Sono rappresentati dal nucleo caudato, putamen e globus pallidus. Due
nuclei nel mesencefalo sono strettamente associati a queste strutture: la
substantia nigra e il nucleo subtalamico. Il nucleo caudato e il putamen sono
conosciuti insieme come neostriato (parte del nucleo, o corpo, striato). I nuclei
della base sono deputati al controllo dell'attività motoria
dell'organismo, in quanto, permettono la perfetta esecuzione dell'atto
motorio. Però, le modalità d'azione dei nuclei della base sono alquanto diverse
dalla modalità d'azione del cervelletto.
Hanno una funzione modulatoria sul movimento, con quel meccanismo generale in quanto facilitano i movimenti che si intendono compiere ma, nello stesso tempo, inibiscono tutti quei momenti che possono interferire in modo negativo sull'esecuzione dell'atto motorio. Quindi, funzione facilitante in un senso, ma modulata da funzione inibente. I nuclei alla base ricevono segnali esclusivamente dalla corteccia, quindi, non sono segnali che provengono nè dal tronco dell'encefalo, nè dal midollo spinale. E mentre il cervelletto riceve segnali esclusivamente dalle aree motorie, i nuclei della base ricevono segnali diretti da tutto il mantello corticale, aree motorie, sensitive, cognitive, aree connesse con l'emozione e così via. La corteccia temporale, l'area acustica primaria, e l'area visiva primaria, quindi, sono gli unici due dromi corticali che non inviano segnali ai nuclei della base. Il cervelletto invece riceve influenze corticali in maniera indirette, esclusivamente indirette, attraverso i nuclei pontini, attraverso la via cortico-ponto-cerebellare; nel caso dei nuclei della base le influenze corticali sono dirette, verso i nuclei della base, che poi attraverso dei nuclei specifici del talamo, diverse da quelle del cervelletto riproiettano alle aree corticali motorie. Non vi sono proiezioni a carico dei motoneuroni superiori del tronco dell'encefalo.
Alcuni autori indicano con il termine nucleo lenticolare l'insieme del
putamen e del globo pallido.Invece, molto più importante è la conoscenza del nucleo striato che
è costituito
dal nucleo caudato più il putamen. Perchè si chiama striato? Perchè il
nucleo caudato ed il putamen sono tra di loro connessi con delle fibre grigie
intersecate con fasci di sostanza bianca che danno origine al corpo striato. Il caudato, il talamo, il caudato, il putamen costituisco
il nucleo striato; il globo pallido, viene distinguiamo un segmento esterno ed un
segmento interno. Questa è la componente telencefalica. Il nucleo sub-talamico
di Lewis è sito sotto il talamo, e la substanza nigra che è una
struttura mesencefalica, costituita dalla parte più scura, che si chiama
parte compatta, e da una parte reticolata. La parte compatta contiene neuroni dopaminergici;
c'è un complesso molecolare che comprende
anche la dopamina che si chiama neuromelanina, che appunto dà la caratteristica
di colore nero alla parte cosiddetta compatta.
In realtà, noi possiamo comprendere, dal punto di vista funzionale, nei nuclei della base anche componenti talamiche, e sono quei nuclei ventro-anteriore e ventro-laterale soprattutto e anche centro mediano.
Questi nuclei ventrale anteriore e ventrale laterale sono nuclei di proiezione
verso la corteccia e, quindi, fanno parte dei circuiti fra
corteccia e i nuclei alla base. Quindi, dal punto di vista funzionale possiamo
indicare questi nuclei come componenti funzionali dei nuclei alla base. La
neurochirurgia prevede degli interventi neurochirurgici
per la terapia del morbo di Parkinson che come sapete esprime un tipo di
patologia legata al talamo, ai nuclei della base, in cui gli interventi si fanno a
livello del talamo, influenzando, appunto, le vie di connessione tra corteccia e
talamo, tra corteccia e una base e da una base a corteccia.
