Brain plasticity: evidences from children with
perinatal brain injury
Plasticità
•Lo sviluppo cerebrale continua fino all’adolescenza
•Bambini con lesioni cerebrali precoci hanno in
genere meno disturbi di adulti con lesioni analoghe
•Studi su lesioni precoci e linguaggio: all’inizio
entrambi emisferi (Lenneberg, 1967)
•Tuttavia: lo sviluppo non è nè lineare nè
unidimensionale (sistemi cognitivi diversi seguono
tappe diverse, es. brevi frasi verso I 2 anni ma
disegno di oggetti verso I 4)
Neuroplasticità nello sviluppo:
«Half brain is enough?»
•‘Nico’ ha subito un’emisferectomia totale destra a 3 anni
(per epilessia farmacoresistente)
•Esiti lievi solo nel controllo motorio fine della mano sinistra
(es., disegno, scrittura) e difetto visivo a sin.
•Nico a 8 anni ha abilità cognitive normali (VIQ 118, PIQ 97)
• L’uso intensivo della comunicazione digitale ha compensato le difficoltà
residue (disegno, da em. dx) e portato a prestazioni normali anche se
utilizzando processi diversi (neuro-rieducazione digitale)
Battro, A.M. (2000) Half a brain is enough - The Story of Nico.
Cambridge University Press.
Conseguenze funzionali
della lesioni cerebrali precoci
Sin dal primo studio di Lenneberg (1967) la letteratura ha fornito dati contrastanti sulle
conseguenze delle lesioni unilaterali acquisite durante la prima infanzia…
•
•
•
•
Lesioni cerebrali precoci danno esito a danni cognitivi specifici?
L’associazione sito-deficit è simile a quanto si osserva negli adulti?
I deficit funzionali persistono nel tempo?
Se cambiano nel tempo, come e perché avviene questo
cambiamento?
Lesioni congenite focali: onset prima dei 6 mesi, singola lesione (anche ampia)
uni-emisferica di origine non tumorale/traumatica/malformativa.
[Bates & Roe, 2001]
PLASTICITA’ CEREBRALE IN BAMBINI CON
LESIONI PRECOCI
PERCEZIONE
VISIVA E
SPAZIALE
LINGUAGGIO
EMOZIONI
PLASTICITA’ CEREBRALE IN BAMBINI CON
LESIONI PRECOCI
PERCEZIONE
VISIVA E
SPAZIALE
LINGUAGGIO
EMOZIONI
IL CASO DELLE LESIONI PRE-PERINATALI
(Pre- Perinatal Lesions- PL)
•
•
•
•
Incidenza: 1/4000 neonati a termine
Onset: ultimo trimestre – travaglio –parto
Ictus ischemico embolico, spesso a sinistra*
Epilessia neonatale (3/4 dei casi) o asintomatici fino ai primi
movimenti della mano
• Diagnosi radiologica entro l’anno e nel 40% assenza esiti neurologici
• Declino generale nel QI emerge solo tardivamente (dopo i 7 anni)*
nello sviluppo tipico alcune aree cerebrali contribuiscono alla
prestazione solo quando raggiungono
un certo grado di maturazione?
Sviluppo del linguaggio in PL
6
• Come già diceva Lennenberg (1967): i bambini con lesioni cerebrali
hanno una prestazione migliore del linguaggio rispetto ad adulti con
lesioni della stessa area.
• I risultati sono più contradittori se parliamo di lesioni dopo il 1 anno di
età
• I vari studi su PL concordano su:
• Ritardo nell’inizio del linguaggio (sia lesioni a Dx che a Sx: lesion
size more than lesion side!!!)
• Molti si sono chiesti se lo SVILUPPO del linguaggio nei PL sia come nei
C:
• Hanno guardato alla relazione tra gesto e parola
Pattern evolutivi nell’acquisizione del
linguaggio in bambini con lesioni focali
1
I pattern di associazione sito-sintomo cambiano nello sviluppo
[e non corrispondono a quelli tipici della neuropsicologia adulta]
10-17 mesi
19-31 mesi
COMPRENSIONE PAROLA
PRODUZIONE GESTO:
DX < SX (n.s.)
