I Disturbi Esecutivilezione 14

Le aree prefrontali

Svolgono un ruolo cruciale nella regolazione della cognizione e del comportamento

Suddivisione tra le regioni che occupano le tre superfici:

1. laterale

2. orbitaria

3. mediale

Lo studio delle connessioni con le altre parti della corteccia è cruciale per capire la loro organizzazione in distinte sotto-aree

frontiera della conoscenza: trattografia basata su MRI + analisi post-mortem (a partire dal 2005 circa)

Faccia laterale dell’emisfero cerebrale destro dell’uomo

AnGy Angular Gyrus BP Basilar Pole Cbl Cerebellum CSul Central Sulcus (of Rolando) IFGy Inferior Frontal Gyrus

pop pars opercularis porb pars orbitalis ptr pars triangularis

IFSul Inferior Frontal Sulcus LatSul Lateral Sulcus (of Sylvius) MFGy Middle Frontal Gyrus MTGy Middle Temporal Gyrus OGy Occipital Gyri PoCGy Postcentral Gyrus PoCSul Postcentral Sulcus POSul Parieto-occipital Sulcus PrCGy Precentral Gyrus PrCSul Precentral Sulcus SFGy Superior Frontal Gyrus SFSul Superior Frontal Sulcus SMGy Supramarginal Gyrus SPLob Superior Parietal Lobule STGy Superioir Temporal Gyrus STSul Superior Temporal Sulcus

Faccia dorsale degli emisferi cerebrali dell’uomo

AnGy: Angular Gyrus CSul: Central Sulcus (of Rolando) LonFis: Longitudinal Fissure MFGy: Middle Frontal Gyrus PoCGy: Postcentral Gyrus PrCGy: Precentral Gyrus PrCSul: Precentral Sulcus SFGy: Superior Frontal Gyrus SFSul: Superior Frontal Sulcus SMGy: Supramarginal Gyrus SPLob: Superior Parietal Lobule

Faccia orbitaria degli emisferi cerebrali dell’uomo

CC Crus Cerebri ColSul Collateral Sulcus Fpole Frontal Pole GyRec Gyrus Rectus Inf Infundibulum ITGy Inferior Temporal Gyrus MB Mammillary Body OlfB Olfactory Bulb OlfSul Olfactory Sulcus OlfTr Olfactory Tract OpNr Optic Nerve OrbGy Oribital Gyri OTGy Occipitotemporal Gyri PHipGy Parahippocampal Gyrus SN Substantial Nigra Tpole Temporal Pole Un Uncus

Faccia mediale dell’emisfero cerebrale destro dell’uomo

APL Anterior Paracentral Lobule CalSul Calcarine Sulcus CinGy Cingulate Gyrus CinGy,I Cingulate Gyrus, Isthmus CinSul Cingulate Sulcus CinSul,M Cingulate Sulcus, Margin. Branch CorCl,Sul Corpus Callosum, Sulcus CSul Central Sulcus (of Rolando) Cun Cuneus GyRec Gyrus Rectus ITGy Inferior Temporal Gyrus LinGy Lingual Gyrus OTGy Occipitotemporal Gyri ParolfGy Parolfactory Gyri ParaterGy Paraterminal Gyri PHipGy Parahippocampal Gyrus POSul Parieto-occipital Sulcus PPL Posterior Paracentral Lobule PrCun Precuneus PrCSul Precentral Sulcus RhiSul Rhinal Sulcus SFGy Superior Frontal Gyrus Tpole Temporal Pole Un Uncus

GyRec

Le suddivisioni del lobo frontale

Motoria PrimariaPremotoriaPremotoria Ant.Dorso-laterale PrefrontaleVentro-laterale PrefrontaleLaterale Fronto-polare

