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Funzioni motorie

B. Bioulac, P. Burbaud, J.-R. Cazalets, C. Gross, T. Michelet

Il capitolo «Funzioni motorie» tratta l’insieme delle strutture, delle reti e delle vie che intervengono nelcontrollo e nella regolazione del movimento e /o della locomozione. Così, sono coinvolti i grandi settoridi competenza motoria: corteccia, sottocorteccia, cervelletto e midollo spinale. La distinzione tra motilitàcentrale e motilità periferica porta a includere la fisiologia dell’apparato neuromuscolare. Rispettando, sulpiano delle strutture e dell’organizzazione odologica, una gerarchia jacksoniana ascendente, dal midollospinale alla corteccia, ci si dedica a far emergere una visione dinamica tanto della fisiologia neuronaleunitaria che di quella delle reti e dei circuiti cortico-sotto-corticali. L’accento è posto su punti salienti quali:i generatori della locomozione a livello spinale, la cinestesia, la codifica dei messaggi di competenzamotoria nei territori corticali primari (corteccia motoria e somestesica) e associativi (corteccia premotoriae area motoria supplementare, corteccia prefrontale e corteccia parietale posteriore), l’intervento delle retiformate all’interno dei nuclei grigi centrali nel controllo del movimento e il ruolo dei «circuiti» cerebellarinell’apprendimento motorio.© 2013 Elsevier Masson SAS. Tutti i diritti riservati.

Parole chiave: Programmazione motoria; Regolazione centrale del movimento volontario; Corteccia;Sottocorteccia; Cervelletto; Midollo

Struttura dell’articolo

■ Introduzione 1■ Origine e natura dei movimenti 2■ Sistema effettore del movimento 2

Il muscolo e il suo strumento di controllo 2Riflessi spinali 2Funzioni motorie del midollo spinale 3Genesi spinale della locomozione 3

■ Organizzazione del movimento e pianificazione dell’azione 5■ Corteccia motoria 6

Motilità piramidale e motilità extrapiramidale 7■ Cinestesia 10

Recettori e messaggi 10■ Talamo 11■ Corteccia somestesica 12■ Corteccia parietale posteriore 12■ Deafferentazione, attività corticale e programmi motori 13■ Aree frontali a funzione premotoria 14

Corteccia premotoria 14Corteccia premotoria laterale (area 6 laterale) 14Area motoria supplementare 14

■ Cortecce prefrontali associative e pianificazione dell’azione 15Corteccia prefrontale dorsolaterale 15Corteccia cingolata anteriore 16Corteccia orbitofrontale 17

■ Gangli della base 17Richiami anatomici 18Modelli animali di patologia umana 19Basi funzionali: fisiologia e fisiopatologia 20

■ Cervelletto 22Anatomia funzionale 22Microfisiologia 22

� IntroduzioneLe «funzioni motorie» fanno riferimento all’insieme delle strut-

ture, delle reti e delle vie che intervengono nel controllo e nellaregolazione del movimento e /o della locomozione.

Sono coinvolti corteccia, sottocorteccia, cervelletto e midollospinale. Inoltre, se si realizza la distinzione tra motilità centrale emotilità periferica, è naturale includere la fisiologia dell’apparatoneuromuscolare.

Ogni grande capitolo dell’EMC di neurologia realizza un ampiorichiamo di fisiologia che lega una struttura alla sua funzione(per esempio, corteccia motoria, nuclei grigi centrali, cervelletto,midollo, ecc.). Inoltre, questo approccio si riscontra spesso nellostudio di patologie motorie precise (movimenti anomali, malattiadi Parkinson, discinesie, malattia di Huntington, distonie, ecc.).

In tutta l’opera esiste una coerenza tra anatomia funzionale,fisiologia, fisiopatologia, clinica e terapia. Sarebbe ridondante,addirittura impossibile, nel capitolo introduttivo «Funzionimotorie», trattare in modo esauriente ognuno dei livelli del

EMC - Neurologia 1Volume 13 > n◦3 > agosto 2013http://dx.doi.org/10.1016/S1634-7072(13)65020-5

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neurasse implicati nella motilità. Così, pur rispettando, sul pianodelle strutture, degli ammassi neuronali e dell’organizzazioneodologica, una gerarchia naturalmente jacksoniana, noi abbiamoscelto di insistere su dei concetti di attualità. Questi ultimi predili-gono, al di là della sola anatomia funzionale, una visione dinamicadella fisiologia neuronale o delle reti.

Sarà più particolarmente posto l’accento su punti chiave qualii generatori della locomozione a livello spinale, la cinestesia,la codifica dei messaggi di competenza motoria particolarmentenei territori corticali primari e associativi, l’intervento delle retiformate all’interno dei nuclei grigi centrali nel controllo del movi-mento e il ruolo dei «circuiti» cerebellari nell’apprendimentomotorio.

� Origine e natura dei movimentiSi distinguono, secondo l’origine o «primum movens», due tipi

di movimenti. Il movimento passivo corrisponde a uno sposta-mento indotto dall’osservatore o da una forza esterna, mentreil movimento attivo trova la sua origine nell’attivazione di set-tori del sistema nervoso centrale di competenza motoria [1].Una classificazione dei movimenti attivi su basi gerarchiche,che deriva dalla filogenesi e dall’ontogenesi, porta alla seguentedistinzione:• i movimenti riflessi sono delle risposte o delle reazioni motorie

a degli stimoli sensoriali precisi. Essi sono stereotipati e ripro-ducibili. Sono, sul piano neurale, sottintesi da circuiti nervosi«robusti» e geneticamente determinati. La clinica ne identi-fica diversi: riflesso osteotendineo, riflesso di difesa in flessione,riflessi cutanei addominali, riflesso palpebrale e così via;

• i movimenti automatici corrispondono a delle sequenze moto-rie di svolgimento complesso. Essi sono generati da delle retinervose innate o create dall’apprendimento. L’apprendimentopuò, d’altra parte, rivelare e arricchire un insieme neuronale giàpresente sul piano genetico. Così, l’attività ritmica respiratoriasi scatena alla nascita, ma delle attività come la deambulazioneo il nuoto, nell’uomo, richiedono un apprendimento;

• i movimenti volontari o intenzionali implicano una pianificazionedell’azione con motivazione, intenzione e decisione. Essi sonoo scatenati da uno stimolo (o indizio) esterno (externally dri-ven), come quando un automobilista si ferma a un semafororosso, o spontanei o autoiniziati (internally driven). Questi ultimiderivano da un processo di comando puramente centrale [2]. Imovimenti intenzionali rivestono, dal canto loro, diverse formee se ne distinguono, pertanto, tre classi:◦ il movimento impulsionale o balistico. Il messaggio centrale

di comando contiene l’insieme dei parametri di esecuzione.Non vi è un feedback periferico. Il pugno o il calcio ne sonodegli esempi

◦ il movimento rapido con frenaggio associa due componenti:una prima rapida, di tipo balistico, come uno spostamentodella mano verso un bersaglio, e una seconda con un fre-naggio terminale dove intervengono le afferenze sensoriali(vista, propriocezione). Il feedback periferico contribuisceall’aggiustamento terminale

◦ il movimento lento e di inseguimento (ramp displacement)implica un’interazione costante tra comando, esecuzionee riafferenze sensoriali. È utilizzato per l’inseguimento diun bersaglio visivo con lo sguardo (visual tracking) o perl’esplorazione manuale di un oggetto attraverso il tatto e lapropriocezione.

Nell’elaborazione di un movimento volontario finalizzato, viè, il più delle volte, un intreccio dei vari tipi di attività moto-ria: riflessa, automatica e intenzionale. La maggior parte delleattività è involontaria o semivolontaria. In un movimento dipresa fine con le dita, tono, postura e attività cinetica del brac-cio e dell’avambraccio sono sottintesi da funzioni riflesse o diprogrammazione automatica. Solo la manipolazione digitale ela sua precisione sono sotto il controllo diretto dell’intenzionee della volontà. Si ritrovano, qui, i due grandi tipi di moti-lità descritti da M. Hines: globale oppure olocinetica, finalizzatao teleocinetica [3].

� Sistema effettoredel movimentoIl muscolo e il suo strumento di controllo

Il modo di locomozione è prioritariamente determinatodall’architettura scheletrica su cui i muscoli esercitano la loro forzaattraverso le inserzioni tendinee.

Il muscolo è l’organo incaricato di eseguire il trasferimentotra un’attività nervosa (elettrica e chimica) e un’energia mec-canica in grado di assicurare lo spostamento dei vari segmenticorporei. Ciò è possibile a causa dell’esistenza, nelle cellulemuscolari, di strutture specializzate derivanti dall’associazionedi proteine contrattili. L’unità funzionale di lunghezza di unafibra muscolare scheletrica è il sarcomero, la cui lunghezza è dicirca 3 �m. All’interno di un sarcomero, le proteine contrattili(actine e miosine) scivolano le une rispetto alle altre grazie allacreazione periodica di legami che avvengono in presenza di cal-cio, provocando delle variazioni di lunghezza inferiori ai 3 �m.L’associazione in serie di migliaia di sarcomeri permette uno spo-stamento di diversi centimetri.

Le fibre muscolari scheletriche si distinguono in funzione delleloro proprietà contrattili e metaboliche che determineranno laloro velocità e la loro forza di contrazione, così come la loro affati-cabilità. Si distinguono tre classi principali di fibre e la percentualedi ciascuna di esse in un muscolo determina la capacità di ese-guire dei movimenti rapidi ma brevi o più lenti ma prolungati.I muscoli «rossi» sono costituiti soprattutto da fibre a contra-zione lenta (tipo I) e sono preferenzialmente implicati in attivitàposturali. La loro attività si basa su un metabolismo aerobio chepermette una mobilizzazione permanente delle risorse di gluco-sio e ossigeno ematico per rigenerare l’adenosina trifosfato (ATP).I muscoli «bianchi» sono costituiti da fibre a contrazione rapida(tipo II) e sono coinvolti in movimenti fasici. Le contrazioni pro-dotte hanno una cinetica più rapida e le tensioni sono maggiori.Le fibre a contrazione rapida sono suddivise in due categorie cheriflettono i processi metabolici messi in atto e la loro resistenzaall’affaticamento.

Il comando motorio centrale è trasmesso agli effettori musco-lari attraverso i motoneuroni, che costituiscono la «via comunefinale». Si distinguono tre tipi di motoneuroni: i motoneuroni�, che innervano le fibre muscolari striate, i motoneuroni �, cheinnervano i fusi neuromuscolari, organi sensoriali intramuscolariincaricati di individuare i cambiamenti legati al movimento, e,infine, i motoneuroni �, che innervano contemporaneamente lefibre muscolari e i fusi neuromuscolari. Si definiscono unità moto-ria un motoneurone � e le fibre muscolari che esso innerva. Alivello del midollo spinale o del tronco cerebrale, i corpi cellu-lari dei motoneuroni che innervano un muscolo sono raggruppatiin nuclei motori. L’aumento dell’attività motoria avviene o attra-verso un aumento della frequenza di scarica di un motoneuroneo con un reclutamento di unità motorie silenti che divengonoattive. L’attivazione dei meccanismi intracellulari che portanoalla contrazione del muscolo è realizzata attraverso il potenzialed’azione dei motoneuroni che lo innervano, che induce la libera-zione di acetilcolina e la depolarizzazione delle fibre muscolari.

I motoneuroni possono essere attivati dalle afferenze sensoriali,dagli interneuroni spinali o direttamente dai centri superiori (peresempio, la via corticospinale). Nella maggior parte dei casi, larealizzazione di un gesto motorio implica un’attivazione che faricorso a queste diverse modalità. Per ragioni di comodità, è pos-sibile solo presentare l’insieme delle procedure sequenzialmente,ma è essenziale considerare che tutti i meccanismi che noi descri-viamo sono, in realtà, attivati in maniera sinergica e parallela.

Riflessi spinaliRiflesso nocicettivo di flessione

La realizzazione corretta di un movimento richiede cheil sistema nervoso centrale sia informato sugli obiettivi daraggiungere (per esempio, visualizzare un bersaglio) e anchesullo stato del sistema durante la sua esecuzione, per poter

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Funzioni motorie � I – 17-002-D-10

realizzare degli aggiustamenti precisi. A livello spinale sono trat-tate principalmente delle informazioni provenienti dai muscoli,dalle articolazioni e dalla cute. Il termine «riflesso» designa allostesso tempo una stereotipia di contrazioni muscolari coordi-nate e una regolazione «in linea» del movimento. Si possonocitare i riflessi cutanei che sono attivati in risposta a degli sti-moli nocicettivi [4]. Si osserva, così, una flessione coordinata ditutte le articolazioni che provoca l’allontanamento dell’arto e chepersiste dopo una sezione del midollo spinale. Attraverso vie poli-sinaptiche, l’informazione cutanea provoca un’attivazione deimotoneuroni flessori e un’inibizione contemporanea dei moto-neuroni estensori. Il riflesso di flessione può essere accompagnatoda un riflesso di estensione crociato che provoca l’estensionedell’arto controlaterale, assicurando, così, un’azione motoriacoordinata dell’insieme del corpo. Una delle caratteristiche diquesto riflesso di allontanamento che abbiamo ricordato è la glo-balità della reazione osservata in relazione evidente con l’aspettoprotettivo che esso rappresenta per l’organismo in risposta auna stimolazione nocicettiva. I riflessi studiati su animali dece-rebrati sono di ampiezza maggiore e stereotipati, in quanto levie discendenti dalla corteccia cerebrale e dagli altri centri supe-riori hanno la capacità di modularli continuamente. Così, larigidità legata a un’iperestensione, osservata in animali decere-brati, è dovuta a una soppressione del controllo delle strutturedel tronco cerebrale che esercitano, a loro volta, un effettofacilitatore sui circuiti coinvolti nel riflesso di stiramento deimuscoli estensori.

Apparato propriocettivoLa codifica del movimento fa ricorso a strutture specializzate: il

fuso neuromuscolare e l’organo tendineo di Golgi. I fusi neuromu-scolari, costituiti da fibre muscolari, sono delle strutture situate inparallelo nel muscolo. Se ne distinguono due tipi: le fibre a saccoe le fibre a catena. La loro deformazione induce una codifica dellevariazioni di lunghezza del muscolo. L’organo tendineo di Golgi èsituato alla giunzione delle fibre muscolari e del tendine. La defor-mazione delle terminazioni libere al momento della contrazioneinduce una codifica specifica della tensione del muscolo e unamisura accurata della forza totale.

La via riflessa probabilmente più studiata è il riflesso di stira-mento (denominato anche riflesso miotatico od osteotendineo).Il muscolo si contrae in risposta al proprio stiramento e que-sta contrazione si accompagna a un rilassamento del muscoloantagonista (pannello sinistro) (Fig. 1). Le fibre Ia che vei-colano l’informazione del fuso neuromuscolare si connettonoin maniera eccitatrice diretta (connessione monosinaptica) aimotoneuroni � del muscolo considerato e ai motoneuroni �dei muscoli omologhi. Queste afferenze Ia inibiscono attraversouna via disinaptica (interneurone inibitorio Ia) i motoneuronidei muscoli antagonisti. Questi meccanismi di inibizione reci-proca sono in opera anche al momento di movimenti volontari:quando un muscolo si contrae, l’antagonista si rilassa assicu-rando, così, dei movimenti fluidi e precisi. La corteccia motoriapuò anche assicurare la gestione del movimento attraverso uncontrollo diretto sui motoneuroni e, contemporaneamente, attra-verso delle collaterali sugli interneuroni inibitori Ia (pannellosinistro) (Fig. 1). Ciò permette ai centri superiori di coordi-nare direttamente l’effetto di muscoli antagonisti a livello diun’articolazione.

Gli organi tendinei di Golgi, attraverso le afferenze Ib, ecci-tano l’interneurone inibitore Ib che inibisce i motoneuroni delmuscolo contratto (pannello destro della Figura 1). Questa«inibizione autogena» si oppone a una tensione eccessiva delmuscolo e fornisce delle informazioni precise sul suo stato dicontrazione. Inoltre, l’attività dell’interneurone Ib è fortementemodulata dai centri superiori, ma anche, in maniera disinaptica,dalle afferenze cutanee e articolari.

Funzioni motorie del midollo spinaleIl midollo spinale fa parte integrante del sistema nervoso cen-

trale; esso è, a questo titolo, allo stesso tempo un centro di relè peri comandi provenienti dai centri superiori e anche un centro di

a

1

2

3

445

67

8

5

67

b

Figura 1. Schema delle vie riflesse propriocettive nel midollo spinale. Ina, le vie attivate dai fusi neuromuscolari (azione riflessa delle fibre afferentiIa). Un’articolazione è comandata da muscoli flessori ed estensori attivatidai loro rispettivi motoneuroni (�fle e �ext). Le afferenze del fuso neu-romuscolare (linea spessa) attivano monosinapticamente il motoneuronedel muscolo stirato (connessione omonima) e l’interneurone inibitore Iache inibisce i motoneuroni del muscolo antagonista. La via corticospinalepuò mobilizzare direttamente l’interneurone inibitore Ia, il che permetteai centri superiori di coordinare attraverso un solo comando i muscoliantagonisti di una stessa articolazione. In b, le vie attivate dagli organitendinei di Golgi (azione riflessa delle fibre afferenti Ib). L’attivazione degliorgani tendinei di Golgi produce un’inibizione disinaptica dei motoneu-roni omonimi attraverso l’interneurone inibitore Ib. 1. Via corticospinale;2. flessore alfa; 3. estensore alfa; 4. flessore Ia; 5. flessore Ib; 6. estensore Ib;7. estensore Ib; 8. altre vie ascendenti.

integrazione delle informazioni sensoriali. È, così, a volte, difficiledissociare ciò che deriva da meccanismi essenzialmente spinali daciò che dipende da influenze sovraspinali.

Le attività motorie non sono tutte dello stesso tipo e nonfanno necessariamente ricorso agli stessi meccanismi neuronali.Per esempio, un movimento di puntamento lento e accuratofarà ricorso a processi molto diversi da quelli messi in operaal momento di un’attività stereotipata quale la locomozione.L’utilizzo di diversi modelli animali ha permesso di dimostrare cheil sistema nervoso centrale possiede in se stesso la capacità endo-gena di organizzare, temporalmente e spazialmente, un’attivitàadattata al mondo esterno. Questo concetto fondamentale, allabase della maggior parte delle ricerche attuali sulla programma-zione motoria, sottintende che un comportamento preesiste anchein assenza della sua realizzazione.

