PROGRESSI DELLA SCIENZA CHE STUDIA IL CERVELLO Aggiornamento 2008

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1 PROGRESSI DELLA SCIENZA CHE STUDIA IL CERVELLO Aggiornamento 2008 Introduzione di Eve Marder, PhD La relazione tra arte e cognizione Saggio di Michael S. Gazzaniga, PhD La stimolazione cerebrale profonda: nuovi sviluppi di Mahlon R. DeLong, MD, e Thomas Wichmann, MD

2 PROGRESSI DELLA SCIENZA CHE STUDIA IL CERVELLO Introduzione di Eve Marder, PhD La relazione tra arte e cognizione Saggio di Michael S. Gazzaniga, PhD La stimolazione cerebrale profonda: nuovi sviluppi di Mahlon R. DeLong, MD, e Thomas Wichmann, MD Aggiornamento 2008

3 THE EUROPEAN DANA ALLIANCE FOR THE BRAIN EXECUTIVE COMMITTEE William Safire, Chairman Edward F. Rover, President Colin Blakemore, PhD, ScD, FRS, Vice Chairman Pierre J. Magistretti, MD, PhD, Vice Chairman Carlos Belmonte, MD, PhD Anders Björklund, MD, PhD Joël Bockaert, PhD Albert Gjedde, MD, FRSC Sten Grillner, MD, PhD Malgorzata Kossut, MSc, PhD Richard Morris, Dphil, FRSE, FRS Dominique Poulain, MD, DSc Wolf Singer, MD, PhD Piergiorgio Strata, MD, PhD Eva Syková, MD, PhD, DSc Executive Committee Barbara E. Gill, Executive Director La European Dana Alliance for the Brain (EDAB) riunisce circa 183 tra i più grandi specialisti delle neuroscienze di 27 paesi, compresi 5 premi Nobel, che si sono dati come obbiettivo di sensibilizzare il pubblico sull importanza della ricerca sul cervello. Fondata nel 1997, questa organizzazione è attiva a vari livelli dal laboratorio di ricerca fino al pubblico. Per ulteriori informazioni: The European Dana Alliance for the Brain Dr. essa Béatrice Roth, PhD Centre de Neurosciences Psychiatriques Site de Cery 1008 Prilly / Lausanne Contact.Edab@hospvd.ch Copertina: Keystone

4 PROGRESSI DELLA SCIENZA CHE STUDIA IL CERVELLO Aggiornamento 2008 La relazione tra arte e cognizione 5 Introduzione di Eve Marder, PhD Presidente della Society for Neuroscience 11 La relazione tra arte e cognizione di Michael S. Gazzaniga, PhD 17 La stimolazione cerebrale profonda: nuovi sviluppi di Mahlon R. DeLong, MD, e Thomas Wichmann, MD I progressi della ricerca sul cervello nel Le patologie che appaiono nel corso dell infanzia 33 I disturbi del movimento 41 Le lesioni del sistema nervoso 49 Neuroetica 57 Le malattie neuroimmunologiche 65 Il dolore 71 I disturbi psichiatrici, del comportamento e le dipendenze 81 I disturbi sensoriali e delle funzioni corporee 89 Cellule staminali e neurogenesi 97 I disturbi del pensiero e della memoria 107 Referenze 117 Immaginate un mondo...

