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Panoramica sulla funzione cerebrale

Di

Juebin Huang

, MD, PhD, Memory Impairment and Neurodegenerative Dementia (MIND) Center, University of Mississippi Medical Center

Ultima modifica dei contenuti feb 2019
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Il cervello è diviso da un solco longitudinale in 2 emisferi, ciascuno contenente 6 lobi separati:

I lobi frontale, temporale, parietale e occipitale sono visibili sulla superficie cerebrale (vedi figura Lobi del cervello); l'insula è nascosta sotto la fessura silviana. Il lobo limbico (sistema limbico) è un'area a forma di C sul margine più mediale di ciascun emisfero cerebrale; comprende alcune parti dei lobi adiacenti.

Anche se specifiche funzioni vengono attribuite a ogni lobo, la maggior parte delle attività necessita del coordinamento di più aree in entrambi gli emisferi. Per esempio, sebbene il lobo occipitale sia essenziale per l'elaborazione delle informazioni visive, anche aree dei lobi parietali, temporali e frontali di entrambi i lati processano gli stimoli visivi complessi.

Lobi del cervello

Lobi del cervello

La funzione cerebrale è ampiamente lateralizzata. Le funzioni visiva, tattile e motoria del lato sinistro del corpo sono controllate prevalentemente dall'emisfero destro e viceversa. Alcune funzioni complesse coinvolgono entrambi gli emisferi, ma sono controllate prevalentemente da un emisfero (dominanza emisferica). Per esempio, l'emisfero sinistro è tipicamente dominante per il linguaggio, mentre il destro è dominante per l'attenzione spaziale.

La corteccia cerebrale (vedi figura Aree cerebrali) contiene

  • Aree sensoriali primarie

  • Corteccia motoria primaria

  • Aree di associazione multiple, comprese le zone di associazione unimodali ed eteromodali

Aree cerebrali

Aree cerebrali

Le aree sensitive primarie ricevono gli stimoli somestesici, uditivi, visivi e gustativi dal talamo, che riceve stimoli da organi sensoriali specializzati e recettori periferici. Le vie olfattive bypassano il talamo e si dirigono direttamente alle aree specializzate della corteccia. Gli stimoli sensoriali vengono ulteriormente processati nelle aree associative correlate a una o più modalità sensoriali.

La corteccia motoria primaria genera i movimenti volontari del corpo; le aree motorie associative contribuiscono alla pianificazione e all'esecuzione delle attività motorie complesse.

Ogni area associativa unimodale è adiacente alla corrispondente area sensoriale primaria e elabora le informazioni da quell'area a un livello superiore rispetto all'area sensoriale primaria.

Le aree associative eteromodali non si limitano a una singola funzione motoria o sensitiva, ma ricevono informazioni convergenti da più aree sensoriali e motorie del cervello. Le aree associative eteromodali nei lobi frontale, temporale e parietale integrano i dati sensoriali, il feedback motorio, e altre informazioni con le memorie istintuali e acquisite. Questa integrazione facilita l'apprendimento e genera il pensiero, le espressioni e il comportamento.

Lobi frontali

I lobi frontali sono anteriori al solco centrale. Essi sono fondamentali per la pianificazione e l'esecuzione dei comportamenti acquisiti e intenzionali; e sono anche la sede di molte funzioni inibitorie. Nei lobi frontali vi sono numerose aree funzionalmente distinte:

  • La corteccia motoria primaria è la parte più posteriore del giro precentrale. La corteccia motoria primaria di un emisfero controlla tutte le parti mobili sul lato controlaterale del corpo (rappresentate su una mappa spaziale chiamata "homunculus", vedi figura Homunculus); il 90% delle fibre motorie di ciascun emisfero decussa la linea mediana a livello del tronco encefalico. Così, danni alla corteccia motoria di un emisfero provocano debolezza o paralisi prevalentemente sul lato controlaterale del corpo.

  • La corteccia frontale mediale (detta anche area prefrontale mediale) è importante per l'arousal e la motivazione. Se le lesioni in questa zona sono di grandi dimensioni e si estendono alla parte più anteriore della corteccia (polo frontale), i pazienti a volte diventano abulici (apatici, distratti, e decisamente lenti a rispondere).

