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Nelle neuroscienze cliniche si applica l’approccio delle neuroscienze cognitive in ambito clinico, cercando di interpretare alcune patologie. Il cervelletto contiene più neuroni della corteccia cerebrale. Le neuroscienze focalizzano la loro attenzione su questa struttura perché è un esempio emblematico di come l’utilizzo delle neuroscienze ha modificato la conoscenza di questa struttura, arrivando a capire che i sintomi delle persone con alterazioni cerebellari riguardano non solo la motricità ma anche aspetti cognitivi, relazionali. DISTURBI CEREBELLARI ATASSIA CEREBELLARE : È un disturbo che causa difficoltà nel coordinare i movimenti. Le persone con atassia cerebellare possono avere difficoltà a camminare, mantenere l'equilibrio e eseguire movimenti precisi.
- Perdita confronto afferenze-efferenze la lesione del cervelletto impedisce il confronto tra quello che la corteccia ha comandato alla periferia di fare e quello che realmente sta accadendo; il cervelletto non avvisa la corteccia dell’errore che sta commettendo la periferia
- Impossibile il controllo della precisione dei movimenti
- Impossibile l’esatta correzione del movimento L’atassia può essere:
- Atassia statica tendenza alla caduta con piedi a base ristretta
- Atassia della marcia deviazione laterale (verso il lato leso), base allargata, andatura tallonante Sintomi principali:
- Ipotonia tono muscolare ridotto; muscolatura degli arti e del tronco se unilaterale è omolaterale dalla sede della lesione
- Astenia i movimenti sono tutti possibili e completi ma eseguiti con scarsa energia
- Dismetria discontinuità del movimento, ritardo nell’inizio e nell’arresto di un atto volontario, errori di ampiezza e misura/precisione nel prendere il bersaglio
- Adiadococinesia impossibilità ad eseguire rapidamente dei movimenti alternati (prono-supinazione della mano)
- Tremore cinetico durante l’esecuzione di un movimento ampio e irregolare (diverso dal tremore posturale caratteristico del mantenimento di una postura); conseguenza di una serie di correzioni errate del movimento
- Disartria disturbo della coordinazione dei muscoli fonatori; la parola è “aburrattata”; turbe dell’articolazione della parola di tipo scandito, esplosivo
- Nistagmo orientamento oscillatorio delle pupille evocato dallo sguardo, orizzontale o verticale, non inibito dalla fissazione È possibile avere diversi tipi di patologie: Lesioni focali dovute a ischemie, emorragie, operazioni chirurgiche (asportazione di tumori o cisti, malformazioni artero-venose). Hanno una localizzazione precisa, quindi, i sintomi sono relativi a deficit di COSA controlla la
zona lesionata, si possono quindi recuperare con il tempo anche se non è una sicurezza. Non peggiorano con il tempo. Lesioni degenerative Le lesioni degenerative evolvono nel tempo e si estendono per tutto il cervelletto e abbiamo un peggioramento. Possono essere: -tossiche quindi relative a sostanze tossiche come l'alcool o solventi. Possono stabilizzarsi anche se in questo caso non si recupera la degenerazione avuta fino a quel momento -carenziali : come deficit della vitamina E. Anche queste possono stabilizzarsi ma anche i questo caso no si recupera la degenerazione avuta fino a quel momento. -genetica : relative quindi ai geni, queste lesioni evolvono e peggiorano solitamente ma si conoscono meglio i decorsi. -idiopatiche. Articoli Pubmed ci si è resi conto di quanto fosse impossibile che una struttura così carica di neuroni come il cervelletto svolga soltanto una funzione di controllo motorio. Furono pubblicate ricerche che attestavano la presenza di sintomi cognitivi ed emozionali in pazienti con disturbi cerebellari. Due studiosi hanno sistematizzato questi diversi sintomi e determinato la nascita di una sindrome cognitiva, affettiva e motoria cerebellare. un tempo il cervelletto era relativo al solo movimento nel senso che era escluso da altre patologie, aveva solo funzione motoria, poi si è scoperto che è invece è coinvolto anche in funzione cognitive. Nel 1998 proposero l'esistenza della sindrome cognitiva affettiva cerebellare , ovvero nei pazienti cerebellari possiamo avere una serie di sintomi cognitivi e comportamentali; quindi, fu provato che lesioni poteva portare a deficit cognitivi e comportamentali. Tutte le aree associative parlano con il cervelletto e quindi questo ci dimostra