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6 Introduzione di Eve Marder, PhD Presidente della Society for Neuroscience È in veste di ricercatrice fondamentale senza preconcetti che affronto senza remore questo aggiornamento. Esso riassume i recenti progressi nel campo delle neuroscienze che sono di primaria importanza per noi e per le nostre famiglie, per il nostro presente e il nostro futuro. Come scienziata ho avuto il privilegio di occuparmi dei problemi fondamentali delle neuroscienze, come ad esempio la regolazione omeostatica, cioè il mantenimento costante della funzione neuronale nel corso della vita. In questo contesto ho capito l utilità che il mio lavoro poteva avere per i ricercatori che si occupano di problemi clinici come ad esempio l epilessia 1, 2. Come figlia ho potuto osservare, con immenso stupore, mio padre recuperare la salute dopo un trauma cerebrale causato da un incidente stradale. È incredibile come si sia ricostituito il suo cervello di 76 anni. Dopo sette anni una persona che lo incontra per la prima volta non immaginerebbe mai le gravi lesioni che ha subito. Il suo ristabilimento testimonia la straordinaria abilità del cervello umano di recuperare, ma evidenzia anche le grandi competenze del chirurgo. Restano invece misteriosi le ragioni e i meccanismi del suo completo risana mento. Sapendo quanto sono limitate le nostre conoscenze, non c è nulla di più sconcertante per un neuroscienziato che vedere un amico o un famigliare colpito da trauma o da una malattia del cervello. Tutti i progressi descritti in questo aggiornamento sono quindi per me un piccolo segno di speranza. Come scienziata ricercatrice all università mi occupo tra l altro di un corso sui fondamenti delle neuroscienze di base e delle loro applicazioni sia sulle questioni cliniche e sia sui problemi quotidiani. Come insegnante trovo molto soddisfacente il numero di volte in cui dei dettagli apparentemente 5

7 oscuri studiati dalla ricerca fondamentale preparano il terreno ai progressi clinici. Mi rallegrano molto anche i numerosi casi in cui lavori perseguiti a lungo da ricercatori fondamentali concretizzano dei progressi portando un beneficio reale ai pazienti. Le neuroscienze possono trovare delle applicazioni agli ambiti più disparati del nostro quotidiano. Prendiamo un esempio semplice: perché degli individui che crescono in famiglie diverse diventano pittori, musicisti o ballerini? Tutti abbiamo notato una specie di predisposizione che si potrebbe qualificare come «eredità familiare» in relazione all arte. È una questione di geni, di immersione precoce e di esercizio o di entrambi? Si ritiene che i matematici e i fisici siano dotati per la musica. Esiste veramente una relazione tra le aree corticali che permettono di formulare dei pensieri astratti e la musica? Educando i nostri figli all arte favoriamo lo sviluppo di altre competenze cognitive? Questi esempi molto concreti sono stati discussi da un gruppo di persone all interno del consorzio Arte e Cognizione della Dana. Ma le neuroscienze cercano anche risposte a numerose malattie, come le patologie che colpiscono i bambini. L autismo, il disturbo da deficit di attenzione e iperattività, il ritardo mentale, ecc., sono tra le malattie neurologiche più strazianti. Sono devastanti anche le patologie neurodegenerative che colpiscono l adulto, come la corea di Huntington, il morbo di Parkinson e il morbo di Alzheimer. Recenti studi dimostrano l importanza della genetica nella comprensione delle cause di alcune di queste malattie. Decenni di lavoro sui meccanismi genetici di base forniscono ai ricercatori gli strumenti che permettono di studiare le interazioni tra la moltitudine di geni che intervengono nelle complesse malattie dell uomo. Lo stesso messaggio emerge dai recenti lavori sui tumori cerebrali: lo studio delle vie cellulari di segnalazione che controllano la crescita e la proliferazione di numerosi tipi di cancro, compresi i tumori cerebrali, permette di intravedere nuovi trattamenti per i gliomi e per altri tipi di tumori cerebrali. 6 Grazie alla rapidità dell intervento chirurgico, il cervello di mio padre ha recuperato. I recenti progressi elencati in questo aggiornamento, realizzati nell ambito degli incidenti cerebrovascolari, dimostrano che la rapidità dell intervento è decisiva per la protezione di un cervello che ha subito sia un incidente cerebrovascolare sia un attacco ischemico transitorio che apparentemente ha minori conseguenze neurologiche. Gli interventi rapidi realizzati dopo un incidente ischemico transitorio, infatti, riducono il rischio di

