Riassunto esame Neuropsicologia, Prof. Pia Lorenzo, libro consigliato Neuropsicologia, Lavadas e Berti

TECNICHE DI STIMOLAZIONE MAGNETICA NON INVASIVA

Introduzione

Queste tecniche possono essere usate per modulare l’attivazione cerebrale in pazienti che hanno bisogno di

trattamenti riabilitatori (anche se è un uso ancora sottoposto a studi). Ne fanno parte:

- TMS: molto ingombrante, di difficile trasporto. Quindi, deve essere tenuta in un laboratorio fisso,

anche per l’alta potenza che richiede il suo coil.

- tDCS: più piccola, quindi trasportabile, più flessibile e di più facile utilizzo. Si può per questo andare

dal paziente stesso, senza farlo andare in ospedale, soprattutto perché spesso il paziente fa

difficoltà a muoversi.

Come funziona la TMS?

TMS (stimolazione magnetica transcranica): metodica non invasiva di stimolazione

corticale.

- La corrente elettrica nella bobina (coil) genera un campo magnetico focale che

passa attraverso lo scalpo.

- L’applicazione della TMS induce una momentanea interferenza sull’attività dei

neuroni e una conseguente alterazione comportamentale. Questa a alterazione

può essere considerata come evidenza di un ruolo causale dell’area stimolata

nella funzione alterata.

o Lo stimolo magnetico induce una leggera corrente nell’area corticale sottostante.

o Il campo elettrico indotto provoca a sua volta depolarizzazione neuronale.

o Avviene la produzione di un potenziale d’azione. È quindi possibile indurre una convulsione

(conseguenza negativa). Con la tDCS questo non avviene.

- Siccome molto spesso l’azione svolta dalla TMS è di tipo inibitorio, si ritiene che attraverso questa

metodica si possano indurre lesioni virtuali.

Quali sono gli effetti TMS?

Se viene applicata: →

- Alla corteccia motoria produce un leggero movimento derivante dalla contrazione muscolare

(per farlo si deve prima individuare la soglia motoria, cioè lo stimolo più lieve che produce una

leggera contrazione muscolare, e lo si fa tramite una stimolazione ripetitiva, sei o dieci stimoli).

→

- Alla corteccia visiva produce fosfeni (flash di luce).

→

- Nella maggior parte delle altre aree il partecipante non percepisce in modo consapevole alcun

effetto. Questo è positivo perché se anche il soggetto sperimentale conoscesse gli obiettivi, non

riuscirebbe in alcun modo a influenzare l’esperimento.

TMS – protocolli eccitatori o inibitori:

- Single pulse TMS (uno stimolo, sTMS) o paired pulse TMS (due stimoli, uno di seguito all’altro, uno

condizionante e uno target, ha più protocolli differenti utili per osservare gli effetti sui soggetti sani

confrontati con quelli dei pazienti). Gli effetti non superano il periodo di stimolazione.

- Repetitive TMS (impulsi ripetuti, rTMS): si può aumentare o diminuire l’eccitabilità dei circuiti

corticospinali o cortico-corticali a seconda dell’intensità e della frequenza di stimolazione.

o Bassa frequenza (1Hz) e bassa intensità (intensità sottosoglia): diminuisce l’eccitabilità

corticale (inibizione). Se si stimola per 10-15 minuti, si producono effetti inibitori offline che

perdurano fino a 7-10 minuti.

o Alta frequenza (>5Hz, 10-15Hz) e alta intensità (intensità sopra-soglia): aumenta

l’eccitabilità corticale (eccitazione). Viene usata negli studi di trattamento di malattie

psichiatriche (es: depressione e dipendenze). Non viene utilizzata con soggetti sani perché:

▪ Online produce un’interferenza che dura solo pochi ms.

▪ Offline, effetti eccitatori si osservano dopo diverse sessioni di stimolazione (produce

quindi un cambiamento neuro-plastico, che non va bene nei partecipanti sani).

▪ È un protocollo molto rischioso perché si aumenta l’eccitabilità corticale e quindi ci

sono più probabilità di produrre una convulsione.

o Offline: effetti che perdurano e possono essere quindi studiati anche dopo la stimolazione.

o Online: effetti che durano solo il tempo della stimolazione.

- Protocolli patterned: stimolazioni ad alta frequenza per pochi secondi, che producono effetti

offline, che perdurano per anche un’ora.

o Continuous Theta Burst (cTBS): inibitoria.

o Intermittent Theda Burst (iTBS): eccitatoria.

- La single pulse e la one Herz sono i protocolli meno rischiosi, ma anche i protocolli patterned sono

poco rischiosi.

Diversi tipi di coil

- Coil a dotto (b): classico.

- Coil con un solo cerchio (a): per i trattamenti perché è meno preciso del

coil a dotto.

- Coil a cono (c, quello bianco): per la stimolazione del piede perché ha

un’area di stimolazione più ampia.

- H coil (d): è formato da tante bobine che hanno un effetto che raggiunge anche le aree

sottocorticali. Utili per i pazienti con patologie che hanno alterazioni sottocorticali.

(c) (d)

Controindicazioni all’uso della stimolazione transcranica (TMS)

- Storia di crisi epilettiche.

- Protesi metalliche.

- Protesi elettroniche (pacemakers, stimolatori midollari, protesi acustiche, ecc.).

- Assunzione di farmaci o sostanze che possono influenzare la soglia di eccitabilità (es: antispastici,

ansiolitici, ipnoinducenti, antiepilettici).

- Uso di sostanze che possono creare dipendenza (es: cocaina, ma anche semplicemente sigarette e

caffè).

