Il sistema nervoso centrale [1 ed.] 8847011396, 9788847011397 [PDF]

Zitiervorschau

R. NIEUWENHUYS C. VAN HUIJZEN

J. VOOGD

Il sistema nervoso centrale Con 391 figure

2a edizione italiana tradotta e curata da Michele Papa Laboratorio di Morfologia delle Reti Neuronali Responsabile Servizio Imaging - Centro Grandi Attrezzature Dipartimento di Medicina Pubblica Clinica e Preventiva Seconda Università di Napoli

Traduzione della 4a edizione di

The Human Central Nervous System

JAN VOOGD M.D., PH.D. Professor emeritus of Anatomy Department of Neuroscience Erasmus University Rotterdam P.O. Box 2040 3000 CA Rotterdam The Netherlands [email protected]

RUDOLF NIEUWENHUYS M.D., PH.D. Professor emeritus of Neuroanatomy The Netherlands Institute for Neuroscience Meibergdreef 47 1105 BA Amsterdam The Netherlands [email protected]

CHRISTIAAN VAN HUIJZEN F.M.A.A. Medical Artist (retired)

Traduzione dal titolo originale: The Human Central Nervous System, 4th Edition, Rudolf Nieuwenhuys, Jan VoogE
and Christiaan van HuJjzen © Springer Berlin Heidelberg 1978, 1981, 1988, 2008 Tutti i diritti riservati

ISBN 978-88-470-1139-7

e-ISBN 978-88-470-1140-3

DOI 10.1007/978-88-470-1140-3 © Springer-Verlag Italia 2010

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Layout copertina: WMX Design GmbH, Heidelberg Redazione e impaginazione: IMS (Roma) e IMSW (Parigi) Stampa: Printer Trento Stampato in Italia, finito di stampare nel mese di novembre 2009 Springer-Verlag Italia S.r.l., Via Decembrio 28, I-20137 Milano Springer fa parte di Springer Science+Business Media (www.springer.com)

Prefazione all’edizione italiana

Un viaggio al centro del SNC dove il lettore viene condotto passo passo per strade ignote diventando da subito confidente dei luoghi, grazie alla maestria che viene dall’autore. Nel leggere questa sinossi una percezione su tutto, il senso di “Immediatezza della Descrizione”. Una precisione descrittiva che non cede mai all’esercizio accademico, ma è frutto del racconto in diretta di chi ha osservato per tutta la vita. Quindi, un testo dove viene sostituito il senso del tramandato, a volte male, proprio di molti trattati di neuroanatomia, con l’esperienza del vissuto. Questo racconto in diretta dell’esplorazione neuroanatomica, genera in qualche punto per il lettore forbito un senso di distacco dalla tradizione. Un modo di descrivere il nevrasse che rispetto alla descrizione dei testi in uso, tutti direttamente o indirettamente ottocenteschi, sembra rivoluzionario, mentre invece è un autentico ritorno alla tradizione anatomica pura. In alcuni punti sembra di leggere Eustachio o Severino, la certezza dell’affermazione ma anche l’esitazione che nasce dal mestiere di Anatomico, ovvero pronto a rilevare una variazione. Lo studente e lo studioso saranno lieti di leggere e apprendere la complessità e la completezza del SNC senza subire quella frustrante barriera che dà alla descrizione anatomica un ruolo statico che non le appartiene. I circuiti esistono perché sottendono una funzione e la funzione è la circuiteria. Qualcuno (E.G. Jones?) ha detto che lo studio del SNC agli inizi sarebbe progredito molto più celermente se Cajal avesse letto Sherrington e se Sherrington avesse letto Cajal. In questo nuovo esercizio dove tutto nasce dal SNC e tutto vi ritorna, perché quest’organo è incarnato, in nessun capitolo, in nessun paragrafo, gli autori hanno mai tralasciato di precisare ciò che è umano e ciò che non lo è. Sempre puntualmente si informa il lettore se il riferimento è a un dato clinico o se si tratta di dati ottenuti dalla sperimentazione su animali, mai il lettore confonderà l’uomo con il ratto e viceversa, e questo sarebbe superfluo dirlo, ma è forse un’esclusiva di quest’opera. Studenti e studiosi concorderanno che lo studio dell’Anatomia spesso risulta difficile, non per la massa delle informazioni, rapportabile a numerose altre discipline di ambito medico-chirurgico, ma per la necessità assoluta di visualizzare in termini spaziali quanto appreso. È vero l’Anatomia rappresenta un corpo dottrinale squisitamente visivo e questo vale anche per la Neuroanatomia. La maggiore difficoltà incontrata da studiosi e studenti nello studio del SNC risiede proprio nell’ancora maggiore difficoltà di costruire una rappresentazione visuospaziale dell’encefalo e delle vie nervose. Questo “masterpiece” che da oltre trent’anni si perfeziona, supera queste difficoltà consentendo al lettore, unico nel suo genere, di “vedere” e non di leggere la struttura del SNC.