8 ulteriori e più importanti ictus nelle settimane che seguono i primi segnali di un evento ischemico neurologico. Nelle patologie che riguardano l uomo, può essere particolarmente difficile trasporre le intuizioni e le scoperte realizzate sui modelli animali alla pratica clinica. Garantire la qualità e il rigore dei test clinici è talvolta difficile. A questo scopo l International Campaign for Cures of Spinal Cord Paralysis ha elaborato nuovi criteri di inclusione e di valutazione per i test clinici di trattamento delle lesioni midollari. L importanza di questi criteri è altrettanto rilevante quando si tratta di valutare un qualsiasi trattamento neurologico o psichiatrico per l uomo. Introduzione Nel corso del 2007 c è stata un esplosione d interesse per le domande nate da una giovane disciplina, la neuroetica, alla quale l American Journal of Bioethics consacra tre numeri l anno. Quattro soggetti hanno sollevato particolare attenzione: la commercializzazione di dispositivi basati sulle conoscenze del cervello in grado di identificare se una persona dice la verità, la stimolazione profonda del cervello nel trattamento della depressione, lo studio genetico della dipendenza e l imaging cerebrale. In questi ambiti siamo confrontati con le conseguenze impreviste e spinose dello sviluppo di tecnologie che in prima analisi erano destinate alla diagnosi e al trattamento dei disturbi cerebrali. Problemi di questo tipo sorgono contemporaneamente ai notevoli progressi della biologia delle cellule staminali, che forse un giorno ci solleveranno dalle controversie sull uso delle cellule staminali embrionali. Le interazioni tra il sistema immunitario e il sistema nervoso diventano sempre più tangibili. Un interazione particolarmente evidente si osserva nella sclerosi multipla. In questa malattia i fattori genetici e ambientali favoriscono l attacco da parte del sistema immunitario della guaina di mielina che avvolge le cellule neuronali. Recenti studi hanno dimostrato un legame tra diversi geni del sistema immunitario e il rischio di sviluppare la sclerosi multipla. Affascinanti scoperte suggeriscono anche l importante nesso tra la vitamina D, l esposizione al sole (che aumenta la sintesi di questa vitamina), il sistema immunitario e la sclerosi multipla. Il sistema immunitario sembra svolgere un ruolo anche in certe sindromi di dolori cronici. I meccanismi che provocano le sindromi di dolori cronici sono spesso misteriosi, essi possono includere una risposta al dolore inadeguata che si prolunga oltre l evento iniziale. Dato che un intenso dolore cronico è molto 7

9 debilitante, è spesso difficile curarlo con successo. Occorrono quindi nuove conoscenze sull organizzazione e sulle funzioni delle vie del dolore, così come nuovi tipi di trattamento. Sono inoltre necessarie nuove terapie che possano offrire un alternativa all uso prolungato di oppiacei di cui si conosce l effetto additivo. Tra i nuovi trattamenti attualmente allo studio, il più promettente è la neurostimolazione, che consiste nell impiantare degli elettrodi nelle vicinanze del midollo spinale o più in periferia. Tale metodo tende a utilizzare la stimolazione diretta per bloccare i segnali nocicettivi prima che raggiungano il cervello. In questo aggiornamento, si potranno leggere anche affascinanti nuovi studi sul modo in cui il cervello produce la febbre in caso d infezione 3. Queste nuove scoperte si basano sulle conoscenze dei meccanismi di segnalazione cellulare di base e sono state possibili grazie alla nostra capacità di manipolare geneticamente tali meccanismi nel modello animale. Le grandi patologie psichiatriche come la schizofrenia, la depressione, la dipendenza si manifestano spesso per la prima volta nell adolescente o nel giovane adulto, un età in cui la persona dovrebbe essere pronta a dare il suo contributo alla società. Le ricerche effettuate nel 2007 annunciano un cambiamento di paradigma nella comprensione di queste malattie. Per molto tempo gli scienziati hanno cercato le cause delle patologie psichiatriche in disfunzioni biochimiche o molecolari, oggi sembra invece che i disturbi del pensiero e dell umore potrebbero essere la conseguenza di una connettività difettosa dei circuiti cerebrali, anche se i singoli neuroni funzionano normalmente. Nuove tecniche di imaging e di manipolazione genetica permettono di affinare la ricerca di geni da cui dipendono la creazione e il mantenimento dell architettura dei circuiti cerebrali atti a resistere ai cambiamenti dell ambiente. Il cambiamento di paradigma dovrebbe favorire un supporto all analisi di nuovi trattamenti e permettere di comprendere meglio i disturbi cognitivi che sono la con - seguenza della perdita di specifici componenti dei circuiti neurali, ad esempio i neuroni persi nelle patologie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer. 8 Tra le maggiori difficoltà nel trattamento delle patologie psichiatriche c è l estrema eterogeneità della popolazione. Una delle più grandi speranze per il futuro è disporre di farmaci o altri trattamenti in base alla costituzione genetica del paziente e che hanno quindi più opportunità di essere efficaci.