Oltre alla produzione di sinergie di basi che permettonoun’attivazione spaziotemporale pertinente dei vari gruppi musco-lari, il midollo spinale è il relè di numerose influenze discendentiche permettono la coordinazione di queste reti neuronali. Così,un’azione di puntamento richiede degli aggiustamenti posturaliche, benché non siano in relazione diretta con il movimento delbraccio stesso, permettono, tuttavia, uno svolgimento ottimaledi questa azione. Inoltre, occorre tenere a mente che gli stessieffettori muscolari possono essere implicati in attività di naturadifferente. Gli arti superiori, nei quadrupedi, partecipano allospostamento al momento della locomozione, ma sono implicatianche nelle azioni che servono per afferrare il cibo o per rag-giungere il bersaglio. Attualmente, due grandi sistemi neuronaliintrinseci sono stati più particolarmente analizzati nel midollospinale: il sistema propriospinale C3-C4 e le reti locomotorie lom-bari.

Genesi spinale della locomozioneDue teorie contraddittorie sono state formulate all’inizio del XX

secolo per spiegare l’origine nervosa delle attività motorie ritmi-che. La prima postula l’esistenza nel sistema nervoso di centri

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Eccitazione glutammatergica Motoneurone estensoreMotoneurone flessore

T13gL1g

L2g L3g L4g L5gL6g

Inibizione glicinergica

A

CPGrv2d

rv2s

Motoneuroneestensore

Motoneuroneflessore

10 mV2 s

BFigura 2. Rete locomotoria nel topo.A. Il generatore centrale di ritmo (CPG) situato tra i segmenti toracici 13 (T13) e lombari 2 (L2) invia un doppio comando monosinaptico eccitatore (cerchigrigi) e inibitore (triangoli grigi) sui motoneuroni dei segmenti più caudali. L’attività di locomozione fittizia è indotta dalla perfusione di una miscela diaminoacido eccitatore e di serotonina sui segmenti L1-L2.B. Attività registrata sulle radici ventrali in risposta all’applicazione di sostanze neuroattive (secondo [7]). Due motoneuroni (M) antagonisti sono registrati insede intracellulare. rv2d, rv2 s: radice ventrale 2 destra e sinistra.

responsabili della coordinazione e dell’attivazione dei muscolicoinvolti nel movimento (teoria «centralista»). La seconda ipotesipropone il ruolo preminente che svolgono le afferenze sensorialinello scatenamento di un movimento che deriverebbe, allora,da una semplice concatenazione di circuiti riflessi opposti (teoria«periferialistica»).

Un generatore di ritmo è, in neurobiologia, una struttura ner-vosa capace di produrre e di organizzare, in maniera autonoma,un’attività che si ripete a intervalli regolari, e ciò in assenza diqualsiasi altra influenza ritmica (sensoriale o di altro genere). Inquesta prospettiva, il generatore di ritmo può essere costituitoda una singola cellula (neurone oscillante o pacemaker) o da uninsieme di neuroni che formano una rete. Alla nozione di genera-tore di ritmo, si può associare quella di «generatore centrale dischemi motori» (CPG). In quest’ultimo caso, l’attività nervosaprodotta è complessa e deriva dall’attivazione di gruppi di neu-roni differenti (agonisti e antagonisti), attivi secondo uno schematemporale chiaramente stabilito.

È stato dimostrato, nel gatto, che il programma centrale èlungi dal limitarsi alla sola contrazione alternata delle massemuscolari flessorie ed estensorie (nozione di emicentro flesso-geno ed estensiogeno). Al momento della locomozione, decinedi muscoli sono attivate simultaneamente con un certo gradodi individualità. All’interno di ogni ciclo di passo, ogni muscolopossiede un ruolo temporale ben determinato nel ciclo locomo-torio. Il mantenimento di un buon controllo della posizionedel corpo e dell’equilibrio richiede un’attivazione temporale espaziale adeguata di tutti questi muscoli ed è stato mostratoche si può conservare, nell’animale decerebrato o spinalizzato ecurarizzato, un controllo locomotorio complesso quanto quelloregistrato nell’animale intatto [5]. Inoltre, è stato evidenziato cheil midollo spinale richiede solo un’eccitazione tonica per produrreuna locomozione. Sono state identificate diverse zone in grado discatenare un’attività locomotoria spinale, tra cui la regione loco-motoria mesencefalica (MLR). I centri mesencefalici, «nutrendo» inmaniera tonica i centri lombari, non devono fornire loro istru-zioni portatrici di caratteristiche temporali definite.

L’esistenza di questi CPG implica una doppia azione delle viediscendenti: esse agiscono o direttamente sui motoneuroni o indi-rettamente attraverso la rete. L’azione diretta sui motoneuronipermette alle influenze sovraspinali di controllare direttamentedei muscoli individuali o dei gruppi di muscoli funzionalmentecorrelati, mentre l’azione indiretta sulle reti permette di agire com-plessivamente sull’organizzazione dell’attività locomotoria e, inparticolare, sulla regolazione della velocità di locomozione (e,quindi, di scatenare o di arrestare la locomozione).

Se gli esperimenti di deafferentazione, di paralisi o anche diisolamento hanno permesso di identificare l’origine centrale deglischemi locomotori, essi non rivelano la natura delle componentidella rete stessa.

Degli studi sugli interneuroni implicati nella locomozionehanno permesso di caratterizzare degli interneuroni detti diultimo ordine, che stabiliscono una connessione monosinapticacon i motoneuroni. Attualmente, si sono potuti identificarefunzionalmente quattro tipi di interneuroni. I quattro tipi diinterneuroni integrano, oltre ai messaggi sensoriali, delle infor-mazioni a partenza dai centri superiori [6] e sono attivi durante lalocomozione.

Da alcuni anni, l’utilizzo di preparazioni ridotte di sistemanervoso centrale isolato in vitro nei vertebrati e, più particolar-mente, nel topo neonato, ha permesso di «dissecare» a livellocellulare la struttura delle reti nervose spinali che sottinten-dono la locomozione e di caratterizzare il loro funzionamento [7].È stato dimostrato nel topo che i segmenti toracici bassi elombari alti (T13-L2) contengono gli elementi cruciali per lagenesi dell’attività locomotoria [8]. Inoltre, sono state identifi-cate le diverse componenti del comando sinaptico locomotorio [9]

(Fig. 2). Esso consiste in un’alternanza di fasi depolarizzanti eiperpolarizzanti correlate al periodo locomotorio. Durante unciclo di attività locomotoria, i motoneuroni ricevono un dop-pio comando inibitorio attraverso il neurotrasmettitore glicina.In questo caso, l’attività di un muscolo è inibita al momentodell’attivazione del suo antagonista omolaterale, ma anche perl’attivazione del suo agonista controlaterale. Questa parte ini-bitoria è seguita da una fase eccitatrice. Le influenze eccitatriciricevute dai motoneuroni durante la locomozione fittizia sonoglutammatergiche (Fig. 2).

Mentre numerosi dati accreditano l’esistenza di CPG in diversimammiferi, queste informazioni sono più lacunose nell’uomo,benché, da una quindicina di anni, sempre più numeroseinformazioni convergenti tendano a dimostrare che esistonoanche queste reti locomotorie lombari di tipo CPG (per unarassegna si veda [10]). I dati più convincenti provengono dapazienti che presentano dei traumi del midollo e dai paraple-gici che presentano delle sezioni complete del midollo spinale;l’applicazione di una stimolazione elettrica, che attiva le affe-renze del riflesso flessore (flexor reflex afferents [FRA]), induceun riflesso di flessione ritardato simile a quello che si osservanel gatto spinale acuto trattato con L-dopa [11]. Le caratteri-stiche di questa risposta possono essere riassunte brevemente.Tanto nel gatto che nell’uomo, la comparsa di una scarica alunga latenza dei flessori è associata a un’inibizione presinapticadelle afferenze Ia.

La scarica tardiva dei flessori è associata a un’inibizione dellascarica tardiva controlaterale dei flessori. Questa risposta tardivanel gatto spinale acuto compare solo in presenza di L-dopa esi accompagna a una depressione del riflesso di flessione pre-coce. Queste osservazioni rivelano delle similarità profonde neicircuiti spinali di base tra l’uomo e il modello animale [10]. Deipazienti con una sezione totale o parziale a livello cervicale

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possono produrre movimenti ritmici del tronco e degli arti, sca-tenati e modulati dalla stimolazione delle afferenze del riflessoflessorio [11, 12]. In un paziente con una lesione parziale del midollospinale, Calancie et al. [13] hanno osservato anche dei movi-menti persistenti e coordinati degli arti inferiori secondo undirettore motorio spazio-temporale (frequenza 0,3 Hz) che pre-sentano strette similarità con un’attività locomotoria normale.Queste osservazioni suggeriscono che il midollo spinale, discon-nesso dai centri superiori, può generare delle attività ritmichecoordinate.

Molto recentemente, le capacità locomotorie di pazienti chepresentano una sezione completa sono state testate con sti-molazioni epidurali del midollo spinale a diversi livelli da T10a S1. Gli elettrodi quadripolari inseriti nello spazio epidurale(Fig. 3) consentono di applicare dei treni di stimolazione da25 a 50 Hz di intensità variabile. In risposta a una stimola-zione tonica, privata di un’informazione temporale specifica,si possono registrare delle attività elettromiografiche paragona-bili a quelle osservate durante una locomozione normale, cosìcome dei movimenti degli arti inferiori stereotipi. Questa stimo-lazione è efficace solo quando è erogata a livello del segmentolombare L2 [14].

Un certo numero di altri argomenti indiretti contribuisce adaccreditare l’esistenza di CPG nell’uomo. Si può citare la pre-senza di movimenti periodici delle gambe osservati duranteil sonno. L’origine spinale di queste attività è suffragata dalfatto che le si osserva anche in soggetti che presentano unasezione totale del midollo spinale. Analogamente, la presenzanei neonati di movimenti di «deambulazione riflessa primaria»sarebbe la manifestazione di reti locomotorie spinali innateche evolveranno in seguito verso una forma più matura almomento dell’acquisizione della deambulazione [15]. Esiste ancheun insieme di osservazioni che rafforzano sempre più l’ipotesiche esistono nell’uomo delle reti locomotorie spinali in grado dispiegare la genesi endogena di un controllo locomotorio com-plesso. Malgrado ciò, attualmente, tranne che in casi moltorari, contrariamente a quanto si può ottenere nell’animale, nonè stato trovato un metodo in grado di «svegliare» queste retispinali quando sono sottolesionali nei paraplegici [16]. Ciò puòessere legato a un predominio dei processi sovraspinali neiprimati o, alternativamente, al fatto che non si sono ancoraidentificati i processi farmacologici in grado di attivare la retelocomotoria.

� Organizzazione del movimentoe pianificazione dell’azione

Se l’attivazione di un movimento riflesso o automatico faricorso a un montaggio relativamente semplice, la realizzazionedi un movimento intenzionale è molto sofisticata. Risultato diuna serie di passaggi computazionali, essa si basa su strutturenervose inserite in reti o circuiti. Così si parla di pianificazionedell’effetto. Questa si può rappresentare con lo schema dellaFigura 4.

È importante notare che se alcune funzioni incluse inquesta «concatenazione» rimandano a delle strutture prima-rie sensorimotorie (corteccia motoria, corteccia somestesica)altre derivano da processi cognitivocomportementali (cortec-cia premotoria, corteccia prefrontale e corteccia parietale)(Fig. 5). Inoltre, questo insieme funziona, essenzialmente, sullamodalità di «circuito chiuso». Le afferenze sensoriali someste-siche informano al ritorno tanto le aree primarie che quelleassociative.

La scelta del (o dei) programma (i) è intimamente legata al«lavoro centrale» compiuto dalle strutture associative (cortec-cia prefrontale, corteccia cingolata anteriore, corteccia parietaleposteriore) in un contesto motivazionale. Quest’ultimo faintervenire il sistema dopaminergico mesencefalico (sistemamesocorticolimbico e nigrostriatale) che transita, attraversol’ipotalamo laterale, attraverso il fascio mediano del telencefalo(FMT) [17–19]. Il programma scelto corrisponde a una classe generaledi risposte motorie adattate allo scopo motivato.

T12

T12

A

1

2

3

4

5

6

B2 s

1

2

3

4

5

6

C2 s

Figura 3.A. Diagramma sperimentale. Il soggetto esaminato è coricato sul dorsoL’elettrodo di stimolazione epidurale è al di sopra del midollo spinale(riquadro). Degli elettrodi di registrazione elettromiografica di superficiesono posti sui differenti muscoli.B, C. Registrazioni elettromiografiche di superficie (secondo [14]). La sti-molazione in T10 (C) induce un controllo motorio ritmico irregolaresincronizzato tra i vari muscoli, mentre la stimolazione in L2 (D), con deiparametri identici, scatena un ritmo motorio molto più regolare con dellerelazioni temporali tra le varie unità che sono quelle osservate duranteun’attività di locomozione. 1. Quadricipite; 2. adduttore; 3. ischiocrurali;4. tibiale anteriore; 5. tricipite surale; 6. knee flexion/extension movement.

Nella selezione dei programmi, il ruolo delle «riafferenze»è fondamentale. Queste ultime hanno una doppia origine: cisono quelle provenienti dalla periferia (retrocontrollo o feedback)e quelle provenienti dalla copia dell’efferenza motoria (scaricacorollaria o parallela o feedforward [20, 21]). Il confronto tra questidue tipi di messaggio autorizza, o meno, una correzione tra ciò cheè atteso (copia efferente) e ciò che è ottenuto (retrocontrollo peri-ferico). Questa operazione correttiva regola il guadagno e modificae adatta il programma in corso (Fig. 6).

EMC - Neurologia 5

I – 17-002-D-10 � Funzioni motorie

Inizio

Motivazione

Memorie

Attenzione Intenzione Decisione

Esecuzione

Programmazionemotoria

Indizi interni

Indizi esterni

AttesaSperanza

SuccessoErrore

Figura 4. Schema della pianificazione dell’azione.

Le copie di efferenze motorie informano le strutture cortico-sotto-corticali (corteccia parietale, gangli della base, cervelletto,ecc.) in anticipo sull’esecuzione di un gesto (Fig. 7). Essecontribuiscono a far sì che il soggetto «si autoattribuisca» un movi-mento. L’interruzione di questi segnali centrali instaura uno statopatologico dove il paziente ha la sensazione che un altro compiail movimento al suo posto. Questo disturbo si osserva nel «deliriodi influenza» di alcuni schizofrenici [22].

� Corteccia motoriaIl rapporto tra circonvoluzione frontale ascendente e cortec-

cia motoria si confonde con la storia della neurologia e dellaneurofisiologia. Gli anatomoclinici riportano, secondo la naturalesionale: distruzione o irritazione della corteccia motoria e deiquadri sintomatici caricaturali che compaiono nell’emisoma con-trolaterale. Alla distruzione corrisponde l’emiplegia e all’irritazionel’epilessia motoria focale. Tuttavia, sono gli esperimenti di ablazionee di stimolazione nella scimmia che precisano in modo più finele caratteristiche funzionali di questo territorio prerolandico, chediviene l’area 4 nella classificazione di Brodman e MI in quella diVon Economo [23, 24].

La corteccia motoria è un’isocorteccia composta da due strati dineuroni piramidali glutammatergici, uno superficiale indicato con IIIcon degli assoni corti e uno profondo indicato con V detto dellegrandi cellule piramidali di Betz con degli assoni molto lunghi.Questi ultimi contribuiscono alla formazione della via cortico-spinale o via piramidale (Fig. 5). Un microcircuito corticale checomprende degli interneuroni acido γ-aminobutirrico (GABA)ergicicontrolla l’attività delle cellule piramidali. Un’ipofunzionegenetica o acquisita di questi interneuroni favoriscel’epilettogenesi.

In seguito ai lavori di Ward nel macaco e di Penfield nell’uomosi conosce la carta somatotopica di M1

[25]. Questa organizzazionedelle cellule piramidali forma l’homunculus (Fig. 8). Il versantedorsomediale è all’origine delle fibre corticospinali coinvoltenella motilità dell’arto inferiore (o posteriore); esse terminanoa livello del plesso lombare. Il versante dorsolaterale, nel suosegmento superiore, è all’origine delle fibre legate alla moti-lità dell’arto superiore (o anteriore) che terminano nel plessocervicale. Il segmento inferiore dà origine alle fibre legate allamotilità cervicofacciale e si articola nel tronco cerebrale coni nuclei motori dei nervi cranici appropriati o attraverso ilfascio genicolato per i nervi V, VII, IX, X, XI e XII o attra-verso la via oculocefalica (pes lemniscus) per i nervi III, IV, VI eXI midollare.

La rappresentazione somatotopica, in termini di «quantitàneuronale», è proporzionale all’importanza funzionale del territo-rio somatico. La quantità di neuroni corticali che rappresentano,nell’uomo, la mano o la regione orofacciale è molto superiorerispetto a quella dedicata, per esempio, alla spalla, al gomito o al

11

4745

4644

52

38

20

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22

4341

42

37

40 3919

1817

86 4 5

77a

7b

3 1 2

10

9

A

10

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9

86 4

5

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19

193734

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283536

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38

18

18

17

30

23

262927

3324

32

3 1 2

B

Figura 5. Aree corticali primarie e associative coinvolte nella pianifica-zione dell’effetto (A, B). La numerazione corrisponde alla classificazionedi Brodman. Corteccia motoria: area 4 (MI); corteccia somestesica: aree 3,1, 2 (SI); corteccia premotoria: area 6 (faccia laterale); area motoria sup-plementare: area 6 (faccia mesiale); area frontale oculocefalogira: area 8.Settore prefrontale: corteccia dorsolaterale prefrontale: aree 46, 45, 9e 10; corteccia orbitofrontale: aree 47, 25, 11 e 10. L’area 10, inseritanella zona punteggiata, è comune a questi due territori. Corteccia cingo-lata anteriore: aree 24 c, 32 (faccia mesiale). Settore parietale: cortecciaparietale posteriore: aree 5 e 7 (7a e 7b) allargate alle aree 39 e 40(secondo [91]).

Comandomotorio

Copiaefferente

Retrocontrolloperiferico

Struttura percettiva

Trasduttori Bersaglio effettore

Struttura centraledi comando

Figura 6. Retrocontrollo periferico e copia efferente. Il messaggiomotorio lascia la struttura centrale di comando per raggiungere il bersa-glio effettore. La realizzazione del movimento attiva dei trasduttori che «diritorno» informano le strutture percettive e motorie (retrocontrollo peri-ferico o feedback). Tuttavia, il centro della struttura percettiva è informato«in anticipo» del movimento da una copia del messaggio motorio (copiaefferente, scarica parallela o corollaria o feedforward). Il centro della strut-tura percettiva è un luogo di confronto tra ciò che è inviato (o atteso) eciò che è compiuto. Vero «rilevatore di errori», esso agisce sulla strutturacentrale del comando per apportare la correzione. La struttura percet-tiva corrisponde in parte alle cellule cinestesiche dette «neuroni di idea»nella «teoria motoria della percezione» di W. James (secondo Von Holst eMittelstaedt, citato da A. Berthoz) [20].