Vi fanno parte dei nuclei di ingresso: sono quei nuclei che ricevono le afferenze dalla
corteccia, ma non soltanto dalla corteccia. I nuclei di ingresso sono il caudato e il putamen,
cioè tutte le afferenze che non sono soltanto corticali, si
portano allo striato, quindi alla via d' ingresso. La via d'uscita è
rappresentata dal globo
pallido interno è la parte reticolata della substantia nigra. Le vie d'uscita sono
rappresentate dunque dalla parte reticolata della substantia nigra e segmento interno del globo pallido. Infatti, parte reticulata
della substantia nigra e segmento interno del pallido sono costituite da tipi di
cellule che hanno la stessa funzione quindi hanno una morfologia citologia
uguale, molto simile. Sono importanti anche le connessioni tra nuclei
internucleari. Quindi, lo striato
riceve, trasmette il segnale al globo pallido interno, che a sua volta
trasmetterà il segnale al
talamo, che a su volta trasmetterà il segnale dove ?
Alla corteccia.
Però, vedete, che lo striato, e vedete che questa via che connette lo striato
col globo pallido interno, questi neuroni, sono neuroni gabaergici, quindi che
hanno come fattore chimico il GABA, oppure, la sostanza T. Lo
striato non da segnali solo al globo pallido interno, ma invia segnali anche al
globo pallido esterno, che non è la via d'uscita; fa parte di un
circuito intra-nucleare. Il globo pallido esterno invia segnali a sua volta al globo
pallido
interno e alla sostanza nigra reticulata. Anche qui abbiamo gaba e gaba, quindi
una via inibitoria. Quindi, il globo pallido interno riceve segnali oltre che
dallo striato, anche dal globo pallido esterno e dal
nucleo subtalamico; in questo caso, il neurotrasmettitore è il glutammato,
perchè questa via è eccitativa. Il globo pallido esterno, invia a sua volta segnali,
vedete le connessioni, tra globo pallido esterno e nucleo subtalamico, in
maniera bidirezionale ed in effetti sono molto chiare, e il globo pallido esterno
invia segnali anche alla sostanza nigra reticulata, cioè, alla via d'uscita.
L'ipotesi
funzionale è che il circuito motorio attraverso i n. della base serva a
facilitare l'inizio e lo svolgimento dei movimenti volontari. Si pensa che alla
base dell'ipocinesia vi possa essere un'aumentata inibizione del
talamo da parte dei n. della base, viceversa la diminuzione dell'attività
efferente dei n. della base porta all'ipercinesia. La malattia di Parkinson
riprodurrebbe la prima condizione: infatti i suoi sintomi comprendono
lentezza dei movimenti (bradicinesia), difficoltà a iniziare i movimenti
volontari (acinesia), aumento del tono muscolare (rigidità) e
tremore delle mani e della mandibola più evidenti a riposo. La base organica
della malattia di Parkinson è una degenerazione degli input che dalla substantia nigra vanno allo striato. Questi input usano la dopammina
quale neurotrasmettitore, che generalmente facilita il circuito motorio diretto
attivando le cellule del putamen. Lo scopo principale della maggior parte delle
terapie della malattia di Parkinson è quello di aumentare i livelli di dopammina che viene rilasciata al nucleo caudato e al putamen. Infatti il nucleo subtalamico,
ovviamente riceve segnali dal globo pallido esterno ma invia segnali anche al
globo pallido interno e alla
sostanza nigra reticolata. Ma il nucleo subtalamico riceve anche
segnali dalla corteccia frontale e dalla sostanza nigra, quindi, afferenze oltre
che dal globo pallido esterno anche dalla corteccia frontale e dalla sostanza nigra.
Per quanto riguarda, invece, la componente della sostanza nigra, la corteccia invia segnali: il putamen e
il caudato ricevono segnali dal mantello corticale, ma anche dalla parte
compatta della substantia nigra; la via nigro
striatale è una via dopaminergica: se questa via non è funzionante provoca
appunto il morbo di Parkinson. è alterata la via dopaminergica
poichè contiene i neuroni dopaminergici che proiettano
allo striato e, quindi, possiamo chiamare via nigro-striatale. In sintesi il caudato e il putamen inviano segnali al globo pallido segmento interno, che a sua volta
proietta al talamo e, quindi, alla corteccia portale. è chiara questa via che
è inibitoria, quest'altra via inibitoria, questa via è eccitatoria. Il caudato e
il putamen inviano pure segnali alla parte reticolata della substantia nigra che
oltre -che proiettare a livello del complesso talamico, proietta anche a livello
del collicolo superiore e, quindi, questa via per cosa è stata interessata?
