Gangli della base

Nuclei grigi contenuti nella
sostanza bianca telencefalica
che contraggono rapporto
con il talamo, la capsula
interna e i ventricoli laterali
Gangli della base
II anno Canale B
A.Vercelli
Principali componenti dei gangli della base: nucleo caudato
caudato,,
putamen e globo pallido ( nucleo subtalamico e sostanza nera
nera).
).
Il nucleo accumbens e il pallido ventrale sono spesso considerati
associati ai gangli della base.
NUCLEI O GANGLI DELLA BAS E
NUCLEO CAUDATO
• Corpo striato, diviso in caudato e lenticolare
(a sua volta diviso in putamen e pallido)
• Amigdala: nucleo tondeggiante, all’
all’estremi tà
tà
della coda del caudato, in rapporto con il
corno inferiore dei ventricoli laterali; vien e
descri tta con il sistema limbico
• Claustro
Claustro:: lamina di neuroni tra capsula
esterna ed estrema, sotto la corteccia
dell’’insula
dell
• forma a virgola: testa (anteriore), corpo e coda;
• forma la parete laterale del corno anteriore, il
pavimento della parte intermedia e la volta del
corno inferiore dei ventricoli laterali;
• è separato dal braccio anteriore della capsula
interna da putamen e pallido (mediali)
• inf eriormente è in contatto con il talamo (solco
optostriato))
optostriato
• è unito al putamen da f asci di fibre che li fanno
identificare come CORPO STRIATO (detto anche
nucleo accumbens
accumbens))
1
NUCLEO LENTICOLARE
• nucleo lenticolare: diametro anteroposteriore
di circa 4 cm, delimitato lateral mente dalla
capsula esterna e medialmente dalla interna
• il nucleo lenticolare si divide in un pallido
(mediale, più
più chiaro perché
perch é attraversato da
fibre mieliniche, suddiviso in lamina interna
ed esterna) e putamen (laterale)
Vascolarizza zione dei
gangli della base dall’
dall ’a.
cerebrale media
Claustro
• esile lamina di sostanza grigia posta
medialment e alla cortecci a dell’insula,
sovrast ante la superfici e lateral e del
putamen
• connessioni con aree somatos ensitive e
visive
• riceve dall’ipotalamo, dal talamo (n.
centromedi ano) e dal locus coeruleus
• non ha rapporti funzionali con lo striato
Gangli della base e talamo rispetto alla caps ula interna e al ventricolo laterale
2
Rapporti tra caudato, lenticolare
e talamo in sezione orizzontale
Rapporti tra caudato,
lenticolare, talamo e subtalamo
in sezione coronale
Rapporti tra caudato,
lenticolare e amigdala
Fibre tra putamen e pallido
3
GANGLI DELLA BASE: FUNZIONE
• somiglian za con il cervelletto (ci rcuito di
rientro con la corteccia cerebrale) ma riceve
da tutta la corteccia e proietta solo a quella
prefrontale e premotoria
• non ha connessioni con il midollo spinale
• ha un’
un ’organizzazione modulare
• ha un’
un ’organizzazione somatotopica
• partecipa ad aspetti cognitivi
• in seguito a perdita del 90% dei neuroni ad
ACH e GABA nello striato si ha disinibizione
della sostanza nera (malattia di Huntington
Huntington))
GANGLI DELLA BASE: 4
CIRCUITI INTERCONNESSI
• neocorteccia - gangli della base - talamo corteccia
• globo pallido (segmento interno) - nucleo
subtalamico - globo pallido (entrambi i
segmenti)
• striato - sostan za nera - striato
• striato - globo pallido e centromediano striato
4
I gangli della base contengono canali multipli paralleli
paralleli(vie)
(vie) per
processare informazioni differenti per funzioni differenti
Can ale motorio:
motorio: afferenze c orticali a putamen
putamen,, efferenze al segmento interno
al globo pallido e alla parte reticolata della SN a VL e VA talamo
talamo,, poi alla
corteccia motoria primaria
primaria,, supplementare e premotoria
premotoria..
Can ale oculomotore
oculomotore:: il caudato proietta ai campi frontali dell
dell’’occhio dei lobi frontali
frontali..
frontali;;
Can ali prefrontali
prefrontali:: importante nei processi cognitivi che coinvolgono i lobi frontali
afferenze dal caudato a GPi e SNr con efferenze alla corteccia prefrontale
prefrontale..