che esso regola cose diverse dal motorio, tanto che si parla anche DISMETRIA DEL PENSIERO ovvero la perdita di coordinazione delle attività mentali. Pazienti con autismo, depressione, schizofrenia, DOC ecc potrebbero avere anche lesioni cerebellari e questo quindi dimostra un coinvolgimento del cervelletto nella cognizione e comportamento e anche in alcune patologie come parte della causa dell'insorgenza. I lobi nel cervello umano coprono totalmente il cervelletto poiché l'uomo quando ha assunto la posizione verticale c'è stata una flessione, diciamo un riposizionamento e poi perche il cervello è aumentato di grandezza. (differenze con ratto che ha il cervelletto in evidenza rispetto all'uomo) ANATOMIA E FISIOLOGIA DEL CERVELLETTO
da;
- due emisferi cerebellari
- verme cerebellare (struttura mediana che si trova fra i due misferi delimitato da due solchi). Attraverso una suddivisione medio laterale è possibile osservare il verme cerebellare , porzione più mediale e laterale degli emisferi, connesso con:
- Sistema limbico (controllo emozionale)
- Sistemi discendenti laterali via piramidale che va dalla corteccia cerebrale al midollo spinale, svolge la funzione di controllo dei movimenti fini
- Sistemi discendenti mediali (e ipotalamo) partono dal tronco dell’encefalo e hanno la funzione di controllo posturale, coordinazione movimenti occhi-capo-tronco. Sono tre: via reticolo-spinale (parte dai nuclei reticolari), via vestibolo-spinale (parte dai nuclei vestibolari), via tetto-spinale (parte dal tetto del mesencefalo). Essendo collegato all’ipotalamo controlla il sistema ormonale e le funzioni autonomiche (frequenza cardiaca, respiratoria, digestione, temperatura corporea). E’ costituito da un mantello esterno di SOSTANZA GRIGIA chiamata corteccia cerebellare (formata dai corpi dei neuroni e dalle cellule gliali). La corteccia cerebellare presenta delle pieghe chiamate folia e delle fissure che delimitano i tre LOBI:
- anteriore controllo delle funzioni motorie
- posteriore e controllo funzioni cognitive
- nodo flocculo nodulare funzioni vestibolari, è la parte filogeneticamente piu antica del cervelletto e siccome controlla esclusivamente le funzioni vestibolari viene chiamato VESTIBOLO-CEREBELLO. La fissura primaria , Attraverso una suddivisione antero-posteriore, separa il lobo anteriore dal lobo posteriore e la fissura posterolaterale divide il lobo posteriore dal nodo flocculo nodulare I lobi sono formati da lobuli , dati dall’unione dei vari folia, i quali sono dieci e ognuno è separato da una fissura. Ogni lobulo presenta una specificità funzionale. All’interno troviamo la SOSTANZA BIANCA (contenente assoni mielinizzati) e tre paia tre per ogni lato) di NUCLEI CEREBELLARI PROFONDI:
- nucleo fastigio(mediale) controlla parte del movimento ed è coinvolto nella parte emozionale, controlla funzioni AUTONOMICHE tipo frequenza cardiaca.
- nucleo interposito (centrale) che è a sua volta formato da due nuclei: globoso ed emboliforme
- nucleo dentato (laterale) connesso alle funzioni motorie e controllo cognitivo. DAI NUCLEI CEREBELLARI NASCONO LA MAGGIOR PARTE DELLE EFFERENZE DEL CERVELLETTO. Essi svolgono una funzione eccitatoria che tuttavia viene modulata dall’attività inibitoria della corteccia cerebellare. Oltre ai nuclei troviamo:
- quarto ventricolo (contenente liquor cerebrospinale che attutisce i colpi e trasporta all’esterno le sostanze tossiche), e
- nuclei pontini che ricevono informazioni dalla corteccia cerebrale, tramite le fibre cortico-pontine e inviano informazioni al cervelletto tramite i peduncoli cerebellari medi controlaterali. Il cervelletto è in connessione con il tronco dell’encefalo mediante TRE paia di fasci simmetrici di fibre: i PEDUNCOLI CEREBBELARI essi sono fasci di fibre nervose afferenti/efferenti che portano l’informazione da/al cervelletto. -peduncolo cerebellare inferiore (via afferente) Trasporta info che vengono DALLA periferia ovvero dal midollo spinale, dal sistema vestibolare e dall’oliva inferiore e le invia alla corteccia cerebellare -peduncolo cerebellare medio porta l’informazione dalla corteccia cerebrale al cervelletto. l’informazione arriva al ponte, poi fanno sinapsi con i nuclei pontini e gli assoni del peduncolo medio e arrivano alla corteccia cerebellare (comunicazione controlaterale). -peduncolo cerebellare superiore ( via efferente ) contiene la maggior parte