VI

Prefazione all’edizione italiana

In ultimo, il mio primo pensiero nell’approcciarmi a questo lavoro va ad un Maestro dell’Anatomia Italiana, un grande Neuroanatomico, che non ho mai incontrato, ma che con il suo lavoro mi ha permesso trent’anni fa di conoscere e di amare quest’opera: il compianto Professore Gastone Nussdorfer, cui va il mio grazie e sono certo quello di tanti nostri allievi che hanno “consumato” la prima edizione. A conclusione di questa nota un’ultima osservazione; quando fu pubblicata la prima edizione, a molti apparve “inutilmente dettagliata”, l’encefalo così in dettaglio poteva essere osservato solo in preparati “post mortem”. In solo un decennio quelle immagini costituirono la “carbon copy” dei risultati offerti dall’imaging anatomico del SNC. Sono certo che anche questa edizione “inutilmente molto più dettagliata” della precedente costituisce già uno strumento indispensabile per leggere in maniera utile gli articoli scientifici e i tanti testi frutto di studi condotti con le avanzate tecniche di imaging disponibili e che arriveranno nei prossimi anni. Questo e null’altro mi ha spinto a questo lavoro che spero risulti utile a quanti avranno l’esigenza di consultarlo Grazie.

Novembre 2009

MICHELE PAPA

Prefazione alla quarta edizione inglese

La presente edizione di The Human Central Nervous System è completamente diversa dalle precedenti. Nelle passate edizioni, il testo fondamentalmente era limitato alla sezione riguardante i diversi sistemi funzionali dell’encefalo. Questa sezione, che nell’attuale versione è stata riscritta e aggiornata, è ora preceduta da 15 nuovi capitoli, che introducono il materiale figurativo relativo all’anatomia macroscopica, la vascolarizzazione e le meningi e la struttura microscopica delle diverse parti e relativo allo sviluppo, all’anatomia topografica e funzionale del midollo spinale, del tronco encefalico e del cervelletto, del diencefalo e del telencefalo. Particolare attenzione è stata posta nel trattare dati e concetti recenti. Come proposto dall’immagine in copertina, c’è una particolare attenzione allo sviluppo dell’encefalo in termini evoluzionistici. Nell’ambito del testo numerosi sono i correlati neuropatologici e clinici. A seguito di una lunga riflessione, abbiamo deciso di sostituire l’intera terminologia in Latino, conservata in tutte le passate edizioni, con termini in Inglese e in Latino inglesizzato. È stato un addio emozionato a termini bellissimi come decussatio hipposideriformis Wernekinkii e pontes grisei caudatolenticulares. Non solo il testo, ma anche il materiale figurativo è stato ampliato e armonizzato con l’attuale stato delle conoscenze. Sono state aggiunte più di 230 nuove illustrazioni e numerose altre sono state rivedute. Il numero delle sezioni macroscopiche dell’encefalo è stato considerevolmente ampliato. Nell’insieme, queste illustrazioni ora costituiscono un atlante completo ed esauriente per interpretare gli studi di neuroimaging. Le referenze bibliografiche sono aumentate da 272 della prima e seconda edizione, alle 1553 referenze della terza edizione, a circa 4000 referenze di quella attuale. Pertanto, il testo è cresciuto in maniera considerevole, pur tuttavia il fine, di fornire una guida diretta, chiara e affidabile all’organizzazione strutturale e funzionale del sistema nervoso centrale umano per i neofiti come per gli specialisti delle scienze neurologiche, non è cambiato. Durante la preparazione di questa e delle passate edizioni abbiamo ricevuto consigli e aiuti da diversi colleghi; quindi la nostra gratitudine è rivolta a tutti loro. Il Professor Luis Puelles e il Dr. Iain H.M. Smart sono stati particolarmente cari nella lettura critica del capitolo relativo allo sviluppo del sistema nervoso centrale. Il Professor Jean Büttner-Ennever ha letto e offerto preziosi consigli riguardanti le modifiche apportate nel capitolo sul sistema visivo. Sono state di grande aiuto i numerosi consigli ricevuti dal Professor Harry B.M. Uylings riguardanti la struttura e la suddivisione della cortex cerebrale. Il Professor Jaak Duysens ha fornito preziosi suggerimenti relativi alla sezione sulla Locomozione nel Capitolo 21, Sistemi motori.

