Neuropsicologia dei lobi frontali

Prof. Luigi Trojano, Dipartimento di Psicologia, Seconda Università di Napoli

luigi.trojano@unina2.it

Le funzioni dei circuiti frontali

The behaviour of monkeys that have suffered mutilations of the frontal lobes is strongly indicative of a suppression of all the manifestations of initiative and curiosity. This goes to prove that the experiment has resulted in suppression of the imaginative capacity, the evocative power and the determinism to think. The syndrome is complicated by irrational fear, errors of judgements, indifference towards persons and things, by a tendency to collect garbage and useless objects […..]. All this train of symptoms is fairly indicative of the function of the frontal lobes. Leonardo Bianchi [1922], The Mechanisms of the Brain

I due sistemi di controllo del comportamento (Stuss e Benson, 1986)

§  Il sistema frontale dorsolaterale

controlla la pianificazione di azioni sequenziali e l’elaborazione di strategie, integrandoli in un comportamento mirato

§  Il sistema frontale orbito-mediale

interagisce con gli aspetti della motivazione, dell’emozione e dell’iniziativa.

I circuiti fronto-sottocorticali

Grossi e Trojano, 2013

Struttura generale dei circuiti fronto-sottocorticali: via diretta

Corteccia Frontale

Striato

Globo Pallido Substantia Nigra

Talamo

Struttura generale dei circuiti fronto-sottocorticali: via indiretta

Corteccia Frontale

Striato

Globo Pallido Esterno

Nucleo subtalamico

Globo Pallido Interno Substantia Nigra

Talamo

I cinque circuiti fronto-sottocorticali

•  Circuito motorio •  Circuito oculomotore •  Circuito prefrontale dorsolaterale •  Circuito del cingolato anteriore •  Circuito orbitofrontale

Funzioni del circuito scheletro-motorio

•  Controllo del movimento volontario •  Inizio dei movimenti intenzionali •  Inibizione degli atti motori indesiderati

Funzioni del circuito oculomotorio

•  Controllo dei movimenti oculari saccadici

Funzioni e disfunzioni del circuito orbitofrontale mediale

•  Mediare risposte empatiche e socialmente appropriate

Funzione:

"   Cambiamento di personalità "  Impulsività "  Labilità emotiva "  Eccessiva irascibilità "  Risposte sociali inappropriate (comportamenti

sessuali impropri, eccessiva giocosità) "  Mancanza di empatia e di giudizio

Disfunzioni:

"   Ridotta motivazione "   Ridotta iniziativa (abulia) "   Ridotta partecipazione emotiva (apatia) "   Mutismo acinetico "   Linguaggio monosillabico

Funzioni e disfunzioni del circuito del cingolato anteriore

•  Mediazione del comportamento motivato

Funzioni

Disfunzioni

Funzioni dei circuiti prefrontale dorsolaterale e prefrontale orbitolaterale

"  Apprendimento di nuove informazioni "  Pianificazione "  Attivazione di memorie remote "  Regolazione delle azioni secondo stimoli ambientali "  Set-shifting "  Programmazione motoria "  Organizzazione temporale di eventi recenti "  Attenzione

Eziologia delle disfunzioni frontali (I)

•  Demenza di Alzheimer + - •  Degenerazione cortico-basale + + •  Demenza frontotemporale + - •  Morbo di Huntington - + •  Morbo di Parkinson - + •  Paralisi sopranucleare progressiva - +

Patologie Livello corticale Livello sottocort.

Neurodegenerativa

Vascolare "   Stroke + + "   Demenza vascolare + + "   Malattia di Binswanger - +

Tekin e Cummings, 2002

Altre patologie

Eziologia delle disfunzioni frontali (II)

•  Schizofrenia + + •  Disturbo ossessivo compulsivo - + •  Depressione + + •  Sindrome di Gilles de la Tourette - +

•  Morbo di Creutzfeldt Jakob + + •  Demenza HIV + + •  Sclerosi multipla - +

Patologie Livello corticale Livello sottocort.

Psichiatriche

Infettivo/immunologiche

"   Epilessia + - "   Trauma cranico/grave encefalopatia + + "   Tumori + + "   Avvelenamento da monossido carbonio - +

Gravi encefalopatie acquisite Lesioni cerebrali acute non traumatiche: v Ictus emorragico v Processi infettivi (encefaliti, meningiti) v Anossie

Lesioni cerebrali acute traumatiche: v Trauma cranico chiuso (senza fratture ossee) v Trauma cranico aperto (con lesioni ossee)

I traumi cranici costituiscono una delle principali cause di morte della popolazione italiana e la principale causa di decesso nella popolazione giovanile.

L’alta incidenza dei traumatismi costituisce un grave problema che coinvolge le vittime, i familiari e il sistema sanitario nazionale.

Lesioni conseguenti un trauma cranico

Lesioni Primarie: il danno occorre nell’istante del trauma §  Frattura del cranio §  Contusioni e lacerazioni cerebrali §  Ematomi (subdurale o intracerebrale) §  Danno assonale diffuso

Lesioni Secondarie: il danno ha luogo nelle ore e nei giorni successivi al trauma.

