DISORDINI OCULOMOTORI DA LESIONI DEL TALAMO E DEI NUCLEI DELLA BASE

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1 XXIII Incontro di strabologia e neuroftalmologia Bosisio Parini (LC), 12 marzo 2016 DISORDINI OCULOMOTORI DA LESIONI DEL TALAMO E DEI NUCLEI DELLA BASE Stefano Pensiero SC Oculistica e Strabologia IRCCS Burlo Garofolo di Trieste

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3 Anatomia dei nuclei della base (nuclei che se danneggiati producono disordini del controllo motorio) Classificazione dei nuclei della base a seconda della sede: Origine telencefalica - Putamen - Nucleo caudato - Nucleo accumbens Talamo e nuclei della base Origine diencefalica - Globus pallidus - Nucleo subtalamico Origine mesencefalica - Sostanza nera - Area tegmentale ventrale

4 Amigdala Ruolo nell interazione sociale. Ruolo emozionale. Lesioni complete dell amigdala producono una riduzione severa del contatto oculare diretto durante la conversazione. Probabile suo ruolo nell autismo.

5 Anatomia

6 Anatomia Anatomia Terminologia NUCLEI DELLA BASE: Nuclei che, se danneggiati, producono disordini del controllo motorio. CORPO STRIATO: Caudato e Putamen (guscio che avvolge il Pallido). NUCLEO LENTICOLARE: Putamen e Pallido.

7 Striato RMN: Sezione coronale

8 Anatomia RMN Sezione assiale RMN 3-Tesla Sezione coronale

9 Anatomia: Mesencefalo Origine telencefalica - Putamen - Nucleo caudato - Nucleo accumbens Origine diencefalica - Globus pallidus - Nucleo subtalamico Origine mesencefalica - Sostanza nera - Area tegmentale ventrale Contiguità con MRF, CS, PPRF

10 Fisiologia: Programma motorio (ideazione ed esecuzione dei movimenti volontari) Corteccia motoria: Seleziona un programma per ottenere un determinato risultato motorio Nuclei della base: Avviano il programma prescelto e bloccano tutti gli altri Tronco encefalico e midolla spinale: Effettuano i singoli passaggi del programma (quando arriva il comando dai centri superiori) Cervelletto: Confronta i risultati attesi con quelli osservati (e corregge)

11 Nuclei della base: Connessioni 1.Afferenti 2.Intrinseche 3.Efferenti

12 Connessioni

13 Circuiti nervosi coinvolgenti i nuclei Ogni circuito: della base 1. Origina da aree corticali accomunate da funzioni simili 2. Percorre specifici nuclei della base e nuclei del talamo 3. Raggiunge come proiezione finale aree del lobo frontale

14 4 circuiti principali Circuito motorio scheletrico Circuito oculomotore Circuito della corteccia prefrontale (cognitivo) Circuito limbico

15 4 circuiti principali prefrontale limbico Ora: FEF (frontal eye fiels) e SEF (supplementary eye fields)

16 SOSTANZA NERA MESENCEFALICA Costituita da due parti: Pars reticulata (appartiene ai nuclei efferenti e proietta al talamo e al tronco encefalico). Pars compacta (appartiene ai nuclei intrinseci, contiene neuroni dopaminergici i cui assoni formano il fascio nigro-striatale). Se lesa, Parkinson.

17 Talamo motorio

18 Proiezioni finali dei 4 circuiti sul lobo frontale (feedback)

19 Alterazioni dei nuclei della base, cioè dei 4 circuiti principali Le malattie dei nuclei della base sono principalmente caratterizzate dalla compromissione delle funzioni motorie, che possono variare da una riduzione del movimento (acinesia), accompagnata da un aumento del tono muscolare (rigidità), alla comparsa di movimenti involontari (ipercinesie). Instabilità posturale. Inoltre disturbi psichici: ansia, insonnia, depressione, decadimento cognitivo, allucinazioni. Abulia (apatia con perdita di iniziativa e di risposte emozionali).