- Perdita di coscienza in seguito a un trauma cranico.

- Per prudenza, è meglio escludere anche le donne in stato di gravidanza e individui soggetti a

svenimenti comuni (sincope vasovagale), anche se non si è in possesso della certezza che ci siano

effetti collaterali.

In alcuni pazienti queste controindicazioni non vengono considerate perché la TMS serve proprio per

studiare quel tipo di caratteristica (es: studi per capire le cause delle crisi epilettiche).

Esistono delle linee guida di utilizzo della TMS, che se rispettate ne rendono estremamente sicura

l’applicazione.

Effetti collaterali

- Fastidio o dolore dovuti alla stimolazione sullo scalpo e associato ai nervi e ai muscoli nella zona

sottostante o limitrofa.

- Sporadicamente cefalea.

Come funziona la tDCS (o tES)?

Transcranial Direct Current Stimulation (Stimolazione Elettrica Transcranica):

modula l’eccitabilità e l’attività neurale spontanea attraverso una depolarizzazione

o un’iperpolarizzazione del potenziale di membrana a riposo, senza indurre

potenziali d’azione.

- tACS: stimolazione transcranica a corrente alternata.

- tRNS: stimolazione transcranica random noise.

- È formata da un programmatore e uno stimolatore, oltre che da due

elettrodi (anodo e catodo).

o Anodo: produce un aumento del ritmo di scarica dei neuroni e

→

dell’eccitabilità corticale, depolarizzazione tDCS anodica: eccitatoria.

o Catodo: produce una diminuzione del ritmo di scarica e dell’eccitabilità corticale,

→

iperpolarizzazione tDCS catodica: inibitoria.

- La corrente applicata è molto bassa (1-2mV) e passa tra un elettrodo e l’altro (quindi

non c’è una stimolazione focale).

- I due elettrodi hanno polarità differenti, quindi gli effetti dipendono da quali aree si

vogliono stimolare (montaggio bipolare): uno degli elettrodi è posto sul sito che si

vuole stimolare, l’altro, quello di riferimento su un’area neutra.

- Spesso per l’identificazione del sito da stimolare si utilizza il sistema internazionale

EEG 10-20:

Rischi ed effetti tDCS

Senza rischi stimolazioni che raggiungono al massimo intensità di 2mA per 20 minuti.

Possibili eventi avversi sono:

- Leggero prurito sotto l’elettrodo.

- Moderata emicrania che può presentarsi sia durante la stimolazione vera che sham (stimolazione

placebo).

Sono esclusi dagli studi tDCS individui con:

- Impianti metallici cranio-facciali.

- Pelli sensibili sullo scalpo.

- Epilessia.

- Altre condizioni che possano risultare rischiose (criteri di esclusione TMS).

La tDCS è una metodica sicura quando vengono seguite le procedure standard.

Campi di applicazione TMS e tDCS

TMS e tDSC sono usate per:

- Solo TMS: misurare parametri funzionali e temporali del SNC (es: eccitabilità corticale, connettività

tra strutture/aree ecc.) e testare l’integrità funzionale delle proiezioni cortico-spinali del sistema

motorio.

- TMS e tDCS: studiare e mappare le funzioni cognitive (percezione, cognizione spaziale, linguaggio,

memoria, ecc.).

- TMS e tDCS: modulare la plasticità neurale (es: trattamento di patologie psichiatriche e

neurologiche).

Studiare e mappare le funzioni cognitive – paradigma della lesione virtuale (punto 2)

Utilizzando la TMS è possibile interferire in modo transitorio, focale e reversibile con il funzionamento di

una specifica area corticale e studiare il suo coinvolgimento nell’esecuzione di uno specifico compito

cognitivo.

- Permette di infierire se una specifica area sia necessaria allo svolgimento di uno specifico compito

(funzione cognitiva).

- Viene usata la TMS a singolo impulso per avere una buona risoluzione spaziale e temporale. Se

invece si usasse una rTMS non ci sarebbe più una buona risoluzione temporale, ma solo una buona

risoluzione spaziale.

- Critica al termine lesione virtuale: gli effetti della stimolazione non sono sempre di tipo negativo.

Ma, questo avviene anche con le lesioni normali, quindi la critica non sta in piedi.

- Esempio: in alcuni studi sull’attenzione spaziale (Bisiach e Fierro) si è studiato se l’applicazione di

questo paradigma su un sito tipico del neglect (corteccia parietale posteriore) potesse simulare i

sintomi del neglect in soggetti sani. Si sono usati due tipi di compiti:

o Test di bisezione: al soggetto viene chiesto di segnare il punto di mezzo di una linea.

o Test di Landmark: al soggetto viene chiesto di dire quale segmento è più lungo e quale il più

corto di una linea separata da una stanghetta.

Il 70% delle persone sane senza stimolazione ha un bias verso sinistra (pseudo-neglect, contrario del

neglect): nel test di bisezione, il 70% biseca verso sinistra; nel test di Landmark il 70% ritiene che il

segmento più lungo sia quello di sinistra.

Andando invece a stimolare la corteccia parietale di destra con TMS durante questi compiti si è

dimostrato che è possibile produrre un bias verso destra, simile a quello che si osserva in pazienti

con neglect.

- Questo studio è stato replicato con TMS in combinazione con fMRI per capire qual è il correlato

neurale della virtual lesion, cioè dell’errore tipo neglect indotto dalla TMS in

partecipanti sani (possibile domanda d’esame, non viene però chiesto lo studio

nei particolari perché non è nel libro). Si è osservata una riduzione dell’attività

in aree posteriori, ma an