Nuclei della base

una popolazione con proprietà visuomotorie, coinvolti cioè sia nella preparazione sia

nell’esecuzione di movimenti saccadici.

Segnali che provengono da strutture profonde fanno parte di un feedback propriocettivo

importante nel controllo dell’esecuzione del movimento.

Neuroni del Nucleo Caudato

I neuroni del nucleo caudato rispondono a stimoli visivi o uditivi di significato

comportamentale, stimoli cioè che possono attirare l’attenzione del soggetto. Molti neuroni

caudatali infatti modificano la propria attività se gli stimoli vengono presentati in un

contesto comportamentale ben definito. Non rispondono alla semplice presentazione di

oggetti privi di significato, ma diventano attivi quando stimoli meccanici sono diretti verso

la faccia dell’animale.

Nel nucleo caudato posteriore si trovano neuroni che mostrano quadri di risposte legati

alla presentazione di stimoli visivi complessi. È legato a funzioni di tipo anticipativo e

attentivo ed è ormai chiaro che il funzionamento dei neuroni caudatali è condizionale per

risposte motorie alla presentazione di stimoli comportamentali.

Nel nucleo caudato è stata identificata una popoazione di neuroni detta TAN (neuroni

tonicamente attivi), con una frequenza di scarica spontanea più alta. Si pensa che

possano corrispondere agli interneuroni colinergici che, pur essendo solo l’1-2% di tutta la

popolazione dello striato, sono di estrema importanza per il riconoscimento di stimoli legati

all’acquisizione della ricompensa. La modulazione della loro attività di scarica (una fase di

silenzio di 100-200ms) avviene solo se gli stimoli legati alla ricompensa vengono

presentati in un preciso contesto comportamentale. Man mano che l’animale apprende il

paradigma comportamentale legato alla ricompensa, la percentuale di TAN responsivi

aumenta dal 10-20% al 60-70% ad apprendimento consolidato. Nello striato si verificano

perciò fenomeni di plasticità sinaptica durante l’apprendimento e l’insieme delle risposte

striatali contribuisce alla formazione di tracce mnesiche.

La responsività dei TAN è comunque controllata

dalle afferenze che giungono dai neuroni

dopaminergici nigrali e da quelle glutammatergiche

dalla corteccia cerebrale (area sensimotoria e aree

associative) e dal talamo.

Tali interazioni avvengono in compartimenti

particolari:

- STRIOSOMI: 20% del volume dello striato.

Esse sono povere in colinesterasi e ricevono

dalla corteccia prefrontale e sono in rapporto

con strutture del sistema limbico (amigdala).

Sono inoltre in rapporto con i neuroni

dopaminergici della parte compatta della

sostanza nera.

- MATRICE: 80% del volume, in essa

terminano gli assoni della corteccia

somatomoria, associativa e del giro cingolato.

Le fibre in uscita originano dai mosuli

neuronali presenti nei MATRISOMI. Essi

hanno una forte presenza di colinesterasi e

da essi origina la via indiretta al globo pallido

esterno (neuroni GABAergici con encefalina,

recettori D2) e la via diretta alla SNpr e GP

interno (neuroni con sostanza P e dinorfina, recettori D1).

Neuroni dello striato ventrale

I neuroni posti nelle regioni medioventrali presentano risposte legate a funzioni

motivazionali e appetitive. Queste regioni sono più abbondanti nelle regioni ventrali del

putamen, che costituiscono, insieme al nucleo accumbens, una zona che spesso viene

indicata come striato ventrale. Sono stati indicati neuroni che incrementano fasicamente la

loro attività all’arrivo della ricompensa e neuroni che aumentano progressivamente la

propria attività durante l’attesa della stessa.

Alterazioni dello striato: Corea di Huntington

È la principale malattia neurodegenrativa che colpisce lo striato, è ereditaria poiché si

trasmette tramite un gene dominante. Essa è caratterizzata da degenerazione neuronale e

gliosi dello striato e dei neuroni degli strati III, IV e VI della corteccia frontale e prefrontale.

Neuroni di proiezione GABAergici sono particolarmente interessati dalla degenerazione,

mentre sono meno colpiti quelli colinergici e alcuni con NADPH e NO.