Nella vista, nei movimenti oculari che poi sono correlati con il processo della
visione, siamo d'accordo. Infatti, controlla soprattutto i movimenti saccamici.
Ricordiamo soltanto che lo
striato e il caudato e putamen contiene dei neuroni spinosi e dei neuroni
aspinosi. I neuroni aspinosi, qui non sono indicati, sono interneuroni di norma
colinergici. I neuroni spinosi a taglia media o a taglia anche
più grande proiettano al globo pallido, sia porzione esterna sia porzione
interna, quindi, la via di uscita, proietterà pure alla parte reticolata della
sostanza nera che è la seconda via di uscita.
I nuclei della base non hanno esclusivamente funzioni motorie ma anche in
funzioni cognitive, affettive, comportamentali, e nella
regressione dell'umore. Nel morbo di Parkinson, in cui i disturbi più
evidenti sono i disturbi della mobilità di tipo ipocinetico, per esempio, nel
tempo si instaura una patologia dell'umore che è la depressione. Ma, il soggetto affetto da morbo di
Parkinson, nel tempo diventa depresso, non per la malattia come tale, nel senso
che si instaura una depressione reattiva, ma perchè il soggetto presenta
compromomissione dei centri serotoninergici di cui fa parte l'umore.
Inoltre se un individuoavrà una patologia non ipo
ma ipercinetica, il soggetto, nel tempo può andare incontro anche a disturbi
della personalità. Un esempio tipico di disturbo della personalitàè la
schizofrenia. Ed infatti, sono interessati i circuiti, interessati
alla schizofrenia, perchè dal punto di vista neuro chimico sono disturbi
tipicamente legati ai circuiti dopaminergici.
Questi due disturbi dell'umore o della personalità, che nel tempo si
accompagnano ai disturbi dei movimenti, non sono conseguenza della patologia
come tale, ma perchè sono compromessi i circuiti interessati o all'umore o alla
personalità dell'individuo.
In ogni caso, il putamen è implicato principalmente nel controllo motorio e nei
movimenti appresi. Il caudato, invece, e, quindi, un altro circuito, infatti,
tra poco vedremo, che il primo circuito in cui è interessato il putamen viene
chiamato circuito putaminale, perchè il putamen riceve l'input e trasmette poi
di nuovo alla corteccia, è implicato nel controllo motorio.
Il caudato,
inoltre, ha inoltre diversi circuiti,
per esempio, è interessato nel controllo dei movimenti oculari, soprattutto nel
controllo dei movimenti saccatici. In questo caso i segnali
proverranno sempre dalla corteccia, ma da un'area diversa della
precedente ed in modo particolare provengono dai campi oculari orbitali,
cioè
da quelle aree deputate al controllo dei movimenti oculari e, poi ci sono altri
circuito, anzi direi altri due circuiti caudatali interessati al controllo
motorio su base cognitiva, significa, quei movimenti che necessitano
di un'esperienza precedente. Quindi non appresi, ma ovviamente che
sono legate a funzioni cognitive, legate ad un evento che nasce in seguito ad
una esperienza precedente. Poi abbiamo la parte ventrale dello striato; ha
funzione prettamente limite, infatti, riceve segnali soprattutto dal sistema limbico ed emette segnali al sistema limbico. Vediamo qual
è il ruolo dei nuclei
alla base per quanto riguarda il controllo motorio. Le aree che giungono allo
striato, globo pallido sono diverse, anche se il
meccanismo è quello di facilitare le funzioni cognitive, ma le risposte saranno
diverse. Hanno un ruolo nella
preparazione, nella pianificazione e nell'apprendimento motorio. Inoltre, hanno
capacità di inibire i movimenti volontari, infatti, se viene meno questa
inibizione i movimenti involontari nasce il tremore. Vi è alterazione
dell'inizio dei movimenti
volontari lenti, per cui i soggetti affetti da tempo di morbo di Parkinson hanno
disturbi della motilità e non soltanto tremori ma anche ipocinesia.