20 Circuito motorio scheletrico E costituito da 2 vie. La Dopamina eccita la via diretta ed inibisce l indiretta Via diretta Putamen(IN) Segmento interno del pallido (OUT) Talamo facilitazione del movimento Via indiretta Putamen(IN) Segmento esterno del pallido Nucleo subtalamico Segmento interno del pallido (OUT) Talamo inibizione del movimento

21 Circuito motorio scheletrico: lesioni della via diretta Disturbi ipercinetici: Corea o malattia di Huntington Aumento anomalo degli impulsi eccitatori verso la corteccia

22 Circuito motorio scheletrico: lesioni della via indiretta Disturbi ipercinetici: Emiballismo Aumento anomalo degli impulsi eccitatori verso la corteccia Lesioni del nucleo subtalamico

23 Circuito motorio scheletrico: lesioni delle vie nigro-striatali Disturbi ipocinetici: Morbo di Parkinson Riduzione anomala degli impulsi eccitatori verso la corteccia Carenza di Dopamina Nel Parkinson-plus può essere presente la paralisi sopranucleare progressiva (dello sguardo verticale)

24 Circuito oculomotore Corteccia cerebrale COF: campi oculari frontali COS: campi oculari supplementari Corpo striato Nucleo caudato Pallido e substantia nigra SNr: pars reticulata della substantia nigra Gpi: segmento interno del globo pallido Talamo DMpl: parte laterale del nucleo dorsomediale VLc: parte caudale del nucleo ventrolaterale Vapc: parte parvocellulare del nucleo ventrale anteriore

25 Circuito oculomotore Implicato nella regolazione dei movimenti saccadici. I movimenti automatici degli occhi sono regolati da cellule GABAergiche, che dalla zona reticolare della sostanza negra (SNpr) raggiungono i collicoli superiori (CS). Quale sia l attività modulatoria del Talamo sulla Corteccia Cerebrale, in questo e negli altri circuiti, non è ancora del tutto chiara. Al Talamo arrivano anche informazioni dal cervelletto.

26 Circuito oculomotore 2 vie talamo-corticali Generazione di movimenti saccadici volontari (VL e VA) Neuroni talamici scaricano durante i movimenti antisaccadici (alterati nel Parkinson, schizofrenia, attention deficit/hyperactivity disorders). I neuroni talamici presentano un incremento della loro scarica prima dell inizio di un saccadico. Lesioni dei nuclei ventrali producono incapacità a generare saccadi volontarie. Feedback saccadico (MD) L inattivazione del MD talamo, che trasmette segnali dal collicolo superiore ai FEF, produce una riduzione dell accuratezza dei movimenti saccadici.

27 Effetto delle terapie ablative L ablazione chirurgica di alcune porzioni del talamo e dei nuclei della base o la DBS (deep brain stimulation), effettuata tramite stimolazioni elettriche trans-craniche ad alta frequenza, eliminano le informazioni di feedback alla corteccia. Migliorano i sintomi dei pazienti ma non producono alterazioni significative dei movimenti volontari.

28 Generazione dei movimenti oculari: copia efferente

29 Sistema premotore dei movimenti saccadici: MRF e PPRF

30 Strutture coinvolte nel controllo oculomotorio Strutture corticali: FEF: frontal eye field (controllo dei saccadici volontari) PEF: parietal eye field (controllo dei saccadici riflessi) SEF: supplementary eye field (partenza di programmi motori, sequenze) pre-sef (apprendimento dei programmi motori) DLPFC: dorsolateral prefrontal cortex (inibizione saccadica, predizione, memoria spaziale)

31 Funzioni corticali Le regioni corticali pre-frontali, che proiettano direttamente o attraverso i nuclei della base al CS, sono preposte alla generazione di saccadi (nell ambito di un processo di memorizzazione, compresa l anticipazione). La corteccia parietale posteriore (PEF) proietta direttamente al CS ed è principalmente deputata al ri-orientamento dell attenzione visiva su un nuovo target nel campo visivo.

32 Funzioni del Caudato Fa parte della via indiretta al CS, usata per la selezione del target. Riceve dalla Corteccia e dalla Sostanza Nera Compatta, trasmette alla Sostanza Nera reticolare (SNpr) tramite una via diretta (inibitoria) ed una indiretta (facilitatoria) attraverso il nucleo subtalamico. L azione, tonica, è quella di disinibire la SNpr per selezionare il target (saccadici diretti controlateralmente): memoria, attesa, attenzione, ripetizione.