VIII

Prefazione Blla quarta edizione inglese

Desideriamo ringraziare anche gli artisti: Mr. Wil P.M. Maas, che ha preparato numerosi disegni al tratto, e Mr. Gerben van der Meulen, che ha dato a numerose immagini l’aspetto finale e ha aiutato anche nell’etichettatura. Mrs. Jenneke Kruisbrink, bibliotecaria del Netherlands Institute of Neuroscience che ha assistito nella revisione della letteratura. L’assistenza offerta nel lavoro di segreteria da Mrs. Inge Eijkhout e nella gestione delle referenze da Mrs. Irene S. Benne meritano una speciale menzione. A conclusione di questa prefazione, l’impagabile supporto morale e pratico offerto da Mrs. Suzanne Bakker M.Sc. in tutte le fasi di questo progetto merita un particolare ringraziamento e, infine, vogliamo estendere i nostri più sinceri ringraziamenti all’editore, Springer-Verlag, e allo staff – specialmente alla Dr. Maria Magdalene Nabbe, a Mrs. Sherryl Sundell e a Mr. Klemens Schwind, per il loro cortese aiuto durante la preparazione di questo libro.

Ottobre 2007

RUDOLF NIEUWENHUYS JAN VOOGD CHRIS VAN HUIJZEN

Indice generale

Sezione I

1

Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi ..................................................1

Orientamento ....................................................................................................3 Bibliografia ......................................................................................................... 3

2

Sviluppo .................................................................................................... 7 Fasi precoci della morfogenesi ........................................................................... 7 Formazione delle regioni encefaliche ................................................................ 9 Istogenesi.............................................................................................................16 Struttura morfologica fondamentale ...............................................................24 Midollo spinale ...................................................................................................26 Rombencefalo .....................................................................................................29 Cervelletto ...........................................................................................................32 Mesencefalo.........................................................................................................39 Prosencefalo ........................................................................................................41 Diencefalo............................................................................................................44 Telencefalo ..........................................................................................................48 Recenti conoscenze relative allo sviluppo del prosencefalo .........................53 Bibliografia .......................................................................................................59

3

Anatomia macroscopica ..............................................................................67 Bibliografia .......................................................................................................71

4

Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale ........................................................................................95 Introduzione .......................................................................................................95 Arterie dell’encefalo ...........................................................................................95 Meningi, cisterne e circolazione del fluido cerebrospinale ..........................97 Organi circumventricolari ................................................................................99 Vene dell’encefalo ..............................................................................................99 Vasi e meningi del midollo spinale................................................................100 Bibliografia .....................................................................................................101

5

Sezioni dell’encefalo....................................................................................137 Introduzione .....................................................................................................137 Sezioni coronali ................................................................................................138 Sezioni perpendicolari all’asse del tronco encefalico ..................................153 Sezioni sagittali .................................................................................................158 Sezioni orizzontali............................................................................................165

X

Indice generale

Sezione II

6

Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche .............................................................. 175

Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto .................................................................................................... 177 Midollo spinale................................................................................................. 177 Introduzione................................................................................................ 177 Sostanza grigia del midollo spinale .......................................................... 178 Afferenze primarie...................................................................................... 180 Sostanza bianca del midollo spinale......................................................... 182 Topografia del tronco encefalico e del cervelletto....................................... 190 Introduzione................................................................................................ 190 Nuclei dei nervi cranici nel tronco encefalico ........................................ 190 Bulbo (midollo allungato) ......................................................................... 191 Metencefalo e cervelletto ........................................................................... 198 Mesencefalo ................................................................................................. 204 Appendice: diencefalo e corpo striato........................................................... 209 Bibliografia........................................................................................................ 210

7

Diencefalo: introduzione ed epitalamo ............................................... 247 Introduzione..................................................................................................... 247 Epitalamo.......................................................................................................... 247 Bibliografia........................................................................................................ 250

8

Diencefalo: talamo dorsale ...................................................................... 253 Note introduttive ............................................................................................. 253 Divisione del talamo........................................................................................ 255 Circuiti talamici e talamocorticali ................................................................. 259 Gruppo nucleare ventrale ............................................................................... 262 Gruppo nucleare anteriore e nucleo laterale dorsale .................................. 263 Nucleo mediodorsale....................................................................................... 264 Corpo genicolato mediale............................................................................... 264 Corpo genicolato laterale................................................................................ 265 Gruppo nucleare laterale ................................................................................ 265 Complesso nucleare posteriore...................................................................... 266 Nuclei intralaminari e della linea mediana .................................................. 266 Aspetti funzionali ............................................................................................ 268 Bibliografia........................................................................................................ 271

9

Diencefalo: talamo ventrale o subtalamo .................................. 281 Note introduttive ............................................................................................. 281 Nuclei subtalamici ........................................................................................... 281 Sistemi di fibre subtalamiche ......................................................................... 284 Bibliografia........................................................................................................ 286

Indice generale

10

XI

Diencefalo: ipotalamo ................................................................................289 Note introduttive..............................................................................................289 Topografia e divisione .....................................................................................289 Principali canali di conduzione......................................................................290 Aspetti funzionali 1: note introduttive ..........................................................293 Aspetti funzionali 2: organizzazione di specifici sistemi funzionali ipotalamici.........................................................................298 Ritmi circadiani ...........................................................................................298 Ciclo sonno veglia .......................................................................................301 Risposta allo stress.......................................................................................305 Termoregolazione .......................................................................................307 Assunzione di cibo ......................................................................................308 Sete ................................................................................................................311 Comportamento sessuale ...........................................................................314 Comportamento difensivo.........................................................................320 Aspetti funzionali 3: riepilogo e conclusioni ................................................322 Bibliografia ........................................................................................................323