delle connessioni EFFERENTI del cervelletto. Porta le info dalla corteccia cerebellare alla corteccia cerebrale. gli assoni escono dalla corteccia cerebellare e fanno sinapsi con i nuclei cerebellari profondi. I peduncoli cerebellari superiori arrivano al talamo e poi alla corteccia cerebrale. !!!PER EFFERENTE SI INTENDE IN USCITA DAL CERVELLETTO PER ARRIVARE ALLA CORTECCIA CEREBRALE OVVERO AL CERVELLO!!! Nel cervelletto possono essere distinte tre aree che hanno ruoli diversi nel controllo dei diversi tipi di movimenti QUINDI possiamo suddividere il cervelletto nelle sue AREE FUNZIONALI ( DIVISIONE FUNZIONALE DEL CERVELLETTO) - VESTIBOLO-CEREBELLO formato dal lobo flocculo nodulare, la parte più antica del cervelletto; riceve afferenze vestibolari e visive, proietta ai nuclei vestibolari del tronco dell’encefalo ed è implicato nell’equilibrio, in altri riflessi di origine vestibolare e nei movimenti oculari
- SPINO-CEREBELLO composto dal verme e dalle regioni intermedie degli emisferi; riceve afferenze somato sensitive e propriocettive dal midollo spinale, proietta alle regioni della corteccia cerebrale e del tronco dell’encefalo dalle quali prendono origine i sistemi discendenti mediali. Contiene mappe sensitive. E’ implicato nella modulazione dei sistemi motori grazie al meccanismo feed forward. Il meccanismo feed forward è un tipo di controllo che si basa sull'anticipazione di un'azione, invece di reagire a ciò che sta succedendo. In pratica, il sistema "prevede" cosa accadrà e si prepara in anticipo per affrontarlo. è un sistema di preparazione e anticipazione che riduce i tempi di risposta e migliora la coordinazione dei movimenti
- CEREBRO-CEREBELLO composto dalle parti laterali degli emisferi; le connessioni afferenti ed efferenti interessano la corteccia cerebrale, le sue proiezioni raggiungono il nucleo dentato, che proietta alle cortecce motoria, premotoria e prefrontale. È implicato nel piano di esecuzione dei movimenti e nella valutazione delle informazioni sensoriali utili per le attività motorie e anche implicato in funzioni puramente cognitive.
cerebellare. Le fibre mucoidi, che sono la principale AFFERENZA del cervelletto, terminano a livello di questo strato. Le afferenze sono di due tipi:
- Fibre rampicanti a un rapporto 1:1 con le cellule di Purkinje, ovvero le cellule del purkinje ricevono conessioni sinaptiche da UNA SOLA fibra rampicante mentre ogni fibra arrampicante contrae sinapsi con 1- neuroni del purkinje. Le fibre rampicanti prendono origine principalmente dall' oliva inferiore (parte del tronco encefalico) e ritrasmettono informazioni somato sensitive e visive oltre che informazioni provenienti dalla corteccia cerebrale. Le terminazioni delle fibre rampicanti a livello della corteccia cerebellare sono organizzate in modo topografico. Le fibre rampicanti esercitano una potente ed insolita azione sinaptica sui neuroni del purkinje ogni potenziale d'azione di una fibra rampicante determina un prolungamento aumento della conduttanza al calcio a livello di canali voltaggio dipendenti il soma e dei dendriti invece erano del purkinje con cui stabiliscono sinapsi questo aumento della conduttanza provoca una prolungata ripolarizzazione denominata Spike complesso al contrario le fibre parallele determina l'insorgenza di un potenziale post sinaptico eccitatorio di breve durata che generano un unico potenziale d'azione o Spike semplice.
- Fibre muscoidi le fibre muscoli rispondono in modo il tutto diverso agli stimoli sensoriali e durante l'attività motoria l'attività spontanea delle fibre moscoviti genera nelle cellule del purkinje una scarica costante di Spike semplici e scaricano più frequentemente A DIFFERENZA delle fibre rampicanti che scaricano meno frequentemente gli spike complessi.
L’unità funzionale del cervelletto si chiama MICROCOMPLESSO CORTICO- NUCLEARE (perché comprende corteccia cerebellare e nuclei cerebellari profondi). Ogni microcomplesso ha la stessa struttura, quindi stesso funzionamento generale ma ognuno è specifico per funzioni diverse: crea dei modelli interni della realtà basati sull’esperienza che permettono di fare una predizione su quello che dovrebbe avvenire durante un movimento, se il confronto tra predizioni e realtà non corrisponde, genera segnali di errore per correggere il comando.
- Se collegati con la corteccia motoria, partecipano al controllo dei movimenti.
