Recupero della destrezza manuale dopo lesione del tratto corticospinale
GIOVANNI ROSSI
NOTE
E NOTIZIE - Anno XV – 21 gennaio 2017.
Testi pubblicati sul sito
www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind
& Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a
fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta
settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in
corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento è oggetto di
studio dei soci componenti lo staff dei
recensori della Commissione Scientifica
della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
Esistono due orientamenti principali nelle terapie rigenerative sperimentali finalizzate al recupero funzionale in pazienti con paralisi dovuta a danno cerebrale o spinale: promuovere la riparazione dei tratti piramidali corticospinali o facilitare la compensazione da parte di altre vie motorie discendenti. Un gruppo di ricerca giapponese ha condotto una sperimentazione su scimmie con danno neuromotorio spinale parziale allo scopo di stabilire quale delle due strategie sia maggiormente fondata in termini di realtà neurofunzionale, e perciò abbia maggiori probabilità di efficacia terapeutica.
I ricercatori hanno impiegato, in scimmie con danno parziale del midollo spinale, vettori virali doppi per bloccare reversibilmente e selettivamente i neuroni propriospinali, ossia una delle principali popolazioni di cellule nervose intercalate fra il comando delle cellule motorie corticali e la risposta esecutiva dei motoneuroni spinali.
Con questo metodo, i ricercatori hanno dimostrato un ruolo causale della via mediata dalle cellule nervose propriospinali nel promuovere il recupero della destrezza manuale dopo la lesione.
(Tohyama T., et al. Contribution
of propriospinal neurons to recovery of hand dexterity after corticospinal
tract lesions in monkeys. Proceedings of
the National Academy of Sciences USA – Epub ahead of print doi:
10.1073/pnas.1610787114, 2017).
La provenienza degli autori è la
seguente: Department of Developmental Physiology, National Institute for
Physiological Sciences, Okazaki (Giappone); Department of Rehabilitation
Medicine, Graduate School of Medicine, Keio University, Tokyo (Giappone);
Section of Viral Vector Development, National Institute for Physiological
Sciences, Okazaki (Giappone); Department of Molecular and System Biology,
Graduate School of Biostudies, Department of Neuroscience, Graduate School of
Medicine and Faculty of Medicine, Kyoto University, Kyoto (Giappone); The
Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI), Hayama (Giappone);
Department of Molecular Genetics, Institute of Biomedical Sciences, Fukushima
Medical University School of Medicine, Fukushima Medical University School of
Medicine, Fukushima (Giappone).
Storicamente, dalla ripresa in età moderna degli studi autoptici che si fa risalire a Mondino de’ Liuzzi e si illustra con gli splendidi disegni dell’encefalo umano di Leonardo da Vinci, si è ritenuto che la corteccia cerebrale fosse responsabile solo di funzioni mentali coscienti di alto livello di astrazione, fino alla metà del diciannovesimo secolo quando il neurologo inglese John Hughlings Jackson avanzò l’ipotesi di un ruolo causale nel movimento della corteccia anteriore al solco centrale. Controversa ed avversata a lungo, l’idea nasceva dall’osservazione clinica di pazienti affetti da crisi epilettiche caratterizzate da movimenti involontari in forma di spasmi che ricordavano frammenti di azioni finalizzate volontarie. Durante ciascun episodio epilettico i movimenti involontari sembravano diffondersi lungo il corpo secondo una sequenza temporale fissa, che variava da paziente a paziente secondo uno schema che ancora oggi è riportato nei testi di neurologia con la definizione eponima di marcia jacksoniana. Jackson aveva compreso che l’attività neurale parossistica generata dai foci epilettici localizzati in vicinanza del solco centrale era responsabile di queste crisi motorie. Il neurologo inglese, ritenendo che il controllo del movimento fosse affidato ad una definita regione corticale dove gruppi di neuroni topograficamente specifici attivano i vari segmenti del corpo, insieme con Paul Broca e Karl Wernicke ha gettato le basi per i primi studi di localizzazione funzionale della corteccia cerebrale umana. Successivamente, gli studi di Gustav Fritsch, Eduard Hitzig e David Ferrier dimostrarono l’evocazione circoscritta e controlaterale di movimenti per stimolazione elettrica della corteccia. Ma nel Novecento, solo dopo le ricerche di Clinton Woolsey sull’organizzazione corticale di varie specie animali, si poté giungere alla precisa somatotopica corticale umana definita dal neurofisiologo e neurochirurgo canadese Wilder Penfield con Rasmussen ed altri collaboratori[1]. Grazie a queste conoscenze, e introducendo il metodo della registrazione cronica con microelettrodi, Herbert Jasper prima ed Edward Evarts poi[2], avviarono negli anni Cinquanta quegli studi che hanno consentito di dimostrare che la corteccia motoria gioca un ruolo di assoluta importanza nella genesi dei movimenti. I progressi straordinari compiuti nei decenni successivi ci portano fino alle importanti acquisizioni ottenute da Giacomo Rizzolatti e la sua scuola[3].