46

8,449,46

44,45 4710

aree Brodmann

suddivisione di Brodmann

Le connessioni fronto-corticali

Fascicolo arcuato

segmento lungo fronto-temporale (6): pars opercularis (i.e., Broca area, BA44) ➜ corteccia uditiva (BA22) e la porzione posteriore del giro temporale medio e inferiore (BA21, BA37)

segmento anteriore fronto-parietale (7): porzione ventrale del giro precentrale (BA6) ➜ giro post-centrale (BA1) e il giro supramarginale (BA40)

Le connessioni fronto-corticali

Fascicolo arcuato longitudinale superiore

Le connessioni fronto-corticali

Fascicolo fronto-occipitale superiore sFOF

Fascicolo fronto-occipitale inferiore iFOF

I circuiti fronto-sottocorticali

Sono 5 circuiti paralleli e distinti, coinvolti nel controllo motorio e cognitivo:

1. circuito motorio 2. circuito oculomotorio 3. circuito prefrontale dorsolaterale 4. circuito orbitofrontale 5. circuito del cingolato anteriore

I tipici disturbi esecutivi, motivazionali e di personalità, legati a lesioni corticali prefrontali, possono essere determinati da disfunzioni degli ultimi tre circuiti

aree corticali connesse con i Gangli della baseMotor Oculomotor Executive/associative Emotion/motivation

VLo, VLmVApc

MDpl, VLcrVApc

VApc, VAmcVLcr, MDpl

VAmc, VLmMD

Cortex

Striatum

PallidumSubstantia nigra

Thalamus

SNr/GPi(motor territory)

SNr/GPi(oculomotor territory)

SNr/GPi(associative territory)

SNr/GPi(limbic territory)

M1, SMA,PMC, CMA

FEFSEF

DLPFCLOFC ACA

MOFC

Putamen Caudate nucleus Caudate nucleus Ventral striatum

Motorio Oculomotorio Esecutivo/associativo

Emozione/motivazione

Corteccia

Striato

Globo pallido (GP) substantia nigra (SN)

Talamo

Putamen Nucleo caudato Nucleo caudato Striato ventrale

acinesia, bradicinesia, rigidità, tremore

working memory, sequenzialità, set switching

impulsività, compulsività, depressione

area di Broadm

ann

area possibili funzioni (emisfero sinistro)

possibili funzioni (emisfero destro)

45, 47 44

corteccia ventro-laterale

prefrontale VLPFC

recupero e mantenimento informaz. semantica e/o

linguist.

recupero e mantenimento informaz. spaziale e/o

visiva

45, 9

corteccia dorso-laterale

prefrontale DLPFC

selezione di risposte e soppressione di quelle

inappopriate; manipolazione contenuti Working Memory

monitoraggio e controllo informazioni in mente,

(particolarmente in condizioni di incertezza);

vigilanza e att. sostenuta

10cort. prefrontale

anteriore, polo frontale

Multi-tasking; mantenimento intenzioni future (obiettivi finali mentre si intraprende sotto-obiettivi)

24, 32 (dorsale

)

cort. cingolata ant.; Pre-SMA

monitoraggio in situazioni di conflitto di risposte, detezione di errori

11, 12, 13, 14

corteccia orbito-frontale

elaboraz. esecutiva di stimoli emozionali (valutaz. di rischio e ricompense)

Lobo frontale e regolazione del comportamento

Il caso Phineas Gage (1848) Uomo equilibrato ed efficiente

Trauma cranico penetrante con danno in particolare alle regioni orbitomediali

Divenne volubile, irriverente, ostinato e intollerante alle restrizioni

I disturbi del comportamentoI disturbi della motivazione

I disturbi da disinibizione

I disturbi della motivazione

Apatia: riduzione dei comportamenti diretti al raggiungimento di un fine per mancanza di motivazione, va distinta dalla depressione. ➜ disfunzione del circuito cingolato anteriore.

Abulia: stati più gravi di apatia, mutismo acinetico, completo disinteresse per l’ambiente e per le proprie necessità. ➜ ampie lesioni bilaterali del giro cingolato anteriore.