  • La corteccia frontale orbitale (detta anche area prefrontale orbitale, vedi figura Aree cerebrali) contribuisce a modulare i comportamenti sociali. I pazienti con lesioni frontali orbitali possono diventare emotivamente labili e/o indifferenti alle implicazioni delle proprie azioni. Questi soggetti possono essere alternativamente euforici, faceti, volgari e indifferenti alle sfumature sociali. Un trauma acuto bilaterale a carico di questa regione può rendere i pazienti logorroici, irrequieti e socialmente invadenti. La disinibizione e i comportamenti anomali che si verificano con l'invecchiamento e in molti tipi di demenza derivano probabilmente dalla degenerazione del lobo frontale, in particolare della corteccia frontale orbitale.

  • La corteccia frontale posteroinferiore sinistra (detta anche a volte area di Broca o area prefrontale posteroinferiore, vedi figura Aree cerebrali) controlla la funzione espressiva del linguaggio. Lesioni in quest'area causano afasia espressiva (produzione alterata di parole).

  • La corteccia frontale dorsolaterale (detta anche area dorsolaterale prefrontale) elabora le informazioni acquisite più recentemente, funzione denominata memoria di lavoro (working memory). Lesioni di quest'area possono compromettere la capacità di trattenere le informazioni e di processarle in tempo reale (p. es., pronunciare le parole al contrario, passare alternativamente dalle lettere ai numeri in sequenza).

Homunculus

Aree specifiche della corteccia controllano funzioni motorie e sensitive specifiche della metà controlaterale del corpo. L'estensione dell'area corticale dedicata a una parte del corpo è variabile; p. es., l'area corticale che controlla la mano è più ampia rispetto a quella che controlla la spalla. La mappa di queste aree è denominata homunculus ("piccolo uomo").

Homunculus

Lobi parietali

Molte aree nei lobi parietali hanno funzioni specifiche.

  • La corteccia somatosensitiva primaria, sita nell'area postrolandica (giro postcentrale) dei lobi parietali anteriori, integra gli stimoli somestesici per il riconoscimento e il richiamo della forma, della superficie e del peso. La corteccia somatosensitiva primaria di un lato riceve tutti gli input somatosensoriali dal lato controlaterale del corpo (vedi figura Homunculus). Lesioni del lobo parietale anteriore possono causare difficoltà nel riconoscimento degli oggetti mediante il tatto (astereognosia).

  • Le aree posterolaterali al giro postcentrale generano le relazioni visuospaziali e integrano queste percezioni con altre informazioni sensoriali per determinare la percezione delle traiettorie degli oggetti in movimento. Queste aree mediano inoltre la propriocezione (la consapevolezza della posizione delle parti del proprio corpo nello spazio).

  • Parti del lobo parietale medio dell'emisfero dominante sono implicate in abilità quali il calcolo, la scrittura, l'orientamento destra-sinistra e il riconoscimento delle dita. Le lesioni del giro angolare possono causare deficit nella scrittura e nel calcolo e disorientamento sinistra-destra e nel riconoscimento delle dita (sindrome di Gerstmann).

  • Il lobo parietale non dominante integra la parte controlaterale del corpo con l'ambiente, rendendo consapevoli di tale spazio circostante, ed è importante per abilità quali il disegno. Una lesione acuta del lobo parietale non dominante può causare "neglect" (o eminegligenza spaziale unilaterale) per la metà controlaterale dello spazio (di solito la sinistra), determinando una ridotta consapevolezza della parte del corpo corrispondente, dell'ambiente circostante, e di qualunque danno all'emisoma colpito (anosognosia). Per esempio, pazienti con grandi lesioni parietali destre possono negare l'esistenza della paralisi sinistra. I pazienti con lesioni di minore entità possono perdere l'abilità di eseguire compiti motori appresi (p. es., vestirsi o altre azioni ben apprese), un deficit manuale e spaziale denominato aprassia.

Lobi temporali

I lobi temporali sono necessari per la percezione uditiva, per la comprensione del linguaggio, per la memoria visiva, dichiarativa (fattuale) e per l'affettività. I pazienti con lesioni del lobo temporale destro perdono in genere la capacità di interpretare gli stimoli uditivi non verbali (p. es., per la musica). Lesioni del lobo temporale sinistro interferiscono gravemente con il riconoscimento, la memoria e il linguaggio.

Lobi occipitali

I lobi occipitali contengono

  • Corteccia visiva primaria

  • Aree di associazione visiva

Le lesioni della corteccia visiva primaria conducono a una forma di cecità corticale; in una forma denominata sindrome di Anton, i pazienti divengono incapaci di riconoscere oggetti mediante la vista e sono generalmente inconsapevoli del loro deficit, spesso confabulando descrizioni di quello che vedono.

Le crisi epilettiche che coinvolgono il lobo occipitale possono determinare allucinazioni visive, che spesso consistono in linee o reti di colore sovrapposte nel campo visivo controlaterale.

