Processi cerebrali evocati da danno cutaneo negli adulti

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1 Processi cerebrali evocati da danno cutaneo negli adulti Dr Lorenzo Fabrizi Dip. Neuroscienze, Fisiologia e Farmacologia University College London

2 Processi neurali del dolore (ovvero cosa succede quando l informazione sensoriale arriva al cervello?)

3 I nocicettori nocicettori ricettori tattili

4 I nocicettori Elettrofisiologia in laboratorio Recettori preferenzialmente sensibili ad uno stimolo nocivo che è dannoso o potenzialmente dannoso per il tessuto Microneurografia in umani

5 I nocicettori Intensita dello stimolo codificata dalla frequenza di attivazione Potenziale d azione/ Inpulso nervoso

6 I nocicettori Velocita delle fibre Ab m/s Ad 5-35 m/s C m/s 0.4 Zoom of control unit analysis Ad C Ab ms

7 Tratti spinali ascendenti Zoom of control unit analysis Joan B. Cracco, Roger Q. Cracco, Renee Stolove (1979)

8 Qualche definizione International Association for the Study of Pain Dolore Una spiacevole esperienza sensoriale ed emotiva associata a danno tissutale reale o potenziale, o descritta in termini di tale danno. [...] Il dolore è sempre soggettivo. Nocicezione I processi neurali di codifica ed elaborazione stimoli nocivi. Stimolozione nociva Un evento effettivamente o potenzialmente dannosi per il tessuto. Tracey and Mantyh (2007) Neuron

9 Primo dolore e secondo dolore

10 Aree del cervello coinvolte nell elaborazione del segnale nocicettivo La sensazione di dolore risulta dall attivazione di circuiti neuronali interconnessi MC Bushnell, AV Apkarian - Wall and Melzack's Textbook of Pain

11 La corteccia cerebrale Neuroni della corteccia somatosensoriale risposte nocicettive e tattili

12 Da singole cellule ad una rete piu complessa H Lee, GV Simpson, NK Logothetis, G Rainer - Neuron, 2005

13 Elettroencefalografia Misura l attivita elettrica del cervello dalla superficie

14 Principi generali V = RI V = RI I = 0 Don t measure anything I 0 Measure something

15 Da dove vengono i potenziali? No potenziali d azione Di solito sono asincroni Gli assoni vanno in direzioni diverse rispetto alla superficie La sorgente piu probabile sono i potenziali post-sinaptici delle cellule piramidali

16 Da dove vengono i potenziali?

17 Forme d onda tipiche Alpha Hz Occipitale, normale in adulti rilassati Beta 14 Hz e sopra (attivita veloce") Frontale e parietale, adulti vigili Theta Hz (attivita lenta ) Bambini (fino a 13 anni) e adulti addormentati, anormale in adulti svegli Delta 3 Hz e sotto Neonati (fino a 1 anno) and adulti addormentati

18 Potenziali evento-correlati (ERP) ERPs Potenziali elettrici associati a specifici eventi sensoriali, percettivi, cognitivi, o motori Da EEG a ERP Media del segnale EEG time-locked a molte ripetizioni dello stesso evento Rapporto Segnale/Rumore aumenta; quello che rimane e relativo all evento EEG = v / ERP = 1-10 v

19 Potenziali evento-correlati (ERP) Immerso nel segnale EEG c e una piccola risposta dovuta all evento specifico

20 Potenziali evento-correlati (ERP)

21 ERP tipici Potenziali Visivi Risposte a seguito di stimolazioni visive Potenziali Somatosensoriali Risposte a seguito della stimolazione dei nervi periferici (per es. mani, piedi) Potenziali Uditivi Risposte a seguito di toni presentati con cuffie o auricolari

22 Analisi classica di ERP Parametri che vengono osservati: - Peak-to-Peak - Base-to-Peak - Peak latency

23 ERP applicati allo studio del dolore Baumgartner U Treede RD (2012) Clin Neurophys

24 Laser Evoked Potential (LEP) Bromm B Treede RD Exp Brain Res

25 Come viene processato un danno reale del tessuto?

26 Risposte phaselocked o non phase-locked Media nel tempo Distribuzione dei ritardi di risposta Distribuzione delle fasi di risposta

27 Analisi in Tempo-Frequenza Wavelet Transform

28 Potenziale evento-correlato all incisione Incisione Controllo

29 Potenziale evento-correlato all incisione Ipotesi N2 (non differente) Ab input Generata dai neuroni che sottendono la rappresentazione della mano nella corteccia somatosensoriale primaria (SI) P2 (differente) Ad input Generata da SII e rappresenta orientamento attentivo ed elaborazione affettiva dell input nocicettivo

30 Analisi tempo-frequenza del potenziale evento-correlato all incisione

31 Analisi tempo-frequenza del potenziale evento-correlato all incisione Attività relativa all input Ad o alla salienza dello stimolo nocivo Questo può riflettere le attività cerebrali legate ai processi attentivi e mnemonici richieste dal compito di punteggio del dolore o all input delle fibre C

32 Effetto della sensibilizzazione periferica L'olio di senape causa attivazione temporanea di una classe di nocicettori (TRPA1) TRPA1 è principalmente localizzata in C-fibre e piccoli neuroni sensoriali TRPA1 è noto per essere coinvolto nel dolore Causa sensibilizzazione a pressione e pin prick

33 Effetto di sensibilizzazione periferica Nessuna differenza nel pain score

34 Effetto di sensibilizzazione periferica Meno attivita relativa a Ad input Sembra indicare un interazione a livello centrale l input Ad e influenzato dalla presenza di un attivita di background dovuta alle fibre C

35 Discriminatori verbali Pricking AND NOT ( Dull OR Pressing ) dolore mediato da fibre Ad Dull AND Pressing AND NOT Pricking dolore mediato da fibre C (20 fibre Ad; 4 fibre C; 14 nessuna delle due)

36 Discriminatori verbali P2 e differente tra le incisioni descritte come mediate da Ad e quelle che non cadono in nessuna categoria, rafforzando l idea che P2 e relativa all input Ad

37 Discriminatori verbali Attività relativa all input Ad Desincronizzazione relativa all input C Attività relativa alla salienza dello stimolo nocivo

38 In conclusione Una stimolazione nociva che causa danno al tessuto cutaneo provoca un distinto potenziale evento-correlato (Lance Event Related Potential, LERP) Fibre Aβ e Aδ evocano un elaborazione somatosensoriale corticale modulato dalla salienza Questo LERP consiste anche di un aumento di energia phase-locked, che puo che può essere perturbato da attività in corso di fibre C TRPA1+ve Interazione centrale di input di fibre Aδ e C Il dolore da incisione e predominantemente dovuto all attivazione di fibre Aδ, che risulta nel LERP, e che, quando i soggetti descrivono l incisione come mediata da fibre C, una desincronizzazione ultra-late (ERD) nella banda delta segue questa risposta Il dolore a seguito di incisione e mediato da una combinazione di tutte le fibre periferiche sensoriali

39 Ringraziamenti Prof Maria Fitzgerald Prof Sofia Olhede Gemma Williams Amy Lee Dr Judith Meek

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