Anedonia: incapacità nel desiderare e ricercare il contatto con stimoli gratificanti, riduzione dei comportamenti di ricerca del piacere. ➜ disfunzione del sistema mesolimbico corticale.

I disturbi da disinibizione

Impulsività: disposizione ad attuare reazioni immediate a stimoli interni ed esterni, il paziente può compiere improvvisi e inappropriati atti fisici o verbali, anche per motivi futili.

Alterazioni della condotta personale: comportamenti anomali indipendentemente dal contesto, trascuratezza dell’igiene personale, iperoralità, iperattività motoria (affaccendamento afinalistico, tendenza a camminare per ore), disturbi ossessivo-compulsivi.

Alterazioni della condotta sociale: violazioni delle regole sociali e interpersonali, i comportamenti socialmente inadeguati non sono del tutto anomali, ma lo sono in riferimento al contesto in cui vengono prodotti, es. sociopatia acquisita.

Sociopatia acquisita

forma grave di alterazione dei comportamenti sociali dopo una lesione orbitofrontale

I pazienti divengono insensibili, poco empatici, privi di sensi di colpa e incapaci di comprendere le conseguenze dei propri atti aggressivi sulle vittime

Deficit della “cognizione sociale”

Teoria della mente (ToM): componente cognitiva (DLPFC destra) e affettiva (corteccia Orbito-mediale)

Apprendimento delle associazioni tra situazioni ambientali ed emozioni interne mediato dalle regioni orbito-frontali

Funzioni Esecutive e Sindrome Disesecutiva

F.E.: Capacità di formulare ed eseguire articolati schemi di azione e controllare i processi cognitivi in contesti non abituali, complessi o conflittuali

Studi in pazienti con tali deficit hanno evidenziato quadri clinici diversi tra loro, in linea con l’organizzazione neuro-anatomica della corteccia prefrontale

Le funzioni esecutive: Sono frazionabili in più processi

Possono essere danneggiate selettivamente Riflettono le caratteristiche funzionali delle diverse regioni prefrontali

Sindrome disesecutiva e corteccia prefrontale dorsolat.

Facile distraibilità e tendenza a prestare automaticamente l’attenzione a stimoli o ad attività irrilevanti

Ridotta capacità di giudizio e valutazione critica delle circostanze

Scarsa flessibilità cognitiva

Difficoltà ad affrontare situazioni complesse

Comportamento disorganizzato, non appropriato al fine prefissato

Rigidità e incapacità di sviluppare nuove strategie

Il circuito dorsolaterale sembra particolarmente coinvolto nelle capacità di pianificazione, astrazione e nella flessibilità cognitiva

Sindrome disesecutiva e corteccia orbitofrontale

Alterata capacità di prendere decisioni nella vita di tutti i giorni, anche in assenza di deficit cognitivi frontali misurati con i test tradizionali

Incapacità di inibire comportamenti impulsivi

Confabulazioni

Il circuito orbitofrontale sembra particolarmente coinvolto nella regolazione delle emozioni e nei processi decisionali

Sindrome disesecutiva e corteccia cingolata anteriore

Perdita di iniziativa fino al mutismo acinetico (con lesione bilaterale)

Incapacità di mantenere l’attenzione su un compito, inibendo le risposte non più appropriate e controllando l’interferenza da parte di stimoli distraenti

Sindrome da dipendenza ambientale Comportamento di utilizzazione Comportamento d’imitazione

Il circuito del cingolo anteriore sembra particolarmente coinvolto nel controllo della motivazione e nella inibizione di stimoli o attività interferenti

Modelli interpretativi delle funzioni esecutive

Luria (1966, 1973)

Norman e Shallice (1986)

Baddeley (1986, 2003)

Goldman-Rakic (1992)

Il modello di Norman e Shallice (1986)2. Supervisory Attentional System, SAS, controlla

situazioni non abituali Il SAS può sopprimere le risposte abituali elaborate dal CS. Lesioni frontali danneggerebbero maggiormente il SAS