Se c'è un danno, dunque, le lesioni dei nuclei della base provocano
l'insorgenza di tre caratteristici disturbi: tremore, che è un movimento
involontario e altri movimenti involontari in altre patologie, che non sono
quelle del morbo di Parkinson; alterazione della postura e del tono muscolare: si
può avere o ipotonia o rigidità, a secondo il tipo di patologia, repertorio
motorio ridotto e lentezza dei movimenti senza, però, che sia paralisi, va bene
? Se voi vedete un soggetto affetto da Parkinson il primo segno che ha è il
tremore, poi quando il soggetto vuole iniziare un movimento, l'inizio è molto
difficoltoso e poi quindi, si muove lentamente, quindi lentezza dei movimenti.
Andiamo nei particolari. Il primo circuito interessato è il putamen, per quanto è il putamen, si chiama circuito putaminale; è coinvolto in funzioni tipicamente motorie, in particolare nell'esecuzione di schemi motori appresi. Controlla il putamen , la pre-azione, la direzione, l'ampiezza e la velocità del movimento. Controlla dunque tutti questi parametri, ma ripeto, non è responsabile della preparazione di questi movimenti, dell'esecuzione.
Cervelletto e nuclei alla base non sono indispensabili alla produzione dell'atto motorio, ma il cervelletto è un perfetto esecutore dell'atto motorio. Quindi, permetterà una buona esecuzione dell'atto motorio, un'adeguata direzione, ampiezza e velocità del movimento, soprattutto nei movimenti lenti.
Circuito caudatale, in cui è interessato il caudato.
In realtà sono due circuiti, un circuito riceve il segnale soprattutto dalla
corteccia pre-frontale e l'altro dalla corteccia orbito - frontale. In ogni caso
questo circuito caudatale, sempre nel controllo dei movimenti, ha un ruolo
rilevante nei processi cognitivi, sempre correlati con il movimento. Cerchiamo
di chiarire. Se avviene un movimento appreso, avviene un movimento cognitivo.
Dicevo, quei movimenti nei quali per raggiungere un determinato obiettivo,
vengono messi in atto strategie motorie, utilizzando sia informazioni sensitive,
sia informazioni memorizzate, derivate da una esperienza precedente. Quindi, non
è un movimento appreso ma è un movimento correlato con la funzione cognitiva.
Poi abbiamo un circuito sempre in cui è interessato il caudato, però riceve,
come dicevo, segnali soprattutto dalla corteccia, dal campo oculare frontale,
quindi, non dalle aree motorie e, quindi, è implicato nel controllo dei
movimenti oculari saccarici, quelli più veloci, che hanno bisogno di un bel
controllo.
Un altro circuito si chiama circuito trans-striatale ventrale in quanto ha come
sede lo striato ventrale che riceve questi segnali e questo ha un
ruolo, soprattutto, nel controllo delle famiglie di tipo comportamentale,
quindi, ha un ruolo nella ideazione e nella spinta emotiva per attuare
meccanismi che modificano l'atteggiamento comportamentale.
I nuclei alla base sono interessati nella memoria non dichiarativa ma in quella
procedurale. La dichiarativa è quella che noi utilizziamo per il
linguaggio per scrivere, quindi, il ricordo di fatti, di nozioni, di eventi.
Perchè si chiama dichiarativa? Perchè utilizza il linguaggio per esprimere
ricordi. Poi abbiamo la memoria non dichiarativa, che non
viene , quindi, espressa dal linguaggio, ma viene, ovviamente, di norma espressa
con il movimento.
Infatti il nucleo striato è interessato dal controllo delle procedure motorie,
capacità,
strategie motorie correlate, appunto, alle funzione cognitive. E c'è un'altra
funzione, che qui non è indicata, i nuclei alla base intervengono anche nello
sguardo, ne parleremo quando discuteremo del linguaggio.