6 EMC - Neurologia

Funzioni motorie � I – 17-002-D-10

Cortecciaprefrontale

Cortecciapremotoria

Talamoventrale laterale

Talamo ventro-postero-laterale

Nucleirossi-nuclei

vestibolari

Cortecciaparietale

posteriore

Ganglidellabase

Talamo

Paleocervelletto

Midollo

MuscoliA8, A9, A10

Neocervelletto

MI SI

TonoPostura

Movimento

Pianificazionee programmazione

dell'azione E

Esecuzione

Circuitodi retrocontrollo

periferico

Circuitointerno

Figura 7. Schema dell’organizzazione centrale del movimento. Due insiemi strutturali interconnessi assumono la pianificazione e la programmazione, dauna parte, e l’esecuzione, dall’altra. Le strutture di pianificazione (comando) e di programmazione includono la corteccia prefrontale (CPF) allargata e lacorteccia parietale posteriore (rete parietofrontale). Le cortecce premotorie (aree premotoria e motoria supplementare) svolgono un ruolo nella pianificazionee nel trasferimento dei messaggi verso la corteccia motoria (MI) e il versante esecutivo. I settori prefrontali e premotori sono regolati, attraverso il talamo, dalneocervelletto e dai gangli della base (GB). Inoltre, i sistemi dopaminergici mesencefalici (A8, A9, A10) modulano i GB e i settori della CPF (vie arancioni).MI (area 4) invia i messaggi motori verso il midollo (motoneuroni) e i muscoli. L’esecuzione di questi genera «di ritorno» delle informazioni (circuito diretrocontrollo periferico) che raggiungono il paleocervelletto e la corteccia somestesica (SI: aree 3, 1, 2). Il circuito transcorticale «si chiude» su MI. MI informa«in anticipo» con delle «copie di efferenze» (freccia punteggiata) SI e GB. Il paleocervelletto, informato attraverso un circuito interno della situazione spinale,contribuisce alla gestione e alla correzione dei programmi modulando MI attraverso il talamo. Soprattutto, esso agisce attraverso il nucleo rosso e i nucleivestibolari sull’eccitabilità dei motoneuroni � e � (regolazione centrale del tono e della postura).

piede. Alternativamente, nella scimmia, la rappresentazione dellemani e dei piedi sul simiusculus è nettamente meno disparata. Lacapacità di manipolazione con i piedi, nel primate non umano, ècoerente con questi dati di anatomia funzionale.

Gli esperimenti di stimolazione della corteccia motoria hannoapportato delle nozioni successive sull’organizzazione della viacorticospinale. Chang è uno dei primi a proporre una teoria:quella della «tastiera corticale». All’interno dell’homunculus o delsimiusculus motorio, ogni muscolo è rappresentato da un insiemeneuronale preciso. Non appena le metodiche di stimolazione sonocontrollate meglio, la rappresentazione in termini di «muscoli» èsostituita da un’organizzazione in termini di «movimenti». Gra-zie alla microstimolazione intracorticale, Phillips definisce «lacolonia», a forma di parallelepipedo [26], e Asanuma la «colonna»,di forma cilindrica, come l’insieme neuronale che controlla unostesso movimento controlaterale [27]. Inoltre, le colonie corticaliricevono delle informazioni somestesiche precise dei segmentio delle articolazioni di cui regolano i movimenti. Esiste un«accoppiamento serrato» tra i neuroni piramidali e i campi recet-tori periferici (Fig. 8).

Un neurone piramidale può realizzare sinapsi con diverse popo-lazioni di motoneuroni sinergici. Infine, Humphrey e Tanji hannoindotto, mediante stimolazione, delle contrazioni muscolari dimuscoli antagonisti, processo atto a fissare un’articolazione [28].

La via corticospinale piramidale è stata a lungo oggetto di contro-versie. Classicamente, per gli anatomisti e i medici, essa è definitadeutoneuronale con una sinapsi nel corno anteriore del midollospinale. Il deutoneurone è il motoneurone �. La sua organizza-zione odologica fa ricorso a un fascio crociato (75% delle fibre)che incrocia a livello delle piramidi bulbari e a un fascio diretto(25% delle fibre) che incrocia a livello del metamero dove penetranel corno anteriore. Esistono alcune fibre strettamente omolate-rali [29].

I lavori di neuroanatomia (degenerazione, marcatura antero-e retrograda, elettroanatomia) rivelano che una percentuale

relativamente modesta di fibre piramidali si articola in modomonosinaptico con i motoneuroni � della zona IX di Rexed. Que-sta percentuale è dell’ordine del 3-5% nell’uomo e nelle scimmieominidi. Essa è solo dello 0,5% nel macaco. Così, la maggior partedegli assoni piramidali si articola con degli interneuroni spinali odei neuroni propriospinali. La loro azione si esercita su circuitiriflessi o precollegati del midollo.

Motilità piramidale e motilità extrapiramidaleI dati anatomici, fisiologici e clinici hanno contribuito a

distinguere o anche a contrapporre questi due concetti. Lalesione della corteccia motoria nell’uomo provoca un qua-dro caratteristico con emiplegia controlaterale, flaccidità, segnodi Babinski e depressione dei riflessi cutanei. In un secondotempo si instaura una spasticità con riflessi vivaci. I movi-menti che ricompaiono sono, in genere, delle sinergie inflessione o in estensione e interessano l’insieme di un arto. Lamotilità fine delle estremità e, soprattutto, della mano non recu-pera.

La sezione delle piramidi nella scimmia non abolisce completa-mente i movimenti distali se non l’opposizione pollice-indice. Deidati parzialmente confrontabili sono riferiti nell’uomo (sezioneaccidentale delle piramidi bulbari), ma la lesione non è mai puraquanto in una situazione sperimentale nel primate subumano [29].Questi dati hanno condotto M. Hines a distinguere: idiocinesi e olo-cinesi [3]. La prima, o motilità idiocinetica (o teleocinetica), è legataal sistema piramidale «in senso stretto» (deutoneuronale), checompare tardi nella filogenesi. Essa è dedicata ai compiti motorivolontari fini e distali. Essa interviene nell’apprendimento e almomento dell’esecuzione dei movimenti con un alto grado difinalità (teleocinesi). La seconda, o motilità olocinetica, è legataal sistema che include le vie extrapiramidali. Kuypers ne precisal’odologia [30]:

EMC - Neurologia 7

I – 17-002-D-10 � Funzioni motorie

1

2

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5 6 7 8 9

A

Pollice

1312 3 4 5 10 15

EstensioneFlessioneAdduzioneAbduzione

B1 mm

2

1

C

Figura 8. Organizzazione funzionale della corteccia motoria. 1. Dita dei piedi; 2. caviglia; 3. ginocchio; 4. anca; 5. tronco; 6. spalla; 7. gomito; 8. polso;9. mano; 10. mignolo; 11. anulare; 12. medio; 13. indice; 14. pollice; 15. collo; 16. sopracciglio; 17. palpebra e occhio; 18. faccia; 19. labbra; 20. guancia;21. lingua; 22. deglutizione; 23. masticazione; 24. salivazione; 25. vocalizzazione.A. Somatotopia dell’area motoria nell’uomo (secondo Penfield [25]). L’homunculus è rappresentato su una sezione schematica trasversale dell’area 4.B. Microstimolazione e registrazione unitaria della corteccia motoria nella scimmia (secondo Rosen e Asanuma [27]). Al momento di una penetrazione dielettrodo (linee verticali), la stimolazione produce degli effetti motori precisi osservati a livello del pollice (simboli). I neuroni piramidali registrati lungo questostesso tragitto (punti) possiedono dei campi recettori circoscritti (figurine) sul dito.C. Rappresentazione multipla dello stesso movimento nell’area della spalla (secondo [24]). Le «colonie» (1) costituiscono la zona delle cellule piramidali checontrollano lo stesso movimento elementare. La «colonna» (2) corrisponde all’unità anatomofunzionale verticale della corteccia.

• le vie mediane responsabili della motilità prossimale e di sup-porto con le vie vestibolospinali, reticolospinali e tectospinalie una parte della via piramidale (plurisinaptica);

• le vie laterali per la motilità distale con la via rubrospinale(porzione parvocellulare) e una frazione della via piramidale.La motilità olocinetica rimanda a dei movimenti globali esemivolontari. Essa implica, nell’esecuzione di un movimentovolontario, le sequenze del programma che si svolge in modoautomatico (Fig. 7).Negli anni ′60, Evarts ha registrato l’attività dei neuroni pira-

midali nel corso di un movimento preciso (flessione/estensionedel polso) nella scimmia [21, 23]. Da queste indagini deriva un certonumero di principi funzionali. I neuroni dell’area 4 modificanola loro attività da 100 a 150 ms prima dell’inizio del movimento(IM). I loro controlli di scarica presentano un’organizzazionereciproca e sono attivati in un senso e inibiti nell’altro. Inseguito, si è dimostrato che la codifica dei parametri cinema-tici e cinetici (ampiezza, durata, velocità, accelerazione, ecc.)è inserita nella scarica di attività che precede l’IM (Fig. 9A).I neuroni piramidali dell’area 4 codificano tanto la forza chela direzione. Diversi esperimenti [31] rivelano che, al momentodell’esecuzione di un movimento contro una resistenza peri-ferica, la frequenza di scarica neuronale aumenta in funzione

del carico applicato sul manipulandum (fenomeno detto di«compensazione di carico») (Fig. 9B). Più che la forza, le cellulepiramidali controllerebbero la «rigidità», vale a dire il rapportotra la forza esercitata e lo spostamento conseguente di una dataarticolazione.

Al di là della capacità codificante esercitata dai neuronidell’area 4 sui muscoli coinvolti in un movimento preciso, sem-bra più pertinente trattenere il concetto di controllo di «sinergiamotoria». Questa sinergia riveste una vera specificità funzionale.Tale neurone è attivo per una presa manuale di precisione (pre-cision grip) e rimane silente per una presa che privilegia la forza(power grip).

Alle precedenti caratteristiche (movimenti più che muscoli,sinergia più che movimento, adattamento della sinergia al con-testo) occorre aggiungere la codifica vettoriale della direzione delmovimento da parte di una popolazione neuronale. Georgopou-los [32], per chiarire questo problema, ha indotto delle scimmiea spostare un leva verso un bersaglio luminoso la cui posizionevaria intorno a un circolo (Fig. 10). I neuroni dell’area 4 scaricanoin modo più intenso quando il movimento è eseguito in una dire-zione particolare. Egli ha testato otto direzioni e ha concluso cheogni cellula modifica la sua attività per una direzione privilegiata.Egli ha definito un vettore di direzione. Se vi è concordanza tra

8 EMC - Neurologia

Funzioni motorie � I – 17-002-D-10

A

30°

500 ms12 B

500 ms

4 4 C

D

NeuroneForza 1.0N

500 ms

E

Neuronen = 13

Force

1.0N

Figura 9.A, B. Registrazione di un neurone piramidale dell’area 4 nella scimmia durante un movimento dell’avambraccio intorno al gomito (secondo Bioulac [31]). Partesuperiore: attività del neurone (raster display); ogni linea orizzontale corrisponde all’attività neuronale durante un movimento; ogni tratto verticale corrispondea un potenziale d’azione. Parte media: istogramma di frequenza di scarica del neurone (larghezza di classe: 20 ms). Parte inferiore: meccanogramma: tracciatocorrispondente alla media dei movimenti eseguiti. La linea verticale sovrapposta sulle tre parti indica il momento in cui ha inizio lo spostamento. Notare chequesto neurone aumenta la sua attività prima dell’inizio della flessione (2) mentre, al contrario, è inibito prima dell’inizio dell’estensione (1) (organizzazionereciproca).C-E. Attività di un neurone dell’area 4 in relazione con la forza del movimento (secondo [94]). Compito eseguito (C): pressione del pollice e dell’indice su undinamometro a capsula. 3. Elettrodo elettromiografico; 4. trasduttore di forza. Risposta unitaria (D) di una cellula piramidale durante il compito e variazionedella forza esercitata. Ogni potenziale d’azione è rappresentato da un punto (raster display) (E). Le prove successive sono presentate sulla stessa figura esottolineano la costanza delle variazioni di attività. 1. On: microstimolazione applicata.

1

90°

270°

0°180°

2

Figura 10. Attività neuronale della cortec-cia motoria e orientamento del movimento(secondo [32]). Questo neurone dell’area 4, comedimostrano i raster displays, presenta un aumentodell’attività per le direzioni orientate dai 225◦ ai360◦. La sua direzione privilegiata (vettore) è di270◦. Questo vettore privilegiato unitario serve adefinire il vettore di popolazione. 1. Presentazionedello stimolo; 2. inizio del movimento.

EMC - Neurologia 9

I – 17-002-D-10 � Funzioni motorie

direzione privilegiata del neurone e direzione verso il bersaglio,l’attività neuronale è massima. Si tratta di una forma «di accordo»(tuning). Alternativamente, se direzione privilegiata e direzioneverso il bersaglio sono all’opposto, la scarica è minima. Quandoi due assi non sono paralleli, la risposta è in funzione della lorodivergenza.

Inoltre, se i neuroni possiedono un vettore di direzione privile-giato, essi modificano la loro attività per movimenti che varianodi più o meno 45◦ rispetto alla direzione preferenziale. È, quindi,più pertinente determinare, per ciascuna delle otto direzioni, un«vettore di popolazione» «combinando» il vettore di direzione diogni neurone. Questa competenza originale dei neuroni o dellepopolazioni neuronali dell’area 4 contribuisce all’anticipazione diun movimento in risposta a un segnale che evolve nello spazio enel tempo.

In questa situazione sperimentale, la scimmia è obbligata a ride-finire, ogni volta, la direzione del suo gesto verso il bersaglio.Questa funzione è assicurata nell’area 4 dalla popolazione o cartaneuronale che cambia il suo vettore secondo il nuovo orienta-mento, e questo in anticipazione del movimento futuro. Si trattadi una «rotazione mentale» che prevede la riorganizzazione delgesto [22]. Queste osservazioni estirpano la corteccia motoria dalla«semplice abitudine esecutiva» e la posizionano in uno stato piùcognitivo che interviene nella pianificazione spaziale delle traiet-torie.

� CinestesiaRecettori e messaggi

Nel suo libro Il Senso del movimento, Berthoz stima che si tratta,in questo caso, di un quinto senso e che lo si deve aggiungereal tatto, alla vista, all’udito, al gusto e all’olfatto. Il termine dicinestesia esiste, peraltro, da lungo tempo [20]. Da ����ς, movi-mento, e ����ς, sensazione, è utilizzato dai medici e fuso nellasensibilità propriocettiva. Questa è, però, una concezione tropporestrittiva. La cinestesia informa il nostro sistema nervoso cen-trale, in modo cosciente e/o incosciente, attraverso un insiemedi recettori o trasduttori, sull’attività cinetica prodotta dai nostriarti, dalla nostra estremità cefalica e dal nostro tronco. A questaanalisi percettiva dei movimenti del nostro corpo occorre aggiun-gere quella che riguarda la rilevazione del movimento proprio delcorpo indotta da uno spostamento visivo. Questa illusione vienechiamata «vezione» e fa ricorso alla «funzione propriocettiva dellavista». La Figura 11, tratta da Berthoz, riassume la natura dei tra-sduttori sensoriali implicati nella genesi della cinestesia. Questafunzione riguarda l’insieme dei movimenti, che siano volontari,automatici o riflessi. Inoltre, i trasduttori rilevano i movimentitanto attivi quanto passivi.

Due grandi categorie di recettori contribuiscono all’infor-mazione del sistema nervoso centrale sui movimenti del corpo.I recettori somestesici della propriocezione e, in minor misura,quelli del tatto misurano i movimenti relativi dei segmenti cor-porei tra di loro. I recettori del sistema vestibolare consentono lapercezione centrale di movimenti complessi, veri programmi fina-lizzati come: locomozione, deambulazione, salto, corsa, nuoto,volo e così via; essi trattano i movimenti assoluti della testa edel corpo nello spazio. Questi trasduttori misurano le forze diinerzia [20].

I recettori della propriocezione sono i fusi neuromuscolari postiin parallelo alle fibre muscolari striate scheletriche. L’attivazione,per stiramento, di questi fusi è, come abbiamo visto, all’originedel riflesso miotatico, ma attraverso la via lemniscale essi con-tribuiscono alla percezione cosciente del movimento. La lorostimolazione, con un diapason o un vibratore, attiva i neuronidell’area 3a e fa affiorare un percept (o illusione di movimento)con una doppia componente, un cambiamento di posizionedell’arto e una velocità di spostamento. Meglio ancora, la volontào l’intenzione induce l’attivazione dei motoneuroni � che inner-vano e stirano i fusi. Ne consegue una percezione identica euna simulazione del movimento. Questo meccanismo di antici-pazione permette, modulando le proprietà dinamiche dei fusi,di adattare meglio il movimento al suo contesto. I recettori di

5

7

8

6

41

2

3

Figura 11. Recettori (o trasduttori) sensoriali implicati nella cinestesia(secondo Berthoz) [20]. 1. Recettori visivi; 2. recettori muscolari; 3. recettorimuscoloarticolari; 4. recettori vestibolari; 5. canali semicircolari; 6. otoliti;7. coclea; 8. recettori cutanei.

Golgi situati nei tendini, in serie con i muscoli, misurano laforza o, meglio, il suo brusco aumento (derivata). I messaggiveicolati dalle fibre Ib esercitano, attraverso un interneurone,un’inibizione dei motoneuroni �. Questo circuito, base del riflessomiotatico inverso (Lloyd e Laporte), è un possibile sistema diprotezione contro una tensione anomala. I recettori del tattosensibili alla pressione (recettori di Paccini e Meissner) parte-cipano alla percezione globale delle forze. Infine, i recettoriarticolari situati nelle articolazioni informano i centri sulla posi-zione spaziale tanto statica quanto dinamica dei segmenti di arto(stereognosia).

I recettori vestibolari funzionano tutti come degli accelerometri.Essi misurano la derivata seconda (d2) dello spostamento, che sitratti dell’accelerazione positiva o della decelerazione (frenaggioo accelerazione negativa).