11

Telencefalo: introduzione e sistema olfattorio .................................337 Introduzione .....................................................................................................337 Sistema olfattorio .............................................................................................341 Aspetti macroscopici ..................................................................................341 Recettori olfattori ........................................................................................341 Bulbo olfattorio............................................................................................343 Proiezioni olfattorie secondarie e loro sedi di terminazione.................347 Ulteriori proiezioni dell’informazione olfattoria....................................353 Sistema olfattorio accessorio e nervo terminale......................................355 Bibliografia ........................................................................................................357

12

Telencefalo: ippocampo e strutture relative ......................................361 Introduzione .....................................................................................................361 Topografia e struttura dell’ippocampo..........................................................366 Microcircuiti del corno di Ammone .............................................................372 Connessioni intrinseche dell’ippocampo......................................................375 Principali sistemi di connessione della formazione ippocampale e delle sue dipendenze con le altre regioni dell’encefalo.............................378 Afferenze all’ipocampo....................................................................................379 Efferenze dell’ippocampo................................................................................383 Circuito di Papez ..............................................................................................386 Sinossi dei dati anatomici: aspetti funzionali e clinici.................................386 Bibliografia ........................................................................................................391

13

Telencefalo: amigdala e claustro ............................................................401 Amigdala ...........................................................................................................401 Topografia, suddivisione e struttura.........................................................401 Sviluppo........................................................................................................403 Sistemi di connessione relativi all’amigdala ............................................404 Afferenze all’amigdala ................................................................................404

XII

Indice generale

Connessioni intra-amigdaloidee............................................................... 409 Efferenze dell’amigdala .............................................................................. 409 Nucleo del letto della stria terminalis e concetto di “extended amygdala” ............................................................................. 414 Connessioni del BST .................................................................................. 415 Aspetti funzionali e clinici......................................................................... 415 Claustro............................................................................................................. 417 Topografia, suddivisione e struttura ........................................................ 417 Connessioni ................................................................................................. 417 Circuiti e funzione ...................................................................................... 419 Bibliografia........................................................................................................ 420

14

Telencefalo: gangli della base ............................................................ 427 Introduzione..................................................................................................... 427 Nuclei ................................................................................................................ 429 Connessioni ...................................................................................................... 439 Note introduttive ........................................................................................ 439 Circuito diretto: cortex cerebrale – striato – globo pallido – talamo – cortex cerebrale; o: cortex cerebrale – striato – substantia nigra, pars reticulata – talamo – cortex................................. 439 Suddivisione del circuito striatale diretto................................................ 444 Breve riferimento al cervelletto................................................................. 447 Proiezioni talamostriate............................................................................. 448 Circuito indiretto: cortex cerebrale – striato – segmento esterno del globo pallido – nucleo subtalamico – segmento interno del globo pallido e substantia nigra, pars reticulata – talamo – cortex cerebrale ...................................................... 449 Circuito strio-nigro-striato........................................................................ 451 Connessioni striatali accessorie ................................................................ 454 Sistemi afferenti .......................................................................................... 454 Vie efferenti ................................................................................................. 454 Connessioni dello striato ventrale ............................................................ 456 Connessioni della substantia innominata, del nucleo basale di Meynert e relativi nuclei ............................................................ 460 Aspetti clinici.................................................................................................... 468 Note introduttive ........................................................................................ 468 Riepilogo dei circuiti dei gangli della base .............................................. 468 Disordini dei gangli della base .................................................................. 471 Bibliografia........................................................................................................ 474

15

Telencefalo: neocortex........................................................................ 491 Introduzione..................................................................................................... 491 Schema dei solchi............................................................................................. 498 Suddivisione strutturale e funzionale della neocortex................................ 498 Suddivisione strutturale 1: citoarchitettonica......................................... 498 Suddivisione strutturale 2: mieloarchitettonica...................................... 506 Suddivisione strutturale 3: mielogenesi ................................................... 510