DX < SX
PRODUZIONE LESSICALE
SX (temp.) < DX
FRONTALI SX/DX< POSTERIORI
21-44 mesi
PRODUZIONE PAROLA
SX (temp.) < DX
COMBINAZIONE PAROLE:
PRODUZIONE
SX (temp.) < DX
DX STILE PRONOMINALE
(uso di parole funzione)
FRONTALI SX/DX< POSTERIORI
Mean Lenght Utterance (MLU)
SX (temp.) < DX-SX < controlli
EM DX importante nella
segmentazione acustica?
[Bates et al., 1997]
Pattern evolutivi nell’acquisizione del
LESSICO in bambini con lesioni focali
2
Bambini con PL DX/SX , tra i 13-46 mesi, mostrano un ritardo significativo nello
sviluppo lessicale …
stadio
singole parole
Bambini SX mostrano un ritardo maggiore nello sviluppo
lessicale (quasi tutti sono SX temp.).
stadio
multi - parole
Bambini SX /DX non si differenziano, forse i SX mostrano un
vantaggio che potrebbe riflettere l’utilizzo di strategie
alternative di apprendimento indotte dalle precoci difficoltà
[Vicari et al, 2001]
4
Prestazione del linguaggio durante gli anni
scolastici
Analisi della produzione lessicale, sintattica e del discorso utilizzando il
racconto di storie in bambini di età prescolare e scolare.
4-6 anni
8-9 anni
Bambini SX (temp.) mostrano una minor complessità
sintattica e persistenti errori morfologici (dello stesso tipo di
quelli commessi da bambini a sviluppo tipico).
Bambini SX /DX non si differenziano e rientrano per tutti gli
indici nei limiti inferiori della norma.
Come in Vicari, un costo iniziale compensato nel tempo
[Reilly et al, 1998,2004]
4
Sviluppo linguistico e lesioni precoci:
Conclusioni
6
• Lesioni frontali (SX o DX) e lesioni temporali (SX) ritardano la
precoce progressione delle capacità espressive.
• Nel periodo scolare le differenze si riducono e il decorso qualitativo
e quantitativo dell’apprendimento è analogo ai bambini con
sviluppo normale
Il cervello contiene bias che indirizzano la specializzazione linguistica
all’emisfero SX (e.g., TEMP SX x analisi acustica).
Le fasi precoci dell’apprendimento linguistico sono mediate da un
network bilaterale (es., lesione DX ritardano comprensione lessicale,
produzione gestuale).
Il bias è “soft” e può essere superato: l’organizzazione neurofunzionale emerge con l’apprendimento entro i primi 5 anni.
Abilità Visuo-Spaziali e lesioni focali
DOVE
corteccia parietale superiore
COSA
corteccia temporale inferiore
Modello
lesione DX
6
lesione SX
Riproduzione a memoria in pazienti adulti DX e SX
Aree bilaterali occipito-temporali (OT) mediano l’elaborazione e
riconoscimento visuo-spaziale.
SX domina nell’analisi delle caratteristiche/dettagli, DX domina
nell’elaborazione della configurazione
[Stiles et al, TiCS 2005]
PERCEZIONE VISIVA: le vie visive del ‘what’ e del
‘where’ (Ungerleider & Miskin, 1982)
Abilità Visuo-Spaziali e lesioni precoci
[ Stiles et al, 1988, 1991, 1996, 2005 ]
Figure Gerarchiche (from
memory)
[Hierarchical Stimuli]
SX semplificano ma tengono il pattern globale DX perdono la configurazione ma non gli elementi
T1
P1
T2
P3
T1
P2
T2
P1
P2
P3
-CARATTERISTICHE GLOBALI DELLO
STIMOLO (Gestalt)
EVIDENZE SPERIMENTALI:
» NAVON (1977): intero prima delle parti (stimolo uditivo)
s
s
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E’ impossibile sopprimere l’elaborazione dell’intero
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Compito:
la lettera grande è una H?
la lettera piccola è una S?
Su lettera grande: h=s
Su lettera piccola: influiva la lettera grande
E’ impossibile sopprimere l’elaborazione dell’intero
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Compito:
la lettera grande è una H?
la lettera piccola è una S?
Su lettera grande: h=s
Su lettera piccola: influiva la lettera grande
Abilità Visuo-Spaziali e lesioni precoci
[Stiles et al, 1997, 2006, 2008]
Disegno di una casa
SX
presenza precoce e costante del
contorno e di elementi costituenti
costanti nel tempo
DX
iniziale deficit di organizzazione e
integrazione degli elementi.
