Neurologia

Neurologia

Introduzione

Il cervello ha tre membrane (meningi: pia madre, aracnoide, dura madre) ed è caratterizzato da velocità (ogni segnale viene registrato in meno di 40 ms) ed è anche preciso. Il cervello è composto da 11 miliardi di neuroni e altre cellule con funzionalità ausiliarie che hanno il compito di soppiantare i neuroni che hanno perso funzionalità. Galvani nel 1790 scoprì che applicando uno stimolo elettrico a un nervo di rana, questa contraeva i suoi muscoli e dedusse che era il cervello che controllava gli impulsi elettrici e tramite questi faceva contrarre i muscoli; Kandel nel 2000 scoprì la trasduzione del segnale.

La differenza tra il cervello umano e quello di uno scimpanzé consta nel piatto corticale, ossia ciò che c’è tra lo strato superficiale e quello profondo. Cambiano il numero degli strati (nella neocortex sono 6) e il numero di neuroni, ciò che non cambia è ciò che sta sotto e sopra il piano corticale, ossia lo strato plessiforme. Inoltre, c’è una differenza di estensione in quanto il cervello umano è 4 volte più esteso di quello di uno scimpanzé, dunque l’ultima tappa dell’evoluzione del cervello si è concentrata sulla corteccia e non sulle strutture sottocorticali.

La neocortex è lo strato più esterno della sostanza grigia del SNC ed è organizzata in colonne di cellule composte da strati cellulari distinti. La corteccia riceve aferenze da talamo e altre regioni corticali, mentre ha efferenze per altre regioni corticali, per il talamo e per i nuclei pontini e del midollo spinale. Gli strati sono 6, dal più esterno al più interno:

• Strato molecolare: dendriti delle cellule degli altri strati e assoni per le connessioni tra le altre aree corticali, media la comunicazione intracorticale (con altri neuroni della stessa area corticale e altre aree corticali).
• Strato granulare esterno: piccoli neuroni sferici.
• Strato piramidale esterno: contiene assoni dei neuroni piramidali, media la comunicazione intracorticale (con altri neuroni della stessa area corticale e altre aree corticali).
• Strato granulare interno: tanti piccoli neuroni sferici e ha la funzione di ricevere aferenze dal talamo ed è altamente rappresentato nelle aree sensoriali primarie, mentre nel giro precentrale e la corteccia motrice primaria non lo possiede affatto, infatti si chiama anche corteccia frontale agranulare.
• Strato piramidale interno: cellule piramidali più grandi di quelle del corrispettivo esterno, questi neuroni danno origine alle vie efferenti e proiettano ad altre aree corticali e ad aree sottocorticali.
• Strato polimorfo/multiforme: neuroni di forma eterogenea.

Mountcastle scoprì che la corteccia è organizzata in colonne verticali larghe 300-600 µm e questa è definibile come un modulo funzionale elementare perché questa organizzazione derivando dalla migrazione dei neuroblasti nello sviluppo embrionale ha la caratteristica che riceve aferenze dalla medesima area cutanea e rispondono agli stessi gruppi di recettori. Gli assoni dei neuroni talamo-corticali terminano alle cellule stellate del 4° strato, qui la proiezione è verticale sia verso il basso che verso l’alto, dunque le stesse informazioni vengono ritrasmesse in modo colonnare per tutto lo spessore.

Via motoria

Nel caso in cui un soggetto non sia in grado di raggiungere un obiettivo spaziale, siamo di fronte a un caso di atassia e per capire la sua origine bisogna studiare le vie nervose percorse dai segnali di movimento. Abbiamo due motoneuroni: il primo a livello della corteccia motoria che termina a livello delle corna anteriori del midollo dove contrae sinapsi con il soma del secondo motoneurone che va dalle corna anteriori del midollo spinale fino al muscolo.

Partiamo dunque dalla corteccia (area 4 corteccia motoria, area 6 corteccia premotoria e area 8 per i movimenti verticali e orizzontali dell’occhio) e citiamo l’homunculus motorio in cui sono maggiormente rappresentate le mani e la lingua per il parlato e la deglutizione. A questo punto il segnale originato dalle cellule piramidali giganti di Betz del 5° strato corticale passa nella bianca del telencefalo, in particolare nella capsula interna sia nel ginocchio (fascio cortico-nucleare per i nuclei somatomotori dei nervi cranici del diencefalo) sia nel braccio posteriore (fascio cortico-spinale).