Can ale limbico
limbico:: regolazione limbica delle emozioni e delle motivazioni
motivazioni;; afferenze
dalla corteccia limbica
limbica,, ippocampo e amigdala
amigdala,, proietta al nucleo accumbens
dello striato ventrale
ventrale;; efferenze dal pallido ventrale ai nuclei MD e VA del talamo
talamo;;
MD e VA proiettano al giro cingolato anteriore e ai giri frontali orbitali mediali
mediali;;
coinvolto in diverse patologie del comportamento e psichiatriche
psichiatriche..
Area tegmentale ventrale
ventrale:: proiezione a DA al nucleo accumbens
accumbens,, ai lobi frontali
e altre strutture limbiche
limbiche;;
5
Input al sistema dei gangli della base
Quasi tutti arrivan o al caudato e al puta men.
men.
Tutte le efferenze escono dal segmento inter no del pallido
o dalla pars reticulata della sosta nza nera
nera..
Vie parallele nei gangli della base agiscono nel controllo
motorio,, nei movimenti oculari
motorio
oculari,, nelle funzioni cognitive,
e funzioni emotionali
emotionali..
Afferenza:
Afferenza:
1) Corteccia cerebrale
cerebrale:: tutti i lobi proiettano
allo striato
striato;; soprattutto eccitatori (glutama to).
to).
2) Pars compacta della so sta nza nera
nera:: allo striato
striato;;
connessio ni ecc
ecc.. e inib
inib.. (dopami
(dopami na).
na).
3) Talamo (n uclei intralaminari
intralaminari):
): allo striato
striato;; ecc
ecc..
(glutamato
glutamato).
).
4) Nuclei del rafe
rafe:: ai gangli della base; usano serot onin a.
a.
Efferenze dai gangli della base
Connessioni intrinseche dei gangli della base
1)
1)
2)
pars reticulata della sost anza nera
nera:: a V L e VA
del talamo
talamo;; inibitrici
inibitrici,, GABA.
globo pallido
pallido,, segme nto interno : a VL e
VA del talamo
talamo;; ini bitrici,
bitrici , GABA.
VL/V A del talamo tras porta no le informazioni alla
corteccia premotoria
premotoria,, corteccia motoria
sup plementare e motoria primaria
primaria..
Via diretta dallo striato al segment o interno del pallido e alla pars reticulata
della sostanza nera
nera..
Via indiretta dallo striato al segme nto esterno del GP al subt alamo,
alamo, al
segmento intern o del GP ai VA/VL del talamo
talamo..
Effetto netto della via diretta è l ’eccitazione del talamo = facilitazione del movimento
Effetto netto della via indiretta è l ’inibizione del talamo = inibizione del movemen to
2)
SN e GP proiettano anc he a MD del talamo
(connessio ni limbiche
limbiche).
).
SN e GP proiettano anc he alla formazione
reticolare pontomid ollare per modulare
il tratto reticolospinale
reticolospinale..
SN proietta al collicolo superiore per modulare
il tratto tettospin ale.
ale .
Attraverso ques te vie i gangli della base controllano i sistemi motori med. e lat.