In genere è interessato sia il nucleo caudato sia il putamen e lo striato ventrale, con

comparsa di disordini motori e psichici che riflettono le funzioni di tali strutture:

- disordini motori: tipicamente ipercinetici, come la comparsa di movimenti involontari

brevi, improvvisi, violenti e irregolari che possono interessare tutti i segmenti

corporei. In alcuni casi i movimenti coreici diventano diffusi e grossolani, rendendo

impossibile la stazione eretta e la posizione seduta.

- disturbi psichici: comparsa progressiva di uno stato demenziale, alterazioni

caratteriali con irritabilità, suscettibilità, improprietà di linguaggio. Compaiono anche

deficit di memoria, disattenzione e apatia. È plausibile che tali disturbi siano dovuti

alla degenerazione dei nuclei caudato e striato ventrale legati alla corteccia

prefrontale dorsolaterale, alla corteccia orbitofrontale e alla corteccia cingolata

anteriore.

16.4.2 Sostanza nera

La sostanza nera è costituita da due parti, parte compatta con neuroni dopaminergici e la

sottostante parte reticolata con neuroni GABAergici. Il numero di neuroni dopaminergici

sono circa 400.000-500.000 alla nascita, e il loro numero decresce progressivamente con

l’età per ridursi di quasi la metà intorno ai 70 anni. Se con l’invecchiamento si raggiunge

una perdita di circa il 70%, le funzioni dipendenti dalla dopamina nigrostriatale vengono

perse e iniziano a manifestarsi disturbi del movimento di tipo parkinsoniano.

Neuroni della parte compatta

I neuroni dopaminergici della parte compatta hanno una frequenza di scarica spontanea

piuttosto bassa, intorno ai 2-4 impulsi per secondo. Non mostrano variazioni significative

dell’attività elettrica durante il movimento, nonostante i gravi disturbi del movimento

provocati dalla loro degenerazione. Dimostrano invece una funzione primaria nei

meccanismi di ricompensa. La caratteristica saliente è che 80-100 ms dopo la

presentazione di stimoli visivi o acustici legati alla ricompensa, i neuroni della parte

compatta della sostanza nera possono presentare un’attivazione fasica della durata di

100-200 ms. Anche il riconoscimento tattile di una ricompensa attiva tali neuroni, non tanto

per la natura telecettiva dello stimolo, ma per il suo significato.

Se l’animale ha la certezza di acquisire una ricompensa i neuroni dopaminergici inviano

una scarica di impulsi per 100-200 ms, ma se l’istruzione legata alla ricompensa non viene

seguita dalla ricompensa attesa, il neurone dopaminergico presenta un’interruzione della

sua frequenza di scarica.

I neuroni dopaminergici segnalano la mancanza improvvisa di un evento atteso, con

conseguente adattamento del comportamento di fronte alla circostanza imprevista.

La liberazione di dopamina nello striato modula la risposta dei neuroni striatali ai segnali

provenienti dalla corteccia cerebrale, facilitando la selezione del programma motorio più

adatto per le situazioni comportamentali che possono variare in funzione della probabilità

di ricevere una ricompensa.

Neuroni della parte reticolata

Dalla parte reticolata emergono fibre GABAergiche dirette sui nuclei talamici competenti

per ciascun circuito. Un consistente numero di fibre termina negli strati intermedi del

collicolo superiore, struttura coinvolta primariamente nei movimenti saccadici. È proprio il

controllo dei movimenti saccadici la funzione principale della parte reticolata.

A riposo questi neuroni sono tonicamente attivi, con una frequenza di scarica regolare

intorno a 40-50 Hz. Quando inizia un movimento saccadico, la loro scarica cessa e la

diminuita liberazione di GABA nel collicolo facilita l’attivazione dei neuroni collicolari legati

alle saccadi. Se si inattivano i neuroni della parte reticolata della sostanza nera si

manifesta la perdita della capacità di fissazione con comparsa di movimenti saccadici

involontari. L’eccitazione corticale della via inibitoria striatonigrale finisce con l’inibire

l’attività dei neuroni GABAergici della parte reticolata della sostanza nera che proiettano al

collicolo superiore. Cessa di conseguenza l’inibizione nigrale GABAergica dei neuroni

dello strato intermedio del collicolo superiore e il movimento saccadico verso il target

visivo può avvenire. Questo è l’effetto più eclatante della disinibizione nei nuclei della

base, ossia l’effetto dell’inibizione di una via inibitoria.