Il fascio cortico-nucleare termina a varie altezze nel diencefalo perché i nuclei dei nervi cranici si trovano nel mesencefalo (III e IV), nel ponte (V, VI, VII, metà XIII) e nel bulbo (metà XIII, IX, X, XI, XII). Questi nuclei contengono i soma dei neuroni che innervano i muscoli di faccia, collo, spalle quindi è come se equivalessero alle corna anteriori. Già qui possiamo fare una prima distinzione tra danno al motoneurone primario o secondario parlando della paralisi del facciale che può essere per l'appunto centrale o periferica.

Sapendo che ogni corteccia per quanto riguarda l’emivolto superiore proietta sia al nucleo pontino omolaterale che a quello controlaterale, mentre per l’emivolto inferiore proietta solo all’omolaterale e che i nuclei pontini innervano solo l’emivolto omolaterale senza decussare, ne consegue che una lesione della corteccia (paralisi centrale) comporta una perdita motoria solo dell’emivolto inferiore omolaterale alla lesione, mentre una lesione a carico del nucleo pontino (paralisi periferica) comporta una paralisi dell’intero emivolto.

Invece, parlando del fascio cortico-spinale, questo attraversa tutto il diencefalo e una volta raggiunto il bulbo, dove decorre ventralmente creando due sporgenze dette piramidi, inferiormente i fasci decussano per l’80-90%, mentre il restante 10-20% che non decussa raggiunge la commessura anteriore per i segmenti cervicali e i primi toracici. Dunque possiamo dire che una lesione centrale porterà a un deficit controlaterale (a meno che non si tratti di movimenti di spalle o torace).

Parlando del secondo motoneurone del fascio cortico-spinale, va detto che in sezione trasversale il midollo spinale presenta una grigia a forma di H/farfalla che vede due corna anteriori e due posteriori separate tra loro da una zona intermedia e dalla corrispettiva controlaterale dal canale centrale del midollo spinale rivestito internamente di ependima (epitelio prismatico semplice cigliato) che contiene al suo interno il liquor. La caratteristica è che a livello midollare vi è una disposizione somatotopica che ricalca quella corticale, infatti medialmente ci sono le fibre per la spalla mentre lateralmente quelle per la mano.

Riflessi

Se sollecitiamo un tendine, questo tramite un motoneurone γ che ha soma nelle radici posteriori entra nel midollo spinale e contrae sinapsi direttamente col motoneurone α delle corna anteriori, inducendo la contrazione del muscolo stesso e l’inibizione del muscolo antagonista (inibizione reciproca). Se vi è assenza di riflesso si deve pensare a un danno del motoneurone α (e in un secondo momento al motoneurone γ), se invece il riflesso è aumentato allora si deve pensare a una lesione della via piramidale.

Il mancato controllo sovraspinale può portare a ipereccitabilità motoneuronale e compromettere sistemi come l’inibizione presinaptica, l’inibizione reciproca, l’inibizione non-reciproca, inibizione ricorrente. Inoltre, alla spasticità concorrono altri fattori come retrazione dei tessuti molli, accorciamento muscolare, modifiche della viscosità del muscolo. L’interruzione della via piramidale non è cruciale per generare ipertonia spastica perché lesioni singole del fascio piramidale causano perlopiù perdita di agilità, mentre ha notevole importanza lo squilibrio tra il sistema discendente inibitorio (via reticolo-spinale dorsale) ed eccitatorio (via reticolo-spinale mediale e vestibolo-spinale) provenienti dal tronco encefalico.

Sensibilità

Esiste la sensibilità tattile e la termico-dolorifica ed entrambe provengono dai neuroni delle corna posteriori, raggiungono il nucleo gracile e cuneato e decussano nel bulbo a varia altezza (prima la termico-dolorifica e poi la tattile) per raggiungere il talamo controlaterale. Anche qui abbiamo organizzazione somatotopica e dobbiamo parlare della siringomielia ossia quando per colpo di tosse o torchio addominale il canale centrale del midollo si slarga e va a comprimere le fibre termico-dolorifiche e solo in un secondo momento quelle tattili (che sono più esterne), per cui questi pazienti riportano ustioni accidentali (per cui non hanno provato dolore), tuttavia la sensibilità tattile della regione colpita è conservata perché è compromesso solo il fascio veicolante il dolore.