Circuito putaminale. I segnali
provengono dall'area motoria supplementare, soprattutto. I segnali vengono
portati al putamen, quindi, alla sostanza grigia, al globo pallido interno che
è
la via d'uscita e la substantia nigra parte reticolata quindi, talamo e di nuovo
area motoria supplementare. Questo è un circuito putaminale dei movimenti
appresi. Un secondo circuito, invece, è il circuito interessato ai movimenti oculari,
vedete, campi visivi frontali, in questo caso l'input avviene dai campi visivi
frontali, area 8; fa parte di questi campi visivi frontali. I segnali
raggiungeranno non il putamen ma il caudato, poi sempre la via d'uscita, globo
pallido interno, substantia nigra parte reticulata, quindi talamo, però vedete
sono gruppi talamici diversi: questo è in ventro-laterale porzione orale,
questo invece è il ventrale anteriore, questo il mediano. E allora, vedete,
ritorna di nuovo a livello della corteccia ai campi caudali quindi, questa via
è correlata con il controllo dei movimenti. Poi abbiamo due vie che
sono interessate nel controllo dei movimenti su base cognitiva. Infatti,
ricevono segnali dalla corteccia pre-frontale dorso laterale, caudato,sempre le vie d'uscita, talamo, quindi, di nuovo, la corteccia pre-frontale
dorso laterale. Questi due circuiti sono correlati con i movimenti, correlati a fenomeni
di tipo cognitivo.
L'ultimo circuito connesso con le emozioni e con il controllo
degli atti motori correlati con le emozioni è correlato con il nucleo
accubens. In questo caso il segnale raggiunge
lo striato ventrale e, una parte dello striato ventrale si chiama nucleo accubens
e, questo nucleo accubens, fa parte di un circuito correlato con le
gratificazioni, con tutto ciò che da piacere, piacere correlato con fatti
positivi, piacere che potrebbe essere legato con eventi negativi. Questi
circuiti sono alla base della dipendenza, della tolleranza, quindi eventi tipici
di soggetto che abusa di droghe. Tolleranza, significa, che nel
tempo ci si abitua ad un determinato dosaggio di droga e, quindi, il soggetto deve avere un aumento
della dose corrente. Dipendenza, significa, che
il soggetto è dipendente, quindi, sente la necessità continuamente di introdurre
la sostanza. Può essere una sostanza utile, quale il cibo; se io trovo
gratificazione con il cibo,però posso avere un effetto negativo che è l'obesità.
Se noi prendiamo, invece, non so le droghe, la cocaina, l'eroina, voi pensate a
queste droghe, ma direi anche all'alcool ed anche alle droghe minori, come la
cannabis, con modalità diverse, il soggetto ottiene una gratificazione e di
conseguenza una collegata dipendenza a questi circuiti. Ecco, perchè l'atto
mentale organizza gli atti motori correlati con tutti
questi stimoli che hanno dato origine ad un processo di gratificazione, di
piacere. Quali sono? Potrebbe essere lo shopping, potrebbe essere il gioco
d'azzardo e così via.
Un circuito di gratificazione, cioè un circuito in cui è interessato il nucleo Accumbens comprende una via che afferisce a questo nucleo
che origina dal mesencefalo aria ventrale del mesencefalo, che proietta questo
nucleo accumbens. Negli animali inferiori, questa via è fondamentale, questo
circuito, per cui il soggetto ottiene una gratificazione. Nell'uomo sono
correlati con altri aspetti emozionali, il piacere può essere correlato con
l'emozione.
I
processi di gratificazione sono correlati con giro cingolato anteriore, striato ventrale,
sempre le vie di uscita sono rappresentatre dal talamo e di nuovo, ovviamente,
la corteccia. Per esempio, questa è appunto la via del circuito limbico,
però, vedete, che i segnali non partono soltanto dal giro cingolato, ma anche
dalla corteccia orbito - frontale , dall'amigdala. Quindi come vedete sono
differenti dalla precedente che ho detto. Era una semplificazione di una via, mi
spiego, la via è più complessa. Poi si porta allo striato ventrale, al pallido porzione
reticolata tra nucleo dorsale mediano e quindi, di nuovo cervello. Questa è la
via che dicevo un momento fa, questo è il nucleo Akubes, fa parte dello striato
ventrale che riceve segnali dalla corteccia cingolata, cioè l'emozione.
Abbiamo due circuiti operativi, un
circuito primario eccitante ed un circuito secondario inibente.