CORPO STRIATO (CAUDATO E
PUTAMEN) (neostriato
(neostriato))
• 95% neuroni GABAergici inibitori (spinosi, di
proiezione), altri ACh o SOM (eccitatori, interneuroni)
• i neuroni GABAergici possono a) contenere dinorfina e
SP (recettori D1 per la dopamina
dopamina)) e proiettare alla lamina
interna del globo pallido e alla sostanza nera; oppure b)
contenere encefaline (recettori D2 per la dopamina
dopamina)) e
proiettare alla lamina esterna del globo pallido
• ricevono afferenze eccitatorie (glutamato
glutamato)) dalla corteccia
cerebrale (disposizione somatotopica
somatotopica)) e dal talamo
(nuclei centromediano e parafascicolare
parafascicolare),
), e afferenze a
dopamina dalla sostanza nera (modulatrici, a seconda del
tipo di recettore )
ORGANIZZAZIONE MODULARE
DELLO STRIATO
• alcune reazioni immunoistochimich e
(calbindina e AChEsterasi
AChEsterasi)) mettono in
eviden za aree poco marcate (striosomi
(striosomi))
circondate da aree più
più marcate (matri ce
exstrastriosomal e)
e) che contengono
raggruppamenti di neuroni (matrisomi
(matrisomi)) con
afferen ze simili
6
GLOBO PALLIDO (paleostriato
( paleostriato))
• grandi neuroni
• il segmento interno riceve dallo striato (inibitorie) e
dal nucleo subtalamico (eccitatorie
eccitatorie)) e proietta al
talamo (VA e VL per le aree corticali motorie e
premotorie)) e al mesencef alo (per inf luenzare il tratto
premotorie
reticolospinale))
reticolospinale
• il segmento esterno riceve aff erenze eccitatorie dal
nucleo subtalamico e inibitorie dallo striato e proietta
al nucleo subtalamico
subtalamico,, al segmento interno e alla
sostanza nera
Striato: afferenze
• dai lobi frontali della corteccia cerebrale:
eccitatorie a glutamato
• dalla sostanza nera (parte compatta )
inibitorie a dopamina
• dai nuclei intralaminari del talamo
• tratto peduncolopontino (dal tegmento
mes encefalico vicino al ponte)
Malattia di Huntington
Striato: efferenze
• il pallido è il nucleo efferente dello striato
• da GPi e da SN reticolare proietta
attraverso il fascicolo lenticolare e l’
l’ansa
lenticolare (che insieme formano il
fascicolo talamico
talamico)) proietta ai nuclei VA e
VL del talamo (inibitorie a GABA)
• inoltre GPi proietta alla formazione
reti colare e al nucleo peduncolopontino
Produce ano malie nei movimenti del corpo
corpo,, degli occhi
occhi,, emozioni e
capacitàà cognitive.
capacit
Sintomi precoci so no un a lieve corea e anomalie di comportament o.
o.
Movimenti a scatto
scatto..
Depres sione,
sione , ansia
ansia,, dis ordini os ses sivosivo-com pulsivi,
pulsivi , comport ament o impul sivo o
distrut tivo,
tivo, maniacale
maniacale,, e psicosi
psicosi..
In fase tar diva,
diva, i pazienti sono deme nti e perdono la capacit
capacitàà di compiere
qual siasi movimen to volont ario;
ario; tipica morte
morte:: compromissio ne
respiratoria..
respiratoria
I neuroni striatali nel caudato/putamen degenerano causando diminuita
attivitàà nel segmento interno del GP risultando in minor inibizione
attivit
del talamo e una patologia ipercinetica
ipercinetica..
Nelle fasi tardive dell
dell’’Huntington sia le vie dirette e indirette dei BG
degenerano causando sintomi ipocinetici simil
simil--Parkinson.
•Dr. Geor g e Hu nti ngt on ( 18 5050- 1 91 6), Lo ng Is la nd, art ico lo de l 1 87 2
•Incid e nza:
nza: 5/ 1.0 00.0 0 0
•Com p arsa 40
40-- 5 0 aa
aa;; m orte entr o 10
10-- 2 0 aa
•Sint omi prec oc i:i: distr azi o ne,
ne, d epr ess io ne,
ne, i rre qu iet ezz a,
a, goffa gg in e,
e, ca dut e
•Woo dy Guth ri e, morto 19 67, 5 5 a a;
a; an ch e su a ma dr e mort a di HC
•90% perdita neuronale nello striato
striato,, spec. neuroni ACh e GAB A, anche nella corteccia
frontale e temporale
•Un singolo gene dominante nel cromosoma 4, forma mutante delle proteina huntingtina
huntingtina;;
sull’’equilibrio di ioni Ca ++)
effetti mitocondriali (sul gradiente di H+ e sull
•Gran parte dei casi nella costa Est degli USA derivano da una coppia di Salem, MA 1630,
2 fratelli nell
nell’’Essex
Essex,, England nei 1620
1620’’s; alcune donne impiccate come
streghe a Salem sembra ne fossero affette