I tre canali semicircolari sono sensibili allo spostamento angolareche si verifica in uno dei piani definiti dalle tre coordinate spaziali.Il canale orizzontale (o laterale) è sensibile all’accelerazione ango-lare rilevata nel piano orizzontale, il canale posteriore a quella chesi verifica nel piano frontale (o trasversale) e il canale superiore (oanteriore) a quella che si verifica nel piano sagittale.

Gli organi otolitici (utricolo e sacculo) sono dei trasduttori chemisurano l’accelerazione lineare: l’utricolo rileva l’accelerazioneorizzontale e il sacculo quella che si verifica nel piano verti-cale. Inoltre, questi recettori, soprattutto il sacculo, misurando laforza di gravità nel piano verticale, determinano l’inclinazionestatica della testa (inclinometro). L’informazione provenientedal sistema vestibolare raggiunge, attraverso il nervo vestibolare(VIII), i nuclei vestibolari del tronco e contribuisce all’attivazionedi riflessi che favoriscono la stabilizzazione della postura e quelladello sguardo.

La stabilizzazione posturale si realizza attraverso la via vestibolo-spinale e le sue interazioni con i motoneuroni � e �. A questastabilizzazione di origine vestibolare si aggiungono il contin-gente di informazioni provenienti dai recettori fusoriali situati neimuscoli del collo che afferiscono ai nuclei vestibolari, ma ancheil nucleo rosso (parte magnocellulare) e alcuni nuclei reticolari.

10 EMC - Neurologia

Funzioni motorie � I – 17-002-D-10

La stabilizzazione dello sguardo si basa su dei riflessi diorigine vestibolare, in particolare il riflesso vestibolo-oculare.Quest’ultimo si caratterizza per il fatto che l’occhio compie unmovimento in senso opposto rispetto a quello della testa. Questaoperazione evita lo «scivolamento» delle immagini sulla retina.Un altro riflesso detto ortocinetico porta la testa a seguire la dire-zione della saccade oculare. Esso trova le sue basi neuronali nelsistema ottico accessorio.

Una parte, infine, dei messaggi vestibolari raggiunge, attra-verso la fascia longitudinale posteriore e il talamo, la cortecciadetta «vestibolare» (CIVP) situata nella corteccia parietale poste-riore (aree 5 e 7). Questo settore neuronale assicura la percezionecosciente dei movimenti della testa e del corpo nello spazio.

La visione del movimento è l’altro elemento forte della cineste-sia [20]. Questa implica l’individuazione visiva delle forme e deglioggetti mobili, la percezione dell’inseguimento oculare e la perce-zione del movimento proprio (vezione).

L’individuazione visiva degli oggetti mobili si basa sulla via otticaprincipale (retina, corpo genicolato laterale, corteccia visiva).In questi differenti settori esistono dei neuroni sensibili almovimento e alla sua direzione (cellule ganglionari, strato magno-cellulare e area V3). Le informazioni visive raggiungono, poi, ineuroni di V5 (oppure MT) che codificano più degli spostamentisecondo semplici coordinate cartesiane.

Essi sono, in effetti, idonei per individuare una velocità dispostamento dello stimolo [33]. Una lesione specifica dell’area V3

e, a maggior ragione, di V5 provoca un’achinetopsia. Il soggettonon percepisce più il movimento degli oggetti. Il piano corti-cale successivo, l’area mediotemporale superiore (MTS), possiededei neuroni a influenze multimodali: visive, propriocettive evestibolari. Essi si proiettano sulla corteccia parietale posteriore(aree 5 e 7).

L’inseguimento oculare di un oggetto in movimento (visual tracking)implica la presenza della fovea e compare tardivamente nella filo-genesi. Le vie afferenti sono quelle della via ottica principale finoalla corteccia parietale (aree 7a e 7b). Questo sistema rileva deimovimenti molto lenti (0,1-1 Hz).

La percezione del movimento proprio (o vezione) si attua grazie alsistema ottico accessorio. Questa funzione, a lungo misconosciuta,sottintende la comparsa della percezione del «movimento pro-prio del corpo» indotta dallo spostamento visivo. Lo spostamento«induttore» proviene o dall’ambiente rispetto al soggetto o dalsoggetto rispetto all’ambiente. Nella semplice individuazione delmovimento di un oggetto, la retina codifica lo scivolamento reti-nico, ma, in questa situazione, l’immagine si deforma e costituisceil «flusso ottico» [20]. Nello stesso tempo, i recettori vestibolari rile-vano le accelerazioni della testa. I due tipi di messaggi visivi evestibolari si fondono a livello del cervelletto [34]. Quest’ultimo,attraverso una via cerebello-ponto-motoneuronale oculare, pro-duce le correzioni posturali appropriate (riflesso optocinetico).Tuttavia, l’informazione cerebellare così trattata (fusione dellecoordinate retiniche e vestibolari) raggiunge, attraverso il talamo,la corteccia parietale (CIVP). A questo livello è attivato lo sposta-mento mentale dello «schema corporeo» nell’ambiente.

� TalamoIl talamo, vera e propria piattaforma girevole, distribuisce le

informazioni sensorimotorie tra midollo, tronco cerebrale, cer-velletto, gangli della base (GB) e aree corticali a funzioni motorie(Fig. 12).

Il talamo «motore» è costituito dal complesso ventrobasale,dove esiste una separazione dei messaggi afferenti. Quelli prove-nienti dalle strutture di uscita dei GB, globus pallidus internalis(GPi) e sostanza nera pars reticulata (SNr), raggiungono la parterostrale (ventroanteriore [VA], ventralis lateralis oralis [VLo]) equelli provenienti dal cervelletto la porzione caudale (ventralislateralis caudalis [VLc], ventralis posterolateralis [VPLo] o ventraleintermedio [VIM]). Le proiezioni talamocorticali raggiungonoessenzialmente le aree premotorie (AMS), ma anche la cortecciaprimaria (MI). Il nucleo X, relè cerebellare, afferenta l’area pre-AMS.

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1213

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9

2

34

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7

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17

18192021

Figura 12. Organizzazione anatomofunzionale del talamo(secondo [33]). Le suddivisioni del complesso ventrobasale richie-dono le seguenti precisioni: il nucleo ventrale laterale è formato dainuclei ventralis lateralis oralis, che riceve afferenze dal globus pallidus(GPi), e ventralis lateralis caudalis, che riceve afferenze dal cervelletto. Laporzione anteriore del nucleo ventro-postero-laterale deve essere distintain nucleo ventralis postero-lateralis. Si tratta di un nucleo motore chericeve afferenze dal cervelletto e che corrisponde, nell’uomo, al nucleoventrale intermedio (VIM). Il nucleo X, relè cerebellare, è situato piùinternamente del VIM. 1. Nuclei anteriori; 2. nucleo prefrontale (areeparietali); 3. nucleo ventrale anteriore; 4. nucleo laterale posteriore;5. nucleo ventrale laterale; 6. afferenze del GPi e della sostanza nerap.r.; 7. nucleo ventrale posterolaterale verso la corteccia someste-sica; 8. afferenze cerebellari; 9. nucleo dorsomediale (aree prefontaliolfatto); 10. nuclei intralaminari; 11. lamine (setti) interne ed esterne(sistema laminare); 12. commissura intertalamica (adesio); 13. nucleoventromediale (aree prefrontali); 14. nucleo ventrale posteromediale;15. afferenze somestesiche cefaliche; 16. afferenze somestesiche soma-tiche; 17. pulvinar; 18. afferenze retiniche, quindi vie verso la cortecciavisiva (17, 18); 19. nucleo genicolato laterale (corpo genicolato laterale);20. nucleo genicolato mediale (corpo genicolato mediale); 21. afferenzeuditive e, poi, vie verso la corteccia uditiva primaria (41, 22).

Il talamo «sensitivo» è costituito dal nucleo ventrale poste-riore (VP) con due settori: ventro-postero-laterale (VPL, o VPLc),afferenze somestesiche degli arti e del tronco, e ventro-postero-mediale (VPM), afferenze facciali e cefaliche. Le afferenzevestibolari presentano un relè nel VPLc. La via talamocorticalesi proietta su SI e anche sulle aree 5 e 7 della corteccia parietaleposteriore.

Il talamo «visivo» è costituito dai corpi genicolati laterali (CGL)(via ottica principale) e dal pulvinar. Le informazioni visive, dopoaver presentato un relè in questi nuclei, raggiungono le aree visivecorticali. Alcuni messaggi di origine vestibolare presentano unrelè nei CGL e anche nei corpi genicolati mediali (CGM) (talamouditivo).

Diversi nuclei talamici «associativi» partecipano al transito delleinformazioni sensorimotorie. Più particolarmente, i nuclei dor-solaterali verso le aree parietali e i nuclei dorso- e ventromedialiverso la corteccia prefrontale. I nuclei anteriori sono direttamenteconnessi al cingolo anteriore.

Il talamo «aspecifico», grazie al nucleo reticolare (NRT) delsistema laminare, interviene nella fisiologia e nella fisiopatolo-gia della veglia corticale necessaria al comportamento motorio.I neuroni del NRT hanno delle virtù «pacemaker». Essi possonogenerare delle scariche di potenziali d’azione a un ritmo di 1 o

EMC - Neurologia 11

I – 17-002-D-10 � Funzioni motorie

2 Hz. Inoltre, esiste un circuito formato dai neuroni piramidaliglutammatergici della corteccia, dai neuroni GABAergici del NRTe dai neuroni gluatamatergici talamocorticali (somatosensoriali).Al momento di una «deafferentazione sensoriale» (addormenta-mento), i neuroni talamici si sincronizzano con il ritmo del NRTe ne derivano gli spindles all’elettroencefalogramma (EEG) [35].Tuttavia, in una situazione patologica, queste triadi generanodelle punte-onde a 1 Hz e, sul piano clinico, una sospensionedell’azione in piena veglia o «piccolo male».

� Corteccia somestesicaIl senso delle posizioni (stereognosia) e quello del movi-

mento (cinestesia), nel loro emergere alla coscienza, coinvolgonol’intervento della corteccia somestesica o postcentrale (aree 3, 1,2 o SI) (Fig. 5). Tale isocorteccia granulare parietale riceve ampia-mente delle afferenze dalle sensazioni somatiche controlateraliattraverso le principali vie ascendenti: via lemniscale e fasci neo-spinotalamici. Le informazioni raggiungono in seguito il talamosensitivo (VPL e VPM) e seguono, infine, la via talamocorticale perraggiungere SI. I neuroni postcentrali codificano in modo moltopreciso i messaggi che veicolano la sensibilità superficiale e pro-fonda. L’analisi dell’attività neuronale, in relazione con i campirecettori periferici, rivela quanto il potere di replicazione di que-sti neuroni sia grande. Nella focalizzazione dell’informazione,l’inibizione laterale svolge un ruolo fondamentale. I neuronidelle aree 1 e soprattutto 2 sono molto coinvolti nella rap-presentazione tanto statica che dinamica delle articolazioni(joint neurons) [23].

Qual è l’attività dei neuroni postcentrali durante l’esecuzionemotoria? Nella scimmia, un gran numero di cellule di S1 modificala frequenza di scarica durante il movimento. Queste alterazionidi attività si verificano soprattutto dopo l’inizio del movimento(40-60 ms dopo l’IM).

Questi mutamenti di attività traducono l’influenza del circuitodi retrocontrollo periferico (feedback) sulla corteccia postcentrale.Dopo la deafferentazione dell’arto allenato, con rizotomia dorsale,non si osserva alcuna variazione di attività dei neuroni dell’areasomestesica durante il movimento [31].

Il controllo di scarica della cellula postcentrale possiede una«organizzazione reciproca», attivazione nel senso dell’estensionee inibizione in quello della flessione. Le osservazioni su questa«organizzazione reciproca» sono sovrapponibili a quelle fatte pergli schemi di scarica cellulare dell’area 4. Inoltre, le cellule dellacorteccia somestesica sono perfettamente «informate» tanto sullaposizione che sui diversi parametri del movimento (ampiezza,velocità). Esistono delle correlazioni tra la frequenza di scaricadi questo neurone dell’area 2 (neurone legato all’articolazione delgomito) e rispettivamente:• la posizione dell’articolazione (flessa o estesa);• l’ampiezza del movimento eseguito.

Questo circuito di retrocontrollo contribuisce allo stesso tempoa informare la corteccia somestesica sul movimento in corso ea regolarne i parametri rispetto al messaggio iniziale della cor-teccia motoria. Tuttavia, l’area SI riceve anche delle informazioniprovenienti dai fusi neuromuscolari. I messaggi provenienti dairecettori intrafusoriali primari e secondari raggiungono l’area 4attraverso l’area 3a di SI. Si forma un circuito transcorticale sucui si basa l’organizzazione del riflesso detto «transcorticale».Quest’ultimo riceve, a volte, la denominazione di riflessomiotatico proiettato alla corteccia (o functional stretch reflex).L’applicazione di uno stiramento a un muscolo durante il movi-mento o il mantenimento di una postura permettono di registrarenell’attività muscolare tre risposte M1, M2 e M3 (Fig. 13). M1 cor-risponde al riflesso miotatico, M2 al riflesso transcorticale e M3 èuna risposta di correzione volontaria. Mentre, in una situazionenormale, M2 resta debole, questa risposta è modulata e amplificatain funzione della preparazione motoria del soggetto o degli ordiniche gli si impartiscono. Così, in sportivi di alto livello, come quelliche praticano sollevamento pesi, la risposta di M2 che precedeM3 è di ampiezza molto grande. Tutto avviene come se la cor-rezione volontaria si operasse su un sistema sensorimotorio già

21

34

γ

α

5

(-)

AMS

Figura 13. Circuito transcorticale. Questo schema rappresenta allostesso tempo il circuito miotatico e il circuito transcorticale. AMS: areamotoria supplementare. 1. 3a: area somestesica; 2. corteccia motoria;3. muscolo striato scheletrico; 4. fuso neuromuscolare; 5. Ia fibra afferente.

in tensione. Il controllo di questo guadagno sarebbe assicuratodalla corteccia premotoria e dall’area motoria supplementare [29].Il malfunzionamento di questo circuito è ipotizzato nella genesidell’«epilessia riflessa».

Nella clinica umana, la lesione di SI induce un quadro diestinzione sensitiva dell’emisoma controlaterale. Questa sindromeparietale si accompagna a un disturbo grave dell’esecuzione moto-ria (manipolazione, deambulazione) a causa dell’assenza di analisidei messaggi provenienti dal circuito di retrocontrollo periferico.

� Corteccia parietale posterioreLa corteccia parietale posteriore (CPP) è una delle principali cor-

tecce associative del cervello dei mammiferi e, soprattutto, deiprimati non uomini e dell’uomo, dove comprende le aree 5e 7 allargate a 39 e 40 (Figg. 5, 14). Gli anatomoclinici e ineuropsicologi situano in questa zona, costituente dell’incrocioparieto-temporo-occipitale, due settori chiave nel destrimane.A sinistra, si tratta dell’area delle prassie la cui lesione provocaun’incapacità a eseguire un compito fino ad allora perfetta-mente padroneggiato (aprassia). A destra, questa zona è la sededell’edificazione dello schema corporeo e la sua lesione provoca unquadro con negligenza sia dell’emisoma sinistro che dello spazioextrapersonale corrispondente (emiasomatognosia o anosodiafo-ria di Anton-Babinski).

Negli anni ′70, Mountcastle, grazie alla registrazione uni-taria delle aree parietali 5 (PE e PEm) e 7 (PG e PF) nellascimmia, ha stabilito l’esistenza di un apparato neuronale dicomando per la manipolazione e la proiezione nello spazio extra-personale [36]. La maggior parte dei neuroni risponde a delleinformazioni propriocettive in «maniera tardiva» rispetto all’IM.Queste risposte sono spesso multimodali: somestesiche, vesti-bolari, visive e uditive. Altri, tuttavia, si comportano come deineuroni detti di comando. Essi modificano la loro attività in modomolto anticipato rispetto all’IM, fino a 300 e 400 ms prima diquest’ultimo. Questi neuroni «precoci» sono sempre registrabilidopo la deafferentazione dell’arto allenato [23, 31]. Inoltre, i neu-roni precoci dell’area 5 sono idonei a codificare una traiettoriapreferenziale. Altamente connessi all’area 5, i neuroni dell’areapremotoria esprimono in parallelo questa proprietà. A differenzadei neuroni dell’area 4, la codifica vettoriale, nella rete parieto-premotoria, si verifica in modo indipendente dalle forze messein opera.

Si tratta di un processo di comando puramente centrale [1]. Indefinitiva, questa rete, situata a monte dell’area 4, possiede le

12 EMC - Neurologia

Funzioni motorie � I – 17-002-D-10

F3

F2F1

F7

F4

SI

F5AIs

STs

Ls

IPs

Cgs

CSPs

ASs

46

5MIP

LIP

AIP

SII

VIP

7a

7b

Insula

F6

F1(area 4)

(area 4)

Figura 14. Viste laterale e mesiale della corteccia cerebrale nella scim-mia (secondo [41]). F1: corteccia motoria primaria (area 4); F2: cortecciapremotoria dorsale; F3: area motoria supplementare propria; F4-F5: cor-teccia premotoria ventrale; F6: area motoria presupplementare; F7: areaoculomotoria supplementare; AIP: area intraparietale anteriore; VIP: areaparietale ventrale: VIP: corteccia vestibolare parietoinsulare; LIP: area intra-parietale laterale; MIP: area intraparietale mediale; CS: solco centrale; ASs:solco arcuato superiore; SI: corteccia somatosensoriale primaria; SII: cor-teccia somatosensoriale secondaria; STs: solco temporale superiore; Ais:solco arcuato inferiore; Cgs: solco cingolato; Ps: solco principale; IPs: solcointraparietale.

proprietà gnosiche e prassiche per elaborare e immagazzinare unprogramma dedicato all’azione del corpo nello spazio extraper-sonale [37].

L’analisi della rete parietofrontale (aree 5, 7 e F5) nella scimmiaporta a distinguere due categorie neuronali «di accesso» (reaching)durante l’esecuzione di un movimento diretto verso un obiettivopreciso. I «neuroni canonici» modificano la loro attività quandol’animale vede un oggetto afferrabile (graspable) o lo raggiunge.Questi neuroni si trovano allo stesso tempo nell’area intrapa-rietale anteriore (AIP) e nell’area premotoria ventrale (F5). Questocircuito AIP-F5 contribuisce a trasformare le proprietà intrinse-che di un oggetto in movimenti manuali appropriati. I «neuronispecchio» modificano la loro frequenza di scarica al tempo stessoquando lo sperimentatore (o un’altra scimmia) afferra un oggettoe anche quando la scimmia stessa compie questo gesto. Descrittida Rizzolatti fin dal 1990, questi neuroni sono situati nel solcotemporale superiore (STS) dell’area 7b (PF) e F5 [38, 39]. Il circuitoSTS-7b-F5 sottintende la rappresentazione interna di azioni o «pre-percezioni». Queste, organizzate in repertorio, vedrebbero una diesse esaltata dal gesto dello sperimentatore o di un terzo. Que-sta rete svolgerebbe un ruolo allo stesso tempo nell’imitazione enel riconoscimento di un’azione, compiuta dall’altro. Questo spa-zio neurale contribuirebbe a far emergere la nozione di alterità e,meglio ancora, quella di empatia, vale a dire mettersi al posto diqualcuno [40, 41].