10 Molti giovani scienziati scelgono le neuroscienze perché attratti dalle «grandi» questioni: la natura della coscienza, la struttura del pensiero umano, la capacità dell uomo di usare il linguaggio, la capacità di apprezzare la musica, l interesse per i propri simili. Il lavoro svolto nel 2007 ci avvicina al momento in cui comprenderemo veramente cosa accade in un cervello composto di circuiti neuronali, durante lo svolgimento di un atto cognitivo complesso. Introduzione Nonostante le straordinarie conoscenze che abbiamo sul cervello sano e malato, ad ogni passo avanti intuiamo un po meglio quel che resta da capire. Per esempio, tutti abbiamo sperimentato la fatica psichica, eppure non abbiamo la minima idea del suo correlato biologico. Sappiamo che ogni cervello è unico, che ciascuno di noi ha ricordi propri e che il modo con cui ce ne serviamo per interagire con gli altri è senza uguali. Allo stesso tempo siamo convinti che le regole essenziali secondo le quali il cervello funziona appartengano non solamente al genere umano ma anche al regno animale. Concepirsi come individui nel contesto dei meccanismi biochimici, molecolari e genetici condivisi, è la più grande sfida dei prossimi anni di lavoro. 9

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12 La relazione tra arte e cognizione di Michael S. Gazzaniga, PhD Nel 2004 il consorzio Arte e Cognizione della Dana ha riunito un gruppo di neuroscienziati cognitivi provenienti da sette università statunitensi, per cercare di comprendere il rapporto tra educazione artistica e capacità cognitive. In particolare il gruppo ha cercato di esplorare in quale modo l educazione artistica sia associata a delle migliori prestazioni negli studi accademici. Sono le persone con delle spiccate capacità cognitive ad essere attratte dalle attività artistiche (musica, danza, teatro) oppure praticare un arte fin dalla più giovane età induce dei cambiamenti cerebrali favorevoli allo sviluppo di altri aspetti importanti della cognizione? Questo consorzio potrebbe fornire dei risultati che permetterebbero di comprendere meglio le relazioni esistenti tra l educazione artistica e l appren dimento in altri ambiti cognitivi. La ricerca offrirà sicuramente anche nuovi elementi che permettono di valutare le conseguenze della formazione artistica e getterà le basi utili per successivi studi. Le conclusioni preliminari ottenute in quest ambito saranno vantaggiose non solamente per i genitori, gli studenti, gli insegnanti e i neuroscienziati, ma anche per i politici e i responsabili di decisioni con ricadute istituzionali. Il rapporto del gruppo di esperti, che può essere scaricato dal sito presenta il programma di ricerca dettagliato di ciascuno dei partecipanti allo studio. Ecco una sintesi delle conclusioni dei neuroscienziati: 1. L interesse verso le arti sceniche induce un alta «motivazione» che a sua volta genera la «concentrazione necessaria» al miglioramento della prestazione stessa ma anche ad altri ambiti cognitivi. 11