•Ness un trattamento efficace
efficace;; candidata per gene therapy, se diagnosi precoce
Discinesie (disturbi del movimento)
• ipercinetici: atetosi, emiballismo, distonia, tic; attività
motoria eccessiva, movimenti anormali, involontari e
senza scopo, disturbi del tono muscolare, tremori;
Huntington (autosomica dominante, atrofia del neostriato
- soprattutto caudato - e corteccia) e corea di Sydenham
(ballo di San Vito, complicazione della febbre reumatica,
nucleo caudato)
• ipocinetici: difficoltà a iniziare il movimento (acinesia) e
riduzione dell’ ampiezza e della velocità del movimento
(bradicinesia); P arkinson
7
Discinesie: sintomi
• corea (=danza): movimenti discreti, improvvisi e senza
scopo (tipo flessoestensione delle dita, innalzamento e
abbassamento della spalla) (Huntington
(Huntington e Sydenham
Sydenham))
• atetosi (=senza posizione): movimenti lenti e incontrollati
(lesioni corticali o ai gangli della base)
• emiballismo (=saltellare attorno): involontari, improvvisi,
violenti (lesione infartuale del nucleo subtalamico
subtalamico))
• distonie: movimenti lenti involontari della muscolatura
del tronco e degli arti; possono causare posizioni
anormali e spasmo muscolare doloroso
• tic: movimenti spasmodici simili alla corea ma ripetuti
all’’infinito
all
Striato ventrale
• parte ventromediale del putamen e del caudato, pallido
ventrale (sotto la commessura anteriore) e nucleo
accumbens (area del setto)
• riceve afferenze da aree corticali non motorie o sensitive,
cioè dalla corteccia temporale (ippocampo incluso),
limbica, orbitofrontale, e dalla amigdala basolaterale
• proietta al pallido ventrale, che a sua volta proietta alla
corteccia del cingolo, orbitofrontale e prefrontale e
all’ area tegmentale ventrale del tronco
• è coinvolto nel controllo del comportamento, nei
meccanismi di premio e di punizione, nell’integrazione di
risposte emozionali e cognitive
Paralisi cerebrale
• Lesioni neonatali che colpiscono la
funzione motoria/mentale
• Spasticit
Spasticitàà e discinesia
• Lesioni di solito in corteccia
corteccia,, striato
striato,,
talamo
• In gran parte dovuti a ipossia o trauma
alla nascita
Circuito a dopamina dal
mesencefalo allo striato
• influenza i meccanismi di motivazione e
grati fi cazione: responsabile della sens azione
di piacere, rinforza alcuni comportam enti
• alla bas e dell’
dell’ azione di alcune droghe sul
cervello
• anfetamine aument ano il rilascio di
dopamina,, la cocaina ne blocca la
dopamina
ricapt azione a livello sinaptico
sinaptico;; anche eroina,
oppiacei, alcool e nicotina agiscono sul
circuito a dopamina
AMI GDALA
• situata nella parte mediale del lobo
temporale, in profondità
profondità all
all’’uncus
• è la parte filogeneticamen te pi
più
ù antica
dello striato (archistriato
(archistriato))
• fa parte dei sistemi olfattivo e limbico ed
è coinvolta in attività
attività cognitive ed
emozionali
• implicata in condizionamento,
motivazi one, arousal
arousal,, comportamen to di
difesa o aggressione (ratti killer) e
ipersessualitàà
ipersessualit
8
Amigdala:: emozioni
Amigdala
emozioni,, motivazioni e altre funzioni
AMI GDALA
• è costituita da diversi gruppi di nuclei
• gruppo corticomediale filogeneticamente
più
pi
ù antico connesso con la corteccia
olfattiva
• gruppo corticolaterale pi
più
ù recente
connesso con la corteccia temporal e
• i suoi neuroni accumulano estrogeni,
androgeni e glicocorticoidi
L’amigd ala è molto importante nelle emozioni e nelle motivazioni
motivazioni..
Ha connes sioni estese con altre aree del sistema limbico ed è coinvolta anche
nella memoria
memoria,, olfatto e omeostasi
omeostasi..
Connessioni subcorticali dell
dell’’amigdala
Connessioni olfattive dell’
ell ’amigdala
Com plesso di nuclei nella parte anteriore del lobo temporale
temporale,, a forma di mandorla
3 nuclei principali
principali:: corticomediale
corticomediale,, basolaterale e centrale
centrale..
Nucleo ba solaterale – il pi
più
ù grande
grande,, connes sioni dirette e indirette con molte aree
corticali,, prosencefalo ba sale e talamo mediale
corticali
mediale..