Indice generale

XIII

Suddivisione strutturale 4: connessioni ...................................................510 Suddivisione funzionale .............................................................................516 Suddivisione strutturale e funzionale: visione d’insieme.......................528 Localizzazione strutturale e funzionale nella neocortex: attuali ricerche e prospettive......................................................................530 Afferenze neocorticali......................................................................................536 Neuroni neocorticali e loro rapporti sinaptici .............................................544 Note introduttive.........................................................................................544 Cellule piramidali tipiche...........................................................................544 Cellule piramidali atipiche .........................................................................559 Neuroni dei circuiti locali ..........................................................................560 Microcircuiti della neocortex .........................................................................569 Introduzione ................................................................................................569 Reti dei neuroni piramidali........................................................................570 Sistemi interneuronali ................................................................................571 Colonne e moduli neocorticali .......................................................................575 Introduzione ................................................................................................575 Ricerche di Lorente de Nó: unità elementari e glomeruli......................576 Organizzazione colonnare della cortex somatosensoriale.....................576 Organizzazione colonnare della cortex visiva .........................................578 Cortex uditiva ..............................................................................................579 Cortex motrice.............................................................................................579 Struttura colonnare composta dalle cellule di origine e dai terminali delle connessioni cortico-corticali .................................................................579 Minicolonne e ipotesi dell’unità radiale dello sviluppo corticale .........581 Gruppi dendritici, fasci assonali e corde di cellule radiali come (possibili) costituenti delle minicolonne neocorticali............................582 Microcircuiti delle colonne neocorticali ..................................................586 Colonne e moduli neocorticali: un commento critico ...........................586 Aspetti comparativi..........................................................................................591 Sinossi delle principali regioni neocorticali..................................................592 Introduzione ................................................................................................592 Associazione e connessioni commissurali ...............................................592 Asimmetria funzionale e strutturale dei due emisferi............................599 Lobo occipitale.............................................................................................600 Lobo parietale ..............................................................................................605 Lobo temporale............................................................................................611 Lobo limbico e cingolo paralimbico .........................................................617 Lobo frontale................................................................................................620 Insula.............................................................................................................649 Bibliografia ........................................................................................................653

Sezione III Sistemi funzionali ....................................................................681 16

Sistemi sensoriali generali e gusto .........................................................683 Introduzione .....................................................................................................683 Recettori periferici e afferenze sensoriali ......................................................684 Architettura del corno dorsale del midollo spinale .....................................687

XIV

Indice generale

Sistema delle colonne dorsali-lemnisco mediale ......................................... 693 Nuclei sensoriali di relè del talamo e cortex somatosensoriale ................. 694 Controllo discendente della cortex somatosensoriale ................................ 697 Vie ascendenti del midollo spinale: fascicolo anterolaterale e tratto spinotalamico, conduzione del dolore, prurito e temperatura .................................................................. 697 Meccanismi di controllo della trasmissione nocicettiva............................. 701 Sistema trigeminale ......................................................................................... 702 Sistema viscerale afferente .............................................................................. 705 Bibliografia........................................................................................................ 709

17

Sistema vestibolare ............................................................................. 715 Introduzione..................................................................................................... 715 Labirinto vestibolare, nervo vestibolare e nuclei vestibolari...................... 715 Afferenze non-vestibolari, connessioni intrinseche e commissurali dei nuclei vestibolari........................................................................................ 720 Efferenze dei nuclei vestibolari ...................................................................... 721 Proiezioni vestibolari al cervelletto ............................................................... 721 Proiezioni al midollo spinale e ai centri oculomotori................................. 725 Vie dei riflessi vestibolo-oculari..................................................................... 728 Vie dei riflessi vestibolo-collici ...................................................................... 729 Proiezioni dai nuclei vestibolari al talamo e alla cortex cerebrale............. 729 Bibliografia........................................................................................................ 730

18

Sistema uditivo.................................................................................... 733 Centri uditivi .................................................................................................... 733 Vie uditive......................................................................................................... 736 Proiezione uditiva ascendente........................................................................ 737 Nuclei del lemnisco laterale e del collicolo inferiore .................................. 741 Corpo genicolato mediale e cortex uditiva................................................... 742 Proiezione uditiva discendente ...................................................................... 744 Vie dei riflessi uditivi....................................................................................... 745 Bibliografia........................................................................................................ 747

19

Sistema visivo ...................................................................................... 751 Retina................................................................................................................. 751 Nervo, chiasma e tratto ottico........................................................................ 757 Corpo genicolato laterale e cortex visiva: proiezioni retinotopiche al corpo genicolato laterale e alla cortex visiva primaria (V1)......................................................................................... 757 Aree visive: localizzazione ......................................................................... 760 Aree visive: proiezioni talamocorticali del corpo genicolato laterale ....................................................................................... 765 Aree visive: correnti funzionali. Connessioni intrinseche e interarea di V1 e V2................................................................................. 766 Aree visive: correnti di elaborazione dorsale e ventrale ........................ 767

Indice generale

XV

Vie visuomotorie ..............................................................................................769 Sistema che genera i saccadi ......................................................................770 Collicolo superiore......................................................................................772 Connessioni afferenti degli strati superficiali del collicolo superiore.................................................................................772 Connessioni afferenti degli strati intermedi e profondi del collicolo superiore.................................................................................777 Connessioni efferenti del collicolo superiore ..........................................778 Sistema ottico accessorio e nucleo del tratto ottico ................................781 Campi oculari frontale e parietale.............................................................784 Pretetto e riflessi visivi ................................................................................787 Sistema visivo e cervelletto.........................................................................790 Bibliografia ........................................................................................................796