- Se collegati con le aree associative, contribuiscono alle funzioni cognitive. Il cervelletto è unito alla corteccia cerebrale mediante i segregati detti così poiché ogni microcomplesso è connesso con una determinata regione del SNC e paralleli perché i microcomplessi sono tutti uno dopo l’altro, messi appunto uno parallelo all’altro. IN SISNTESI…. il cervelletto gestisce le informazioni sia in modo segregato (trattando separatamente informazioni relative a specifici movimenti) che in modo parallelo (integrare informazioni da più fonti per ottenere un controllo motorio più complesso e fluido). Entrambe le modalità sono cruciali per il controllo motorio fine e l'adattamento ai cambiamenti nelle condizioni esterne. IL CEVELLETTO HA DUE TIPI DI CONTROLLO: CONTROLLO A FEEDBACK : Si basa sulla correzione degli errori durante o dopo l'azione. l’errore sta avvenendo e io intervengo su quell’errore ( ricontrollare) Il cervelletto confronta il comando con quello che accade realmente e in questo modo il cervelletto dice alla corteccia prefrontale che sta sbagliando il comportamento esempio: se cammino x Roma e non sto attenta becco una buca cosi prendo una buca e perdo l’equilibrio quindi l’errore avviene, RIPRENDERE l’equilibrio è un CONTROLLO A FEEDBACK, se io pero cammino in una strada dissestata a quel punto io adeguo il cammino con la strada dissetata e questo mi permette di prevenire la caduta o la perdita di equilibrio perché ANTICIPO l errore-> MECCANISMO FEED FOWARD: Si basa sulla previsione e sull'anticipazione dell'azione prima che accada e per farlo utilizza modelli predittivi precedentemente appresi. Confronto fra quello che succede con modello interno che il cervelletto ha imparato. Il modello interno però si puo sempre modificare. APPRENDIMENTO PROCEDURALE Ci occupiamo di apprendimento procedurale in quanto si tratta di una funzione al limite tra la sfera cognitiva e quella motoria. Nell’esperimento del labirinto di Morris (vasca contenente un liquido opaco e una piattaforma immersa o scoperta) si è visto che un ratto sano immerso in acqua opaca gira in tondo cercando un’uscita; una volta localizzata la piattaforma avrà memoria di quella localizzazione nelle prove successive e la raggiungerà direttamente. Questo è quello che viene definito apprendimento procedurale di esplorazione spaziale. Un ratto con asportazione dell’emi cervelletto destro non esplora
NEL PRIMO E NEL’UTLIMO TASK GLI ASTERISCHI SI PRESENTANO IN MODO RANDOM, DAL SECONDO AL QUINTO SI PRESENTANO SECONDO UNA SEQUENZA PRESTABILITA Dalla mano sinistra a quella destra possiamo notare una riduzione nei tempi di reazione nei pazienti di controllo, quindi emerge un apprendimento di tipo procedurale anche qui dalla mano sinistra a quella destra siccome viene effettuato il compito prima solo con la sinistra e poi lo stesso compito con la destra. Nei pazienti cerebellari invece non notiamo una riduzione nei tempi di reazione e questo ci fa venire il dubbio che non è che non ci sia un apprendimento procedurale ma che proprio non riescono ad andare piu veloce avendo problemi motori, quello che ci fa risolvere il dubbio ovvero che in realtà NON è un problema motorio è appunto il fatto che non cambia da DX a SX nei tempi di reazioni ne di apprendimento cioè le curve sono sempre piatte e questo ci dice che in realtà non hanno proprio appreso la procedura, perché per esempio I pazienti cerebellari dx hanno un disturbo con la mano dx quindi se ci fosse un problema motorio io troverei una curva piatta con l amano dx ma una curva normale con la sx, invece troviamo che non sia cosi questo perché l’incapacità di apprendere una procedura è un processo di tipo COGNITIVO non di tipo MOTORIO. SUCCESSIVAMENTE il compito viene passato sul piano DICHIARATIVO nel senso che viene permesso di tradurre il compito da un pov dichiarativo, i pazienti chiaramente sono gli stessi. AI PAZIENTI DI CONTROLLO quando viene chiesto cosa hanno notato nelle prove dicono che gli asterischi in alcune prove si presentano in un ordine ben preciso e se gli si viene chiesto di ripeterlo loro lo ripeteranno con molta accuratezza, SE INVECE chiedete ai pazienti cerebellari DX e SX il piu delle volte rispondono che non hanno notato nulla, a volte dicono che invece si hanno notato vagamente un cambiamento ma se gli chiedete di ripetere l’ordine arrivano a malapena ad una correttezza pari al 50% che è molto probabilmente casuale. DOPO invece viene chiesto di imparare prima DICHIARATIVAMENTE la sequenza ovvero impararla prima a memoria piano piano. nella PRIMEN TRE PROVE gli asterischi si presentano secondo le sequenze che hanno imparato, nel QUARTO e nel QUINTO si presentano in maniera random e nella SESTA invece la sequenza torna ad essere quella che hanno imparato. I soggetti di controllo hanno tempi di reazione molto rapidi quando gli asterischi si presentano secondo la sequenza conosciuta, si alzano quando si presentano invece secondo la sequenza sconosciuta e si abbassano di nuovo quando compaiono secondo la sequenza sia con mano DX che SX. Nei pazienti cerebellari, notiamo un rallentamento notevole dei tempi di reazione ma il comportamento comunque è simile a quello dei pazienti di controllo; quindi, possiamo dire che il cervelletto interviene nell’apprendimento di procedure visuo-spaziali e visuo- motorie (come in questo caso) e se la lesione avviene DOPO l’acquisizione quest’ultima non viene persa, ovvero cio che si è imparato precedentemente. Qui invece vediamo che i pazienti con OCD si comportano molto similmente a quelli cerebellari. Sia nella dislessia che nel OCD sono state segnalate delle alterazioni cerebellari. Quindi possiamo affermare che si può avere un’alterazione dell’apprendimento procedurale in pazienti con alterazioni cerebellari.