Un paziente che cammina talloneggiando (atterra pesantemente sui talloni, cammina a gambe divaricate, solleva eccessivamente il ginocchio e deve guardarsi gli arti per camminare, altrimenti l’oscurità aggrava il disturbo) vuol dire che non ha ben chiaro il progetto del movimento ed è tipico di pazienti con sifilide, neoplasie, HIV.

Integrazione sensomotoria

È una funzione estremamente complessa e raffinata di pertinenza della corteccia e permette funzioni fondamentali per l’esistenza, infatti è il meccanismo che sta alla base della personalità, della maturazione dell’individuo e del linguaggio. L’integrazione multisensoriale permette di ricevere più stimoli sensoriali (legato strettamente ai cinque sensi) e sensitivi (sensibilità tattile profonda ecc.) e di “integrarli”, ossia riorganizzare il tutto per dare un senso agli stimoli e realizzare così anche una risposta che è stata mediata da tutti i fattori messi insieme. L’integrazione sensomotoria è alla base dell’evoluzione perché è fondamentale per la sopravvivenza (i baffi del topo hanno un’altissima rappresentazione cerebrale).

Il prodotto di questa integrazione si può apprezzare in moltissimi esempi:

• Ad esempio nelle ginnaste che rimangono in pose ardite sulla trave, in realtà è frutto non solo di allenamento muscolare ma anche di integrazione di stimoli interni ed esterni come l’inerzia, il baricentro che cambiano e che ogni volta il cervello aggiusta per mantenere la posizione, adeguandosi alle circostanze.
• Con l’integrazione siamo in grado di cambiare il nostro comportamento di fronte ad un allarme che viene udito in una piazza piena di persone.
• Altro esempio è la camminata: infatti, dopo che abbiamo alzato la prima gamba con la spinta del piede contro il pavimento, già dobbiamo riaggiustare l’equilibrio e stiamo già preparando il passo successivo. Questa è una funzione complessa e già solo lo stare in piedi ha costituito una sfida sia evolutiva, sia per tutti noi da infanti. Siccome deriva da complicatissimi riflessi spinali sottoposti al controllo centrale, persone che hanno avuto un ictus o che hanno Alzheimer perdono la capacità di camminare in maniera automatica.
• Muoversi nel buio.
• L’integrazione multisensoriale mi permette di comprendere un oggetto nella sua interezza: ad esempio, ho la percezione di essere di fronte a un fuoco se percepisco il calore, se vedo la luce che emana, se sento l’odore di bruciato…
• Vi è inizialmente un impatto globale con lo stimolo, poi questo viene spacchettato nelle sue parti e questo processo avviene solo se sono integre sia la parte cognitiva che l’attenzione.
• Riponderamento: il cervello è costantemente bombardato da molteplici stimoli e se tutti questi avessero eguale importanza ci troveremmo in un caos paralizzante. Infatti, il cervello fa passare questi stimoli attraverso un collo di bottiglia che li filtra e stabilisce quali sono quelli prioritari su altri. Questo è un processo dinamico perché lo stesso stimolo in contesti diversi può essere primario o secondario (es. la fame durante una lezione o durante la cena).
• Variabilità nella fuga delle cavallette rispetto ad una minaccia: le cavallette, se si sentono in pericolo, compiono il salto che consiste nell’attivazione del flessore, poi coazione flessore+estensore e infine estensione del salto. Si è visto che i tempi di questa reazione cambiano a seconda di luce, fame, esperienza.

La percezione varia a seconda del contesto: si prenda un soggetto sia dentro un corridoio sia all’interno di un parco e gli si faccia vedere un bersaglio distante 10 m da lui. Ora bendiamo il soggetto e senza frapporre ostacoli gli chiediamo di camminare per quei 10 m e fermarsi quando sostiene di essere arrivato. Si nota che in ambiente chiuso si tende a sottostimare la distanza da compiere perché numero e ampiezza dei passi risultano minori e il soggetto si ferma prima.

Comportamento motorio

Il comportamento motorio è volontario e ha infatti origine corticale. L’integrazione non è solo dialogo tra area sensitiva primaria e area motoria primaria, ma sono coinvolte tutte le aree associative del cervello. Esiste un sistema di rilevazione (sensore) dove la sensazione, che è la registrazione di uno stimolo, passa all’area sensitiva primaria (posteriormente alla scissura centrale), da qui viene integrata in percezione e poi passa al sistema effettore che mette in atto il movimento (l’area motoria primaria anteriormente alla scissura centrale) e infine vi sono sistemi di controllo.