13 2. Alcuni studi genetici evidenziano l esistenza di possibili geni che potrebbero spiegare le differenze individuali nell interesse per l arte. 3. Esistono dei nessi tra la formazione musicale ad alto livello e la capacità di elaborare le informazioni nella memoria a corto e a lungo termine: queste correlazioni oltrepassano l ambito musicale. 4. Nel bambino sembra esistere un legame specifico tra la pratica della musica e le competenze nella rappresentazione geometrica, ma non nelle altre forme di rappresentazione numerica. 5. Esistono delle correlazioni tra l educazione musicale e l acquisizione sia della lettura, sia dell apprendimento sequenziale. La conoscenza fonologica, uno degli indicatori centrali dell acquisizione precoce della lettura e della scrittura, è correlata con la pratica musicale e con lo sviluppo di una specifica via cerebrale. 6. Il teatro sembra rinforzare la memoria, il giovane attore sviluppa, infatti, la capacità generale di manipolare le informazioni semantiche. 7. L interesse che un adulto prova per l estetica è in relazione con una componente di apertura mentale, che a sua volta è influenzata da geni collegati alla dopamina. 8. Imparare a ballare osservando dei passi di danza è simile all impararli eseguendoli fisicamente, sia a livello di risultati sia nell attivazione dei substrati neurali che supportano lo svolgimento di azioni complesse. L apprendimento attraverso l osservazione è applicabile anche all acquisizione di altre competenze cognitive. Per la prima volta le neuroscienze cercano di capire se un attività artistica può modellare il cervello amplificando le competenze cognitive generali. La questione è di tale portata che, come per alcune patologie organiche, non mancheranno speculazioni esagerate e affermazioni fantasiose, ma come spesso accade, se non saranno fondate di sicuro esse si rivolteranno come un boomerang contro i loro autori. 12 Esiste una difficoltà particolare nelle correlazioni. Proprio la povertà e il carattere dubbioso di certi studi correlativi hanno motivato la creazione del consorzio. Non bisogna quindi dimenticare che la «correlazione», sempre

14 interessante da osservare, accompagna, confronta, e completa dei risultati, ma è la comprensione dei meccanismi che fa progredire e cambiare le cose. Sebbene gli scienziati debbano ricordare costantemente la necessità di distinguere tra correlazione e causalità, è importante evidenziare che nell ambito delle neuroscienze spesso si parte da una correlazione. Per esempio spesso si osserva che una specifica attività cerebrale può essere connessa a un particolare comportamento. Quando si tratta di decidere quale sarà la ricerca più produttiva però, è importante sapere quanto queste correlazioni siano forti oppure deboli. Molti degli studi menzionati in questo rapporto contengono delle correlazioni già rilevate in lavori precedenti, essi pongono quindi le basi per altri studi che fondandosi sulle conoscenze dei meccanismi biologici e cerebrali che sottendono queste relazioni, permetteranno di spiegarne veramente le cause. La relazione tra arte e cognizione Così come una correlazione può essere stretta o debole, anche il nesso di casualità può essere forte o debole. Si potrebbe teoricamente ammettere una causalità generale del tipo «fumare provoca il cancro», con degli studi prospettici randomizzati che dimostrano che i bambini con un attività artistica realizzano dei risultati cognitivi migliori degli altri. Per un risultato così netto, la causalità sarebbe debole, infatti la ricerca non ha ancora scoperto nemmeno uno dei meccanismi cerebrali dell apprendimento che permettono di «comprendere» in quale modo ottimizzare l educazione artistica. Non si conoscono nemmeno meccanismi generali dell apprendimento cerebrale, né gli stadi di sviluppo ai quali il cervello è particolarmente sensibile a determinate esperienze. Tra la correlazione stretta e la causalità pura, si estende un vasto e prezioso ambito di ricerca: le questioni basate sulla teoria che utilizzando i metodi delle neuroscienze cognitive, prevedono delle esperienze che dimostrano come i cambiamenti cerebrali prodotti da un attività artistica arricchiscano la vita e come questo profitto si trasponga agli ambiti che favoriscono le acquisizioni accademiche. Pur non essendo svolti a livello cellulare o molecolare, questi studi incrementano in modo significativo le nostre conoscenze. Un buon esempio in questo senso è il lavoro del consorzio a proposito della danza. Le ricerche dimostrano, infatti, che l allievo ballerino diventa un eccellente osservatore e che può imparare anche solo guardando. A 13

