Neuropsicologia dei lobi frontali

Neuropsicologia dei lobi frontali: sindromi disesecutive e disturbi del comportamento

Introduzione

Seconda Edizione

Luigi Trojano & Dario Grossi

Ruolo e connessioni dei lobi frontali

I lobi frontali costituiscono la porzione più anteriore del cervello e svolgono un ruolo cruciale nella cognizione e nel comportamento. Il fascicolo arcuato longitudinale superiore connette la corteccia frontale perisilviana, la corteccia parietale e la corteccia temporale. Il fascicolo fronto-occipitale superiore connette la corteccia frontale e l'insula con le regioni temporali e occipitali. Sembra connettere soprattutto la corteccia prefrontale dorsolaterale con il lobo parietale senza proiezioni verso le aree occipitali. Il fascicolo fronto-occipitale inferiore connette la corteccia frontale ventro-laterale e dorsolaterale con la corteccia temporale posteriore e con il lobo occipitale. Il fascicolo uncinato connette la corteccia frontale orbitale e polare con le aree temporali anteriori.

Circuiti neuronali

Il cingolo connette le aree orbitali e mediali del lobo frontale con l'ippocampo e le aree posteriori e occipito-temporali. Il circuito motorio ha origine dalle aree motoria supplementare, premotoria, motoria primaria e somatosensoriale. Il circuito oculomotorio ha origine nei campi oculari frontali ed è implicato nel controllo dei movimenti oculari saccadici. Il circuito prefrontale dorsolaterale ha origine dai neuroni delle aree che si trovano sulla superficie dorsale del lobo frontale ed è fortemente interconnesso con le aree frontali e parietali. È implicato in memoria, attenzione, linguaggio, abilità visuospaziali e funzioni esecutive.

La divisione laterale del circuito orbitofrontale ha origine dai giri orbitali laterali. È connesso con il circuito prefrontale dorsolaterale e riceve afferenze dalla corteccia temporale e dall'insula. Probabilmente è implicato nella manipolazione e integrazione delle informazioni sensoriali provenienti dall'ambiente esterno. La divisione mediale del circuito orbitofrontale ha origine nel giro retto e nel giro orbitale mediale. Riceve informazioni dall'ambiente interno viste le connessioni con la corteccia cingolata anteriore e le afferenze dalle strutture sottocorticali e mesencefaliche connesse con gratificazione e piacere.

Circuiti limbici e dopaminergici

I circuiti limbici partecipano alla regolazione degli stati affettivi e delle risposte autonomiche che accompagnano il comportamento. Sono il probabile substrato delle vie dopaminergiche associate alla gratificazione. La proiezione dopaminergica mesocorticale connette il tegmento ventrale del mesencefalo con la corteccia prefrontale mediale. La proiezione dopaminergica mesolimbica connette il tegmento ventrale con l'amigdala, il nucleus accumbens e la parte ventrale dei gangli della base.

Circuito del cingolato anteriore

Il circuito del cingolato anteriore origina nella corteccia cingolata anteriore che si suddivide in rostrale coinvolta nell'emozione, dorsale coinvolta nella cognizione e caudale implicata nel controllo motorio. La regione rostrale è coinvolta anche nell'apprendimento condizionato, nella valutazione di contenuti motivazionali e nell'assegnazione di valore emotivo a stimoli esterni e interni. La regione dorsale sarebbe particolarmente coinvolta nei processi di selezione delle risposte e nell'attenzione. La regione caudale gioca un ruolo importante nella pianificazione del movimento.

Circuiti tra corteccia laterale e cervelletto

Un secondo tipo di circuito riguarda le connessioni tra corteccia laterale e cervelletto. Sembra che il ruolo del cervelletto nelle funzioni esecutive sia ristretto ai compiti che richiedono un rapido cambio di strategie di comportamento (set shifting) soprattutto quando c'è un paradigma a tempo.

Corteccia prefrontale laterale

La corteccia prefrontale laterale rappresenta il principale substrato neurale dei processi esecutivi e ha un ruolo importante nei processi di memoria di lavoro e controllo esecutivo. È stato ipotizzato che le aree prefrontali laterali implicate nella memoria di lavoro siano anche coinvolte in processi di controllo attenzionale, modulando l'attività delle aree corticali posteriori. Tale attività modulatoria può essere esercitata mediante influenze eccitatorie sulle regioni che elaborano informazioni rilevanti sia attraverso influenze inibitorie sulle aree che elaborano informazioni non rilevanti e interferenti con il compito.