Definizione delle funzioni esecutive

Le funzioni esecutive, o funzioni di controllo, permettono di organizzare e pianificare il comportamento (sindrome disesecutiva; Baddeley e Wilson, 1988) Le funzioni esecutive rendono un individuo capace di assumere un comportamento indipendente, finalizzato e autoconservativo (Lezak, 1995)

Secondo Shallice (1982) la funzione basilare della corteccia prefrontale è quella di prevedere, pianificare, valutare, regolare le proprie azioni ed inibire azioni, comportamenti e piani inadeguati

v  Incapacità a passare da un concetto o da un comportamento ad un altro (set-shifting) v  Incapacità di inibire risposte automatiche non congrue con il contesto ambientale; incapacità di inibire reazioni emotive inadeguate v  Disturbi dei processi attentivi volontari e della memoria di lavoro

v  Incapacità di valutare, pianificare e programmare strategie per l’esecuzione di un nuovo compito, deficit del ragionamento astratto

Deficit delle Funzioni Esecutive

Disturbi cognitivi di origine frontale

-  Disturbi di memoria (confabulazioni)

-  Disturbi del gesto (sindrome da disorganizzazione delle azioni; mano anarchica)

-  Disturbi del linguaggio (deficit grammaticali e di accesso lessicale; deficit metalinguistici)

-  Disturbi della consapevolezza (anosognosia)

-  Disturbi del controllo attenzionale (perseverazioni)

-  Disturbi visuo-spaziali (closing-in, trasposizioni spaziali)

Sindrome di Dipendenza dall’ambiente La mancanza di controllo e di inibizione dei comportamenti

automatici scatenati da stimoli ambientali determina: v Comportamento di utilizzazione: tendenza di solito bilaterale

ad afferrare ed utilizzare oggetti visibili dell’ambiente circostante (prendere la penna dell’esaminatore e scarabocchiare).

v Comportamento di imitazione: tendenza da parte del paziente ad imitare gli stessi gesti dell’esaminatore (accavallare le gambe o toccarsi i capelli come l’esaminatore

I pazienti sono “Impulsivi e Instabili” perché non riescono ad inibire comportamenti automatici scatenati

da stimoli ambientali irrilevanti

Sociopatia acquisita v Pazienti con prefrontali, soprattutto orbitofrontali, presentano

una scarsa consapevolezza sociale, una difficoltà ad interiorizzare regole e prescrizioni sociali e una riduzione delle capacità d’empatia (Adolphs, 2003).

v Questi pazienti sono insensibili, mancano di sensi di colpa, e sono incapaci di prevedere le conseguenze degli atti aggressivi sulle proprie vittime.

v Damasio (1994) ha introdotto l’espressione di “sociopatia acquisita” per indicare l’alterazione dei comportamenti sociali dopo lesione cerebrale.

v Secondo Blair e Cipollotti (2000) questi pazienti hanno un deficit della “cognizione sociale” e del cosidetto Social Response Reversal che non permette loro di interpretare i comportamenti degli altri in termini di stati mentali (teoria della mente, ToM)

Valutazione delle funzioni esecutive

•  La distinzione tra i cosiddetti compiti “abituali” e i compiti “complessi” sembra caratterizzare le differenze tra i processi “stumentali” e automatici, localizzati nella aree posteriori del cervello, ed i processi “esecutivi” ed intenzionali, tipicamente attribuiti alle aree frontali.

•  L’idea fondamentale è che i processi esecutivi si attivino quando più processi automatici devono essere coordinati, oppure quando la complessità di un compito richiede l’elaborazione in modi nuovi di un’informazione già disponibile, o l’elaborazione di nuovi tipi di informazione.

•  Se le funzioni esecutive controllano altri processi cognitivi (come memoria, attenzione, abilità visuo-spaziali), i test esecutivi dovranno essere necessariamente “multifattoriali”, il che complica l’interpretazione di una prestazione deficitaria (bassa specificità per la lesione).

Caratteristiche generali dei test esecutivi

•  Compiti originali (novel), per valutare la capacità di affrontare situazioni insolite sviluppando nuovi schemi di comportamento

•  Richiesta di uno sforzo mentale (effortful), per valutare la capacità di automonitoraggio e di pianificazione, e di inibizione delle risposte disfunzionali

•  Intervento della memoria di lavoro (working memory), per valutare la capacità di utilizzare in modo coordinato più informazioni

Problemi metodologici dei test esecutivi

•  E’ difficile che un compito risulti ugualmente originale per tutti i soggetti

•  Scarsa riproducibilità (test-retest), perché i test esecutivi non sarebbero più nuovi e originali alla seconda somministrazione, anche in caso si forme parallele dello stesso test

•  Scarsa validità “ecologica”, perché i test esecutivi sono spesso troppo astratti per evidenziare le difficoltà quotidiane del paziente

•  Infine, spesso i pazienti frontali mostrano distraibilità, incapacità di concentrazione su compiti specifici, alterazione dei processi decisionali ed intenzionali

Valutazione dei disturbi comportamentali

v I disturbi comportamentali da lesioni frontali sono facilmente riconoscibili nei casi tipici, ma i diversi disturbi possono essere interpretati in diverse prospettive (alterazioni delle emozioni, dell’interazione sociale o della sfera cognitiva).

•  L’osservazione diretta del comportamento permette di apprezzare i comportamenti verbali e non verbali, i movimenti del corpo, le espressioni del volto, e di cogliere caratteristiche e modalità di interazione del paziente con l’ambiente, con i familiari e con lo stesso esaminatore.

•  Per ottenere una formalizzazione più sistematica delle osservazioni è in genere utile che la valutazione clinica e comportamentale sia guidata da interviste, scale di valutazione e questionari (tecniche indirette).

Validità dei test esecutivi: una riflessione

So, no card sorting, no trail making, no Stroop. No planning and no sequencing. Much different terminologies from paper to paper, but a similar emphasis throughout. Traditional tests fail on almost every count. They do not provide direct evidence for the existence or nature of basic operations of frontal systems. They are remote from and not informative about clinical functional failures. Functional imaging in normals can test and improve experimental constructs but cannot, ironically, inform very deeply about function. If interested in patients’ function, the tests should be meaningfully functional. If interested in basic neural processes, the tests should be unambiguously operational.

Alexander e Stuss, JINS 2006

Un po’ di pubblicità…