15 livello neuronale questo è da attribuire alla notevole sovrapposizione tra le regioni del cervello che usiamo per osservare e quelle per muoverci. Tali substrati neuronali condivisi sono più importanti quando si tratta di organizzare un azione complessa in una serie ordinata di movimenti. In futuro sarà possibile stabilire se è immaginabile trasferire le competenze di osservazione ad altri ambiti puramente accademici. Tuttavia non è una questione da poco identificare un meccanismo causale in un ambito complesso come quello dei circuiti cerebrali. Gli studi sull arte e la cognizione realizzati dal consorzio della Dana nel corso degli ultimi tre anni, hanno posto delle basi sufficientemente solide per successivi lavori. Una nuova dimensione sta aprendosi nelle neuroscienze. Scoprire come la prestazione e l apprezzamento dell arte amplifichino le competenze cognitive, permetterà di imparare meglio, di vivere più serenamente e di essere più produttivi. Ecco qualche idea per estendere gli studi presentati in questo rapporto: 1. Studi realizzati in precedenza hanno dimostrato che la musica, le arti visive, le arti drammatiche e la danza, implicano circuiti neuronali diversi. Future ricerche dovrebbero esaminare in che misura questi circuiti si distinguono e in quale si sovrappongono. 2. Sarebbe interessante scoprire per quale ragione i cambiamenti delle reti neuronali coinvolte in una determinata attività artistica, sono più rapidi quando la motivazione è elevata e mostrare in quale misura essi influenzano altre forme cognitive. 3. Attraverso recenti tecniche d imaging è possibile esplorare nel dettaglio i nessi tra la musica e le arti visive, oltre che certi aspetti della matematica, come la geometria. 4. Il collegamento tra la motivazione intrinseca per una specifica forma d arte e l attenzione continua alle mansioni che sottendono quella determinata espressione artistica, deve essere esplorato con l aiuto di metodi che vertono sul comportamento e con le tecniche di imaging così da dimostrare che i cambiamenti in certe vie sono più importanti se la motivazione è alta La ricerca di specifici indicatori dell interesse e l influenza dell educazione artistica, dovrebbe continuare combinando appropriati questionari

