I disordini neurali dei nuclei della base

Che cosa sono i nuclei della base

I nuclei della base, chiamati anche gangli della base, sono un gruppo di nuclei di sostanza grigia collocati in profondita negli emisferi cerebrali, sotto la corteccia. Tra le strutture principali rientrano lo striato (formato dal nucleo caudato e dal putamen), il globo pallido, la substantia nigra e il nucleo subtalamico. Non sono coinvolti nell’esecuzione diretta della contrazione muscolare, ma nella regolazione e nella selezione dei programmi motori.

Il loro compito puo essere descritto con una doppia funzione complementare. Da un lato facilitano l’avvio dei movimenti volontari, concentrando l’attivita di numerose aree della corteccia sull’area premotoria supplementare. Dall’altro agiscono come un filtro che previene il verificarsi di movimenti inappropriati o non richiesti. Quando uno di questi due ruoli viene compromesso, compaiono i disturbi del movimento.

Il circuito motorio e il ruolo della dopamina

L’ipotesi che il circuito motorio che attraversa i nuclei della base serva a facilitare l’inizio dei movimenti volontari e stata confermata dallo studio sperimentale di molte malattie. Il circuito puo essere immaginato come un imbuto: le informazioni provenienti da ampie zone della corteccia convergono sui nuclei della base, vengono filtrate e selezionate, e tornano alla corteccia attraverso il talamo per essere tradotte in movimento.

In questo sistema la dopamina svolge un ruolo centrale. La substantia nigra invia allo striato proiezioni che usano la dopamina come neurotrasmettitore. La dopamina facilita il cosiddetto circuito motorio diretto, attivando le cellule del putamen e mantenendo aperto il flusso che permette l’avvio del movimento. Quando la quantita di dopamina disponibile diminuisce, l’imbuto si chiude e l’attivazione che dovrebbe raggiungere l’area premotoria supplementare e il talamo si riduce.

Circuito diretto e circuito indiretto

All’interno dei nuclei della base coesistono due vie con effetti opposti. Il circuito diretto favorisce il movimento, mentre il circuito indiretto lo inibisce. La dopamina agisce su entrambi in modo da privilegiare l’avvio dell’azione voluta e sopprimere quelle non desiderate. Il sottile equilibrio tra queste due vie spiega perche un eccesso o un difetto di segnale possa portare tanto alla poverta di movimento quanto al movimento incontrollato.

Il morbo di Parkinson: quando il movimento si spegne

Il morbo di Parkinson e l’esempio piu studiato di disordine dei nuclei della base. La sua caratteristica principale e l’ipocinesia, cioe una diminuzione della capacita motoria, accompagnata da rigidita, lentezza dei movimenti e tremore a riposo. Alla base organica della malattia c’e una degenerazione progressiva degli input che dalla substantia nigra raggiungono lo striato.

Poiche questi input usano la dopamina, la loro perdita riduce la quantita di neurotrasmettitore disponibile. Il risultato e che il circuito motorio diretto non viene piu attivato in modo sufficiente: l’imbuto che dovrebbe fornire l’attivazione all’area premotoria supplementare, tramite i nuclei della base, e al talamo si chiude. Da qui la difficolta a iniziare i movimenti volontari, uno dei segni piu tipici della malattia.

Il trattamento con L-dopa

Il morbo di Parkinson viene trattato somministrando dopa, un precursore della dopamina, sotto forma di farmaco chiamato L-dopa o levodopa. A differenza della dopamina, la dopa e in grado di attraversare la barriera ematoencefalica. Una volta nel cervello, viene convertita in dopamina e fa aumentare la sintesi del neurotrasmettitore nelle cellule della substantia nigra sopravvissute alla degenerazione, alleviando alcuni sintomi.

Va sottolineato un limite importante. Il trattamento con dopa migliora i sintomi ma non modifica il corso della malattia: non cambia il ritmo con cui i neuroni della substantia nigra continuano a degenerare. La terapia agisce quindi sul versante sintomatico, restituendo capacita di movimento, ma non arresta il processo neurodegenerativo sottostante.