Il tratto corticospinale o piramidale è la struttura anatomica che consente il controllo diretto della corteccia cerebrale sui centri motori del midollo spinale ed ha un omologo nella via corticobulbare o corticonucleare che forma sinapsi con i neuroni motori del tronco encefalico. Il tratto corticospinale non origina esclusivamente dalla corteccia motoria, ma è costituito da contingenti di fibre provenienti da aree corticali diverse. La componente che specificamente proviene dai neuroni piramidali del V strato della corteccia motoria primaria non supera il 20-30% dell’intero fascio, ma è costituita dagli assoni di maggior diametro. Numerosi altri assoni originano diffusamente dalla corteccia del lobo frontale, in particolare dalla corteccia premotoria e dall’area motoria supplementare. Molti assoni della corteccia motoria terminano nel corno ventrale del midollo spinale; in particolare, nei segmenti spinali che mediano i movimenti fini e precisi delle mani e delle dita, terminano nella parte laterale del corno ventrale in stretto rapporto con i gruppi motoneuronici. Solo una piccola percentuale stabilisce rapporti monosinaptici diretti con gli α-motoneuroni del midollo spinale.
In una proporzione compresa fra il 40% e il 60% i cilindrassi del tratto corticospinale provengono dai neuroni delle aree parietali, quali l’area 3a, l’area 5 del lobo parietale superiore e la SII dell’opercolo parietale. La maggioranza delle fibre parietali dirette al midollo spinale termina però negli strati più profondi del corno dorsale.
Le cellule nervose corticomotorie sono attive in rapporto alla forza di contrazione dei muscoli agonisti del movimento; è invece meno chiaro e definito il rapporto fra l’attività di queste cellule e l’ampiezza del movimento. Un dato elettrofisiologico supporta la visione del loro ruolo delineata dalla neurofisiologia classica: l’attività di questi neuroni corticali precede quella elettromiografica di un tempo che varia dai 50 ai 100 millisecondi, suggerendo un ruolo della corteccia motoria nella genesi piuttosto che nel monitoraggio del movimento.
Si ritiene che la connessione diretta fra corteccia motoria e motoneuroni spinali sia essenziale per il controllo dei movimenti fini e precisi della mano, quali quelli necessari per una prensione efficace nei primati, inclusa la nostra specie. È stato però riportato che, anche dopo lesioni del tratto corticospinale nei segmenti C4-C5, la prensione di precisione si recupera ampiamente entro 1-3 mesi, suggerendo che il recupero dipende dalla trasmissione attraverso neuroni intercalati in aree rostrali al livello del danno. In particolare, sarebbero importanti i neuroni propriospinali nei segmenti cervicali medi.
Una diretta evidenza di tale ipotesi non era stata ancora fornita quando Takamichi Tohyama e colleghi hanno concepito il loro studio realizzato mediante un metodo di blocco selettivo e reversibile di una via nervosa centrale. In pratica, per ottenere una diretta evidenza del contributo delle popolazioni neuroniche propriospinali, i ricercatori hanno impiegato in sei scimmie con lesione del tratto corticospinale nei neuromeri C4-C5, una procedura di blocco selettivo e reversibile mediante doppi vettori virali del tratto di sostanza bianca diretto ai neuroni propriospinali. In quattro scimmie che mostravano un recupero quasi completo o parziale della funzione motoria, il blocco della trasmissione a questa popolazione neuronica determinava una parziale compromissione della precisione dell’atto di prensione. Nelle altre due scimmie le lesioni del tratto corticospinale sono state prodotte sotto blocco continuo della trasmissione propriospinale, che è perdurata l’intero periodo dell’osservazione post-operatoria (3 – 4.5 mesi). In queste scimmie, non si è ottenuto il recupero della prensione di precisione.
Questi risultati, per il cui dettaglio si rinvia al testo integrale del lavoro originale, forniscono un’evidenza diretta del contributo causale dei neuroni propriospinali al recupero della destrezza manuale dopo lesione corticospinale. La sperimentazione ha anche chiaramente dimostrato che la trasmissione delle cellule nervose propriospinali è necessaria per promuovere la fase iniziale della guarigione, ma che il contributo di questi neuroni è solo parziale una volta che il recupero è stato ottenuto.
L’autore della nota ringrazia la
dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla
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