Abilità Visuo-Spaziali e lesioni precoci
[ Stiles et al, 1997, 2006, 2008 ]
Disegno di una casa
SX
presenza precoce e costante del
contorno e di elementi costituenti
costanti nel tempo
SVILUPPO
FORMULA
GRAFICA
procedure o schema implicito per
la riproduzione di un oggetto
DX
iniziale deficit di organizzazione e
integrazione degli elementi.
Disegna una casa
impossibile
Possibili strategie in ST
strategia più comune in ST,
richiede ri-analisi
dell’organizzazione spaziale
tutte le altre sono non
dominanti, e utilizzate con la
stessa bassa frequenza dai 6 ai
15 anni.
Disegna una casa
impossibile
Possibili strategie
SX
Disegna una casa
impossibile
Possibili strategie in TD
DX
Studio longitudinale DX
La difficoltà di alterare la
struttura spaziale
(distorsione configurale)
persiste nello sviluppo.
Le strategie più comuni (non
in ST) sono riduzione,
rotazione e sostituzione.
substitution
Invisibiile!
7-8 strategia verbale (fuoco-camino)
8-8 trasformazione
10-6 tolti elementi salienti
riduzione
placement
Disegna una casa
impossibile
Possibili strategie in TD
Sviluppo Tipico
Distorsione configurale: strategia più
comune in ST, richiede ri-analisi
dell’organizzazione spaziale.
Tutte le altre strategie sono utilizzate con la
stessa bassa frequenza (dai 6 ai 15 anni).
Lesioni Precoci
SX
Non si differenziano dallo ST
DX
Migliorano nel disegno libero, per
acquisizione di una formula grafica.
Quando il compito richiede
riorganizzazione e integrazione spaziale
[casa impossibile], dimostrano ancoraggio
alla formula grafica per difficoltà a
modificare la configurazione dell’oggetto.
Abilità
Visuo-Spaziali
e lesioni
precoci
COPIA
IMMEDIATA E A MEMORIA
DELLA FIGURA
DI
REY (ROCF)
[ Akshoomof et al , 1995, 2002 ]
FIGURA DI REY OSTERRIETH
[ROFC]
COPIA
Sviluppo Tipico (ST)
6 anni
STRATEGIA LOCALE
10-12 anni STRATEGIA GLOBALE
MEMORIA
Sviluppo Tipico (ST)
6 anni
STRATEGIA LOCALE
10-12 anni STRATEGIA GLOBALE
[Scoring: presence, accuracy, placement]
Copia ROCF
DX
DX = SX
L’iniziale deficit
(6-7: accuratezza, spazialità)
è superato con l’età.
Persistono differenze qualitative
(10-12 dominio strategia locale
es. gli elementi configurali non sono
realizzati con tratti continui ).
segmentazione (SX)
integrazione (DX)
SX
DISEGNO A MEMORIA
Richiede il richiamo ad una rappresentazione interna (i due
gruppi differiscono!)
COPIA
SX:
COPIA
MEMORIA
DX:
COPIA
MEMORIA
DX/SX non differiscono
Prevale e persiste una strategia
locale - frammentata
MEMORIA
DX copia=memoria
SX domina la configurazione
globale, seppur povera di dettagli.
=
DISEGNO A MEMORIA
Richiede il richiamo ad una rappresentazione interna (i due
gruppi differiscono!)
COPIA
SX:
COPIA
MEMORIA
DX:
COPIA
MEMORIA
DX/SX non differiscono
Prevale e persiste una strategia
locale - frammentata
MEMORIA
DX copia=memoria
SX domina la configurazione
globale, seppur povera di dettagli.
=
Abilità Visuo-Spaziali e lesioni precoci
Conclusioni
• Lesioni (SX o DX) ritardano l’acquisizione delle competenze visuospaziali.
• Nel periodo scolare la prestazione migliora e i bambini con PL
sviluppano strategie di compenso.
• Le differenze qualitative permangono, riflettendo pattern
lateralizzati analoghi a quanto osservato negli adulti.
Precoce lateralizzazione delle funzioni spaziali?
Quali indizi anatomici di neuroplasticità?