Alterazioni della sostanza nera e disordini motori

La patologia neurodegenerativa più frequente che interessa la sostanza nera è la malattia

di Parkinson. Essa è dovuta alla distruzione della sostanza nera, la parte compatta, che

invia fibre dopaminergiche allo striato ed è caratterizzata da quattro segni motori:

- rigidità

- tremore involontario a riposo, frequenza tipica di 3-6 cicli al secondo

- acinesia, povertà di movimenti e difficoltà ad avviarli

- instabilità posturale

I segno motori compaiono quando il 70% dei neuroni motori è degenerato.

La somministrazione di L-dopa migliora la rigidità e l’acinesia, almeno finchè i neuroni

della sostanza nera sono in grado di convertirla in dopamina.

16.4.3 Nucleo subtalamico

Il nucleo subtalamico è costituito quasi esclusivamente da neuroni glutammatergici, che

svolgono funzioni eccitatorie sui nuclei, dove proiettano tramite assoni dotati di diversi

collaterali.

Essi terminano sula parte reticolata della sostanza nera, sui due segmenti del globo

pallido e sul nucleo peduncolopontino del tegmento. Le afferenze al nucleo subtalamico

giungono dalla corteccia cerebrale e dal pallido esterno. Il nucleo subtalamico è collegato

nel circuito indiretto che collega lo striato e la sostanza nera.

La frequenza di scarica dei suoi neuroni, che è alta a riposo (40-50 Hz), viene modulata

durante l’esecuzione di movimenti dell’arto anteriore controlaterale, dell’arto posteriore, del

territorio orofacciale e della spalla. Questo avviene in relazione alla velocità, direzione e

ampiezza del movimento. Nella parte ventrale del nucleo sono stati anche osservati

neuroni la cui attività è apparsa correlata a risposte visive e a movimenti saccadici.

Alterazioni del circuito motorio

SINDROMI IPERCINETICHE (es. ballismo o emiballismo)

Nelle sindromi ipercinetiche la degenerazione del

nucleo subtalamico porta alla perdita delle sue funzioni

eccitatorie. Ne consegue una diminuzione

dell’eccitazione tonica che il nucleo subtalamico

esercita sul globo pallido interno e sulla SNpr, che, a

loro volta iniviano fibre inibitorie sul talamo motorio.

Venendo meno inibiti ii nuclei talamici, la via eccitatoria

talamocorticale, che risulta disinibita, facilita in eccesso

la corteccia cerebrale e i meccanismi motori corticali.

A ciò si associa una maggiore attività delle vie reticolo

spinali, per la diminuzione dell’inibizione che il GP

interno e la SNpr esercitano sul nucleo

peduncolopontino.

La parte compatta della sostanza nera, pur perdendo

l’imput eccitatorio dal nucleo subtalamico, riceve una

maggiore eccitazione dal nucleo peduncolopontino e

quindi il livello di dopamina nel putamen è sufficiente

per il normale funzionamento sia della via diretta sia

del globo pallido esterno.

SINDROMI IPOCINETICHE (es. malattia di Parkinson)

Nelle sindromi ipocinetiche come la malattia di

Parkinson, la perdita dei neuroni dopaminergici nigrali

fa aumentare l’attività della via inibitoria che dal

putamen va al globo pallido esterno, non essendo più

inibiti dai recettori D2, causa la mancanza di

dopamina. La maggiore inibizione del pallido esterno

si traduce in una minore inibizione del nucleo

subtalamico, che diventa iperattivo e stimola in

maniera abnorme il globo pallido interno. La via diretta

diventa quindi iperattiva.

La maggiore inibizione esercitata sul talamo dal

segmento interno del globo pallido e dalla SNpr, porta

ad una maggiore inibizione della via eccitatoria

talamocorticale con minore stimolazione della

corteccia e minore facilitazione dei meccanismi motori

corticali.

Diminuisce anche l’attività della via inibitoria diretta,

non più stimolata dai recettori D1.