Nucleo corticomediale – connes so al sistema olfattivo e all
all’’ipotalam o - funzione
in olfatto e motivazioni
motivazioni..
Nucleo centrale – il pi
più
ù piccolo, connes so a ipotalamo e a tronco
tronco;; fu nzione nel
controllo auto nomo.
nomo.
Connessioni corticali
dell’
ell ’amigdala
Emozioni e motivazione so no mediate dall
dall’’interazio ne tra molte aree encefaliche
tra cui la corteccia associativa
associativa,, limbica
limbica,, amigdala
amigdala,, area del setto
setto,,
striato ventrale
ventrale,, ipotalamo
ipotalamo,, e vie del sistema auto nomo del tronco
tronco..
L’amigd ala è molto importante per l ’as segnazio ne di significati emotionali
a diversi stimoli percepiti dalla corteccia associativa
associativa.. Negli animali in cui
entrambe le amigdale sono st ate asp ortate il comportament o è molto placido
e non aggressivo
aggressivo..
Crisi epilettiche che coinvolgono l ’amig dala caus ano forti sen sazioni di pa ura
e panico
panico..
L’area del setto invece avrebbe un ru olo nelle sensazioni di piacere
piacere..
Le connes sioni tra amigdala
amigdala,, ipotala mo e centri autono mi del tronco mediano i
cambiamenti nella frequenza cardiaca
cardiaca,, peristal si GI, secrezione gastrica
gastrica,,
erezione pilifera
pilifera,, sudorazione e altre risposte fisiche alle emozioni
emozioni..
Con nes sioni tra corteccia limbica
limbica,, amigdala e ipotalamo sono
importanti nell
nell’’attivit
attivitàà del sistema ne uroen docrino che si os serva negli
stati emozionali
emozionali.. Per es
es.,
., persone depresse so no pi
più
ù s uscetti bili alle
infezioni;; questo pu ò essere un effetto del cervello sul sistema immu nitario.
infezioni
nitario.
Gran parte delle connes sioni dell
dell’’amigd ala son o reciproche
reciproche..
L’amigd ala riceve afferenze e proietta a diverse regioni della corteccia
associativa e limbica attraverso d ue vie:
1. Proiezioni posteriori e laterali dall
dall’’amigdala verso aree corticali
corticali..
2. Fascicolo uncinat o verso l ’avanti alla corteccia orbitofrontale e del cingolo
cingolo..
Fascicolo mediale del proencefalo
Via multisin aptica dalle regioni del setto e dall
dall’’amigdala attraver so
l ’ipotalamo laterale e verso il tronco
tronco..
Via bidirezionale che connette str utture limbiche all
all’’ipotala mo e ai centri
auto nomi del tronco
tronco..
L’amigd ala ha anc he conne ssioni reciproche con l ’ipp ocam po.
po.
Si ritiene che la via sia coinvolta negli aspetti emozionali della memoria
memoria..
9
AMI GDALA
• Riceve dal bulbo olfattivo, dalla corteccia
prepiriforme (olfattiva) e dalle vie della
sensibilitàà (attravers o la formazione
sensibilit
reti colare)
• Invia a ipotalamo, corteccia cerebrale
(cingolo, temporale, insula
insula)) e agli altri
nuclei della base
Proencefalo basale o sostanza innominata
• masserella di sostanza grigia disposta ventralmente al
nucleo lentiforme che si estende sino all’ amigdala; la sua
parte rostrale si trova sotto la sostanza perforata anteriore
• riceve afferenze dalla corteccia limbica, dall’ ipotalamo,
dall’ area del setto, ma è connesso soprattutto con i gangli
della base
• neuroni colinergici (ad Ach), riuniti sotto il nome di
nucleo basale di Meynert, proiettano a tutta la corteccia
cerebrale, all’ ippocampo e all’ amigdala; questi neuroni
vengono persi nella malattia di Alzheimer
10
Tremore e movimenti involontari
(atetosi
atetosi,, corea, emiballismo)
o)
Alterazione dei riflessi, della
postura e del tono muscolare
(distonia)
Rigidità
Rigidit
à e acinesia (povert
(povertà
àe
rallentamento dei movimenti
senza paralisi)
11