Cosa succede se ad una popolazione di pazienti cerebellari viene somministrata una batteria neuropsicologica molto estesa (memoria verbale, esecutive, abilità viso- spaziali, attenzione, livello intellettivo, sequenze)? I pazienti cerebellari sono stati sottoposti a diversi test cognitivi, fra cui task di memoria visuo-spaziale, memoria verbale, funzioni esecutive, abilità visuo- spaziali, attenzione, prassia, sequenze, linguaggio e livello intellettivo. Successivamente sono stati messi insieme i risultati nel seguente grafico: SE guardiamo l’andamento ci sono tutti valori negativi, ci troviamo in una situazione in cui tutti i domini sono deficitari quasi come se fossero pazienti con grave ritardo cognitivo, solo il livello intellettivo non rimane deficitario e questo ci suggerisce che non abbiamo a che fare con pazienti deteriorati cognitivamente quindi i PAZIENTI CEREBELLARI hanno dei deficit piu importanti in specifiche aree come nella memoria visuo-spaziale, linguaggio, funzioni esecutive, attenzione, abilità visuo spaziale, apprendimento procedurale* ( aggiungere grafico) ma NON hanno un deficit intellettivo. La parte cognitiva in questi pazienti ovviamente non è dato dal cervelletto ma dai RAPPORTI tra cervelletto e corteccia e i rapporti sono caratterizzati dall’esistenza dai segregati e paralleli. Noi abbiamo una serie di lobuli e ogni lobulo ha la sua funzione data da afferenze e efferenze varie, abbiamo una popolazione con lesioni focali quindi con lesioni in parti diverse del cervelletto quindi il quadro di quelle funzioni elencate non sono proprie DI TUTTI i pazienti cerebellari ma ne hanno solo ALCUNE ovvero quelle interessate dalla lesione, nello studio sono stati messi i pazienti tutti insieme senza distinguerli l’uno dall’altro quindi abbiamo in insieme di pazienti che hanno lesioni in un punti del cervelletto diverse e dal grafico non possiamo cogliere le differenze tra una lesione ed un'altra. Quello che capiamo è che il cervelletto però INTERVIENE (è coinvolto) su TUTTE quelle funzioni ma non insieme allo stesso tempo, dipende dalla lesione. . Se differenziamo fra lesioni tra LOBO : ANTERIORE ( + motorio ) POSTERIORE (+ cognitivo ) abbiamo dei risultati differenti LA LESIONE POSTERIORE da più problemi perché è legata di più alle funzioni cognitive. Infatti, nel seguente grafico si può notare che i pazienti con lesioni posteriori vanno peggio nei compiti cognitivi rispetto ai pazienti anteriori
Viene valutata attraverso la somministrazione di uno stimolo elettrico a livello del pollice ma di tanto in tanto senza preavviso lo stimolo veniva dato al mignolo (stimolo deviante ). In un soggetto normale, quando arriva lo stimolo deviante, in corteccia si genera un potenziale dei mismatch negativi (la corteccia rileva che c’è un’incongruenza tra quello che si aspettava e quello che sta succedendo). È un potenziale che si eroga al livello pre-attentivo, cioè, avviene prima dell’elaborazione cosciente. In un paziente con una lesione cerebellare a DX si applica lo stimolo alla mano SX (che è connessa con il cervelletto SX che in questo caso non ha la lesione) e nella corteccia cerebrale DX si hanno i potenziali di mismatch. Al contrario, se stimolo la mano DX (connessa con il cervelletto DX che ha la lesione) nella corteccia cerebrale SX il potenziale di mismatch negativo non c’è. In presenza di una lesione cerebellare la corteccia cerebrale non è in grado di rilevare al livello pre-attentivo che c’è una discrepanza tra quello che si aspetta e quello che sta succedendo. In questo caso lo stimolo era tattile e inaspettatamente almeno una volta veniva omesso. In soggetti normali:
- In corteccia quando lo stimolo viene omesso la corteccia non risponde ma quando riprende risponde