Regione orbitaria della corteccia prefrontale

La regione orbitaria della corteccia prefrontale avrebbe un ruolo specifico nel controllo dei comportamenti finalizzati all'acquisizione di rinforzi e gratificazioni. Le due sue divisioni sono implicate in aspetti diversi dei processi decisionali. La divisione mediale sembra essere implicata nel mantenere in memoria l'associazione tra uno stimolo familiare e una risposta gratificante, mentre la divisione laterale avrebbe un ruolo specifico nel sopprimere una vecchia risposta comportamentale con una nuova risposta appropriata al contesto attuale e quindi con maggiore probabilità di gratificazione. La divisione mediale è più attiva quando si deve prendere una decisione basandosi sulla sensazione che l'alternativa scelta è la risposta giusta piuttosto che una valutazione razionale.

La divisione laterale ha una funzione di controllo inibitorio, dimostrata in particolari compiti di working memory. Una funzione specifica di integrazione tra decisione e emozioni sembra essere svolta dalla porzione caudale e posteriore della divisione laterale della corteccia orbitofrontale. Attivazioni specifiche di questa divisione si osservano in condizioni in cui si devono prendere decisioni rischiose. In generale, la corteccia orbito-frontale sembra essere un'importante interfaccia tra emozione e cognizione.

Regione prefrontale mediale

La regione prefrontale mediale sembra essere coinvolta nella rilevazione di errori e nella risoluzione di conflitti tra informazioni divergenti. L'attivazione del cingolo è più legata alla presenza di informazioni contrastanti soprattutto quando ci si trova inaspettatamente davanti a una qualsiasi situazione conflittuale. I dati dimostrano che la presenza di un conflitto richiede specificamente il contributo del cingolo anteriore e la risoluzione del conflitto dipende da una complessa interazione di tale struttura con altre regioni corticali sia prefrontali che posteriori.

Funzioni dei lobi frontali

I lobi frontali partecipano a tutti gli aspetti del comportamento adattivo all'ambiente ovvero organizzazione ed esecuzione dei movimenti, ragionamento, comunicazione, regolazione del comportamento emotivo. In particolare, la corteccia prefrontale è implicata nella formulazione ed esecuzione di schemi di azione e nel controllo dei processi cognitivi superiori: le funzioni esecutive.

I disturbi più evidenti nei pazienti con lesione prefrontale dorsolaterale sono facile distraibilità e tendenza ad orientare automaticamente l'attenzione verso stimoli non rilevanti rispetto al contesto. Si osserva anche una ridotta capacità nel giudizio critico, scarsa flessibilità cognitiva e difficoltà ad affrontare situazioni complesse. Il comportamento appare disorganizzato e caotico. Il disturbo di organizzazione e pianificazione del comportamento non interferisce con l'esecuzione di risposte abituali e automatiche ma con la selezione e organizzazione di schemi comportamentali semplici per risolvere situazioni nuove.

Alcuni suggeriscono che i deficit di pianificazione dei pazienti con lesione dorsolaterale possano essere attribuiti a una ridotta efficienza nei processi di organizzazione temporale e di memorizzazione a breve termine delle informazioni (working memory) necessarie a pianificare una risposta. Il comportamento di questi pazienti è anche caratterizzato da rigidità e dalla tendenza ad attuare risposte ripetitive, dette comportamenti perseverativi. La rigidità comportamentale può essere considerata una delle caratteristiche più tipiche del paziente frontale. Perseverazioni e perdita del criterio possono essere generati da meccanismi differenti.

La capacità di affrontare una situazione nuova implica la pianificazione di un comportamento adeguato al contesto e la possibilità di modificare le azioni in funzione di suggerimenti esterni ma anche la capacità di pensare ad una soluzione innovativa verificandone la plausibilità. I pazienti con lesioni frontali possono trovarsi in difficoltà quando devono utilizzare conoscenze già disponibili per risolvere un problema insolito.

Discrepanza tra valutazione neuropsicologica e comportamento

Una questione complessa riguarda la discrepanza tra valutazione neuropsicologica normale ed evidenti alterazioni del comportamento. Nel contesto della vita quotidiana sono attivati processi decisionali e di problem solving che implicano livelli di complessità maggiori rispetto a quelli dei compiti clinici o sperimentali. Una lesione nelle aree dorsolaterali può compromettere le funzioni esecutive ma gli effetti sulla capacità di gestire la vita quotidiana sono significativamente più gravi in pazienti con lesione orbitofrontale.