Insula

L'insula integra le informazioni sensitive e autonomiche provenienti dai visceri. Ha un ruolo in alcune funzioni del linguaggio, come evidenziato dalla presenza di afasia in pazienti con lesioni insulari. L'insula elabora alcuni aspetti della sensibilità termica e dolorifica e, forse, gustativa.

Lobo limbico

Il lobo limbico (sistema limbico) comprende strutture che ricevono stimoli da diverse aree del cervello e che partecipano a comportamenti complessi e interrelati (p. es., memoria, apprendimento, emozione). Le lesioni che colpiscono il sistema limbico di solito provocano una serie di deficit.

I pazienti con foci epilettogeni nelle parti mediali limbico-emozionali del lobo temporale vanno in genere incontro a crisi parziali complesse, caratterizzate da umore incontrollabile e alterazione delle funzioni vegetative, cognitive o emozionali. Talvolta, questi pazienti presentano alterazioni della personalità, caratterizzate da irritabilità, misticismo e ossessività. I pazienti possono avere allucinazioni olfattive e ipergrafia (una voglia enorme di scrivere).

Fisiopatologia

Le alterazioni della funzione cerebrale possono essere focali o diffuse. I processi focali e globali possono manifestarsi come deficit o diventare focolai per l'attività convulsivante. Questi processi possono pure interessare i sistemi sottocorticali, determinando un'alterazione dello stato di vigilanza (p. es., causando stupor o coma) o dell'integrazione del pensiero (p. es., causando delirium).

La disfunzione focale di solito risulta da

I sintomi dipendono dalla localizzazione, l'estensione e la velocità di sviluppo della lesione. Lesioni che siano < 2 cm di diametro o che si sviluppino molto lentamente possono essere asintomatiche. Lesioni più grandi, a rapido sviluppo (nell'arco di settimane o mesi piuttosto che anni), e lesioni che interessino simultaneamente entrambi gli emisferi possono con maggiore probabilità divenire sintomatiche. Le lesioni focali della sostanza bianca possono interrompere la connessione tra aree cerebrali e causare la sindrome da deconnessione (incapacità a eseguire un compito che richiede l'attività coordinata di 2 aree cerebrali, nonostante la conservazione delle funzioni fondamentali di ciascuna area).

La disfunzione globale è causata da

  • Disturbi tossico-metabolici (comunemente)

  • Infiammazione diffusa

  • Vasculopatia

  • Trauma maggiore

  • Cancro disseminato

La disfunzione globale può anche derivare da disturbi che si verificano in un'area specifica del cervello (p. es., ascessi, tumori, traumi) se determinano un aumento la pressione intracranica o causano l'erniazione.

Questi disturbi influenzano molteplici dimensioni della funzione cerebrale.

Recupero

Il recupero da lesioni cerebrali dipende in parte dalle seguenti caratteristiche del cervello:

  • Plasticità del cervello rimanente

  • Ridondanza

La plasticità (capacità di un'area cerebrale di modificare la propria funzione) del cervello varia tra i diversi individui e dipende dall'età e dallo stato di salute generale. La plasticità è più evidente nel cervello in via di sviluppo. Per esempio, se le aree del linguaggio dell'emisfero dominante vengono danneggiate gravemente prima degli 8 anni d'età, l'emisfero controlaterale spesso assume la funzione del linguaggio in maniera quasi normale. Sebbene la capacità di recupero dal danno cerebrale dopo il primo decennio di vita sia considerevole, una lesione grave in genere determina deficit permanenti. Una riorganizzazione radicale delle funzioni cerebrali dopo una lesione nei soggetti adulti è rara, sebbene la plasticità continui a essere presente in certe specifiche aree cerebrali per tutta la vita.

La ridondanza si riferisce alla capacità di più di un'area del cervello di svolgere la stessa funzione.

Sindromi da disfunzione cerebrale

Le sindromi specifiche comprendono

Condizioni psichiatriche (p. es., depressione, psicosi, disturbi d'ansia) talvolta comprendono elementi simili. La disartria, un disturbo neuromotorio, può causare sintomi simili a quelli dell'afasia.

Diagnosi

  • Valutazione clinica

  • Spesso test neuropsicologici

In generale, la diagnosi di disfunzione cerebrale è clinica, spesso supportata da un esame neuropsicologico.

La diagnosi eziologica di solito richiede esami laboratoristici (analisi del sangue e a volte del liquido cerebrospinale) ed esami di neuroimmagine, sia morfologici (TC, RM) che funzionali (PET, tomografia computerizzata a emissione di singolo fotone).

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