- Nel cervelletto al contrario la risposta più grande si ha quando c’è l’omissione. Questo dimostra che il cervelletto risponde di più quando c’è qualcosa che devia rispetto alla sua predizione e se viene lesionato non è più in grado di evidenziare l’alterazione della sequenza. Uno stesso esperimento è stato eseguito omettendo però lo stimolo invece di inserire uno stimolo deviante, gli sperimentatori hanno notato che quando lo stimolo veniva omesso comunque i neuroni del cervelletto scaricavano mentre NON scaricavano i neuroni della corteccia somato-sensitiva. Anzi i neuroni del cervelletto scaricano più durante l’omissione dello stimolo rispetto a quando lo stimolo effettivamente c’è. Perché il cervelletto si attiva nella fase di omissione dello stimolo? Perché esso rileva un errore rispetto a quello che viene appreso (ovvero alla frequenza di stimoli che ci si aspetta) e quello che poi realmente succede, cioè siccome lo stimolo viene omesso il cervelletto si attiva poiché teoricamente sarebbe dovuto esserci uno stimolo che però non c’è. IDENTIFICAZIONE E GENERAZIONE DI SEQUENZE Sequenze visuospaziali: studio con soggetti con lesioni al lobo anteriore e posteriore da cui è emerso che i soggetti cerebellari non mostrano apprendimento delle procedure sulle sequenze visuo-spaziali; dunque, si deduce che il cervelletto potrebbe avere un ruolo nell’elaborazione sequenziale. Attraverso le sequenze visuospaziali in soggetti con lesioni cerebellari sia a destra che a sinistra si osservava l’assenza di riduzione dei tempi di reazione, deficit di natura cognitiva e non motoria perché non riguardava solo la zona del corpo interessata dalla lesione. In un altro studio viene applicata una stimolazione magnetica transcranica (crea una sorta di lesione virtuale quindi la zona stimolata per un certo periodo di tempo non funziona). Il soggetto guarda lo sperimentatore che doveva individuare un percorso per prove ed errori e poi lui stesso doveva
individuare lo stesso percorso oppure uno nuovo. Senza stimolazione la % di errori nel percorso nuovo era leggermente maggiore di quella nel percorso vecchio; con stimolazione cerebellare (dopo l’osservazione) se dovevano svolgere la sequenza vecchia (osservata prima della stimolazione) la % di errori era significativamente inferiore rispetto alla sequenza nuova. Quindi anche in questo caso la lesione permette il permanere dell’apprendimento della sequenza avvenuto prima ma lo svolgimento/apprendimento della sequenza nuova è compromesso. Inoltre, questi ricercatori hanno messo a confronto quello che succedeva se stimolavano il cervelletto o la corteccia prefrontale dorsolaterale (regione molto implicata nelle funzioni esecutive). L’incorr ect span coincide con la lunghezza delle sequenze sbagliate (più è lunga maggiore è il deficit). Nei soggetti di controllo lo spanning incorretto per sequenze nuove e vecchie era abbastanza sovrapponibile. Nei soggetti con lesioni virtuali del cervelletto c’è una grande differenza tra sequenze vecchie e nuove; il silenziamento del cervelletto si evince nelle nuove sequenze che non riesce ad apprendere, mentre le vecchie le ha apprese prima della stimolazione. Nei soggetti con lesioni virtuali della corteccia prefrontale dorsolaterale le due colonne sono sovrapponibili anche se comunque si hanno un numero più alto di sequenze non corrette rispetto ai soggetti di controllo. Significa che, se questa zona non funziona si ha una compromissione sia per le sequenze vecchie che per quelle nuove. Gli errori perseverativi presentano gli stessi risultati che per lo spanning incorretto. Sequenze temporali: tramite le cuffie viene trasmesso ai soggetti uno stimolo sonoro ed ogni volta che ricevevano lo stimolo con un pennino dovevano battere su una tavoletta grafica in modo che la risposta fosse registrata. I suoni venivano dati ogni 500ms ma una percentuale modificava l’intervallo temporale quindi 490ms-510ms oppure 450ms-550ms. I soggetti di controllo battono coerentemente con il suono e si adeguano alle variazioni, anche nel range dei cambiamenti non percepiti coscientemente (variazioni di 10ms) riescono ad adeguarsi.