PLASTICITA’CEREBRALE IN BAMBINI CON
LESIONI PRECOCI
PERCEZIONE
VISIVA E
SPAZIALE
LINGUAGGIO
EMOZIONI
L’emisfero destro ha maggiori competenze nel
riconoscimento e nell’espressione delle emozioni
Attivazione (PET) corticale
all’ascolto di emozioni,
espresse dal tono di voce
(verde) o dal significato
delle parole (rosso).
La comprensione
dell’emozione mediante il
solo tono della voce è
correlato all’attivazione
della corteccia prefrontale
dell’emisfero destro.
Fig. 10.8 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
L’emisfero destro ha maggiori competenze nel
riconoscimento e nell’espressione delle emozioni
espresse dai volti
Prestazione di soggetti con
danno cerebrale focale nel
riconoscimento di espressioni
facciali dell’emozione.
In colore il sito delle lesioni
(colori più intensi corrispondono
a un maggior numero di soggetti)
prestazione buona
prestazione scadente
Lesioni dell’emisfero destro
interferiscono con il
riconoscimento delle emozioni
espresse dalle facce
Fig. 10.9 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Elaborazione dei volti
Il riconoscimento dei volti è mediato dalle regioni occipito-temporali
includendo il giro fusiforme
Questa elaborazione si basa >ente olistici e configurazionali:
specializzazione già verso i 6 mesi (ridotte espressioni DX PL)
si evince sia per la voce che per i volti
Ruolo maggiore dell’emisfero destro (anche nei bambini con PL a destra):
VALUTAZIONE DELLE EMOZIONI ATTRAVERSO LA DENOMINAZIONE:
analisi spaziale
Riconoscimento emotivo
Recupero lessicale
Studio ERPs nella corteccia occipitotemporale
(Allison et al., 1999)
Studio PET sull’elaborazione dei volti
Elaborazione EMOZIONI in lesioni precoci
RICONOSCIMENT
VOLTI
(Paul et al. 2007)
9-23 anni
PRODUZIONE
EMOZIONI
Bambini SX e DX sono meno accurati dei ST, e solo i DX sono
anche più lenti (matching from memory task)
Espressioni: Bambini DX producono meno sorrisi in risposta
all’interazione con la madre rispetto ai SX e ai controlli (ST).
(Reilly e al. 1995)
6-22 mesi
(Reilly et al. 2007)
9-16 mesi
DENOMINAZIONE
(Reilly et al. 2005)
4-8 anni
Vocalizzazioni: Bambini DX producono con la madre più
vocalizzazioni negative che positive, come invece i SX e i
controlli (ST)
Bambini DX = controlli ST
4-5- Bambini SX < DX = ST deficit lessicale? visivo x features?
6-8 SX=DX=ST
Conseguenze funzionali
della lesioni cerebrali precoci
• Lesioni cerebrali precoci determinano danni cognitivi specifici?
Si, in tutti i domini, anche se generalmente moderati
• L’associazione sito-deficit è simile a quanto si osserva negli adulti?
• Dipende dalla funzione: la corrispondenza è minima nel dominio
linguistico, molto maggiore nell’ambito visuo-spaziale e emozioni.
• I deficit funzionali persistono nel tempo?
• Dipende dalla funzione: i deficit sono spesso superati in età scolare,
soprattutto per le funzioni linguistiche, meno per abilità visuo-spaziali ed
elaborazione delle emozioni.
• Se cambiano nel tempo, come e perché avviene questo cambiamento?
La specializzazione emerge gradualmente dall’integrazione di fattori
esperienziali/ambientali su strutture biologiche “predisposte” ad assolvere
alcune funzioni. Il decorso temporale di questo processo è diverso per
diversi distretti neurali e/o domini funzionali.
Neuroplasticità nella prima infanzia
Linguaggio
Si osserva notevole plasticità (soprattutto in relazione ad aspetti linguistici e non
pragmatici)
Cognizione Spaziale e elaborazione emozioni
La plasticità sembra minore, infatti pur osservando un significativo
miglioramento nel corso dello sviluppo persistono deficit lievi sia in DX che SX.
Esistono diversi gradi di plasticità?
[Funzioni sovramodali più flessibili?]
Indipendentemente dal dominio,
DX è atto a processi di integrazione?