16 di ricerca, l uso di potenziali geni già identificati e le esplorazioni del - l intero genoma. Altre questioni potrebbero essere esplorate in futuro: 1. In quale misura è causale il nesso tra l educazione musicale, la lettura e l apprendimento sequenziale? Se è causale, sono modificate le connessioni tra le regioni del cervello implicate? 2. È causale anche il nesso tra la pratica della musica o del teatro e i metodi di memorizzazione? Se sì, l imaging cerebrale può evidenziarne il meccanismo? 3. Nelle arti connesse allo spettacolo, qual è il ruolo dell osservazione e dell imitazione? È possibile preparare il sistema motorio a complessi passi di danza semplicemente osservando e immaginando il movimento da eseguire? La disciplina e le competenze cognitive necessarie si trasferiscono anche ad altri ambiti? La relazione tra arte e cognizione Su iniziativa del consorzio, alcuni tra gli eminenti neuroscienziati cognitivi del mondo hanno analizzato le correlazioni sulle arti e la cognizione e hanno cominciato ad affrontare la questione della causalità. Le scoperte e i progressi realizzati in quest occasione hanno chiarito il seguito da dare al progetto. Le proposte di analisi appena elencate sono tratte direttamente dal progetto, il loro scopo è di permettere di approfondire il nuovo ambito di analisi. Questo progetto ha permesso d identificare dei geni potenzialmente implicati nella predisposizione all arte e di mostrare che il miglioramento delle capacità cognitive potrebbe estendersi a specifiche competenze intellettive, come il ragionamento geometrico. Si potrebbero identificare delle vie cerebrali specifiche e osservarne il cambiamento quando una persona esegue un attività artistica. Talvolta non è il cambiamento a livello strut turale del cervello, ma piuttosto la variazione di strategia cognitiva che permette di risolvere un problema. Una formazione musicale precoce e mirata migliora le competenze cognitive attraverso un meccanismo non ancora delucidato. Tutte queste sono scoperte importanti e soprattutto avvincenti. 15

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18 La stimolazione cerebrale profonda: nuovi sviluppi di Mahlon R. DeLong, MD, e Thomas Wichmann, MD Introduzione Nel corso del secolo scorso a causa del - l assenza di trattamenti efficaci che potessero aiutare i pazienti affetti da forme gravi del morbo di Parkinson, di tremiti e di altri di - sturbi motori, i neurochirurghi hanno cercato di alleviare i sintomi di questi disturbi inter - venendo chirurgicamente in diverse aree cerebrali. Queste pratiche hanno raggiunto l apogeo durante gli anni 1950 e Nello stesso periodo ci sono stati molti interventi chirurgici che avevano come obiettivo i di - sturbi psichiatrici e le anomalie del com - portamento. Questi interventi estremi che potremmo definire di psicochirurgia, sono stati negli anni 60 molto ridotti sia in seguito all introduzione della levodopa per il trattamento del morbo di Parkinson, sia per le numerose proteste dell opinione pubblica contro gli abusi di queste pratiche. Potrebbe quindi sorprendere il ritorno ai trattamenti neurochirurgici per i disturbi neuro - logici e psichiatrici negli ultimi dieci anni. La nuova tendenza è stata indotta dai grandi progressi della ricerca fondamentale sulla comprensione del l organizzazione del sistema motorio, ma anche dalla comprensione delle basi neurobiologiche delle affezioni come il morbo di Parkinson. Gli studi sui primati, hanno dimostrato che i disturbi motori di tipo parkinsoniano sono generati da un anormale attività in diversi circuiti del cervello. Con un intervento chirurgico è possibile modulare l attività in diversi punti nodali di questi circuiti, alleviando efficacemente i sintomi della malattia 1. 17