Sappiamo che abbiamo delle aree specifiche del cervelletto che sono connesse con aree specifiche della corteccia. A seconda dei network alterati si avranno certi tipi di sintomi (perché abbiamo una topografia ben precisa e un’organizzazione funzionale delle funzioni cognitive). Una patologia cerebellare determina una difficoltà nella capacità di capire che uno stimolo è predicibile. Dato che il cervelletto mette insieme le informazioni che arrivano dall’ambiente esterno e da quello interno, questo fa sì che il cervelletto si crei dei modelli interni che permettono al cervelletto di predire cosa avverrà dopo. In questo modo il cervelletto può allertare la corteccia che sa se il compito è svolto bene o se si deve aspettare qualcosa di diverso e quindi modificare le aree in corteccia. Nel momento in cui avviene qualcosa di diverso rispetto a quello predetto dal modello interno, il cervelletto avvisa la corteccia (segnale di errore) che qualcosa deve essere modificato per adattarsi alla nuova situazione. DISREGOLAZIONE AFFETTIVA (cervelletto emotivo) Non possiamo considerare il cervelletto come entità isolata; in particolare si parla di connessioni cerebro-cerebellare. Quali elementi abbiamo per ipotizzare il ruolo del cervelletto nella regolazione emozionale?
- Esiste un cervelletto limbico lavora in connessione con la corteccia e il verme e il nucleo fastigio sono connessi con il sistema limbico. Soprattutto il verme posteriore è chiamato cervelletto limbico, e interviene
nei compiti emozionali.
- Esiste una topografia cerebellare per le componenti emozionali studi su soggetti sani hanno evidenziato come si attivano diversi lobuli a seconda dell’emozione presentata nel compito emozionale. Quindi al livello cerebellare c’è una topografia ben precisa per le emozioni.
- Esistono alterazioni cerebellari in patologie psichiatriche a seconda delle aree di lesione si possono avere disturbi simil autistici, simil schizofrenici e simil bipolari
- Esistono disturbi comportamentali/emozionali in patologie cerebellari in caso di lesioni cerebellari possiamo distinguere sintomi che appartengono a vari domini emozionali divisi in positivi (soggetto fa qualcosa) e negativi (soggetto evita di fare qualcosa). Ruolo del cervelletto nel controllo emozionale Uno studio effettuato con un Doppler transcranico , che permette di valutare il flusso all’interno dei vasi presenti nel cranio che portano sangue al cervello, attraverso l’osservazione dell’arteria cerebrale media che irrora la corteccia ha dimostrato che in soggetti normali quando guardano immagini a valenza negativa c’è un netto incremento del flusso dell’arteria cerebrale media di dx. In un compito di finger tapping nei pazienti con lesione dell’emisfero sx (mano dx) sia nei controlli che nei cerebellari si registra un aumento di flusso dell’arteria cerebrale media di sx. In un compito di fluenza verbale sia nei controlli che nei cerebellari si registra un aumento di flusso dell’arteria cerebrale media di sx. In un compito di discriminazione visuo-spaziale si registra sia nei controlli che nei cerebellari un aumento del flusso dell’arteria cerebrale media di dx. Cosa succede se ai controlli e ai cerebellari si mostrano immagini a valenza negativa, positiva, neutra?
- Immagine neutra non elicita reazione (flusso arteria media DX e SX è equivalente) né dai controlli né dai cerebellari.
- Immagine valenza negativa nei cerebellari non c’è differenza di aumento di flusso arteria DX e SX; nei controlli si ha un aumento di flusso nell’arteria cerebrale media di DX (come ci si aspettava). Questo dimostra come i pazienti cerebellari non reagiscono all’emozione negativa.
vinto/perso. In una condizione sperimentale ( feedback parziale ) il soggetto vede solo la ruota che ha scelto, evocando una sensazione di disappunto. Nell’altra condizione sperimentale ( feedback completo ) il soggetto sceglie una ruota e vede cosa succede sia in quella che ha scelto che nell’altra, evocando una sensazione di rimpianto. Nei pazienti cerebellari e nei soggetti di controllo ci si rende conto che questi diventano più accorti, facendo scelte via via più equilibrate per minimizzare il rimpianto, scegliendo le ruote dove si ha maggiore probabilità di vittoria anche se si vince di meno (anticipazione del rimpianto). Si osserva che la conduttanza cutanea aumenta in seguito al rimpianto (reazione normale). Dai risultati emerge che la relazione tra corteccia orbitofrontale e sistema limbico funziona, perché i soggetti capiscono di aver avuto una risposta non adeguata. In una scala Likert il soggetto deve dare una valutazione emozionale: i controlli provano una sensazione di rimpianto più intensa rispetto ai pazienti cerebellari, in quanto questi non sono in grado di riconoscere nell’immediato le emozioni negative. L’amigdala, che risponde a stimoli negativi, funziona normalmente elaborando lo stato emozionale. Tuttavia, il cervelletto confronta stimoli esterni ed interni, permettendo l’automonitoraggio dello stato emozionale; se questo non