20

Cervelletto ......................................................................................................807 Introduzione .....................................................................................................807 Anatomia macroscopica..................................................................................808 Struttura reticolare della cortex cerebellare e microcircuiti del cervelletto .........................................................................812 Nuclei cerebellari, organizzazione modulare delle efferenze cerebellari e connessioni efferenti del cervelletto ........................................820 Localizzazione nel cervelletto .........................................................................826 Funzioni e disfunzioni del cervelletto ...........................................................833 Bibliografia ........................................................................................................834

21

Sistemi motori ..............................................................................................841 Introduzione .....................................................................................................841 Concetto di Kuypers del sistema motorio: sistemi mediali e laterali del tronco encefalico e proiezione della cortex motrice....................................841 Cortex motrice..................................................................................................849 Cortex motrice primaria e aree premotrici..............................................849 Origine dei tratti corticospinale e corticobulbare...................................851 Connessioni corticorticali, cerebellari e pallidali della cortex motrice primaria e delle aree premotrici .....................................855 Proprietà delle aree motrice primaria e premotrice ...............................859 Area motrice primaria ................................................................................859 Aree corticali premotrici ............................................................................859 Nuclei motori cranici.......................................................................................862 Nucleo motore del nervo trigemino .........................................................863 Nucleo del nervo faciale .............................................................................865 Nucleo ambiguo e nucleo del nervo ipoglosso: deglutizione e vocalizzazione.....................................................................867 Controllo del tronco encefalico dei sistemi motori spinali ........................872 Locomozione ...............................................................................................872 Controllo della minzione e dell’eiaculazione da parte del tronco encefalico......................................................................................................878 Bibliografia ........................................................................................................880

XVI

22

Indice generale

Formazione reticolare e gruppi cellulari monoaminergici e colinergici ................................................................. 889 Introduzione..................................................................................................... 889 Suddivisioni della formazione reticolare ...................................................... 889 Gruppi cellulari e vie monoaminergiche...................................................... 893 Gruppi cellulari serotoninergici................................................................ 893 Gruppi cellulari adrenergici e noradrenergici ........................................ 898 Gruppi cellulari dopaminergici ................................................................ 901 Gruppi cellulari colinergici............................................................................. 902 Connessioni della formazione reticolare e gruppi cellulari associati .............................................................................................. 903 Bibliografia........................................................................................................ 908

23

Grande sistema limbico ............................................................................ 917 Cenni storici: dal lobo limbico al sistema limbico ...................................... 917 Concetto di grande sistema limbico (GLS ) ................................................. 923 Caratteristiche funzionali, strutturali e chimiche del GLS......................... 925 Breve guida alla descrizione delle strutture limbiche nei precedenti capitoli..................................................................... 930 Afferenze ai territori limbici........................................................................... 930 Sistema motore limbico .................................................................................. 934 Note conclusive................................................................................................ 941 Bibliografia........................................................................................................ 942

Indice analitico .................................................................................................. 947

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi 1 Orientamento.......................................

3

2 Sviluppo ................................................

7

3 Anatomia macroscopica.....................

67

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

95

5 Sezioni dell’encefalo ............................

137

1 Orientamento

Il sistema nervoso centrale umano o nevrasse risulta formato dall’encefalo (encephalon) e dal midollo spinale (medulla spinalis). L’encefalo è accolto nel cranio; il midollo spinale occupa il canale vertebrale e si estende dal grande foro occipitale sino al livello della seconda vertebra lombare. L’encefalo, a sua volta, risulta costituito dal cervello, dal cervelletto e dal tronco encefalico (Fig. 1.1). Dal punto di vista ontogenetico l’encefalo può essere suddiviso in tre parti principali: il rombencefalo, o encefalo posteriore, il mesencefalo e il prosencefalo (Fig. 1.2). Il rombencefalo, a sua volta, include il midollo allungato (bulbo), o mielencefalo, e il metencefalo. Il midollo allungato costituisce l’estensione rostrale espansa del midollo spinale. Il metencefalo forma una massiccia protrusione ventrale, denominata ponte, mentre la sua estesa porzione dorsale forma il cervelletto. L’istmo costituisce il limite rostrale dell’encefalo posteriore [1], al confine con il mesencefalo. Il mesencefalo è un corto segmento dell’encefalo a forma di cuneo che si insinua tra il rombencefalo e il prosencefalo. Il mesencefalo con il midollo allungato e il ponte forma il tronco dell’encefalo. Il prosencefalo è costituito dal diencefalo e dal telencefalo. Il diencefalo contiene due importanti complessi nucleari: il talamo, di maggiori dimensioni, e il più piccolo ipotalamo, rapportabile per la forma a un imbuto. Il telencefalo risulta fondamentalmente composto dai due emisferi cerebrali, ma comprende anche il piccolo telencefalo impari, che caudalmente si continua direttamente con il diencefalo (Fig. 1.2). Gli emisferi cerebrali rappresentano la parte più estesa dell’encefalo umano: circondano e ricoprono sia il diencefalo che il mesencefalo. La superficie degli emisferi cerebrali è caratterizzata da un gran numero di giri o circonvoluzioni, separati da solchi o scissure. Il sistema nervoso centrale si sviluppa da una struttura a forma di tubo (Cap. 2), in cui le pareti neurali primitive circondano una continua cavità ventricolare, ripiena di un fluido. Questa cavità