Nella clinica umana, la lesione della corteccia parietale poste-riore sinistra provoca un’aprassia motoria. Il soggetto, nonparalizzato né acinetico, diviene incapace di eseguire, mimareo imitare dei compiti routinari (tagliare del pane, firmare, ecc.).La comparsa di questo quadro si basa su un malfunzionamentodegli insiemi neuronali «canonici e specchio». Questa situazionesi riscontra per delle lesioni di F5. In modo più speculativo, unamodificazione del posizionamento dei neuroni-specchio durantel’ontogenesi e la costruzione di una coerenza di sé rispetto al mondosono fattori potenziali nella genesi dell’autismo o della schizofre-nia [20].

La parte inferiore della corteccia parietale posteriore (aree 5e 7) detta «corteccia vestibolare» parietoinsulare (CVPI o VIP)riceve importanti influenze vestibolari (Fig. 14). Questa area èstata riconosciuta nell’uomo e nella scimmia. I suoi neuroni

contribuiscono alla codifica dei movimenti della testa nello spa-zio, a partire da informazioni multisensoriali vestibolari, visivee propriocettive. La loro attività è sensibile a delle rotazioniangolari e ai movimenti visivi nella direzione opposta rispettoa quella della testa. Essi partecipano al fatto che quando latesta ruota verso destra, il mondo visivo ruota verso sinistra.In particolare, i neuroni dell’area 7, dopo l’individuazione deimovimenti della testa o degli occhi, collaborano congiunta-mente con le aree visive associative (MT e MTS) e con il campooculofrontale (COF) all’elaborazione dei movimenti di insegui-mento oculare. I loro riflessi concomitanti, a livello del troncocerebrale, sono il riflesso vestibolo-oculare e il riflesso optocine-tico. I due meccanismi, d’altra parte, condividono la stessa viafinale comune motoria, cioè i motoneuroni oculari e quelli deimuscoli nucali.

La corteccia parietale posteriore appartiene al sistema detto«dorsale», dedicato al trattamento delle informazioni visive perla localizzazione degli oggetti nello spazio extrapersonale [42]. Piùprecisamente, alcuni di questi neuroni (aree 7a e b) interven-gono a fini di localizzazione degli oggetti e del loro movimento,non appena essi rappresentano un elemento di interesse (atten-zione) e/o di motivazione (ricompensa) e suscitano un’azione. Ilsistema «dorsale», detto anche del «dove» (where), comprendele reti neuronali implicate nella localizzazione della bersaglio.Alcuni neuroni hanno dei campi recettori ristretti in relazione conla visione foveale e precisa, mentre altri, più numerosi, hannoampi campi recettori che escludono la fovea, ma suscettibili diindividuare l’eccentricità di uno stimolo o di un bersaglio cherientra nel campo dello spazio extrapersonale (visual tracking). Idue tipi di informazioni sono determinanti nella pianificazionedell’azione.

Non si può dissociare il sistema dorsale del «dove» (where) daquello ventrale del «che cosa» (what) [42]. Quest’ultimo possiedenella sua rete le stesse aree visive iniziali (V1, V2, V3, V4), ma rag-giunge la regione inferotemporale. I neuroni di questa regione sonodotati di competenza di riconoscimento (linee, congiunzione dilinee, forme, volumi, mano, volto). Essi sono definiti «gnosici».Queste modalità percettive sofisticate («o e che cosa») fanno parteintegrante dell’azione in divenire [41].

Un’osservazione recente rinforza il ruolo dei neuroni post-centrali, situati nel solco intraparietale posteriore (aree 5 e 7)nell’esplorazione attiva del mondo esterno. Iriki ha mostrato che icampi recettori della mano, a seconda che questa manipoli da solao con un oggetto che prolunga il suo spazio di azione, subisconoun’estensione [43]. Così un campo recettore della mano che utilizzaun piccolo rastrello per raggiungere una ricompensa si estendefino all’estremità dell’utensile. Questo fenomeno deriva dal fattoche questi neuroni sono attivati allo stesso tempo dal contattocon la mano e dalla visione della mano e, soprattutto, di questache tiene l’utensile. Essi sono in grado di associare o di realizzarela sintesi di queste informazioni multimodali e di modificare loschema corporeo. Questa plasticità dello schema corporeo spiegaperché un chirurgo agisce con uno strumento come se questo fossela propria mano e perché un pilota o un guidatore agiscono comese le ruote dell’aereo o dell’automobile fossero un prolungamentodel proprio corpo. Questa sensibilità definita «aptica», «di ritornoallo sforzo», esprime la plasticità dello schema corporeo e rinforzaancora il concetto dell’impossibile disgiunzione tra percezione eazione [20, 22].

� Deafferentazione, attivitàcorticale e programmi motori

Nella scimmia addestrata a eseguire un movimento dell’artosuperiore (flessione o estensione), la deafferentazione, perrizotomia dorsale da C1 a T6, instaura un quadro molto caratteri-stico [23, 31]. L’arto deafferentato è ipotonico, risultato della sezionedel circuito del riflesso miotatico. Esso è spontaneamente sottou-tilizzato.

L’animale non vede il suo arto deafferentato, ma, quando lo sisollecita per eseguire il compito appreso, esso lo esegue e questo

EMC - Neurologia 13

I – 17-002-D-10 � Funzioni motorie

alcune ore dopo la rizotomia. Ignorando la posizione dell’arto,esso commette numerosi errori sulla direzione da seguire. Questofenomeno regredisce, ma solo dopo diversi mesi.

� Aree frontali a funzionepremotoriaCorteccia premotoria

Le cortecce premotorie costituiscono un insieme di regionicorticali che si situano davanti alla corteccia motoria primaria(Figg. 5, 14). Esse svolgono un ruolo importante nella piani-ficazione dell’azione, integrando delle informazioni sensorialinecessarie per la realizzazione del gesto e controllando l’attivitàdei neuroni della corteccia motoria primaria.

La realizzazione di un movimento armonioso richiede la coordi-nazione di numerosi muscoli, la cui contrazione obbedisce a unaprogrammazione spaziotemporale precisa. Le cortecce premoto-rie saranno coinvolte nella coordinazione e nella concatenazionenel tempo delle sequenze di cocontrazioni muscolari sinergichenecessarie per la realizzazione dell’atto motorio in funzione delcontesto motivazionale e ambientale.

Diverse regioni corticali intervengono in questa funzione e cia-scuna di esse realizza un trattamento parallelo dell’informazione.Si distinguono due tipi principali di corteccia premotoria situatirispettivamente nella regione dorsolaterale (area 6 laterale) emediale (area 6 mediale o area motoria supplementare). Esse sono,a loro volta, suddivise in diverse aree che hanno delle specificitàfunzionali e delle connessioni anatomiche proprie. Un elementoimportante che determina il funzionamento delle regioni pre-motorie è la loro connessione al lobo parietale. Esistono, ineffetti, delle proiezioni precise tra ogni regione della cortecciaparietale e ogni regione della corteccia premotoria [38]. Questicircuiti parietofrontali rappresentano altrettanti moduli di trat-tamento dell’informazione all’interno dei quali si elaborano glischemi motori fondamentali o rappresentazioni centrali dell’attivitàgestuale (coordinazione visuomotoria, prensione, manipolazione,pianificazione sequenziale). Inoltre, l’attività all’interno di questecortecce premotorie sarà modulata da altre cortecce associativeprefrontali situate più a monte nei processi decisionali. Questegestiscono gli aspetti motivazionali (corteccia orbitofrontale e cin-golata) e computazionali (corteccia prefrontale dorsolaterale) delcomportamento.

Corteccia premotoria laterale (area 6 laterale)Anatomia

Si distinguono al suo interno due regioni distinte: una regionedorsale che corrisponde alle regioni dette F2 e F7 e una regioneventrale che corrisponde alle regioni F4 e F5 (Fig. 14). Delle inie-zioni di traccianti retrogradi a livello del midollo cervicale nellascimmia forniscono una marcatura retrograda di neuroni a livellodella regione della mano di F2, F4 e F5 [38]. Analogamente, dellemarcature a livello del midollo lombare permettono di indivi-duare dei neuroni marcati a livello della regione della gamba di F2.Esiste, dunque, una certa somatotopia all’interno di queste regioniche possiedono delle proiezioni midollari. F7, qualificata spessocome area oculomotoria supplementare (supplementary eye field),non presenta proiezioni verso il midollo o la corteccia motoriaprimaria, ma verso il tronco cerebrale e le altre regioni premoto-rie [44].

Dati cliniciDelle lesioni isolate di questa regione sono osservate raramente

in clinica umana. Esse forniscono un quadro di aprassia ideomoto-ria. La caratteristica essenziale di questa sindrome è che i soggettidivengono incapaci di associare in modo corretto un’istruzionee una risposta motoria mentre non presentano deficit motori insenso stretto né disturbi della comprensione. La selezione deimovimenti in funzione del contesto è, allora, alterata. Risultatisimili sono stati descritti nella scimmia con delle lesioni stretta-mente limitate all’area 6 laterale [45].

Area motoria supplementareAnatomia

Questa regione, che corrisponde alla parte mesiale dell’area 6,è stata considerata inizialmente omogenea [25] (Figg. 5, 14). Datirecenti allo stesso tempo anatomici, citoarchitettonici e funzio-nali suggeriscono che esistono al suo interno almeno due regionidistinte: F3 o area motoria supplementare propria (AMSp o 6aα)situata davanti alla regione della gamba della corteccia motoriaprimaria e una regione più anteriore detta F6 o area presupple-mentare (pre-AMS o 6aβ), il cui limite posteriore corrisponde allaproiezione corticale della commissura anteriore [44, 46].

L’AMSp riceve delle afferenze dalla regione definita «sensorialesupplementare» della corteccia parietale (PECi). Si trovaall’interno di questa una rappresentazione somatotopica com-pleta del corpo. Essa riceve anche delle proiezioni della cortecciasomestesica primaria (SI, aree 3, 1 e 2), dell’area 5 della cortecciaparietale (PE). Essa rappresenta soprattutto il sito di proiezioneprincipale delle strutture di uscita dei gangli della base attraversoil talamo motorio. Le proiezioni dell’AMSp sono verso la cortecciamotoria primaria e il midollo spinale (soprattutto cervicale).

Le connessioni di pre-AMS sono molto diverse. Le loro dueafferenze principali sono rappresentate dall’area 46 della cortec-cia prefrontale dorsolaterale, dalla corteccia cingolata rostrale edal lobulo parietale inferiore (area 7) [47]. Non esistono proiezionidirette di pre-AMS verso la corteccia motoria o il midollo spinalee quelle verso l’AMSp sembrano modeste. Esse ricevono le loroafferenze talamiche essenzialmente dal nucleo X che è un relècerebellare.

ClinicaDelle lesioni della corteccia frontale mesiale possono osservarsi

nell’uomo nel corso di processi espansivi (meningiomi, astro-citomi) della falce del cervello o in caso di accidenti vascolariche interessano il territorio dell’arteria cerebrale anteriore. Que-ste lesioni sono, tuttavia, spesso estese, inglobando altre regioniadiacenti (corteccia cingolata anteriore, corteccia prefrontale), ilche rende difficile stabilire delle correlazioni anatomocliniche.La lesione bilaterale dell’area motoria supplementare nell’uomoprovoca una perdita dell’espressione verbale spontanea e unariduzione dell’attività motoria, che può arrivare a un quadro dimutismo acinetico [40]. I disturbi motori si traducono in difficoltànell’esecuzione dei movimenti sequenziali, in assenza di informa-zioni sensoriali. Nella scimmia, delle lesioni pure dell’AMS nonprovocano un cambiamento drastico della precisione dei gesti,ma gli animali presentano inizialmente un quadro di acinesia [48].Dopo la fase acuta compare un’alterazione della coordinazionebimanuale e dell’esecuzione dei movimenti sequenziali.

Al contrario, alcune crisi parziali motorie che interessano questaregione si traducono in crisi dette contravversive che, classica-mente, si accompagnano a una sequenza di movimenti lentiche comprende un’elevazione dell’arto superiore controlaterale,una rotazione della testa e una vocalizzazione [25]. Esistono dellevarianti, come le crisi avversive.

Area motoria supplementare propriaLa microstimolazione dell’AMSp nella scimmia fornisce delle

risposte spesso poliarticolari per intensità di stimolazioni più ele-vate che a livello della corteccia motoria primitiva (più di 20 �A)con risposte prossimali frequenti [47, 49]. I neuroni dell’AMSprispondono alla mobilizzazione passiva delle articolazioni, mapochi tra loro hanno delle afferenze visive [50]. Il più delle volte,i neuroni dell’AMSp modificano la loro attività al momento deimovimenti volontari, tanto prossimali quanto distali [50]. Il ruolodell’AMSp nella pianificazione delle attività motorie sequenzialiera stato sospettato sui dati della diagnostica per immagini fun-zionale, ma il grande merito della scuola giapponese è di avermostrato come i neuroni di questa regione codificano i diversi ele-menti di una sequenza motoria [50]. Se alcuni neuroni sono attivatida un tipo di movimento particolare, come anche nella cortecciamotoria primaria, altri saranno attivati in occasione della conca-tenazione di due movimenti specifici, quale che sia il loro ordine

14 EMC - Neurologia

Funzioni motorie � I – 17-002-D-10

A

R P T R T P

R

R

P

P

T

T

R

R

T

T

P

P

1 s 1 s

RP T RT P

RP T R TP

RPT R T P

BFigura 15. Codifica degli elementi di una sequenza motoria da parte dei neuroni dell’area motoria supplementare propria. La sequenza consiste nellaconcatenazione dei tre movimenti di un manipulandum: spingere (P), ritirare (R), girare (T).A. Questo primo neurone è attivato prima che la scimmia esegua il movimento di ritirare il joystick (R), quale che sia l’ordine di questo movimento all’internodella sequenza.B. Questo secondo neurone modifica specificamente la sua attività al momento della concatenazione dei movimenti R e P, quale che sia il tipo di sequenza(secondo [59]).

nella sequenza (Fig. 15). Altri neuroni ancora modificheranno laloro attività al momento dell’esecuzione di una data sequenzamotoria (Fig. 16).

Questi elementi suggeriscono che l’AMSp ha una funzione dicontrollo per l’esecuzione dei movimenti sequenziali. I dati rac-colti nei primati subumani sono stati ampiamente confermati daquelli della diagnostica per immagini funzionale nell’uomo [44].Altri autori hanno proposto il possibile ruolo dell’AMSp negliaggiustamenti posturali che precedono il movimento volonta-rio [51] o nella coordinazione dei movimenti bimanuali [48].

Area motoria presupplementareLa microstimolazione di questa regione (area F 6 o 6a β) fornisce

solo poche risposte motorie e richiede delle intensità di correnteelevate. Si trovano raramente dei campi recettori somestesici nellapre-AMS, ma i neuroni possono rispondere a delle stimolazionivisive. I neuroni di pre-AMS sono particolarmente attivati quandol’animale esegue dei movimenti di prensione sotto il controllovisivo [38, 44]. Essi intervengono anche nella programmazione tem-porale di una sequenza motoria e quando l’animale deve cambiaresequenza [49, 50].

Si riscontrano in F 6 dei neuroni detti di «presa potenziale» (gra-spable). Questi sono attivati (o inibiti) dalla presentazione di unoggetto suscettibile di essere afferrato anche se la scimmia rimaneimmobile. Essi hanno le caratteristiche dei neuroni dei circuitiparietofrontali. Questo settore neuronale, incrocio di afferenzeprovenienti dalle aree 46 e 24c, procederebbe alla «bascula» diuna rappresentazione di movimento potenziale verso quella diun movimento reale, non appena delle contingenze esterne e deifattori motivazionali creano il contesto appropriato.

Si può concluderne che pre-AMS svolge un ruolo critico nellapianificazione e nell’adattamento delle attività motorie sequen-ziali a partire da informazioni sensoriali che il soggetto riceve dalsuo ambiente. Ciò è particolarmente vero quando la situazionerichiede una risposta rapida da parte sua.

� Cortecce prefrontali associativee pianificazione dell’azione

La pianificazione dei comportamenti si basa su un’analisicognitiva delle informazioni che portano a delle risposte com-portamentali adattate alle condizioni dell’ambiente. Malgradociò, qualsiasi attività finalizzata presuppone uno stato moti-vazionale sufficiente nonché una capacità del soggetto difocalizzare la sua attenzione su alcuni aspetti del trattamentodell’informazione. Questi due elementi fondamentali, motiva-zione e attenzione, sono intimamente legati e rappresentano labase stessa dell’intenzionalità dell’azione che sottintende ogniprocesso decisionale. Diverse regioni associative della cortecciaprefrontale (CPF), organizzate in circuiti funzionali con le strut-ture sottocorticali e fortemente modulate dall’attività dei neuronidopaminergici mesencefalici, saranno coinvolte nella regolazionedi questi fenomeni.

La loro conoscenza nell’uomo si basa, prima di tutto, sulle tecni-che di diagnostica per immagini funzionale (risonanza magneticafunzionale [RMf], tomografia per emissioni di positroni [PET-TC],magnetoencefalografia [MEG]) e fornisce una visualizzazioneglobale del funzionamento cerebrale in una situazione compor-tamentale. Esse hanno permesso di descrivere, in modo più omeno esauriente, le reti implicate in questa o in quella funzionecognitiva, senza consentire, tuttavia, lo sfruttamento dei meccani-smi neuronali che sottintendono queste funzioni [40]. Tre regionicorticali sono più specificamente coinvolte nella pianificazionemotoria e comportamentale in senso ampio (Fig. 5).

Corteccia prefrontale dorsolateraleLa corteccia prefrontale dorsolaterale (CPFDL), che comprende

le aree 9, 46, 45 e una parte dell’area 10, è la sede delle più altefunzioni cognitive nell’uomo (Fig. 5). La sua lesione perturbal’analisi, il trattamento sequenziale, il mantenimento cosciente

EMC - Neurologia 15

I – 17-002-D-10 � Funzioni motorie

RP T RT P

RP T R P T

RT P R T P

1 s

A B

RP T RT P

RP T R P T

RT P R T P

1 s

Figura 16.Codifica degli elementi di una sequenza motoria da parte dei neuroni dell’area motoria presupplementare (AMS). La sequenza consiste nella concatenazionedei tre movimenti di un manipulandum: spingere (P), ritirare (R), girare (T).A. Questo neurone è attivato al momento del terzo movimento della sequenza, quale che sia il suo tipo. Vi è pertanto, qui, una codifica dell’ordine (1, 2 o3) del movimento all’interno della sequenza.B. Questo neurone incrementa la sua attività unicamente all’inizio di una sequenza di tipo R-T-P e rimane silente durante l’esecuzione degli altri tipi di sequenza(secondo [59]).

di informazioni pertinenti e l’elaborazione di piani d’azioneadeguati alle costrizioni dell’ambiente [52]. Tali funzioni sono assi-curate attraverso numerose afferenze che la CPFDL riceve dallealtre cortecce associative. Una migliore conoscenza delle pro-prietà cognitive fondamentali che sottintendono le funzioni dellacorteccia prefrontale è stata ottenuta grazie agli studi di elettrofi-siologia nel primate non umano. I primi tra essi si sono incentratisoprattutto sulla memoria a breve termine definita «memoria dilavoro». Essi dimostrano che, quando è inserito un ritardo tra unostimolo visivo e una risposta, numerosi neuroni della CPFDL pre-sentano un’attività sostenuta [53, 54]. Goldman-Rakic [54] riferiscecome i neuroni dell’area 46 scatenino, in un compito con ritardo,una cascata di avvenimenti attraverso il circuito che comprendela COLPF, producendo delle saccadi oculari molto finalizzate.

Questo tipo di attività è fondamentale per numerose attivitàcognitive. Questi dati sono stati in seguito confermati nell’uomograzie alle tecniche di diagnostica per immagini funzionale.

Malgrado ciò, i comportamenti complessi si basano solo suuna memorizzazione. Le informazioni devono essere selezionatee integrate con altri messaggi pertinenti. Un’altra funzione essen-ziale della CPFDL è di permettere la focalizzazione volontariadell’attenzione su alcuni stimoli, pensieri o gesti [55]. Questo pro-cesso di selezione è indispensabile, in quanto le capacità di lavorodelle funzioni cognitive sono limitate. La possibilità di igno-rare dei distrattori e di selezionare un’informazione pertinenteè, quindi, un processo critico nella pianificazione dell’azione.Per trarre beneficio dalle esperienze passate, dobbiamo essere ingrado di selezionare delle conoscenze acquisite. Perfino le azionipiù semplici sono sottoposte a vincoli molteplici. Per esempio,quando si cerca un oggetto, ci si ricorda della sua forma, delposto dove potrebbe essere e del suo ultimo utilizzo. Numerosineuroni della CPF modificano, così, la loro attività quando lascimmia deve ricordarsi allo stesso tempo della forma e della loca-lizzazione spaziale di un oggetto. Gli studi di neurodiagnosticaper immagini mostrano che la CPFDL svolge un ruolo impor-tante nell’integrazione di molteplici fonti di informazione e nei

processi decisionali [55]. La complessità del comportamento neiprimati è legata anche al fatto che questi ultimi possono fissarsinuovi obiettivi e nuove maniere per raggiungerli. Il ruolo esecu-tivo della CPFDL deriva dall’acquisizione e dalla rappresentazionedi regole che guidano i comportamenti finalizzati. Stabilire delleregole consiste nel realizzare l’associazione arbitraria tra infor-mazioni di natura differente. Si tratta di costruire «un modellointerno»; per esempio, noi impariamo che un semaforo rossosignifica «stop». Gli studi elettrofisiologici realizzati nella scimmiarivelano che l’attività dei neuroni della CPFDL riflette tali asso-ciazioni. Infine, alcuni autori hanno suggerito che queste ultimepotrebbero rappresentare il contesto dell’azione [55]. Si tratta, inquesto caso, di informazioni a carattere multimodale che devonoinglobare i vari aspetti in rapporto con le istruzioni, gli aspettimotivazionali e le conseguenze prevedibili dell’azione.

Corteccia cingolata anterioreLe connessioni anatomiche della corteccia cingolata anteriore

(CCA, CCAr, area 24 c) con la corteccia prefrontale dorsolaterale(CPFDL) sono strette e la loro coattivazione durante numerosicompiti cognitivi suggerisce allo stesso tempo una dualità fun-zionale e una sinergia d’azione di queste due regioni (Fig. 5).Si ammette, di solito, che la CPFDL tratta e mantiene on-linel’informazione necessaria alla scelta di una risposta, mentre laCCA facilita e controlla la realizzazione dell’azione. La CCA riceveanche delle afferenze dai nuclei limbici del talamo e del troncocerebrale, il che ne fa, naturalmente, un luogo di integrazioneper gli aspetti emotivi e motivazionali del comportamento. Essainvia a sua volta delle proiezioni verso le cortecce premotorie,motorie e il midollo spinale [44]. È, così, suscettibile di svolgere unruolo diretto nell’attuazione dei comportamenti. Questa regionecorticale occupa, così, una posizione strategica che le permettedi integrare delle informazioni di ordine emotivo nel quadrodei processi decisionali e di svolgere, di conseguenza, un ruolo

16 EMC - Neurologia

Funzioni motorie � I – 17-002-D-10

0

35

500 ms

Segnale di errore

Ricompensa

Pot

enzi

ali d

'azi

one/

seco

ndo

A

0

35

500 ms

Pot

enzi

ali d

'azi

one/

seco

ndo

ControlliControllo visivo

Ricompensa fuoridal compito

BFigura 17.Attività legata all’ottenimento della ricompensa nella corteccia cingolata anteriore (corteccia cingolata anteriore, area motoria cingolata [CMAr], 24c)(secondo [61]). La scimmia esegue un compito di decisione su uno schermo tattile. I tentativi sono allineati rispetto all’ottenimento della ricompensa odel segnale di errore (schermo nero).A. Neurone di CMAr che presenta un aumento di attività moderato quando la scimmia riceve la ricompensa dopo un tentativo correttamente eseguito(linea nera). Quando la scimmia compie un errore nell’esecuzione del movimento, la modificazione dell’attività per il segnale di errore è circa due volte piùimportante (linea rossa).B. Lo stesso neurone di CMAr non modifica la sua attività al momento dell’ottenimento della ricompensa o della presentazione di stimoli controllo (simili alsegnale di errore), al di fuori del contesto del compito comportamentale [84].

fondamentale nella pianificazione dell’azione [56]. Malgrado ciò,la funzione esatta della CCA e i meccanismi cellulari che la sot-tintendono rimangono poco conosciuti. Negli anni ′90, gli studidi diagnostica per immagini funzionale hanno mostrato che lacorteccia cingolata era coinvolta in numerosi aspetti della cogni-zione, in particolare quando si tratta di gestire una situazionedi scelta tra informazioni di natura contraddittoria [56, 57]. Diversistudi elettroencefalografici rivelano che si può registrare al suolivello un’onda negativa (ERN) quando il soggetto fornisce unarisposta errata in una situazione sperimentale [57]. Queste osser-vazioni hanno permesso di proporre l’ipotesi che la CCA svolgaun ruolo nei processi di individuazione degli errori e, di conse-guenza, nella loro correzione. Alternativamente, alcuni autoripostulano che la CCA faccia parte integrante di un circuito impli-cato nella regolazione dei processi attenzionali che controllanoallo stesso tempo il trattamento delle informazioni cognitive edemotive [58]. I dati sperimentali sul primate subumano hanno per-messo di dimostrare il legame tra i processi di ricompensa e,dunque, di motivazione e la pianificazione dell’azione [49, 59]. Così,l’annuncio della quantità di ricompensa attesa modifica l’attivitàdei neuroni della corteccia cingolata anteriore contemporanea-mente al comportamento dell’animale [59, 60]. Inoltre, i neuronidelle stesse regioni rispondono differentemente quando i tentativisono riusciti e integrati in compiti cognitivi complessi (Fig. 17) [61].Quest’ultimo elemento ci rimanda al ruolo della CCA nei processidi individuazione e di gestione degli errori [56]. Un malfunziona-mento della CCA è, così, sospettato in diverse patologie che siaccompagnano allo stesso tempo a una sindrome ipercinetica e adisturbi affettivi e cognitivi come il disturbo ossessivo compulsivo(DOC) e i tic [62].

Corteccia orbitofrontaleLa corteccia orbitofrontale (COF) rappresenta la parte più ante-

riore della corteccia prefrontale (Fig. 5). Essa raggruppa delle areerostrali situate a livello della convessità corticale (aree 10 e 47/12)nonché delle aree situate nella regione ventromediale (aree 11, 12,13 e 14). La COF riceve delle afferenze multiple a provenienza dallecortecce associative temporali, ma anche dall’amigdala. Passin-gham ha proposto che si consideri la COF come l’area prefrontaleche corrisponde al lobo temporale, per analogia con la cortecciaprefrontale dorsolaterale che rappresenta il sito di proiezione pre-frontale della corteccia parietale associativa [45]. La COF sembracoinvolta in situazioni durante le quali il soggetto deve adattare il

proprio comportamento per ottenere un rinforzo positivo [63]. Ciòsuggerisce che questa regione sia coinvolta nella gestione degliaspetti emotivi della decisione. In effetti, pazienti che soffrono dilesioni orbitarie presentano grandi difficoltà a prendere delle deci-sioni, in quanto divengono incapaci di prevedere le conseguenzedella loro azione [63].

Questi deficit sono particolarmente netti nei comportamentisociali. Tali pazienti hanno anche la tendenza a correre deirischi sconsiderati, indipendentemente dal fatto che la loro stra-tegia sia corretta. Delle lesioni dell’area 12 nel primate alteranol’apprendimento, qualunque sia la natura del contesto senso-riale in cui esso si svolge [45]. Questi animali esprimono ancheun’indifferenza emotiva nei confronti del proprio ambiente edelle tendenze alla perseverazione. I risultati elettrofisiologiciottenuti nel primate indicano che i neuroni della COF sonocoinvolti nel trattamento di informazioni quando queste sonoassociate a processi di rinforzo. Queste cellule divengono parti-colarmente attive quando il soggetto è posto in una situazionenella quale spera di ricevere una ricompensa [64]. La COF svolge,perciò, un ruolo importante nel controllo motivazionale del com-portamento. Inoltre, si è potuto dimostrare che, quando l’animalenon riceve la ricompensa attesa, l’attività dei neuroni della COFne risulta modificata. Questo settore corticale partecipa, con laCCA, al processo di individuazione degli errori.

� Gangli della baseI gangli della base (GB), detti anche nuclei grigi centrali, formano

un insieme di strutture sottocorticali, all’interno del diencefalo.Essi si inseriscono, per contrapposizione al sistema piramidale(teleocinesi), nel sistema extrapiramidale legato alla motricità semi-volontaria o automatica (olocinesi), ma il loro ruolo rimane a lungopoco conosciuto, «oscuro come il fondo della mia cantina»: taleè la metafora usata da Kinnier-Wilson per definire la funzionedei GB nel 1920. Alcuni pionieri, come Delmas-Marsalet (1928),tentarono di decifrare il ruolo del nucleo caudato nella locomo-zione nel cane. Il vero e proprio campo di indagine sulla fisiologiae sulla fisiopatologia dei GB si apre con la scoperta, nel 1960, delladegenerazione dopaminergica nigrale e con il conseguente crollodella dopamina (DA) striatale in pazienti parkinsoniani [65]. Laterapia sostitutiva con L-dopa è stata una rivoluzione. I GB furono,in seguito, fortemente implicati nella regolazione del movimentovolontario (Fig. 7).

EMC - Neurologia 17

I – 17-002-D-10 � Funzioni motorie

1

4

5

6

78

2

3

Figura 18. Organizzazione anatomofunzionale dei gangli della basesu una vista frontale. Le frecce bianche rappresentano le vie attivatrici,quelle nere le vie inibitrici e quelle tratteggiate la via dopaminergica nigro-striatale. 1. Putamen; 2. globus pallidus esterno; 3. corteccia; 4. talamo;5. nucleo sottotalamico; 6. sostanza nera compatta; 7. globus pallidusinterno; 8. sostanza nera reticolare.

Richiami anatomiciLa motricità volontaria è, essenzialmente, un fenomeno di ori-

gine corticale. Essa fa intervenire l’area motoria primaria, l’areapremotoria, l’area motoria supplementare e le cortecce associa-tive prefrontali e parietali. Nei mammiferi superiori, l’area motoriaprimaria (MI) si proietta direttamente sui motoneuroni midollaritramite la via piramidale, per l’esecuzione dei programmi motori.L’attività di queste aree corticali è regolata da un insieme di circuiticortico-sotto-cortico-corticali, dove intervengono i gangli dellabase e, poi, i nuclei motori del talamo.

I GB formano un insieme con due ingressi, due uscite e duenuclei intermedi. I due ingressi sono lo striato e il nucleo sottota-lamico (NST), detto anche corpo di Luys. Lo striato riceve delleafferenze dalla quasi totalità delle aree corticali e il NST dallacorteccia motoria e dalla corteccia frontale. Queste afferenze coin-cidono con delle collaterali degli assoni dei neuroni corticalipiramidali e conducono delle copie efferenti (scariche corollarie).Le due uscite corrispondono alla porzione interna del pallidum oGPi e alla parte reticolare della sostanza nera (SNr). Questi nucleisono GABAergici inibitori e si proiettano sul talamo motorio e sultronco cerebrale, in particolare il nucleo peduncolopontino; i duenuclei intermedi sono la porzione esterna del pallidum (GPe) e lapars compacta della sostanza nera (SNc) (Fig. 18).

StriatoNel primate, il neostriatum è costituito, sul piano anatomico, dal

putamen e dal nucleo caudato. La maggior parte dei settori corticaliinvia delle proiezioni glutammatergiche sullo striato, principalevia di ingresso dei GB. Esso possiede un’organizzazione istolo-gica originale definita a «mosaico», con due compartimenti, delleinsule neuronali o striosomi e uno spazio più povero di cellule: lamatrice.

Il 95% della popolazione di neuroni striatali è costituito daneuroni del tipo medium spiny GABAergici [66]. Tra questi, alcunicolocalizzano GABA, sostanza P e dinorfina e formano con i loro

assoni la via striatopallidale diretta (GPi e SNr), mentre altri, checolocalizzano GABA ed encefalina, si proiettano sul GPe e costi-tuiscono la prima maglia della via striatopallidale indiretta. Infine,lo striatum invia delle proiezioni verso la SNc [67].

Spontaneamente, questi neuroni sono silenti e aumentano bre-vemente la loro frequenza di scarica al momento dell’esecuzionemotoria. Una scarsa popolazione corrisponde a degli interneu-roni colinergici. Questi ultimi sono costantemente attivi (tonicallyactive neurons, TAN). Essi esprimono una «pausa» (inibizione) perdei segnali legati alla ricompensa in occasione di un apprendi-mento. I TAN sono innervati da terminazioni dopaminergichenigrali [19, 68].

La degenerazione dei neuroni GABAergici dello striatum è lastimmata istologica della corea di Huntington.

Nucleo sottotalamicoIl nucleo sottotalamico (NST) riceve delle afferenze glutamma-

tergiche provenienti dalla corteccia motoria primaria (MI, area 4),dalla corteccia motoria supplementare (AMS, area 6) e dalla cor-teccia premotoria (area 6). Il NST riceve, inoltre, delle afferenzeGABAergiche provenienti dal GPe [69] e delle afferenze glutam-matergiche provenienti dal nucleo parafascicolare del talamo.Esistono delle afferenze dopaminergiche sul NST (via nigrosubta-lamica) [70].

Il NST invia delle efferenze glutammatergiche su GPi, GPe eSNr [69]. Le popolazioni neuronali che si proiettano su GPe e GPi,da una parte, e SNr, dall’altra, sono topograficamente dissociate.

I neuroni subtalamici scaricano spontaneamente in manieratonica, ma «basculano» verso una modalità di scarica fasicadurante il movimento [71]. La loro attività aumenta anormalmentea «salve» nella malattia di Parkinson (MP).

La lesione del NST nell’uomo provoca un emiballismo contro-laterale.

Globus pallidus interno e sostanza nera reticolareIl globus pallidus interno (GPi) e la sostanza nera reticolare (pars

reticulata, SNr) sono delle strutture molto simili sul piano filoge-netico. Si tratta, in realtà, di una stessa struttura (paleostriatum)divisa in due dalla capsula interna durante lo sviluppo. Questestrutture sono costituite da neuroni che ricevono le loro afferenzedallo striato, dal NST e dal GPe. I neuroni del GPi sono GABAer-gici e si proiettano sulla parte anteriore dei nuclei motori talamiciventrolaterale (VL) e ventroanteriore (VA) e sul tronco cerebrale. Inuclei talamici si proiettano «di ritorno» sulle aree corticali 4 e 6.

I neuroni del GPi presentano un’organizzazione somatotopicacon la faccia rappresentata nella parte ventrale e negli arti inferiorinella parte dorsale, mentre quelli della SNr sono più implicati inmovimenti oculomotori e in quelli dell’asse del corpo. I neuronidel GPi scaricano in maniera tonica a 60-80 Hz nella scimmia ariposo. L’attività dei neuroni del GPi è modificata in modo simileda movimenti attivi o passivi degli arti controlaterali. Circa il 70%dei neuroni che rispondono al movimento aumenta la sua fre-quenza e il 30% la riduce. La loro scarica compare dopo l’iniziodella contrazione EMG e, a maggior ragione, dopo quello dell’IM.

Anche i neuroni della SNr sono GABAergici. Essi si proiettanosugli stessi nuclei talamici «bersaglio» (VA e VL) del GPi, ma suterritori diversi. Gli assoni dei neuroni del talamo motorio costi-tuiscono la via talamocorticale che raggiunge le aree corticali 4e 6. La SNr invia anche delle collaterali sul collicolo superioree sul nucleo parafascicolare del talamo. La registrazione deineuroni della SNr rivela che essi partecipano al controllo dei movi-menti oculari (saccade). Essi scaricano molto nettamente primadell’inizio delle saccadi ed esprimono delle risposte «contingenti»alla memoria spaziale all’interno del campo visivo [72].

Globus pallidus esternoIl globus pallidus esterno (GPe) riceve la maggioranza delle sue

afferenze dai nuclei dei GB (striatum e NST) e si proietta su deinuclei dei GB (STN e GPi). Il GPe riceve delle afferenze GABAer-giche inibitrici dallo striatum e glutammatergiche attivatriciprovenienti dal NST. Le proiezioni del GPe sono GABAergiche e,quindi, inibitrici su NST, GPe e SNr. I neuroni del GPe possiedono

18 EMC - Neurologia

Funzioni motorie � I – 17-002-D-10

delle caratteristiche elettrofisiologiche simili a quelle del GPi conun controllo dell’attività tonica e delle pause caratteristiche. Lafrequenza media di scarica è un po’ più bassa nel primate. Essirispondono al movimento dopo l’IM.

Sostanza nera compatta e area tegmentoventraleLa sostanza nera compatta (pars compacta, SNc) è costituita da

neuroni dopaminergici di grandi dimensioni. Essa forma l’area A9

nella classificazione dei gruppi dopaminergici del mesencefalo. El’origine della via nigrostriatale che innerva fortemente i differentisettori neostriatali: putamen (motricità), nucleo caudato dorso-laterale (associazione) e nucleo caudato ventrale (emozione). Lazona A10, o area tegmentoventrale (ATV), si proietta sul nucleoaccumbens e sulla corteccia prefrontale (via mesocorticolimbica).Questa presenta afferenze ai vari settori della CPF e allo striatumventrale (nucleo accumbens). Infine, la zona A8 corrisponde all’arearetrorubrica. Gli assoni dei neuroni dopaminergici formano ilfascio mediano del telencefalo (FMT) che transita per l’ipotalamolaterale «incrocio maggiore» nella genesi motivazionale [18, 19].

La SNc riceve delle afferenze GABAergiche inibitrici provenientidallo striatum [73], delle afferenze glutammatergiche eccitatriciprovenienti dal NST, dalla corteccia e dal nucleo peduncolo-pontino, delle afferenze colinergiche eccitatrici provenienti daquest’ultimo e, infine, delle afferenze serotoninergiche prove-nienti dal rafe dorsale. La SNc si proietta massivamente al ritornosullo striatum e più debolmente su NST e GPi [67].

L’effetto della dopamina (DA) sui neuroni postsinaptici stria-tali dipende dal tipo di recettore. Esistono due grandi famiglie direcettori dopaminergici: il tipo D1, il cui effetto è attivatore, e iltipo D2, il cui effetto è inibitore. Queste due famiglie si suddivi-dono peraltro in diversi sottotipi. A livello postsinaptico, nellostriato, si ipotizza che i recettori D1 siano localizzati esclusiva-mente sui neuroni che si proiettano verso il GPi, la SNr e la SNc,mentre i D2 sarebbero localizzati esclusivamente sui neuroni chesi proiettano verso il GPe e sugli interneuroni colinergici [74]. Tra-dizionalmente, l’azione della DA a livello striatale è attivatrice suineuroni striatali che si proiettano su GPi, SNr e SNc e inibitricesui neuroni striatali che si proiettano sul GPe. Questi dati sono,tuttavia, contestati da alcuni autori per i quali i recettori D1 e D2sono colocalizzati in gran parte sulle due popolazioni striatali [75].

I neuroni della SNc hanno una frequenza di scarica bassa(1-5 Hz). Essi non rispondono al movimento in quanto tale(parametri cinetici), ma sono sensibili a degli stimoli a con-notazione motivazionale (ricompensa, punizione). Per Schultz,l’attività dei neuroni a DA esprime un valore predittivo della ricom-pensa [76]. In assenza di uno stimolo precedente, questi neuronirispondono con una scarica fasica di breve latenza al momentodell’ottenimento di una ricompensa. Se ora l’animale deve ese-guire un movimento in risposta a un segnale «CS», predittivodella ricompensa, l’attività neuronale non cresce più al momentodella ricompensa, ma per questo segnale «CS». Se la ricompensaassociata a «CS» è omessa, i neuroni presentano, allora, una ridu-zione della loro attività. I neuroni dopaminergici, attribuendoa un segnale una valore gratificante, ma essendo quasi sempreinsensibili agli stimoli avversivi, costituiscono un dispositivo dianticipazione della ricompensa e un substrato per la motivazione(Fig. 19).

Modelli animali di patologia umanaIpoattività motoriaMalattia di Parkinson

Con l’avvento della teoria dopaminergica della MP, le ricerchesperimentali si sono focalizzate sul funzionamento della via dopa-minergica nigrostriatale [65]. Esse si basano naturalmente sullarealizzazione di modelli animali della MP. È, in effetti, possibileprovocare una disfunzione transitoria della trasmissione dopami-nergica con l’ausilio di agenti farmacologici come i neurolettici,che sono degli antagonisti dei recettori dopaminergici (aloperi-dolo), o distruggere la via nigrostriatale con neurotossine selettivecontro i neuroni dopaminergici [77, 78].

– 1,5 – 1 ,0 – 0 ,5 – 0 ,50,5 0,50

L

0

n = 44

R

A

– 1,5 – 1,0 – 0,5 – 0,50,5 0,50

D

0

n = 23

R

B

– 0,5 – 0,50,5 1,0 1,5 0,5 s

1050

D

0

R

imp/

s

C

0

I

n = 19

Figura 19.Risposte dei neuroni dopaminergici e previsione della ricompensa. I risul-tati presentati corrispondono a degli istogrammi di popolazioni di neuronidopaminergici (n).A. La scimmia è immobile (L) e la ricompensa (R) «non prevista» produceun aumento netto dell’attività. La presentazione isolata della luce (L) èpriva di effetti sull’attività neuronale.B. Compito 1, l’animale risponde a un segnale predittivo (D) che sca-tena la ricompensa (R). I neuroni aumentano la loro frequenza di scaricarispetto a D, ma rimangono silenti per R.C. Compito 2, un’istruzione (I) precede D, l’aumento dell’attività è«trasferito» rispetto a I e i neuroni rimangono silenti per D e R(secondo [76]).

“ Punto importante

La degenerazione dei neuroni dopaminergici (A9) è il«primum movens» della malattia di Parkinson.

La 6-idrossidopamina (6-OHDA) è una tossina specifica dei neu-roni catecolaminergici che causa una lesione irreversibile, ma chedeve essere iniettata direttamente nelle strutture cerebrali in modostereotassico. Le iniezioni bilaterali nella sostanza nera (pars com-pacta) o nello striatum determinano un quadro grave nel modellomurino con acinesia, afagia e adipsia con sopravvivenza aleatoria.Le iniezioni mono laterali provocano un comportamento rotato-rio nel senso opposto alla lesione. Questo modello ha permessodi studiare il ruolo della via nigrostriatale nella locomozione e lapostura e, pertanto, l’attività antiparkinsoniana di nuovi compo-sti. Il suo limite risiede in un tipo di motricità molto lontano daquello dell’uomo.

Nel 1982, giovani tossicomani californiani hanno sviluppatouna sindrome grave di tipo parkinsoniano dopo l’utilizzo diun’eroina di sintesi contaminata da un analogo della meperidina,la 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetraidropiridina (MPTP) [79]. La sommi-nistrazione di MPTP nell’animale (primate non umano, topo,ecc.) provoca la comparsa di disturbi motori di tipo parkinso-niano [80]. Benché il modello di primate presenti le principalicaratteristiche della MP [77, 81, 82], sono stati, tuttavia, sviluppatialtri modelli, come quello murino che consente le ricerche bio-chimiche sull’azione neurotossica della MPTP. Questa è tantopiù dannosa quanto più la specie è elevata nella filogenesi.L’uomo sarebbe il più sensibile, seguito dal primate subumano.

EMC - Neurologia 19

I – 17-002-D-10 � Funzioni motorie

A degenerazione nigrale simile, la dose, nel topo, è propor-zionalmente 30 volte superiore rispetto a quella utilizzata nellascimmia.

La sintomatologia della scimmia trattata con MPTP simulanotevolmente il quadro parkinsoniano espresso dall’uomo(bradicinesia, rigidità, disturbi della postura). Il tremore ariposo (3-5 Hz), altro tratto maggiore, è incostante. Su untotale di 50 macachi trattati con MPTP, è stato segnalatoun solo caso di tremore a riposo. Quest’ultimo è regolar-mente osservato nella scimmia verde africana (Cercopithecusaethiops) [78]. Le altre specie presentano soprattutto un tremoreposturale.

I dati anatomici e molecolari, elettrofisiologici e comporta-mentali raccolti su questo modello costituiscono gli elementi dibase dei circuiti cortico-sotto-corticali e del loro ruolo regola-tore nel movimento. Inoltre, questa impostazione, attraverso unapletora di studi farmacologici, ha contribuito a definire megliogli effetti di agenti considerati antiparkinsoniani (L-dopa, ago-nisti dopaminergici, inibitore della mono-ossidasi B [IMAO B],antagonisti glutammatergici). Meglio ancora, la situazione dellascimmia MPTP a reso possibile l’elaborazione dei concetti dinuove strategie chirurgiche: pallidotomia, subtalamotomia e,soprattutto, stimolazione a elevata frequenza del NST e anchedel GPi [77, 81].

Più recentemente, si è fatta strada la necessità di realizzare unmodello di MP che si instauri, come nel paziente, in manieraprogressiva. Grazie a un trattamento appropriato con MPTP siinstaura gradualmente una fase presintomatica in cui interven-gono dei meccanismi compensatori e, poi, si prosegue con unafase sintomatica. Quest’ultima ha portato allo studio delle disci-nesie L-dopa indotte [82].

Degenerazione striatonigraleUna modesta percentuale (5%) di parkinsoniani è refrattaria

ad ogni terapia farmacologica. In questo caso si associa una dop-pia degenerazione, quella dei neuroni dopaminergici e, soprattutto,quella dei neuroni GABAergici striatali, bersaglio degli agenti tera-peutici. Si ottiene una tale condizione nella scimmia o nel topo,distruggendo allo stesso tempo i neuroni a DA con la MPTP e lecellule striatali con l’acido 3-nitropropionico (3-NP) [83].

Iperattività motoriaDiscinesie L-dopa indotte

Complicanze quasi ineluttabili del trattamento antiparkinso-niano classico, esse si traducono in ipercinesie coreoatetosiche.La loro induzione richiede un trattamento a lungo corso con L-dopa nel modello di MP progressiva. La genesi di questi disturbirimanda a un’ipersensibilità dei recettori dopaminergici, D1 eD2 e, soprattutto, D3 [84], con la partecipazione dei neuropep-tidi colocalizzati nei neuroni GABAergici striatali. Le discinesieindotte dai neurolettici si basano, in parte, su dei meccanismianaloghi [77, 82].

DistonieLe distonie corrispondono a dei fenomeni di cocontrazione, di

torsione e di posture anomale. Nella scimmia, esistono dei modellitanto farmacologici che lesionali. I bersagli sono il putamen dor-solaterale, il GPi, la SNr e i nuclei motori del talamo [85].

Basi funzionali: fisiologia e fisiopatologiaI GB non sono delle strutture di comando. Per la loro orga-

nizzazione «concatenata», essi formano dei circuiti parallelidi regolazione dedicati alla pianificazione e all’esecuzione delmovimento volontario. Tanto i dati sperimentali che la modelliz-zazione evidenziano una modalità operativa legata alla selettivitàe al guadagno dei messaggi trattati (Fig. 20).

Il circuito motorio controlla l’essenziale dei movimenti ese-guiti dagli arti (raggiungere, afferrare). Esso comprende i settoricorticali (AMS e corteccia premotoria), dove sono prodotti i pro-grammi o le sequenze. Questi settori sono in presa diretta con MI

e la via piramidale, ma essi possiedono anche delle articolazionicorticospinali monosinaptiche.

Il circuito oculomotore con l’area frontale oculocefalogira(AOC, frontal eye field) corrisponde, in parte, al precedente, maper il controllo dei movimenti oculari (inseguimento, fissazione),a eccezione delle saccadi. L’uscita esecutiva è formata dalla viadell’oculocefalogiria (pes lemniscus profondo).

Gli altri circuiti partecipano al controllo dei messaggi convalore cognitivo e/o emotivo, generati, al momento della pianifi-cazione dell’azione, dai settori associativi o limbici della cortecciaprefrontale. Lo stesso vale per l’attenzione e la memoria dilavoro per il circuito dorsolaterale, la previsione di ricompensae l’individuazione di errori per il circuito cingolato anteriore ela gestione delle emozioni nel prendere decisioni per il circuitoorbitofrontale (Fig. 20).

Nella pianificazione, le informazioni «alte», trattate da questicircuiti, orientano e connotano i programmi il cui ultimo destinoè l’«incrocio comune» dei circuiti motore e oculomotore. Tut-tavia, nel caso delle saccadi oculari, la CPFDL è adatta ad agirecome «generatore indiretto». Ciò fa ricorso alla connettività fun-zionale tra striato, SNpr (o GPi), collicolo superiore e nucleo dorso-(o ventro-) mediale del talamo. I neuroni piramidali glutamma-tergici dello strato V attivano le cellule striatali (medium spiny)che, attraverso la via diretta e il GABA, causano un’inibizionedell’attività tonica dei neuroni nigrali GABAergici della pars reticu-lata [86]. Questa inibizione ha come corollario l’eliminazione deglieffetti soppressivi (disinibizione) dei neuroni della SNpr sui neu-roni del collicolo superiore, producendo, così, una saccade, e sulnucleo dorsomediale o ventromediale che si proietta «di ritorno»sulla CPF [54].

L’attivazione di questi circuiti nella pianificazione dell’azioneimplica non soltanto un rinforzo dei messaggi cognitivoemotivida parte dei sistemi dopaminergici striatali e corticali, ma anchela comparsa di un comportamento motorio appropriato.

Due elementi, uno teorico e uno fisiologico, sono ingrado di chiarire questo funzionamento parallelo «inanellato econcatenato». Quello teorico si basa su un approfondimento delconcetto di Mink. Si tratta del modello che accoppia «un ope-ratore e un arbitro» (actor-critic) [76]. Esso pone in primo pianol’organizzazione convergente tra la corteccia, lo striatum e il GPi,via di uscita dei GB. Un neurone striatale riceve delle afferenzedi dieci neuroni corticali, ossia fino a 10 000 entrate sinaptiche.Inoltre, un neurone del GPi riceve delle informazioni prove-nienti da 100 neuroni striatali. Così, si formano dei «moduli diconvergenza». Un modulo di convergenza si comporta come un«operatore» (actor) e contribuisce a elaborare un processo cogni-tivocomportamentale legato a una funzione sottesa dalla CPF(Fig. 20B).

L’«attraversamento» dello striatum mette in contatto il modulocon il sistema dopaminergico nigrostriatale. Un neurone stria-tale entra in contatto con 10 000 terminazioni corticali e1 000 varicosità sinaptiche a DA. Il sistema dopaminergico alta-mente collegato alla motivazione e alla previsione di ricompensapartecipa, da una parte, alla selezione dei programmi motorie, dall’altra, al rinforzo o meno del (o dei) modulo(i) conver-gente(i) implicato(i) nell’elaborazione del processo cognitivo.Questo sistema, detto «arbitro» (critic), facilita il funzionamentodi questo o quel modulo. In altri termini, esso introduce il fattoremotivazionale in una strategia cognitiva. L’informazione così trat-tata raggiunge, attraverso i nuclei talamici associativi e limbici, lacorteccia prefrontale e può essere oggetto di rinforzi successivi(apprendimento) [76].

Tuttavia, le aree prefontali possiedono un’innervazione propriadopaminergica, attraverso la via mesocorticolimbica, provenientedall’area tegmentoventrale (ATV: A10). La DA esercita un effettodiretto sui neuroni corticali di questi settori [18, 19, 76].

L’elemento fisiologico riguarda l’organizzazione striatale e ilruolo degli interneuroni colinergici tonicamente attivi (TAN).L’analisi fine del neostriatum porta a precisare i ruoli rispettividelle insule cellulari degli striosomi e della matrice (matrisomi) [68].I primi sono essenzialmente collegati alle strutture limbiche acompetenza emotiva, come la CCA, la COF e la tonsilla. Alternati-vamente, i matrisomi sono connessi ai settori associativi (CPFDL)e motori (AMS, AOC).

I TAN, situati in una «zona confine», svolgono un ruolofondamentale, in sinergia con i neuroni nigrali a DA, nella

20 EMC - Neurologia

Funzioni motorie � I – 17-002-D-10

A

Tala

mo

Cor

tecc

iaP

allid

ums.

ner

aS

tria

to

Circuitomotore

Nucleoventrolateralis

oralis

Area motoriasupplementare

Putamen

Globuspallidusinterno

ventrolateraleSostanza

nera reticolarecaudolaterale

Circuitooculomotore

Nucleoventrale anteriore

Nucleodorsomediale

Areaoculocefalogira

Nucleocaudato

Globuspallidusinterno

dorsomedialeSostanza nera

reticolareventrolaterale

Circuitodorsolateraleprefrontale

Nucleo ventraleanterioreNucleo

dorsomediale

Cortecciadorsolateraleprefrontale

Nucleocaudato

Globuspallidusinterno

dorsomedialeSostanza

nera reticolarerostrolaterale

Circuitoorbitofrontale

Nucleo ventraleanterioreNucleo

dorsomediale

Cortecciadorsomediale

Nucleocaudato

Globuspallidusinterno

dorsomedialeSostanza

nera reticolarerostromediale

Noyaudorsomédian

Cortecciacingolataanteriore

Circuitolimbico

Striatumventrale

Pallidumventrale(limbico)Sostanza

nera reticolarerostrodorsale

Corteccia

Striato

Globus pallidusinterno

Talamo

Cortecciafrontale

1

B

Matrice

Striosome

Striosoma

Talamo

SNc

GPi/SNr

TAN

TroncocerebraleMidollospinale

Cortecciaassociativa

Corteccia premotoriae motoria

Corteccia cingolata anteriore

Corteccia dorsomediale

C

Amigdala

Figura 20. Circuiti cortico-sotto-corticali. Basi funzionali dei gangli della base.A. Organizzazione dei cinque circuiti paralleli: motore, oculomotore, dorsolaterale prefrontale, orbitofrontale e cingolato anteriore. I differenti settori corticalie il neostriatum (Put e cd) sono innervati dalle terminazioni dei neuroni dopaminergici mesencefalici (A8, A9 e A10) (secondo [92]).B. Convergenza dell’informazione nei circuiti cortico-sotto-cortico-corticali. Modello «operatore/arbitro» (actor-critic). La convergenza delle afferenze cheavviene tra corteccia-striatum-globus pallidus interno-talamo-corteccia rinforzata dal sistema dopaminergico nigrostriatale e mesocorticolimbico crea un«modulo funzionale», supporto di un nuovo apprendimento (secondo [93]). 1. Sostanza nera compatta, area tegmentoventrale.C. Relazioni tra i circuiti (secondo [68]). Ruolo degli interneuroni tonicamente attivi (TAN). Il rinforzo modulare che compare nei circuiti associativi e limbicorichiede, da ultimo, una «bascula» del programma o della sequenza appresa verso il circuito motorio. I TAN situati alla giunzione dello striatum limbico(striosoma), che riceve afferenze dall’amigdala, e dello striatum associativo e sensorimotorio (matrice) autorizzerebbero questo «passaggio» (gating). I TANricevono allo stesso tempo delle afferenze dai settori prefrontali, attraverso le terminazioni dopaminergiche mesencefaliche e il talamo. GPi: globus pallidusinterno; SNr: sostanza nera pars reticulata; SNc: sostanza nera pars compacta.

pianificazione e nell’edificazione di un apprendimento e della«memoria procedurale». Questi interneuroni reagiscono con unabreve inibizione (pausa) a un segnale che annuncia una ricom-pensa, in occasione di un comportamento di apprendimento.Non appena il comportamento è acquisito ed entra nell’ambito«di un’abitudine o di un’abilità», i TAN divengono indifferential segnale motivante iniziale. La «pausa» dei TAN sospendel’attivazione di un modulo striatale preciso e, perciò, riduce ilsuo effetto sul GPi. Questa pausa dei TAN contribuisce a facili-tare (gating) l’attivazione del programma motorio appropriato da

parte del circuito motorio. Questa selezione avviene inibendo, giàa livello GPi-talamo motorio, i settori «non convenienti» e raf-forzando, infine, la «frazione talamocorticale» (AMS) in coerenzacon l’atto desiderato (Fig. 20C) [68].

La disfunzione del sistema dopaminergico nigrostriatale hadelle conseguenze fisiopatologiche immediate sul circuito moto-rio.

In una situazione di depressione dopaminergica (MP),l’ipostimolazione dei recettori D2 libera i neuroni GABAergicistriatali che, attraverso la via striato-GPe, sovrainibiscono i

EMC - Neurologia 21

I – 17-002-D-10 � Funzioni motorie

neuroni del GPe. Infine, la depressione della via GABAergicaGPe-NST disinibisce i neuroni glutammatergici subtalamici. Neconseguono un’iperattivazione dei neuroni GABAergici del GPie, pertanto, una sovrainibizione del talamo motorio. In seguito, lavia talamocorticale non facilita più l’edificazione dei programmimotori da parte delle aree premotorie e motorie. Il processo aci-netico trova, in parte, la sua sorgente in questa disfunzione.L’ipertonia deriva da una stessa origine, ma i messaggi anomali, apartire dal GPi o dalla SNr, raggiungono il nucleo peduncolopon-tino e le vie reticolospinali.

Gli effetti della stimolazione ad alta frequenza (SHF) del NSTnella MP rafforzano questa ipotesi [77]. L’iperattività anomala a«scariche» dei neuroni subtalamici indotta dall’eliminazione delfreno GABAergico della via GPe-NST è bloccata dalla SHF equiva-lente, in parte, a una lesione reversibile del nucleo [77]. Ne derivaun nuovo stato nella rete NST-GPi-talamo-corteccia che simulala normalità e, sul piano clinico, acinesia, ipertonia e, talvolta,tremore scompaiono [87].

Il tremore parkinsoniano corrisponde a un’attività ritmica anor-male di 3-5 Hz. Questa compare a riposo, è sospesa dall’azionee scompare durante il sonno. La sua induzione, nella scimmia,senza ricorso alla MPTP, richiede una lesione mesencefalica cheinclude il peduncolo cerebellare superiore e la regione retroru-brica [88]. Questa zona corrisponde all’area dopaminergica A8. Ilrisultato, da ultimo, è la liberazione di un pacemaker all’internodel talamo motorio. La SHF del nucleo talamico motorio ventraleintermedio (VIM) nell’uomo elimina il tremore, ma è inefficacesull’acinesia [77].

Nel caso di un’imballatura del sistema dopaminergico, ladisfunzione si manifesta con un’iperattività anormale del talamomotorio e, infine, con l’espressione clinica di programmi motorianarchici e involontari (corea, atetosi, emiballismo, discinesie).Il caso delle discinesie indotte dalla L-dopa nella MP è parti-colarmente interessante. In effetti, la deplezione dopaminergicaprovoca un’ipersensibilità da denervazione dei recettori dopa-minergici striatali (up regulation). Questa, dopo alcuni anni ditrattamento, si esprime con dei movimenti «coreiformi» moltoinvalidanti (Fig. 7). La DA, derivante dalla L-dopa, dopo avere, inun primo tempo, compensato la carenza e combattuto l’acinesia,diviene, a causa di un cambiamento dell’attività dei recettori,causa di ipercinesie.

La disfunzione del sistema dopaminergico mesocorticolimbicoapplicato a questo modello aiuta a comprendere alcune patolo-gie dalla connotazione mentale [19]. Così, l’acinesia parkinsoniananon può riassumersi in un semplice disturbo dell’esecuzionemotoria. Essa possiede, nella sua genesi, un versante cognitivo-motivazionale in cui intervengono l’alterazione di processi comel’attenzione, l’intenzione e la previsione della ricompensa dacui parte l’inizio del movimento, che coinvolgono i circuitidi CDLPF e CCA [89] (Fig. 4). Una tale inibizione dell’azionesi trova nella depressione o in stati catatonici osservati nellaschizofrenia.

Alternativamente, l’iperattività dopaminergica trova delle con-comitanti comportamentali come i tic della sindrome di Gillesde la Tourette e il disturbo ossessivo compulsivo (DOC) [62].Nel primo caso, delle stereotipie e dei tic impressionanti siassociano a dei rumori bizzarri (abbaiamenti e coprolalia). Esi-ste un’iperattività anormale del putamen. Questa provoca degliautomatismi che non sono bloccati a causa di un’ipofunzionedella corteccia dorsolaterale prefrontale e cingolata anteriore.Nel caso del DOC, vi è una grave disfunzione dei circuiti orbi-tofrontale e limbico. L’iperattività iniziale riguarda la testa delnucleo caudato e il nucleo accumbens. Si instaurano un sen-timento ossessivo di errore nell’azione compiuta e la necessitàimperiosa di ricominciare per correggerla, senza successo. Neconseguono delle ripetizioni e delle perseverazioni compulsive(rituali). Si può ipotizzare, in questo caso, un’incapacità dei TANdi smettere di compiere delle «pause» e, pertanto, di con-tribuire al mantenimento di un bisogno di agire iterativo einsoddisfacente? [68]

Nella sindrome che associa iperattività e deficit dell’attenzionenel bambino (THADA), si evoca una disfunzione dopaminergicadei circuiti CDLPF e CCA. Le amfetamine (Ritalin®) correggono,in parte, questi disturbi [19].

� CervellettoIl cervelletto occupa la maggior parte della fossa posteriore ed

è situato in parallelo sulle grandi vie sensoriali e motorie. Lasua lesione non causa né disturbi della sensibilità né paralisi,ma instaura un insieme di segni che attestano alterazioni impor-tanti nel mantenimento dell’equilibrio e in quello del tono e dellapostura e nell’esecuzione e nella coordinazione dei movimenti.

Anatomia funzionaleStruttura cerebellare

Il cervelletto è costituito da due parti, una superficiale, la cortec-cia cerebellare, e l’altra profonda, i nuclei cerebellari, che formanoil piano di uscita dell’organo.

La corteccia cerebellare presenta due tipi di suddivisioni, unatrasversale e l’altra longitudinale.

La clinica umana rimanda principalmente alla suddivisionelongitudinale e la natura dei sintomi è attribuita alla regionecolpita. In caso di lesione del lobo flocculonodulare si instau-rano dei disturbi dell’equilibrio e un nistagmo, per la regionevermiana, dei disturbi motori che interessano i movimenti dellatesta e del tronco, così come un’ipotonia e dei disturbi postu-rali, e, per la regione intermedia, dei disturbi della locomozione.Infine, la lesione degli emisferi neocerebellari, molto sviluppatinel primate e nell’uomo, genera un’atassia o un’incoordinazionespaziotemporale dell’attività cinetica volontaria con ipermetria,adiadococinesia, discronometria e asinergia.

Si distinguono, così, in modo globale, delle lesioni più medianeche interessano l’equilibrio, la deambulazione e il tono (sindromevermiana o statica) e le alterazioni più laterali che si esprimonosoprattutto con un’atassia (sindrome emisferica o cinetica). Lesindromi cerebellari sono omolaterali alla lesione. I sintomi simanifestano solo in caso di lesioni estese con interessamento deinuclei profondi. Per piccole lesioni, il resto del sistema motoriosvolge un ruolo di supplenza.

AfferenzeLa via cortico-ponto-cerebellare di Turk-Meynert proviene dalla

corteccia premotoria, motoria e parietale. Dopo un relè nei nucleidel ponte, le fibre incrociano la linea mediana (fasci pontocere-bellari) per raggiungere l’emisfero cerebellare opposto attraversoil peduncolo cerebellare medio (proiezioni al nucleo dentato ealla corteccia). Queste proiezioni partecipano alla regolazione deimovimenti distali degli arti e alla programmazione del movi-mento.

Le afferenze del tronco cerebrale provengono dall’oliva infe-riore, dai nuclei vestibolari e dalla formazione reticolare.

Le afferenze di origine periferica arrivano al cervelletto tramitediversi fasci. I più importanti sono i fasci spinocerebellari dorsalee ventrale (detti di Fleschig e Gowers) per gli arti inferiori e iltronco e i fasci cuneocerebellari e spinocerebellari rostrali per gliarti superiori e il tronco.

EfferenzeLe efferenze della corteccia cerebellare si dirigono verso i tre

nuclei situati nella profondità del cervelletto: i nuclei dentato,interposto e fastigiale, che possiedono le proprie proiezioni oascendenti verso il diencefalo e le aree corticali a funzione moto-ria (via dentato-rubro-talamo-corticale) o discendenti attraversodiversi nuclei del tronco cerebrale «teste di ponte» delle vie extra-piramidali (fasci rubro-, olivo-, vestibolo- e reticolospinali).

MicrofisiologiaL’elemento di base è la cellula di Purkinje, caratterizzata dai suoi

dendriti a «spalliera» che si ramificano nel solo piano sagittale edal suo assone che termina a livello dei nuclei cerebellari. Oltrealla cellula di Purkinje, esiste un insieme di cellule inibitrici adassone breve, le cellule stellate esterne, le cellule a canestro e lecellule di Golgi, che regolano l’effetto delle afferenze sul piano

22 EMC - Neurologia

Funzioni motorie � I – 17-002-D-10

corticale. Come ha dimostrato Ito, la sinapsi tra la cellula di Pur-kinje e i neuroni dei nuclei cerebellari è di natura inibitoria eil suo trasmettitore principale è l’acido gamma aminobutirrico(GABA) [90]. Malgrado questo effetto inibitorio, l’attività sponta-nea dei nuclei cerebellari è elevata (dell’ordine di 50 potenziali diazione per secondo) a causa degli influssi eccitatori provenientidagli altri sistemi afferenti.

Le afferenze cerebellari si organizzano in due principali sistemiche conducono i messaggi di origine periferica o centrale alla cor-teccia e ai nuclei cerebellari: il sistema delle fibre muscoidi e ilsistema delle fibre rampicanti.

Le fibre muscoidi provengono dalle vie spinocerebellari e cortico-ponto-cerebellari. Ogni fibra termina su più di un lobulo e sidivide all’interno di ogni lobulo. I messaggi che essa trasmettedivergeranno. La divergenza aumenta ancora per il fatto cheogni terminazione si articola sui dendriti di più cellule gra-nulari che, attraverso i loro assoni (fibre parallele), entrano incontatto con più di 80 cellule di Purkinje. Tuttavia, ogni fibraparallela stabilisce in generale un solo contatto sinaptico conl’albero dendritico invertito. L’attivazione delle fibre parallelegenera una scarica di frequenza elevata nelle cellule di Pur-kinje, costituita da potenziali d’azione detti semplici (simplespikes).

Le fibre rampicanti trovano la loro origine a livello dell’olivabulbare. Questa è strutturata in unità funzionali basate su diversielementi:• il messaggio afferente che presenta un’organizzazione topogra-

fica precisa. È spesso complesso a causa della convergenza didiverse informazioni sullo stesso gruppo di cellule olivari;

• la relazione tra le cellule olivari con sinapsi elettriche (o giun-zioni) che formano, così, delle unità funzionali. La dimensionedi un’unità funzionale è modificabile sotto l’effetto di afferenzeinibitrici provenienti dai nuclei cerebellari che impedisconoalla giunzione di funzionare. Le cellule olivari collegate daqueste giunzioni presentano delle oscillazioni di membrana sin-crone a una frequenza compresa tra 1 e 12 Hz. La scarica dellecellule olivari insorge in fase con le oscillazioni di membrana.Questa attività ritmica è alla base del «tremore fisiologico». Essaè dimostrata e amplificata da una sostanza: l’armalina [88];

• i contatti sinaptici massivi della fibra olivocerebellaresull’albero dendritico di una cellula di Purkinje spiegano il fattoche la scarica della cellula olivare è seguita da un’«attivazionemassiva e ripetitiva» della cellula di Purkinje, formando icomplex spike. Questi potenziali legati all’attivazione di unafibra rampicante compaiono spontaneamente a una frequenzadell’ordine di 1 Hz. Un’unità funzionale olivare si proietta suuna serie di cellule di Purkinje, disposte nel piano sagittale.Secondo Llinas, la serie di cellule di Purkinje che riceve le fibrerampicanti di una data zona olivare ha la tendenza a scaricarein fase, sotto l’effetto delle oscillazioni sincrone delle celluleolivari di questa zona [34]. Questo meccanismo rappresenta unabase temporale che interverrebbe per organizzare la sequenzacronologica dei comandi motori in un’azione finalizzata.Le unità funzionali olivari determinano la serie delle zone sagit-

tali che suddividono il verme e gli emisferi. Le zone sagittali sono,a loro volta, suddivise in unità funzionali elementari della cor-teccia cerebellare chiamate «microzone» Queste ultime sarebberol’equivalente delle «colonne» sottocorticali.

Il cervelletto, attraverso le efferenze che si organizzano a par-tire dai nuclei cerebellari (nucleo interposto e fastigiale), modulal’attività dei nuclei «teste di ponte» delle vie extrapiramidali.L’effetto netto di queste influenze cerebellospinali è un’azionetonica facilitatrice che si esercita essenzialmente sui motoneu-roni �. Dopo la cerebellectomia nella scimmia o una lesionecerebellare nell’uomo, si instaura una depressione motoria conipotonia. Vi è un recupero molto rapido, ma perdura una sin-drome cerebellare con ritardo all’inizio del movimento, ritardo alfrenaggio con dismetria e ipermetria ed esagerazione dei riflessiposturali.

Il paleo- e, soprattutto, il neocervelletto contribuiscono, attra-verso l’azione delle fibre rampicanti sulle cellule di Purkinje, astabilire una base temporale per l’organizzazione cronologica delmovimento (scatenamento, disposizione e durata delle sequenzemotorie). In questa funzione, le fibre rampicanti e le oscillazioni

ritmiche olivari svolgono un ruolo importante, in particolarenello scatenamento del movimento. I disturbi discronometrici,spesso descritti nei pazienti con lesioni cerebellari, deriverebberodal deficit di questa funzione.

Secondo il «modello tensoriale» di Pellionisz e Llinas [34], ilcervelletto è coinvolto nelle trasformazioni delle coordinate car-tesiane proprie allo spazio in coordinate angolari caratteristichedel comando motorio. La dismetria deriverebbe dal deficit di que-ste trasformazioni. Il cervelletto partecipa all’organizzazione dellesinergie muscolari e l’«asinergia» cerebellare ne rappresenta la cor-relazione clinica.

Le cellule di Purkinje e i neuroni nucleari modificano laloro attività fino a 160 ms prima dell’inizio del movimento(IM), quindi «a monte» dell’attivazione neuronale dell’area 4 [21].In questa concezione, il neocervelletto svolge un ruolo di«direttore d’orchestra» (conductor) nel controllo della prepara-zione, dell’inizio e dell’esecuzione dei compiti guidati dallavista o provocati da un segnale telecettivo (suono, luce). Ilcervelletto intermedio, dal canto suo, è attivato in occasionedell’inizio di movimenti a partenza propriocettiva o al momentodell’esecuzione dei movimenti. Il carattere somatotopico delleattività è nettamente meno pronunciato che per la corteccia moto-ria, soprattutto per il nucleo dentato. Questa osservazione si spiegacon il fatto che i nuclei cerebellari controllano, il più delle volte,delle sinergie muscolari o delle classi di gesti motori (movimentodi prensione, movimento dell’indicare).

“ Punto importante

Glossario• Corteccia motoria primaria (area 4, F1)• Corteccia premotoria laterale, parte dorsale (area 6, F2,F7)• Corteccia premotoria laterale, porzione ventrale (area 6,F4, F5)• Area motoria supplementare propria (AMSp, F3, 6a�)• Area motoria presupplementare (pre-AMS, F6, 6a�)• Area frontale oculocefalogira (area 8)• Corteccia somestesica primaria (aree 3, 1 e 2)• Corteccia parietale, lobulo superiore (area 5 o PE e PEm)• Corteccia parietale lobulo inferiore (area 7 o PG e PF)• Fondo della corteccia intraparietale (VIP)

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B. Bioulac, Professeur des Universités, praticien hospitalier (bernard.bioulac@u-bordeaux2.fr).P. Burbaud, Professeur des Universités, praticien hospitalier.J.-R. Cazalets, Directeur de recherches CNRS.UMR 5293, Institut des maladies neurodégénératives, Université de Bordeaux Ségalen, 146, rue Léo-Saignat, 33076 Bordeaux cedex, France.UMR 5293, CNRS, Institut des maladies neurodégénératives, 33000 Bordeaux, France.Service d’explorations fonctionnells du système nerveux, CHU de Bordeaux, 33000 Bordeaux, France.

C. Gross, Maître de conférences, praticien hospitalier.UMR 5287, CNRS, Institut de neurosciences cognitives et intégratives d’Aquitaine, 33000 Bordeaux, France.

T. Michelet, Maître de conférences.UMR 5293, Institut des maladies neurodégénératives, Université de Bordeaux Ségalen, 146, rue Léo-Saignat, 33076 Bordeaux cedex, France.UMR 5293, CNRS, Institut des maladies neurodégénératives, 33000 Bordeaux, France.

Ogni riferimento a questo articolo deve portare la menzione: Bioulac B, Burbaud P, Cazalets JR, Gross C, Michelet T. Funzioni motorie. EMC - Neurologia2013;13(3):1-25 [Articolo I – 17-002-D-10].

Disponibile su www.em-consulte.com/it

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