funziona anche l’automonitoraggio sarà compromesso. Dunque, una lesione cerebellare altera la percezione cosciente del proprio stato emotivo negativo. Neuromodulazione cerebellare Si sta studiando la possibilità di modulare i circuiti cerebello-corticali , modificandone il funzionamento con tecniche di stimolazione non invasiva, per vedere quali effetti ha in termini di ricadute nel comportamento e di implicazioni terapeutiche. Test di regolazione delle emozioni: i soggetti vengono sottoposti a stimolazione magnetica transcranica applicata in una di queste condizioni: cervelletto, occipitale, o sham. Si valuta attraverso un questionario il tono dell’umore. Se i soggetti non sono sottoposti ad immagini negative non si notano differenze tra il pre e post stimolazione. Mentre, nel caso opposto si osserva che a livello del cervelletto lo score dell’umore negativo aumenta notevolmente. In un altro caso si utilizza la stimolazione elettrica (tDCS) e si valuta se i pazienti sono in grado di riconoscere le emozioni di alcuni volti, sotto stimolazione anodica (eccitatoria) o catodica (inibitoria) o sham. Si osserva che nelle prime due condizioni si riducono i tempi di reazione nel riconoscimento delle espressioni negative. Questo miglioramento è specifico per la capacità di riconoscimento. Stesso task è stato applicato con il riconoscimento del linguaggio del corpo. In questo caso la stimolazione può essere data a livello del cervello o dell’emisfero sinistro del cervelletto o della corteccia visiva. Se si confronta la percentuale di accuratezza tra il riconoscimento di una postura che comunica felicità rispetto ad una che comunica rabbia, i soggetti stimolati al livello del cervelletto sono meno accurati nel riconoscere la rabbia. Il cervelletto è utile per fare previsioni ed entrare in stato di allerta ; questo spiega perché è maggiormente coinvolto nelle emozioni negative.
Neuromodulazione cerebellare come approccio terapeutico: soggetti cerebellari assegnati a due gruppi. Durante la prima fase di stimolazione, il primo gruppo riceveva una stimolazione anodica mentre il secondo una stimolazione sham. Durante la seconda fase di stimolazione entrambi i gruppi ricevevano una stimolazione anodica. I soggetti venivano testati sia in seguito alle due fasi di stimolazione, sia una terza volta dopo 52 settimane senza essere stati sottoposti a stimolazione. Al tempo 1 venivano somministrate due scale (SARA e ICARS) che valutano i sintomi cerebellari motori e il punteggio permette nel tempo di seguire il decorso della malattia. Un’altra scala (CCASS) valutava, invece, la sindrome cognitiva affettiva cerebellare , mentre la SF-36 valutava la condizione di benessere della persona, attraverso domini come stato e dolore fisico, situazione mentale, interazioni sociali, con lo scopo di seguire nel tempo le variazioni della percezione della propria qualità di vita. Nelle scale motorie al T1 si nota che i soggetti con stimolazione anodica hanno una riduzione dei disturbi motori; al T3 i sintomi motori si riducono in entrambi, ma significativamente più ridotti in pazienti con doppia stimolazione anodica. Nella scala affettiva al T1 presentano un miglioramento solo i pazienti che hanno ricevuto una stimolazione anodica; al T3 migliorano entrambi ma il miglioramento è significativamente superiore nei soggetti che hanno ricevuto una doppia stimolazione. Stessa cosa si verifica nella scala di valutazione della qualità di vita. Dunque, a 52 settimane il miglioramento viene mantenuto. In un eye test è stato osservato che nei pazienti cerebellari, in seguito a stimolazione anodica, i tempi di reazione nel riconoscimento dell’emozione attraverso lo sguardo si riducono. La neuromodulazione è stata applicata anche ai circuiti cerebello-corticali di pazienti con patologie psichiatriche (autismo e schizofrenia) che presentano alterazioni cerebellari. Nei bambini con disturbo dello spettro autistico è stato osservato che, in seguito a tDCS, si verificava una riduzione in irritabilità, ritiro sociale, iperattività. Questi pazienti presentano un’ alterazione del nucleo dentato sinistro e la sua comunicazione con le aree corticali ; inoltre prove recenti hanno fatto emergere come nei soggetti con diagnosi di ASD vi sia una riduzione nel numero e nelle dimensioni delle cellule del Purkinje , in assenza di cambiamenti citoarchitettonici facendo intendere come queste cellule riescano a nascere, ma vadano poi a deperirsi. Data l’importanza inoltre di tali cellule nell’equilibrio eccitazione/inibizione, il loro intaccamento è un dato a supporto di una delle teorie eziologiche dell’ASD: il disequilibrio E/I ; tale mancanza di equilibrio sarebbe data, in parte, anche dall’assenza di un adeguato numero di cellule del Purkinje che risultano essere un punto chiave nella trasmissione inibitoria, portando ad un eccesso di eccitazione cerebrale. Inoltre, è stata osservata un’ipoplasia del verme , che correla con la gravità dei comportamenti ripetitivi, deterioramento sociale e regolazione emozionale.