33 Funzioni di SNpr e Collicolo Superiore SNpr manda un inibizione tonica al CS (cellule GABAergiche): lesioni della SNpr danno saccadi ripetitive dirette controlateralmente. Lesioni dei CS danno saccadi alterate verso il lato opposto (ipometriche).

34 Overlapping dei sistemi saccadico ed inseguimento lento A livello della sostanza nera, parte reticolata (SNr). Neuroni a maggior funzione tonica Come nel caso delle saccadi, la SNr fornisce una disinibizione (permissiva) dei movimenti oculari di smooth pursuit. Ciò è in accordo con le alterazioni dell inseguimento lento rilevate in pazienti con Parkinson.

35 Funzioni talamiche I nuclei centrali e dorsali portano la copia efferente del comando motorio alla corteccia. I nuclei ventrali (in particolare VL) sono in relazione con il cervelletto (talamo cerebellare). Pulvinar (porzione posteriore del Talamo): Infero-laterale: risponde a movimenti di immagini sulla retina. Dorso-mediale: capacità di orientare l attenzione visiva su particolari dell ambiente (nel campo visivo controlaterale); capacità di interrompere la fissazione visiva.

36 Lesioni nei nuclei della base e del talamo I gangli della base sono più spesso coinvolti bilateralmente. Quando lesione monolaterale considerare la natura vascolare.

37 Cause di lesioni dei nuclei della base e del talamo Talamiche: Vascolari Calcificazioni Metaboliche (Fabry, Wernicke, Wilson, Leigh, Krabbe, gangliosidosi) Demielinizzanti Leucoencefalopatia Traumi Neoplasie Infezioni Status epilepticus (Pulvinar) ecc.

38 Esempi TC: calcificazioni del Pallido TC: calcificazione dello Striato

39 Esempi T2: Iperintensità asimmetrica del Pallido in NF1 T2: iperintensità del Pallido e infarto emorragico del Talamo destro.

40 Esempi T2: Ipointensità del Putamen T2: iperintensità bilaterale in Sindrome di Leigh

41 Esempi Emorragia Talamica Iperintensità porzione mediale del Talamo in Wernicke

42 Esempi Edema in preeclampsia Glioblastoma multiforme coinvolgente il Talamo destro

43 Lesioni talamiche Pulvinar: Difficoltà di indirizzare lo sguardo verso l emicampo controlaterale (prolungata fissazione). Diminuzione dell esplorazione visiva spontanea. Latenze saccadiche normali se scomparsa del punto di fissazione.

44 Talamo mediale: Lesioni talamiche Deviazione coniugata degli occhi controlateralmente alla sede della lesione. Talamo caudale: Deviazione dello sguardo verso il basso, più spesso con convergenza e miosi (ESOTROPIA TALAMICA). Dovuto probabilmente anche a compressione del tronco encefalico. Ma varie possibilità a seconda della localizzazione e delle strutture adiacenti.

45 Lesioni del Talamo Wrong-way deviation Peer at the nose: guardarsi il naso

46 Parkinson Interruzioni della fissazione Saccadi orizzontali e verticali ipometriche Ridotto inseguimento lento per ipometria delle saccadi compensative Ridotta convergenza Crisi toniche oculogire Paralisi sopranucleare progressiva Saccadi ipometriche (verso sinistra)

47 Intrusioni saccadiche, non ritmiche

48 Parkinsonismi (Parkinson Plus) Alterazioni dello sguardo verticale

49 PSP: (paralisi sopranucleare progressiva) dello sguardo verticale

50 Huntington Difficoltà nell iniziare la saccade (scuotimenti del capo o ammiccamenti): aprassia oculomotoria acquisita. Fissazione anomala (saccadic intrusions): alterazione della SNpr. Ridotta velocità delle saccadi (forse per coinvolgimento del CS o FEF). Inseguimento lento alterato.

51 Huntington OMA acquisita OMA acquisita: scuotimento del capo

52 Altre sindromi da lesioni dei nuclei della base

53 Ringrazio XXIII Incontro di strabologia e neuroftalmologia Bosisio Parini (LC), 12 marzo 2016