persiste, nell’encefalo adulto, come un sistema composto da ventricoli comunicanti (Fig. 1.3), comprendente il quarto ventricolo, rombencefalico, a forma di losanga; lo stretto terzo ventricolo diencefalico, a forma di fessura; e i grandi ventricoli laterali, a forma di falce, all’interno degli emisferi cerebrali. I ventricoli laterali di entrambi i lati comunicano con il terzo ventricolo attraverso il forame interventricolare. Il terzo e quarto ventricolo sono connessi dallo stretto acquedotto mesencefalico. A livello spinale, il sistema ventricolare si riduce all’esile canale centrale. Gli emisferi cerebrali sono suddivisi in cinque parti principali o lobi: il lobo frontale, il lobo parietale, il lobo temporale, il lobo occipitale e il lobo limbico (Fig. 1.4). Gran parte dei confini tra questi lobi, se non tutti, coincidono con solchi o scissure. Il peso dell’encefalo nei giovani adulti normali varia tra 1050 g e 1800 g [2]. È direttamente proporzionale al peso corporeo. Il peso medio dell’encefalo maschile è di 1350 g e quello femminile è di 1250 g. Il midollo spinale pesa circa 35 g.

Bibliografia 1. His W (1893) Vorschläge zur Eintheilung des Gehirns.Arch Anat Physiol Anat Abt 172–180 2. Roland PE, Zilles K (1994) Brain atlases: a new research tool. Trends Neurosci 17:458-467

4

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Cervello 2 Cervelletto 3 Tronco encefalico 4 Midollo spinale

Fig. 1.1. Sistema nervoso centrale in situ (1/6 ×)

1 Orientamento

5

Fig. 1.2. Superficie mediale della metà destra dell’encefalo in una sezione sagittale della testa indicante la posizione dei suoi principali componenti (2/5 ×)

1 Ventricolo laterale 2 Forame interventricolare 3 Terzo ventricolo 4 Acquedotto mesencefalico 5 Quarto ventricolo 6 Canale centrale

Fig. 1.3. Sistema ventricolare encefalico. La freccia attraversa il forame interventricolare dal terzo ventricolo al ventricolo laterale (3/5 ×)

6

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Polo occipitale 2 Lobo occipitale 3 Lobo parietale 4 Lobo temporale

5 Opercolo frontoparietale 6 Opercolo temporale 7 Opercolo frontale 8 Polo temporale

9 Lobo frontale 10 Polo frontale 11 Lobo limbico

Fig. 1.4 A–D. Suddivisioni dell’emisfero cerebrale destro in lobi. A proiezione laterale; B proiezione mediale; C proiezione dorsale; D proiezione ventrale (1/2 ×)

2 Sviluppo

Fasi precoci della morfogenesi........................... Formazione delle regioni encefaliche................. Istogenesi............................................................ Struttura morfologica fondamentale................... Midollo spinale................................................... Rombencefalo .................................................... Cervelletto .......................................................... Mesencefalo ....................................................... Prosencefalo ....................................................... Diencefalo .......................................................... Telencefalo......................................................... Recenti conoscenze relative allo sviluppo del prosencefalo............................

7 9 16 24 26 29 32 39 41 44 48 53

Fasi precoci della morfogenesi Il sistema nervoso centrale negli umani e in altri vertebrati deriva dalla placca neurale, una zona paramediana ispessita e allungata dello strato germinale esterno, o ectoderma (Fig. 2.1 A, E). L’ectoderma, lungo i margini laterali della placca neurale, forma bilateralmente una struttura nastriforme, la cresta neurale primitiva, che divide l’ectoderma neurale primitivo dall’ectoderma primitivo generale somatico. Con la crescita della placca neurale, i suoi margini laterali si sollevano a formare le pieghe neurali, mentre la sua regione mediana si insolca a formare la doccia neurale (Fig. 2.1 B, F). Nelle successive fasi dello sviluppo, la doccia neurale si approfonda e le pieghe neurali si avvicinano l’una all’altra sino a fondersi sulla linea mediana, dando origine al tubo neurale. Va notato che, come i lembi della doccia neurale si avvicinano, trascinano con essi l’adiacente ectoderma generale somatico primitivo e che, a processo di fusione completato, sul piano mediano si