La corteccia orbitofrontale, mediale in particolare, ha un ruolo nella regolazione dei comportamenti socialmente adattivi. Una lesione in questa sede determina marcate alterazioni della regolazione emotiva e dei processi decisionali: le persone diventano incapaci di rispettare le norme sociali, decidere in modo vantaggioso ed esprimere le emozioni in modo adeguato e appropriato al contesto.

Lesione al cingolo anteriore

Una lesione al cingolo anteriore provoca mutismo acinetico, cioè uno stato caratterizzato da marcata apatia, mancanza di iniziativa e di attività spontanea, profonda indifferenza alle proprie necessità. Deficit più gravi e persistenti dell'iniziativa motoria e verbale conseguono a lesioni che coinvolgono sia il cingolo che l'area supplementare motoria. Lesioni focali del cingolo anteriore determinano deficit che riguardano in particolare la capacità di inibire risposte precedentemente apprese e di controllare l'effetto interferenza da parte di stimoli distraenti. Le evidenze funzionali suggeriscono che il cingolo anteriore è coinvolto nel controllo dell'interferenza mentre studi su pazienti sottolineano il contributo sia del cingolo che di aree adiacenti nella regolazione di tali processi.

Teorie e modelli

Per Luria i lobi frontali contengono un sistema che controlla la pianificazione, la regolazione e la verifica del comportamento. Norman e Shallice hanno proposto una descrizione formale dell'architettura cognitiva dei lobi frontali. Il modello prevede l'esistenza di un sistema di selezione competitiva che opera in situazioni abituali attraverso l'attivazione di schemi di risposta automatizzati e di un sistema attenzionale supervisore che controlla situazioni non abituali assegnando una gerarchia di priorità ai diversi schemi elementari di risposta. Se necessario, il sistema attenzionale supervisore può sopprimere le risposte abituali elaborate dal sistema di selezione competitiva. Il sistema attenzionale supervisore dipenderebbe dai lobi frontali.

La memoria di lavoro è concepita come un sistema multicomponenziale che consente il mantenimento in forma attiva e la manipolazione di una limitata quantità di informazioni rilevanti per le diverse attività da svolgere. L'esecutivo centrale teorizzato da Baddeley ha il ruolo di coordinare il funzionamento dei sistemi gerarchicamente inferiori specializzati nell'elaborazione di un certo tipo di materiale attribuendo la maggiore quota di risorse attentive ai processi ritenuti più rilevanti in quel momento.

Secondo il modello di Goldman-Rakic la corteccia prefrontale è parte di un circuito integrato di regioni parietali, temporali, premotorie e limbiche che ha la funzione di costruire rappresentazioni interne degli stimoli e sono queste a guidare il comportamento. La corteccia dorsolaterale ha il ruolo chiave di mantenere attive e manipolare le rappresentazioni per il periodo di tempo necessario a pianificare un'azione. L'area dorsolaterale sarebbe coinvolta in modo particolare nell'elaborazione delle rappresentazioni spaziali mentre la corteccia orbito-frontale dovrebbe essere implicata nel regolare il comportamento in funzione delle rappresentazioni interne.

Per il modello “ipotesi dei segnali somatici" di Damasio ogni decisione è guidata da segnali somatici, in particolare da quelli espressi come emozioni. La corteccia orbito-frontale pone in relazione gli stati emozionali con il comportamento. Le informazioni provenienti da amigdala, ippocampo e aree sensoriali primarie sono integrate in una rappresentazione dello stato attuale dell'organismo e sono utilizzati per scegliere il comportamento ritenuto più vantaggioso. Il modello interpreta i gravi disturbi della condotta descritti in soggetti con lesione orbito-frontale come la conseguenza di un'alterazione dei processi decisionali.

Il modello non affronta il ruolo delle altre aree prefrontali nel controllo del comportamento sociale e la loro interazione con la corteccia orbitofrontale. Nauta considerava i lobi frontali come i rappresentanti neocorticali del sistema limbico e ha proposto che la loro funzione sia quella di modulare e controllare i meccanismi emozionali sottesi dal sistema limbico. La convergenza nei lobi frontali di informazioni provenienti dall'esterno e interno dell'organismo ha portato all'ipotesi che una lesione in questa sede produca una dissociazione tra la valutazione cognitiva delle situazioni ambientali e la concomitante esperienza emotiva. La mancata integrazione di queste informazioni spiegherebbe lo sviluppo di condotte sociali inappropriate e l'incapacità di anticipazione. Anche lesioni sottocorticali possono causare dei disturbi nel comportamento.