Quando il movimento sfugge al controllo: l’ipercinesia

All’estremo opposto rispetto al Parkinson si colloca l’ipercinesia, cioe l’eccesso di movimento. Anche questa condizione puo derivare da lesioni dei nuclei della base, ma con un meccanismo diverso. Invece di spegnersi, il sistema perde la sua funzione di filtro e lascia passare movimenti che normalmente verrebbero soppressi.

Un esempio significativo e il ballismo, una condizione patologica caratterizzata da movimenti violenti e incontrollati delle estremita, spesso ampi e a scatto. La patologia associata al ballismo e generalmente causata da un danno al nucleo subtalamico. Questo danno e di solito dovuto a un’interruzione del flusso sanguigno al cervello, come accade durante un’apoplessia o un’ischemia. Il subtalamo danneggiato non riesce piu a esercitare la sua azione frenante, e il movimento sfugge al controllo.

Due facce dello stesso sistema

Parkinson e ballismo mostrano in modo chiaro la doppia natura dei nuclei della base. Nel primo caso prevale il difetto di attivazione e il movimento si impoverisce; nel secondo prevale il difetto di inibizione e il movimento dilaga. Studiare insieme queste due condizioni aiuta a comprendere che la fluidita del gesto quotidiano dipende da un equilibrio costante tra facilitazione e freno.

I nuclei della base come filtro del movimento

In sintesi, i nuclei della base possono facilitare il movimento concentrando l’attivita di numerose aree della corteccia sull’area premotoria supplementare. Allo stesso tempo fungono da filtro che previene il verificarsi di movimenti inappropriati. Questa idea di doppio ruolo, facilitatore e inibitore, e essenziale per interpretare i disturbi del movimento.

E importante ricordare che l’attivita dell’area premotoria supplementare non causa di per se il movimento. Secondo alcuni studi, l’inizio di un movimento volontario richiede anche l’attivazione dell’area 4, la corteccia motoria primaria. I nuclei della base preparano e selezionano il programma motorio, ma l’esecuzione finale dipende dall’intervento coordinato di piu aree cerebrali. Il movimento volontario e dunque il risultato di una rete, non di un singolo interruttore.

Domande frequenti

Che cosa sono i nuclei della base e a cosa servono?

Sono un gruppo di strutture sottocorticali del cervello che comprendono striato, globo pallido, substantia nigra e nucleo subtalamico. Servono a regolare il movimento volontario: facilitano l’avvio dei movimenti desiderati e allo stesso tempo fungono da filtro che previene i movimenti inappropriati.

Perche nel morbo di Parkinson e difficile iniziare i movimenti?

Perche la malattia provoca una degenerazione degli input dopaminergici che dalla substantia nigra raggiungono lo striato. La riduzione della dopamina chiude il circuito motorio diretto e diminuisce l’attivazione che dovrebbe arrivare all’area premotoria supplementare, rendendo difficile avviare i movimenti volontari. Si parla in questo caso di ipocinesia.

Come agisce la L-dopa nel trattamento del Parkinson?

La L-dopa, o levodopa, e un precursore della dopamina capace di attraversare la barriera ematoencefalica. Una volta nel cervello viene convertita in dopamina, aumentando la sintesi del neurotrasmettitore nelle cellule sopravvissute e alleviando alcuni sintomi. Non modifica pero il corso della malattia ne rallenta la degenerazione neuronale.

Che cos’e il ballismo e da cosa e causato?

Il ballismo e una forma di ipercinesia caratterizzata da movimenti violenti e incontrollati delle estremita. E generalmente causato da un danno al nucleo subtalamico, dovuto spesso a un’interruzione del flusso sanguigno al cervello durante un’apoplessia o un’ischemia. Il subtalamo danneggiato perde la sua funzione di freno e il movimento sfugge al controllo.