1. Contention Scheduler, CS, opera in situazioni abituali sistema di selezione competitiva, seleziona schemi di risposta automatizzati. Lesioni frontali hanno impatto non grave sul CS

Il modello di Baddeley (1986, 2003)

Il CE coordina il funzionamento dei sistemi schiavi, attribuendo la maggiore quota di risorse attenzionali ai processi ritenuti più rilevanti in un dato momento

Il CE sembra descrive efficacemente il funzionamento dei processi esecutivi e può affiancare il SAS

componente centrale (central executive CE)

sistemi gerarchicamente

inferiori

Funzioni esecutive e Working Memory

Il modello di Goldman-Rakic (1992)

Modello anatomo-funzionale

Le diverse regioni della corteccia prefrontale (circuito integrato assieme a parietale, temporale, premotorio e limbico) sono coinvolte nel mantenimento attivo e nella manipolazione di diversi tipi di rappresentazioni interne di stimoli ambientali

Le rappresentazioni servono a guidare il comportamento

DLPCF mantiene attive le rappresentazioni interne per il tempo necessario alla pianificazione dell’azione (rapp. spaziali)

Una compromissione della corteccia prefrontale si manifesta con distraibilità, perseverazioni e con il fallimento nelle classiche prove per le funzioni esecutive

Valutazione dei disturbi frontali

Gli strumenti per una valutazione globale:

Mini Mental State Examination (MMSE): non sensibile ai disturbi frontali.

Frontal Assessment Battery (FAB): capacità di astrazione, pensiero astratto, flessibilità cognitiva, programmazione motoria e controllo impulsività. Non correla con il MMSE

Il test dell’orologio (Clock-Drawing Test, CDT): numeri e lancette. Non correla con il MMSE

Torre di Londra: valuta le capacità di pianificazione e di decisione strategica

Test dei labirinti di Elithorn: valuta la pianificazione spaziale

Test per le funzioni esecutive e corteccia prefrontale dorsolat.

Test della Torre di Londra

Errore 1: violazione delle regole

Errore 2: prestazione lenta e non accurata, risoluzione per tentativi

Errore 3: non comprendere la necessità di raggiungere una (non ovvia) configurazione intermedia

Test dei labirinti di Elithorn

Errore 1: violazione delle regole

Errore 2: prestazione lenta e non accurata, risoluzione per tentativi

Torri di Londra: valuta le capacità di pianificazione e di decisione strategica

Test dei labirinti di Elithorn: valuta la pianificazione spaziale

Test di fluenza per fonemi iniziali e per categorie: valuta la flessibilità cognitiva

Trail Making Test: valuta le componenti attenzionali

Stime cognitive: valuta il ragionamento astratto e la capacità di elaborare risposte plausibili

Test per le funzioni esecutive e corteccia prefrontale dorsolat.

Quanto è lunga la colonna vertebrale umana? “circa 3 metri” Quanto costa un litro di latte fresco? “circa 120 Euro”

Test per le funzioni esecutive e corteccia prefrontale dorsolat.

Dual task: valuta le capacità di dividere le risorse attenzionali su due compiti

Wisconsin Card Sorting Test: valuta le abilità di ragionamento astratto e di modifica delle strategie cognitive al mutare delle contingenze ambientali

Wisconsin Card Sorting Test

errore 1: perseverazioni, non cambia il criterio, scarsa flessibilità cognitiva (lesioni dorsolaterali)

errore 2: non capisce il criterio, difficoltà ad astrarre una regola di categorizzazione (lesioni obitofrontali)

Test per le funzioni esecutive e corteccia orbitofrontale

Gambling test: valuta i deficit decisionali

Revised Strategy Application Test: valuta la capacità di regolare il proprio comportamento

Test per le funzioni esecutive e corteccia cingolata anteriore

Test di apprendimento motorio invertito: valuta la capacità di soppressione di risposte motorie (Luria, 1973)