Motivazione e apatia

La motivazione è uno stato interno che implica processi consapevoli e inconsapevoli che spingono un soggetto ad agire. Influenza tutte le fasi di pianificazione di un comportamento. Per Rolls, motivazione e pianificazione di un comportamento finalizzato sono influenzate dall'abilità del soggetto di prevedere le ricompense e le punizioni. L'apatia consiste nella riduzione dei comportamenti diretti al raggiungimento di un fine per mancanza di motivazione. La sindrome apatica è un deficit motivazionale primario che costituisce l'aspetto dominante del quadro clinico mentre il sintomo apatico può essere secondario ad altri disturbi.

L'apatia può esprimersi con la riduzione degli aspetti comportamentali, cognitivi ed emozionali correlati al comportamento finalizzato. La ridotta cognitività finalistica implica riduzione dei contenuti del pensiero correlati ad un obiettivo, indifferenza verso i problemi personali e sociali, perdita di interesse verso le novità o il contesto. Si osserva anche una perdita della reattività emotiva agli stimoli negativi o positivi ed appiattimento emotivo. C'è spesso confusione diagnostica tra apatia e depressione. Entrambe condividono la sintomatologia negativa caratterizzata da mancanza di iniziativa, riduzione della reattività emozionale e trascuratezza mentre i sintomi somatici e l'alterazione del tono dell'umore sono presenti nella depressione ma non nell'apatia.

L'apatia è spesso associata a sintomi cognitivi di disfunzione esecutiva, a disturbi extrapiramidali e anosognosia. È stata attribuita a una disfunzione del circuito cingolato anteriore, detto anche circuito motivazionale, che integra le componenti cognitive ed emozionali con i processi motivazionali. Dal punto di vista neurochimico è mediato dal sistema dopaminergico mesencefalico. Il sistema dopaminergico nigrostriatale proietta allo striato dorsale implicato nel controllo dell'attività motoria e del tono muscolare; quello mesolimbico proietta allo striato ventrale, all'amigdala e all'ippocampo; quello mesocorticale proietta alla corteccia prefrontale e cingolata anteriore. Questi ultimi due hanno un ruolo fondamentale nel regolare le funzioni affettivo-emotive permettendo di riconoscere il valore emozionale di uno stimolo.

• Apatia cognitiva è caratterizzata dalla riduzione di interesse e ideazione con deficit delle funzioni esecutive;
• Apatia motoria si caratterizza per una riduzione della gestualità e dei movimenti associata a disturbi motori extrapiramidali;
• Apatia sensoriale sarebbe caratterizzata da incapacità ad integrare le informazioni sensoriali dall'ambiente esterno con le proprie aspettative e motivazioni;
• Apatia affettiva o pura comprende pazienti con riduzione primaria della motivazione senza altri sintomi associati per una probabile disfunzione selettiva dei circuiti che interessano l'amigdala e il giro cingolato anteriore.

La sindrome apatica può presentarsi con diversa gravità. Gli stati più gravi si identificano con il termine di abulia ma la definizione non è da tutti condivisa. Il quadro più estremo di apatia è il mutismo acinetico caratterizzato da una completa negligenza per l'ambiente e le proprie necessità.

Anedonia

Il termine anedonia si riferisce a una incapacità di provare piacere in ogni tipo di situazione che normalmente dovrebbe procurarne. È intesa anche come l'incapacità di desiderare e ricercare il contatto con stimoli gratificanti. Si osserva come sintomo nei disturbi del tono dell'umore e nel corso di patologie psicotiche e organiche. Il piacere è definito come uno stato emotivo molto acuto, caratterizzato da un'intensa anticipazione dell'esperienza che lo evoca, da una soddisfacente rievocazione dell'esperienza e dalla spinta a ottenere l'esperienza gratificante. Per Klein l'anedonia riflette uno stato di iposensibilità dei meccanismi cerebrali di ricompensa per una disfunzione dopaminergica mesolimbica.

Disinibizione e corteccia orbito-frontale

I pazienti disinibiti possono mostrare l'intelligenza cognitiva integra mentre quella sociale ed emozionale è compromessa. Secondo Damasio i pazienti sanno come dovrebbero agire ma non sentono il loro agire. Questa incapacità costituisce probabilmente il sintomo centrale della sindrome da disinibizione frontale correlata a una disfunzione della corteccia orbito-frontale che controlla, modula e inibisce azioni e emozioni. La disinibizione è una sindrome comportamentale complessa che si esprime in...