La più alta integrazione sensomotoria nell’uomo è il linguaggio. Infatti, l’homunculus corticale motorio (rappresenta la suddivisione anatomica dell’area motoria primaria) ha come elementi maggiormente rappresentati la mano, la lingua e le labbra perché queste strutture sono deputate al linguaggio.

Lo stimolo sensoriale viene registrato da recettori specifici (calore, freddo, pressione, vista, udito, sapore…) e viaggia verso la corteccia seguendo delle vie specifiche. Raggiunta l’area sensitiva primaria, qui lo stimolo di per sé non ha senso perché dovrà essere integrato. Da qui lo stimolo passa alla corteccia sensitiva associativa adiacente che lo integra con tutti gli altri stimoli simili (primo livello associativo). Si parla infatti di cortecce unimodali (ad esempio, lo stimolo del calore è integrato con la sensazione di tatto, dolore…), successivamente si passa al livello multimodale dove lo stimolo è integrato con aree multi-associative e sono tre: anteriore/lobo frontale integra personalità, comportamento, umore; interemisferica/limbica integra con stress ed emozioni; posteriore/occipito-temporo-parietale anche detta area carrefour integra tutte le sensibilità (tattile, uditiva, visiva, olfattiva, gustativa). Infatti, un anziano confuso riesce a parlare e riconosce gli oggetti ma non capisce dove si trova perché ha ischemia di questa regione. Tutte e tre le aree si mettono in comunicazione tra di loro affinché tutte queste componenti rientrino nell’interpretazione dello stimolo, solo dopo essere passate per questi livelli si passa alla corteccia motoria primaria che realizzerà il movimento, ma questo sarà frutto di tutte queste integrazioni.

La corteccia parietale presenta anteriormente le aree di Brodmann 3,1,2 (area sensitiva primaria). La corteccia parietale posteriore è divisa in postero-superiore e postero-inferiore, in quest’ultima troviamo le aree 5,7,39,40 e si è capito recentemente che serve per la consapevolezza del corpo e del rapporto di questo con l’esterno in termini spaziali e temporali.

A un bambino viene chiesto di afferrare una ciliegia. Questo deve mettere in atto tre funzioni che sono il pointing (individuare), reaching (raggiungere), grasping (afferrare). Lo stimolo della ciliegia arriva sulla retina periferica del bambino, raggiunge l’area visiva primaria che invia il segnale alla corteccia parietale posteriore (dove risiede l’attenzione). L’integrazione di questo stimolo porta al programma motorio di rotazione del capo e dei muscoli dell’orbita in direzione dell’oggetto. A questo punto si attivano due circuiti: il dorsal stream/where pathway elabora la posizione spaziale dell’oggetto rispetto all’osservatore e il ventral stream/what pathway serve per identificare e riconoscere l’oggetto. Questi due sistemi possono essere danneggiati permanentemente da malattie invalidanti oppure temporaneamente da stanchezza o ansia.

Nei malati di Alzheimer sappiamo che la malattia origina nell’ippocampo, ma ci possono anche essere fenotipi anteriori o posteriori. Quest’ultima forma porta alla atrofia temporo-parietale per cui il soggetto perde la capacità integrativa.

Imitazione

È spiegata dall’esistenza del circuito dei neuroni specchio che spiegano perché all’immaginazione, alla visione o all’esecuzione di un movimento si accendono comunque i neuroni della corteccia premotoria e parietale inferiore. Infatti, le informazioni visive arrivano in corteccia occipitale, vanno nell’area carrefour temporale inferiore, da qui alla corteccia parietale inferiore e poi alla corteccia prefrontale. Poi lo stimolo torna indietro (attività di feedback) ed è questa che permette l’imitazione. I neuroni specchio servono per comprendere l’azione, per imitarla, per apprenderla e sono quindi anche coinvolti nell’empatia.

Olfattivo

L’epitelio olfattivo occupa l’apice delle fosse nasali ed è rivestito da muco, ed è costituito dalle diramazioni terminali dei recettori dei neuroni olfattori che hanno soma nella mucosa. Da qui partono assoni raggruppati in 20 filuzzi (complessivamente detti n. olfattivo) che attraversano la lamina cribrosa dell’etmoide e formano il bulbo olfattorio dove contra...