Test di Stroop: valuta la capacità di inibire risposte impulsive e inappropriate

Test di comprensione di metafore e di espressioni idiomatiche: valuta l’interpretazione di forme non letterali di comunicazione

“Una rondine non fa primavera” - Quando arriva la primavera si incominciano a vedere le prime rondini; - Non basta una sola rondine ce ne vogliono tante per far primavera

“A caval donato non si guarda in bocca” - Una volta era una prassi donare un cavallo a qualcuno che faceva parte del tuo podere, era uno scambio di merce: invece di dare quattrini si dava un cavallo. Quando te lo regalavano non era bello guardargli la dentatura. - Chi fa un regalo non guarda a quanto spende.

Diagnosi dei disturbi comporta-mentali da lesione frontale

Globale ipoattività (apatia, anedonia)

Globale iperattività (distraibilità, impulsività, disinibizione)

Confabulazioni

Anosognosia

Disturbi emozionali

Disturbi del comportamento sociale e del comportamento sessuale

Metodi per la valutazione dei disturbi comportamentali

Neuropsychiatric Inventory (NPI): descrizione quantitativa di un’ampia gamma di disturbi comportamentali e psichiatrici, non specifico per FE

Dysexecutive Questionnaire (DEX): permette di valutare e quantificare la presenza e la gravità dei sintomi disesecutivi di origine frontale

Frontal Behavioural Inventory (FBI): permette di identificare sintomi comportamentali di origine frontale

Scale singole per la valutazione specifica: dei disturbi della motivazione (apatia e anedonia) della capacità di controllo (aggressività e impulsività) dell’affettività (depressione, ansia e agitazione) della consapevolezza dei disturbi cognitivi e comportamentali

Riabilitazione dei disturbi frontali

riabilitazione complessa per la complessità e importanza della funzione cognitiva trattata

facile distraibilità (deficit più evidente)

attenzione, prerequisito per la riabilitazione di altre attività cognitive

altri aspetti deficitari importanti e comuni sono: ridotta capacità di introspezione e consapevolezza, alterazioni nella regolazione del comportamento

Riabilitazione dei deficit di consapevolezza

Approccio educativo Si forniscono al paziente tutte le informazioni che egli tende a non considerare, per rendere più chiara la relazione tra le proprie difficoltà e la malattia che lo ha colpito. Poco efficace con pazienti con grave anosognosia. Approccio basato sull’esperienza Si attua confrontando la stima che il paziente esprime circa il suo livello di successo, in un certo compito, con le prestazioni reali. attenzione a: confabulazioni e reazioni impulsive alla frustrazione prodotta dal trattamento riabilitativo

Riabilitazione dei disturbi comportamentali

Terapia di modifica comportamentale Tecniche di rinforzo positivo (oggetti, alimenti) e negativo (sosp. attività) per incrementare i comportamenti desiderati e disincentivare quelli indesiderati Generalizzazione limitata, richiede la collaborazione dei familiari per l’applicazione in contesti ecologici

Programmi di riabilitazione dell’auto-monitoraggio Si insegna ai pazienti a riconoscere e controllare i propri disturbi comportamentali (ruolo attivo del paziente) Generalizzazione maggiore

Riabilitazione dei deficit di pianifica- zione e soluzione dei problemi

Riabilitazione della gestione degli scopi (Goal management Training - GMT) Si propone di rieducare i pazienti a individuare le finalità di ogni azione e verificare che tali finalità siano perseguite nelle diverse fasi dell’organizzazione del comportamento Progressiva interiorizzazione di istruzioni verbali Procedure di auto-istruzione in diversi contesti, scarsa generalizzazione

Riabilitazione di soluzione dei problemi Consiste nel suddividere un problema complesso in stadi meglio gestibili dai pazienti, scarsa generalizzazione È consigliabile associare a queste procedure riabilitative quelle per ridurre le reazioni alle difficoltà