Il circuito facilitante a chi faceva capo? Ai nuclei profondi, i nuclei inibenti
alla corteccia e, quindi, qui abbiamo anche due circuiti. Un circuito diretto
eccitatorio ed un circuito indiretto inibitorio. è chiaro che se deve
facilitare un movimento, deve eventualmente inibire altri movimenti che possono
contrastare l'atto motorio. è ovvio che non c'è nessun equilibrio tra la
componente diretta eccitatoria e la componente indiretta inibitoria. Se ho una
prevalenza della componente eccitatoria, cosa avrò? Una ipercinesia. Se invece
si ha una prevalenza della componente indiretta, ovviamente avremo una
ipocinesia. Ma di norma ci deve essere equilibrio tra i due
sistemi. Io vi prego di fare un pò di attenzione, ragionare sopra. La via
diretta è il solito circuito in cui intervengono quei circuiti che ho
menzionato in precedenza.
Andiamo a vedere, invece, questi circuiti funzionanti. Il primo è quello
diretto. Quali sono le componenti : striato, il segmento interno del globo
pallido e la parte reticolata della substantia nigra, cioè la via d'uscita,
quindi il talamo, quindi l'area motoria supplementare e l'area motoria
temporale. Questa è la via eccitatoria che è la via diretta è quella eccitatoria,
se ovviamente lo striato riceve un imput dalla corteccia.
Cerchiamo di ragionare. A è lo striato, B è il globo
pallido, C è il talamo, D è la corteccia. Immaginate che lo striato non riceva
segnali dalla corteccia. In questo caso, quando A (striato) è a riposo è
perchè
non è eccitato dalla corteccia , B (globo pallido) è solitamente attivo
perchè
non è inibito. Quindi, C
(talamo) come sarà? Se B è solitamente attivo, B è inibitorio, C come
sarà ?
Inibito, quindi, non c'è scarica a livello talamico e se il talamo non viene
eccitato, avremo segnali alla corteccia? No, ed infatti B non viene eccitato. Se
però arriva un input dalla corteccia che è sempre attiva sullo
striato, quindi, libera glutammato, come fattore chimico, significa
che verrà eccitato.
Per esempio quando il soggetto sta per
compiere l'atto motorio, quindi in modo transitorio, quindi se transitoriamente
ha eccitato la corteccia, quindi scarica, quindi se scarica lo striato, B come
sarà? Sarà inibito, infatti, transitoriamente inibito. Quindi, se io inibisco B,
e B quindi, non invia influenza inibitoria a C, C come sarà in questo caso ?
Sarà disinibito, quindi sarà eccitato e di conseguenza sarà eccitata anche la
corteccia.
I disturbi ipocinetici sono legati ad una iper-attività della via indiretta ed
una ipo-attività della via diretta. Per quale motivo? Perchè deve avere
un'influenza eccitante della dopamina sulla zona diretta e la via inibitrice
sulla via indiretta. Quindi la via indiretta non è più inibita quindi cosa
avremo? Una ipocinesia. Quali sono i segni, ecco, disturbo ipocinetico.
Acinesia significa difficoltà ad iniziare un atto motorio. Il soggetto
affetto da morbo di Parkinson è seduto, ha tremore a riposo, vuole camminare, il
tremore scompare, però ha difficoltà ad iniziare i movimenti
volontari. Una della funzioni tipiche dei nuclei alla base è quella di iniziare
l'atto motorio. Se c'è una lesione, il soggetto affetto da morbo di Parkinson ha
difficoltà
ad iniziare l'atto motorio volontario. E quindi, avrà
acinesia. Ma i movimenti di questo soggetto saranno dei movimenti lenti, infatti
si avrà bradicinesia, significa movimento lento e, poi, abbiamo rigidità
muscolare e , quindi, l'attivazione avrà una resistenza passiva al movimento.
Invece, i disturbi ipercinetici sono caratterizzati da eccessiva attività
motoria. Sono diverse forme di questi movimenti involontari, una si chiama
atetosi:movimenti repentini causali, a scatto, senza finalità, movimenti lenti, di
contorsione dell'estremità degli arti.
Atetosia, movimenti repentini causali, a scatto, senza
finalità degli arti e
della faccia. Un soggetto non ha tremori ma soffre di questi movimenti
involontari.
Ballismo (deriva dal ballo) movimenti violenti di grande ampiezza dei segmenti
prossimali degli arti. Questi sono i tre sintomi che si possono avere. O
l'atetosia, o il ballismo.