‟errore umano. Dispone anche di un altro 
strumento - Results Manager - che fornisce istantaneamente i punteggi e permette di 
personalizzare i report. Inoltre, i report sono facilmente leggibili a livello grafico; 
 poiché le risposte date vengono valutate istantaneamente e automaticamente, viene fornito al 
paziente (o soggetto di ricerca) un feedback immediato. Ciò evita un problema che spesso si 
riscontra soprattutto con le persone anziane: le prestazioni peggiori sono spesso correlate ad 
una bassa motivazione a svolgere il test piuttosto che alla mancanza di abilità. Avere un 
feedback immediato accresce l‟interesse per il test e la motivazione (Robbins et al., 1994); 
 il clinico (o lo sperimentatore) si può continuamente assicurare che le domande vengano 
comprese e può manipolarne il livello di difficoltà. Le differenti difficoltà dei test ne 
permettono l‟uso in soggetti con eterogeneità di età e diagnosi (Fray, Robbins e Sahakian, 
1996; Robbins et al., 1994, 1998; Luciana & Nelson, 2002). 
Inoltre: