Diapositiva 1 - Univa Calabria
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Il lobo frontale funzionalità e valutazione Dr. Camillo Marra Università Cattolica del Sacro Cuore Roma Disturbi del comportamento Harlow 1868: Phineas Cage Dopo un grave incidente sul lavoro cambiò completamente personalità, diventando disinibito, aggressivo, incline alla blasfemia, incapace di effettuare delle previsioni sulle conseguenze delle sue azioni Disturbi del comportamento On September 13, 1848, while using a tamping iron to pack explosive into a rock, Phineas Gage, a 25-year-old construction foreman, triggered an uncontrolled explosion that propelled the tool (which measured 3 ft 7 in. in length and 1.25 in. in diameter) through his left cheek and head. Lesione della corteccia orbito frontale sinistra, considerata uno dei principali substrati della capacità di inibizione dei comportamenti automatici o socialmente inaccettabili Substrato anatomico Anatomia del lobo frontale Il lobo frontale comprende tutta l’area di territorio cerebrale anteriore alla scissura di Rolando. area motoria primaria: area 4 responsabile esecuzione movimenti volontari area premotoria anteriore alla scissura di Rolando con prevalente competenza nella programmazione dei movimenti volontari (area 6) dei movimimenti oculari controlaterali (area8) e,per quanto riguarda l’emisfero sinistro, dell’organizzazione dei programmi di produzione linguistica (area 44) area prefrontale che si situa rostralmente alla area premotoria e motoria - Aree prefrontali rostrali(dorsolaterali e mesiali): area 9-10-4546-32-24 e zona anteriore del giro cingolato - Aree orbitarie e rinencefaliche (47-11-12) Alterazioni neurologiche per lesione frontale I disturbi legati alla lesione delle aree frontali precentrali e prefrontali possono essere i seguenti: a) b) c) d) Disturbi delle funzioni motorie Disturbi delle funzioni cognitive (sindrome disesecutiva) Disturbi del comportamento con perdita di iniziativa (abulia) Disturbi della personalità e del comportamento (sindrome moriatica) Le funzioni cognitive legate alle regioni prefrontali Riguardano attività complesse della produzione cognitivo che vanno dalla integrazione plurimodale degli stimoli alle funzioni di formulazione del pensiero in senso più elevato. Una definizione operativa può individuare come specifiche delle funzioni cognitive frontali: • la produzione e sviluppo di inferenze • lo sviluppo e formulazione di strategie di esecuzione di compiti complessi • la corretta flessibilità attenzionale • i meccanismi di controllo e feed-back dei compiti effettuati • il controllo attenzionale attraverso la strategica allocazione delle risorse attentive. Principali network neurofunzionali Aree anatomo funzionali prefrontali: Circuito prefrontale dorsolaterale (cort. Dorsolaterale e Nucleo caudato) Corteccia frontale dorsolaterale Funzioni esecutive Sindrome disesecutiva Circuito del giro cingolato anteriore Orbito frontale medialecingolo anteriore nucleo pallido ventrale Corteccia frontale mediale Motivazione/attivazione Apatia / ridotto comportamento finalistico Circuito Orbito frontale laterale Corteccia frontoorbitaria amigdala nucleopallido interno Corteccia fronto-orbitaria Funzioni di controllo/inibizione Disinibizione/impulsività Circuito Motorio e Circuito Oculomotorio Circuito prefrontale dorso laterale e prefrontale orbito laterale Analisi di Realtà Apprendimento di nuove procedure e informazioni Retrievial di ricordi remoti Encoding strategico Organizzazione dei ricordi secondo una sequenza temporale Elaborazione procedurale Pianificazione Controllo sul feed back ambientale per controllare le azioni Set-shifting Programmazione di piani motori complessi Attenzione volontaria vs meccanismi di attenzione automatica Deficit dell’analisi di Realtà Difficoltà nel valutare la frequenza di fatti ed avvenimenti Difficoltà nell’effettuare una esatta collocazione degli avvenimenti nel tempo passato o futuro Alterazioni dei compiti che richiedono una discriminazione degli avvenimenti per la formulazione di un progetto Formulazione di ricordi di copertura Confabulazioni ed intrusioni Sindrome di Capgras - Paramnesia reduplicativa Le paramnesie reduplicativa La paramnesia reduplicativa è caratterizzata dall'alterata identificazione dei luoghi, per cui il paziente crede che un luogo o una scena sia stata duplicata, che esiste in due o più posti contemporaneamente, oppure che è stato "trasferito" in un altro luogo. Fa parte delle sindromi da misidentificazione La sindrome di Fregoli, anche nota come fregolismo, è una rara con presenza di delirio di trasformazione somatica, in cui avviene da parte del paziente il riconoscimento di persone non conosciute oppure sovviene allo stesso l'idea che le persone conosciute modifichino il proprio aspetto per non essere riconosciute. In questa sindrome, il malato ritiene di essere ricorrentemente perseguitato da un individuo, che lo affianca sostituendosi ad altre persone Caso TM (Storia Clinica) 73 anni - F - casalinga scolarità 8 anni trauma cranico nel febbraio 1997 con lesione frontale destra ed ematoma intraparenchimale frontale destro recupero post-traumatico lento peggioramento graduale dei sintomi cognitivi e comportamentali nel luglio 1998 con: • disturbi mnesici, • disturbi esecutivi, • disturbi comportamentali • presenza di paramnesia reduplicativa per l’evento traumatico • sindrome di Capgras nell’ottobre1998 comparsa nel quadro clinico •disturbi sfinterici •disturbi dell’andatura •peggioramento del quadro cognitivo e comportamentale Caso TM: neuroradiologia Caso TM: Neuropsicologia Before 5 months 13 0 6 vs 4 unable 14 29 14 0 6 vs 2 2 vs 3 17 38 12 8 3 70 13 11 6 77 14 12 13 94 74 62 68 17 71 68 68 19 74 72 72 PRAXIS Ideomotor praxis Buccofacial Praxis Constructional Praxis: without landmarks Constructional Praxis: with landmarks 17/21 19 20 2/4 14/21 19 20 2/4 18/21 20/20 19/20 3/4 LANGUAGE Verbal fluency Token Test Naming Verbs Names 3 27 27/30 27/30 5 24.5 28/30 28/30 11 30 29/30 30/30 MEMORY RAVLT Immediate recall RAVLT Delayed recall Digit span (forward vs backward) Spatial span (forward vs backward) Immediate Visual memory Public events memory Autobiographical memory 0-15 years 16-40 years >40 years WMS MQ GENERAL INTELLIGENCE WAIS VIQ PIQ FIQ Raven Coloured Progressive Matrices 12* 13 9 8 months 2 6 vs 3 3 vs 3 40 Caso TM: Neuropsicologia before 5 months 8 months Simple Barrage Double barrage: correct responses Double barrage: false alarms not impair 8/13 27/67 not impair 7/13 3/67 not impair 7/13 0/67 VISUO-SPATIAL SKILLS Unknown Face Matching test(short) Age Estimation Test Familiarity Check Test Famous Face Recognition Test 14 14 errors 16 errors 6 errors 16 17 errors 9 errors 3 errors 22 13 errors 8 errors 5 errors 5/20 4; 1; 1 3/20 4; 3; 1 7/20 3; 3; 3 1 68 34 0 78 36 0 88 22 ATTENTION EXECUTIVE FUNCTIONS Similarities Tower of London WCST Categories Total errors Perseverative errors Disturbi paradossi nei pazienti amnesici: confabulazioni Deficit elaborazione procedurale FUNZIONI ESECUTIVE Componenti della sindrome disesecutiva SET-SHIFTING PLANNING MEMORIA PROSPETTICA FUNZIONI ESECUTIVE INIZIATIVA INIBIZIONE MONITORING STRATEGIA Norman and Shallice (1986) Supervisory attentional system (SAS) Input - attivazione Modello SAS Controllo inibitorio Le funzioni esecutive Non assimilabili ad una unica attività cognitiva. Test che valutano particolari aspetti delle abilità esecutive non comprensivi di tutte le funzioni stesse - WCST Stroop Test Trail Making Misure di working memory Fluenza verbale fonologica Test di attenzione interferenziale Metanalisi su 31 lavori per un totale di 3272 partecipanti Studio di correlazione tra volumi delle aree prefrontali e spesssore della corteccia e test sper le funzioni esecutive Metanalisi su 31 lavori per un totale di 3272 partecipanti Studio di correlazione tra volumi delle aree prefrontali e spesssore della corteccia e test sper le funzioni esecutive Metanalisi su 31 lavori per un totale di 3272 partecipanti Studio di correlazione tra volumi delle aree prefrontali e spesssore della corteccia e test sper le funzioni esecutive Metanalisi su 31 lavori per un totale di 3272 partecipanti Studio di correlazione tra volumi delle aree prefrontali e spesssore della corteccia e test sper le funzioni esecutive Circuito del giro cingolato anteriore – orbitofrontale mediale Motivazionale Comportamento motivato Scelta delle finalità Mantenimento degli obiettivi Riconoscimento degli errori Alterazioni Ridotta motivazione Ridotta iniziativa (apatia) Ridotta partecipazione emotiva (abulia) Mutismo acinetico Linguaggio monosillabico Circuito del giro cingolato anteriore – orbitofrontale mediale Motivazionale Comportamento motivato Scelta delle finalità Mantenimento degli obiettivi Riconoscimento degli errori Alterazioni Ridotta motivazione Ridotta iniziativa (apatia) Ridotta partecipazione emotiva (abulia) Mutismo acinetico Linguaggio monosillabico Studi sui meccanismi di set shifting in modelli animali basati su compiti di reward ed analisi degli errori IDS: set shifting interno ad uno stesso criterio: SHAPE EDS: set shifting basato sul cambiamento di criterio: SHAPE vs COLOR REVERSAL: inversione del criterio scelto durante il compito Studi sui meccanismi di set shifting in modelli animali basati su compiti di reward ed analisi degli errori Difficoltà ad estendere sui primato gli studi sui roditori perché nei roditori molte funzioni della corteccia prefrontale dorsale sono riassegnate. Comunque: La pPLFC: sarebbe responsabile dell’apprendimento delle regole La IlPFC: dell’inibizione dei piani di risposta precedenti L’ACC: si attiverebbe in caso di errori e segnalerebbe l’errore alle regioni che formulano i programmi ruolo nei meccanismi emozionali della sorpresa. Circuito del giro cingolato anteriore – orbitofrontale mediale Motivazionale Comportamento motivato Scelta delle finalità Mantenimento degli obiettivi Riconoscimento degli errori Alterazioni Ridotta motivazione Ridotta iniziativa (apatia) Ridotta partecipazione emotiva (abulia) Mutismo acinetico Linguaggio monosillabico Circuito del giro cingolato anteriore – orbitofrontale mediale Motivazionale Comportamento motivato Scelta delle finalità Mantenimento degli obiettivi Riconoscimento degli errori Alterazioni Ridotta motivazione Ridotta iniziativa (apatia) Ridotta partecipazione emotiva (abulia) Mutismo acinetico Linguaggio monosillabico La Componente Motivazionale La produzione di atti motivati e volontari è stato oggetto di ampie dispute e riflessioni nel corso dei secoli, nel tentativo di individuare e definire il processo decisionale attraverso cui l’essere umano interagisce attivamente con l’ambiente che lo circonda. La volontà può essere definita: La facoltà di decidere consapevolmente il proprio comportamento in vista di un determinato scopo, valutandone le conseguenze e programmando le modalità per perseguirlo. L’atto di volontà è innescato mantenuto e perseguito attraverso la Motivazione che lo sostiene La motivazione Messa in atto di un comportamento diretto ad un fine a seguito di un’attivazione indotta da una serie di condizioni Attività Motivata Stato fisiologico interno Stimolo sensoriale esterno Rappresentazione derivante dal dato esperenziale Le componenti della motivazione Funzioni esecutive Raggiungimento dell’obiettivo e consumazione del bisogno Attività di ricerca Rinforzo Motricità oculare e muscolare Marcatori somatici Rilevamento dei bisogni Zone ipotalamiche ventro mesiali e nucleo accumbens Imput motivazionali Decision Making Ricordi connessi al Reward, gratificazione, e piacere Elaborazione emotiva Attivazione Comportamentale Clinica dei disturbi del comportamento APATIA “Lack of motivation not attributable to diminished level of consciousness, cognitive impairment or emotional distress” (Marin, 1990, 1991, 1996) “The quantitative reduction of self-generated voluntary and purposeful behaviors” (Levy & Dubois, 2006) Clinica dei disturbi del comportamento APATIA Affettiva Motoria Cognitiva APATIA Componente Affettiva “Appiattimento emozionale” (Emotional blunting) Ridotto rilevamento bisogni interni Affettiva Indifferenza agli altri Distanza dai piaceri Freddezza nel reward Comport. Cognitiva APATIA: Componente Affettiva NB: frequente associazione con disinibizione! APATIA Componte Motoria Ridotta iniziativa Scarsa partecipazione alle attività Passività Affettiva Inerzia motoria Ridotta attivazione programmi motori di ricerca Motoria Cognitiva APATIA: Componente Motoria APATIA Componente Cognitiva Mancanza di produzione verbale spontanea Scarsa partecipazione alle conversazioni Perdita di interesse per le Affettiva attività di svago Incapacità a mettere in atto procedure finalistiche Non utilizzo dei feedback ambientali Comport. Cognitiva APATIA: Componente Cognitiva NB: frequente associazione con comportamenti stereotipici APATIA Quadri di acinesia psichica Disturbi cognitivi (Daffner & Searl, 2008) Emozioni Basiche e Complesse • In accordo con alcuni autori le reazioni emozionali semplici di base: ‘Basic Emotion’ (Paura, Rabbia, Gioia, Tristezza, Sorpresa e Disgusto) sono universali ed innatamente rappresentate nel CNS Emozioni Basiche e Complesse • Le emozioni umane complesse (e.g.Vergogna, Orgoglio, Colpa, etc.) risultano dal mescolamento tra differenti emozioni basiche e dall’interazione tra emozioni e il sistema cognitivo. • La natura sociale della specie umana determina che l’emozioni piu complesse sono prevalentemente legate alle interazioni sociali. Il ruolo dell’amigdala nella valutazione e percezione dell’emozione Diversi autori hanno proposto che l’amigdala potrebbe essere la struttura dove gli stimoli esterni sono valutati per quanto attiene al significato emozionale e dove vengono stabilite delle associazioni condizionate tra stimoli esterni e stato emozionale interno. Inoltre sono state anatomicamente individuate due vie attraverso cui gli stimoli raggiungono l’amigdala La prima (via sottocorticale) connette direttamente il talamo con l’amigdala trasmettando un dato sensoriale più crudo che necessita di una elaborazione rapida e grossolana sul possibile significato emozionale personale dell’informazione entrante. L’amigdala può a sua volta influenzare il processing emozionale delle informazioni entranti attraverso un feed back con una seconda via (via corticale) che origina nelle aree associative unimodali della neocortex Modelli di organizzazione gerarchica della risposta emozionale Le Doux (1985) Stimolo esterno Nuclei di relais talamico Via sottocorticale Via corticale amigdala Risposte emozionali Aree primarie sensoriali Circuito OFM Caratteristiche del processing emozionale per livello funzionale - modello di Leventhal Livello sensori-motorio Set di innati programmi motori espressivi Attivati automaticamente Includono componente motoria e vegetativa Livello schematico Attività di ‘schemi emozionali’ Prototipi di comportamenti emozionali Associazione tra programmi innati e situazioni legate a tali programmi dall’esperienza individuale (emozione vera) Livello concettuale Meccanismo di apprendimento cosciente mediato da processi cognitivi più che da processi condizionati. Immagazzinamento di informazioni sulla natura delle emozioni e attivazione intenzionale di rappresentazioni proposizionali delle emozioni senza esperienza soggettiva del vissuto emozionale. Il Ruolo dell’amigdala nel condizionamento emozionale • In accordo al modello di Leventhal, la transizione del processing emozionale dal livello ‘sensori motorio’ al livello ‘schematico’ è dovuta alla formazione di associazioni condizionate tra programmi neuro motori innati (emotional) e gli eventi dell’esperienza individuale • Questo apprendimento condizionato potrebbe spiegare come lo stesso stimolo (la vista di un cane) può provocare automaticamente una reazione di eccitamento e piacere in alcune persone e di paura in altre. • In accordo con LeDoux, la via subcorticale gioca un ruolo predominante nel condizionamento emozionale. Infatti la lesione del relay talamico abolisce questa forma di condizionamento mentre l’ablazione della corrispondente area sensoriale corticale può non avere lo stesso effetto. Il Ruolo della corteccia fronto orbitaria La porzione ventro mediale del lobo frontale gioca un ruolo cruciale nella inibizione delle caratteristiche meno accettabili delle emozioni nel normale comportamento sociale. L’area prefronatle è un relais emozionale che integra le informazioni esterne con gli stati somatici interni e l’esperienza emozionale pregressa (Damasio, 1994) Disturbi della personalità acquisiti o evolutivi risultano dalla lesione di queste strutture che sono usualmente danneggiate nei pazienti con grave trauma cranico, patologie degenerative e vascolari. Alterazioni di queste aree sono osservate anche in alcune psicopatologie Ruolo del circuito Orbito-frontale Mediale Funzioni: Mediare risposte empatiche, emozionali e sociali appropriate Disfunzioni: Cambiamento personalità Impulsività Labilità emotiva Eccessiva irascibilità Risposte sociali improprie (sessuali, alimentari, motteggio) Mancanza di empatia e di giudizio - Funzione specifica di valutazione degli outcome indipendentemente dagli stimoli ed in relazione allo stato emotivo interno -Controllo motorio delle risposte sul circuito striatale -Funzione inibitoria sulle risposte in eccesso sulla base della previsionalità del reward Metanalisi su studio su adolescenti: Adolescenti rispetto agli adulti hanno una maggiore attivazione delle aree laterodorsali e ventrali nei compiti di reward e una maggiore attivazione dello striato che è necessaria per una maggiore attività esploratoria. Gli adulti hanno una maggiore attività nella computazione degli errori nelle aree ACC subgenuali ‘The consensus among diverse theoretical accounts of the organization of the PFC is that progressively more anterior PFC regions support cognitive control of progressively more abstract and temporally extended representations’ Presi in considerazione: Flexible selection of attention Sviluppo pensiero logico Ragionamento relazionale Sviluppo memoria episodica e prospettica Disturbi del comportamento DISINIBIZIONE Riduzione o perdita della capacità di regolare il comportamento in modo adeguato alle circostanze ed alle regole sociali perdita di tatto (ad es., commenti indelicati) riduzione delle “buone maniere” a tavola cleptomania ipersessualità tendenza ad invadere lo spazio personale Disturbi del comportamento DISINIBIZIONE La perdita del controllo inibitorio può manifestarsi anche come DIPENDENZA DALL’AMBIENTE Comportamenti di utilizzazione Manipolazione degli oggetti Esplorazione orale Catch-uping Disturbi del comportamento DISINIBIZIONE STIMOLO INIBIZIONE RISPOSTA AUTOMATICA DISINIBIZIONE Fondamentale la contestualizzazione sociale/ambientale (un comportamento considerato normale in alcuni contesti culturali – ad es., la gesticolazione – può essere anomalo in altri) individuale (spesso sono rilievi spontanei di familiari o caregivers) La consapevolezza può essere più o meno conservata in genere manca il correlato affettivo DISINIBIZIONE COMPORTAMENTI RIPETITIVI Riconoscibili due forme principali: “Compulsioni” e “ritualismi” Irrigidimento delle routine (orari, etc.) Attività di controllo (serrature, interruttori) Clockwatching Counting number COMPORTAMENTI RIPETITIVI Riconoscibili due forme principali: Stereotipie Semplici (movimenti semplici delle estremità, vocalizzazioni…) Complesse (preghiere, canzoni, pacing…) COMPORTAMENTI RIPETITIVI OCD ASSENZA DI IDEE INTRUSIVE ASSENZA DI «ANXIETY RELIEF» IRRITABILITÀ Disturbi del comportamento COMPORTAMENTI RIPETITIVI STIMOLO 1 RISPOSTA 1 PERSEVERAZIONE STIMOLO 1 RISPOSTA 1 STIMOLO 1 RISPOSTA 1 STIMOLO 2 RISPOSTA 1 RISPOSTA 2 Difficile collocazione dei quadri fenotipici sindromici comportamentali ad uno specifico correlato neuranatomico • Non completa sovrapposizione tra studi su roditori, macaco e uomo per il diverso sviluppo e riassegnazione delle aree cerebrali deputate al funzionamento cerebrale – Difficile sovrapposizione del modello animale all’uomo • Quadri clinici in corso di patologia legati alla commistione di quadri sindromici dovuti ad alterazioni di più aree cerebrali • Presenza di alterazioni comportamentali complesse che rappresentano la commistione di alterazioni particolari e che determinano aspetti psicopatologici complessi (psicosi, deliri, depressione,etc) o complesse alterazioni della personalità e della condotta (empatia, intelligenza sociale e comprensione emozionale di alto livello - theory of mind) Disturbi del comportamento SINTOMI PSICOTICI • DELIRI • ALLUCINAZIONI • MISCONOSCIMENTI DELIRANTI DISTURBI DELLA MOTIVAZIONE • APATIA DISTURBI DELL’UMORE • DEPRESSIONE • ANSIA DISTURBI DELLA CONDOTTA • AGITAZIONE • ALTERAZIONI DEL COMPORTAMENTO MOTORIO • DISINIBIZIONE Disturbi del comportamento SUBSTRATO NEUROANATOMICO DEI DISTURBI PSICOTICI Sottotipi clinici di FLD (Neary 1999) Caratteristiche comportamentali Caratteristiche comportamentali La presenza di disturbi comportamentali nella PnFA è rara agli esordi della malattia (<5 aa) ma compare con il progredire della patologia (Sarah Jane Banks, J Ger. Psych. and Neurol) La ToM rappresenta lo studio della capacità di funzionare in situazioni sociali e di comprendere specifici segnali ambientali, e corporali quali il movimento degli occhi, l’espressione della faccia e il movimento dei corpi al fine di comprendere lo stato mentale di un altro soggetto o un altro gruppo di persone Empatia, cognitività sociale, condivisione delle emozioni e dello stato mentale e previsione dei comportamenti altrui rappresentano l’espressione finale di queste capacità che sono legate al funzionamento di distinti apparati neuronali Setting test First-order false belief test Second-order false belief test Ten stories faux pas test Reading the Mind in the Eyes (RME) Studio di neuroeconomia sulle capacità di accettazione di condizioni economiche favorevoli o sfavorevoli in relazioni a condizioni prosociali o antisociali Take home messages Le aree prefrontali non sono omogenee tra loro dal punto di vista delle connessioni anatomiche e delle competenze funzionali. Le aree della convessità sono principalmente correlate con le altre regioni cerebrali ed il neo striato le altre aree laterali dorsali e orbitofrontali sono legate maggiormente alle zone dell’ippocampo e dell’amigdala. Le prime forniscono attività di interfaccia con il mondo esterno da cui ricevono gli imput su cui determinare le scelte (attività di pianificazione, esecuzione e scelta), le seconde si interfacciano con il mondo interno e l’esperienza personale dell’individuo e su queste stabiliscono le priorità e determinano le scelte (attività di controllo, risposta emotivamente guidata, relazione sociale) Take home messages Le aree sono funzionalmente molto plastiche (con cambiamenti di funzione tra roditori, macaco e uomo) e non rispondono a criteri organizzativi rigidi. Le connessioni e le competenze si modificano in relazione all’età (anche nelle fasi più avanzate), alla cultura ed all’esperienza (dati incerti sul genere) I quadri sindromici in corso di patologia neurologica rispecchiano il vario coinvolgimento di queste aree e mostrano un alta variabilità all’interno di una stessa patologia Ringraziamenti Istituto di Neurologia UCSC Direttore Prof. Paolo Maria Rossini Prof. Guido Gainotti Prof Carlo Masullo Dr. Giampiero Villa Dr.ssa Maria Caterina Silveri Dr. Antonio Daniele Dr. Davide Quaranta Dr. Alessandra Bizzarro Dr.ssa Maria Gabriella Vita Istituto di Medicina Nucleare UCSC Prof. Alessandro Giordano Dr.ssa Daniela Di Giuda Dr.ssa Maria Lucia Calcagni IRCCS- Fondazione S. Lucia Prof. Carlo Caltagirone Prof. Giovanni Augusto Carlesimo Dr. Marco Bozzali CASA SOLLIEVO SOFFERENZA Dr. Davide Seripa Grazie per l’attenzione!