19 L approccio chirurgico è favorito da diversi fattori: i farmaci attuali non permettono di trattare con efficacia tutti i sintomi presenti allo stadio avanzato di numerose affezioni neuropsichiatriche croniche e talvolta generano effetti collaterali inaccettabili. Gli individui, inoltre, sono più coscienti del peso che queste malattie rappresentano per i pazienti e le persone che se ne fanno carico. In ogni caso l approccio chirurgico per i disturbi psichiatrici così come per altri interventi, si basa sul consenso informato del paziente che ne garantisce i diritti. La maggior parte delle misure neurochirurgiche funzionali usate oggi, hanno come obiettivo un insieme di strutture cerebrali sottocorticali denominate nuclei della base. Queste strutture costituiscono parte di un gruppo di circuiti cerebrali ben distinto dal punto di vista anatomico che comprende anche la corteccia cerebrale e il talamo. Tali circuiti partecipano ad alcuni aspetti del comportamento motorio (circuito motorio) delle funzioni cognitive e comportamentali (circuito associativo) così come delle emozioni e della motivazione (circuito limbico). I disturbi motori osservati nel morbo di Parkinson sono prodotti da un anormale attività dei neuroni del circuito motorio. Una parte dei sintomi e dei segni di malattie neuropsichiatriche può avere come causa delle anomalie del sistema limbico o associativo. L obiettivo degli interventi chirurgici sarà quindi diverso se una persona soffre di disturbi motori o di disturbi neuropsichiatrici. Tra gli approcci chirurgici di nuova generazione, la stimolazione cerebrale profonda (DBS, dall inglese «Deep Brain Stimulation») si distingue per la sua capacità di modificare l attività di certi circuiti cerebrali. La DBS è stata sperimentata verso la fine degli anni 70 per il trattamento dei tremori; poi con il tempo è stata evidenziata l enorme efficacia che poteva avere per il trattamento del morbo di Parkinson e di altri disturbi motori. Contrariamente alle conseguenze dei trattamenti lesivi, la DBS non altera in modo permanente il cervello, i cambiamenti ottenuti grazie all applicazione di una corrente elettrica sono modulabili e reversibili. 18 La DBS consiste nell impiantare in specifiche regioni cerebrali dei micro - elettrodi muniti di quattro contatti diversi, diretti da un generatore d impulsi programmabile, posto sotto la clavicola come un pacemaker cardiaco. Il generatore d impulsi è programmato così da liberare una stimolazione continua con una frequenza, un ampiezza e una durata

20 ottimale nella zona cerebrale determinata. La stimolazione è regolabile e reversibile, ed è proprio questo uno dei maggiori vantaggi della DBS. La somministrazione della corrente elettrica è molto precisa e riduce gli effetti collaterali osservati con i farmaci che esercitano al contrario un effetto globale sul cervello. La stimolazione profonda del cervello offre notevoli benefici ai pazienti che presentano dei disturbi motori o altre affezioni in stato avanzato, ma non se ne conosce ancora il funzionamento. In principio gli scienziati ritenevano che essa imitasse gli effetti degli interventi lesivi, recenti studi realizzati sull attività cerebrale dell uomo e dell animale sembrano tuttavia indicare che essa modifica le reti cerebrali più lontane ma associate alle regioni da essa stimolate, attivando gli assoni che entrano o escono da queste aree. I disturbi motori L applicazione più frequente della DBS è lo stadio avanzato del morbo di Parkinson, una patologia progressiva caratterizzata dalla lentezza dei movimenti, tremito e rigidità muscolare. I sintomi sono secondari alla carenza di dopamina nei nuclei della base, che limita fortemente l attività neurale dell insieme del circuito motorio. La stimolazione cerebrale profonda: nuovi sviluppi La terapia farmacologica è efficace all inizio della malattia, mostra però dei limiti agli stati più avanzati. I farmaci con il tempo provocano dei movi - menti involontari (discinesie) e il loro effetto scompare rapidamente. Ap - plicata alla porzione motoria dei due nuclei dei ganglioni della base, il nucleo sottotalamico e il segmento interno del globo pallido, la DBS elimina buona parte dei disturbi motori generati dal morbo di Parkinson, oltre eviden temente agli effetti collaterali dei farmaci 2, 3. Le complicazioni chirur giche gravi si limitano all 1-2% dei pazienti e i benefici a lungo termine sono sostanziali. Il nucleo sottotalamico e il globo pallido non sono i soli obiettivi della DBS; sono allo studio anche la stimolazione del nucleo peduncolopontino, che sembra utile nei casi gravi del morbo di Parkinson con disturbi della locomozione e dell equilibrio resistenti al trattamento. La DBS è usata con successo anche nei pazienti che presentano altri disturbi del movimento. Sono allo studio dei test con la DBS che possono quindi ridare speranza alle persone poco sensibili ai farmaci per diverse forme di distonia, una malattia estremamente fluttuante, caratterizzata da movimenti involontari di torsione e da anomalie della postura 4. 19