Effetto della maschera chirurgica sui segnali fMRI durante l'attività e il riposo

Biologia delle comunicazioni volume 5, numero articolo: 1004 (2022) Citare questo articolo

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Indossare una maschera facciale è diventato essenziale per contenere la diffusione di COVID-19 ed è diventato obbligatorio durante la raccolta di dati fMRI presso la maggior parte degli istituti di ricerca. Qui, indaghiamo gli effetti dell'uso di una maschera chirurgica sui dati fMRI in n = 37 partecipanti sani. Sono state esaminate le attivazioni durante il tocco delle dita, la corrispondenza emotiva del volto, i compiti di memoria di lavoro e il riposo. Analisi fMRI preliminari mostrano che, nonostante i diversi stati della maschera, i segnali dello stato di riposo e le attivazioni delle attività erano relativamente simili. La connettività funzionale in stato di riposo ha mostrato modelli di attenuazione trascurabili nel mascheramento attivato rispetto al mascheramento disattivato. Anche l'analisi ROI basata sulle attività non ha dimostrato alcuna differenza significativa tra i due stati della maschera sotto ciascun contrasto analizzato. Nonostante gli effetti complessivamente insignificanti, questi risultati indicano che indossare una maschera facciale durante la fMRI ha un effetto minimo o nullo sullo stato di riposo e sulle attivazioni dei compiti.

L’epidemia di COVID-19 alla fine del 2019 è stata dichiarata pandemia globale dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS)1 nel marzo 2020. L’OMS ha emesso una raccomandazione sull’uso delle mascherine come importante misura precauzionale per controllare i tassi di trasmissione del virus. Indossare una maschera facciale mitiga significativamente il rischio di trasmissione e quindi riduce la probabilità di trasmissione da persona a persona2. La raccomandazione ha scatenato un acceso dibattito nei paesi di tutto il mondo. Le preoccupazioni includevano che indossare la maschera potesse essere scomodo e scomodo, interferendo con le attività della vita quotidiana e domande sugli effetti dell'uso prolungato della maschera3,4.

Poiché le strutture di ricerca sull’imaging MRI (e fMRI) riprendono lentamente la scansione, la maggior parte delle strutture sta imponendo l’uso di maschere facciali nei soggetti umani. Prima della potenziale preoccupazione di indossare una maschera durante la scansione MRI, pochi studi hanno studiato l’impatto fisiologico e cognitivo dell’uso di una maschera facciale. Roberge e colleghi hanno studiato la fisiologia sottostante in normali condizioni di attività (indossando una maschera N95), come camminare a passo lento5,6. Sebbene gli autori abbiano riscontrato un aumento del 3% della resistenza durante l'inalazione, a indicare una maggiore richiesta di aria/ossigeno (O2), hanno concluso che ciò non ha avuto un impatto significativo sui processi fisiologici sottostanti. Hanno suggerito che maschere relativamente più leggere, come le maschere chirurgiche standard, potrebbero indurre differenze minime o nulle nella capacità respiratoria e nella saturazione di O2 (il rapporto tra l’emoglobina satura di O2 e l’emoglobina totale nel sangue). Sebbene gli studi di cui sopra si siano concentrati sulle differenze di O2, la domanda e la composizione dell'aria vengono spesso esaminate mediante misurazioni dell'anidride carbonica di fine espirazione (EtCO2), tipicamente perché sia ​​l'O2 inspirato (in volume ridotto) che l'aria polmonare espirata (con elevato accumulo di CO2) durante la rirespirazione) vengono miscelati quando si indossa una maschera ben aderente. Tuttavia, sebbene questi studi suggeriscano che i cambiamenti fisiologici durante l’uso della maschera facciale siano minimi, i potenziali effetti sui segnali e sull’attività cerebrale non sono ancora sufficientemente studiati. Inoltre, è interessante notare che il sangue arterioso sarebbe composto principalmente da un aumento di CO2 (a seguito di una diminuzione di O2) nel tempo e potrebbe influenzare il volume vascolare arterioso, specialmente nella materia grigia, ma, cosa più importante, i cambiamenti BOLD del segnale fMRI dovuti alla composizione dell'aria sono i migliori acquisito per via venosa che è noto corrispondere direttamente ai livelli di ossigeno nel sangue (BOLD).

La fMRI BOLD viene utilizzata prevalentemente per studiare la funzione cerebrale. Sia nella sfida del compito che nello stato di riposo, il segnale BOLD dipende dai livelli e dalle variazioni della linea di base dell'ossigeno, nonché dalle condizioni che influenzano il consumo di ossigeno. Un modo per studiare i cambiamenti dell'ossigenazione cerebrale è stato quello di utilizzare miscele gas-aria7. Un altro modo è stato quello di utilizzare l'apnea8. Negli studi sull'apnea, ai partecipanti viene chiesto di trattenere il respiro per un breve periodo. Si prevede che l'attività comporti una riduzione dell'ossigeno e un accumulo di CO2 nel sangue, in particolare nei polmoni, ciò introduce l'ipercapnia9,10.