fonde non solo l’ectoderma neurale, ma anche l’ectoderma somatico. Come risultato di questa doppia fusione, l’ectoderma neurale si stacca completamente dall’ectoderma somatico formando un tubo neurale disposto in profondità. Con la chiusura del tubo neurale, le cellule dei primordi bilaterali della cresta neurale si separano e migrano nello spazio tra la superficie dorsale del tubo neurale e il sovrastante ectoderma (Fig. 2.1 C, G). Una parte di queste cellule della cresta neurale si aggrega a formare i gangli sensoriali dei nervi cranici e delle radici dorsali spinali. La chiusura della doccia neurale origina in più punti ai diversi livelli dei primordi del prosencefalo, del mesencefalo e del midollo spinale cervicale, per poi procedere in direzione rostrale e caudale [137]. Le temporanee aperture a entrambi i poli del tubo neurale che si va chiudendo sono definite neuropori caudale e rostrale (Fig. 2.1 D). Il neuroporo rostrale si chiude circa 30 giorni dopo il concepimento; il neuroporo caudale si chiude 1 giorno dopo [143]. La trasformazione della placca neurale in tubo neurale costituisce la neurulazione primaria. È noto che la parte più caudale del midollo spinale origina da una corda compatta di cellule che si trasforma in un tubo cavo mediante un processo di cavitazione [134, 184]. Il processo grazie al quale si forma una struttura neurale cava senza il diretto coinvolgimento dell’ectoderma e senza la fase intermedia di una placca neurale è noto come neurulazione secondaria [143]. Il tubo neurale primitivo può essere diviso in una placca del pavimento, una placca del tetto e placche laterali su entrambi i lati, che nell’insieme delimitano una cavità ventricolare a fessura, ripiena di fluido (Fig. 2.1 H). La placca del pavimento e la placca del tetto sono sottili e consistono di un singolo strato di cellule epiteliali, di contro le placche

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

18 giorni

1 Ectoderma 2 Placca neurale 3 Margine dell’amnion 4 Placca encefalica 5 Piega neurale 6 Doccia neurale

21 giorni

7 Tubo neurale 8 Encefalo 9 Neuroporo rostrale 10 Neuroporo caudale 11 Cresta neurale

22 giorni

23 giorni

12 Lamina del tetto 13 Lamina laterale 14 Lamina del pavimento 15 Cavità ventricolare 16 Ganglio spinale

Fig. 2.1 A–D. Superfici dorsali di ricostruzioni di embrioni umani. A Stadio presomite; l’estensione approssimativa della placca neurale è segnata dalla linea tratteggiata; B Stadio dei sei primi somiti e della doccia neurale; C Embrione allo stadio di sette somiti; D Embrione allo stadio di 10 somiti. Adattato da Noback e Demarest [139]. E–H Sezioni trasverse schematiche condotte lungo l’abbozzo del SNC degli embrioni rappresentati in A–D. La linea orizzontale indica il livello a cui sono state condotte le sezioni

2 Sviluppo

laterali si ispessiscono rapidamente, e da queste strutture originano le diverse parti dell’encefalo e del midollo spinale differenziate in senso neurale. Un solco ventricolare longitudinale si sviluppa per gran parte della lunghezza del tubo neurale. Questa doccia, il solco limitante di His [66, 67], divide le placche laterali da ciascun lato in una lamina basale ventrale e in una lamina alare dorsale. Questa separazione è indice di una differenza funzionale fondamentale, in quanto i centri sensoriali primari si svilupperanno nell’ambito della lamina alare, mentre i centri motori primari nella lamina basale. Va detto che, nella Nomina Embryologica associata alla Nomina Anatomica (quarta edizione) redatta dall'International Anatomical Nomenclature Committee (Tokyo 1977), i termini placca del pavimento, lamina basale, lamina alare e placca del tetto sono stati cambiati rispettivamente in: lamina ventrale, lamina ventrolaterale, lamina dorsolaterale e lamina dorsale. Tuttavia, noi non consideriamo queste modifiche come miglioramenti e pertanto continueremo a utilizzare i vecchi termini.

Formazione delle regioni encefaliche In base alla classica descrizione di von Kupffer [215], riproposta in numerosi testi, i seguenti processi portano alla differenziazione delle principali divisioni dell’encefalo: 1. Precocemente durante lo sviluppo, la parte rostrale della placca neurale diviene più ampia della parte caudale. La prima dà origine all’encefalo, mentre dalla seconda si sviluppa il midollo spinale. 2. Prima della chiusura del neuroporo anteriore, la parte rostrale del primordio encefalico mostra una piega a direzione trasversa, la plica encefalica ventrale. Questa piega, situata a livello dell’estremità rostrale della notocorda, è considerata quale confine tra due regioni principali, l'archencefalo e il deuterencefalo. La posizione dell’archencefalo è tipicamente precordale, mentre il deuterencefalo e la sua continuazione caudale, il midollo spinale, originano dorsalmente alla notocorda. 3. Subito dopo la formazione del tubo neurale, la sua parte rostrale, l’encefalo primitivo, mostra tre dilatazioni organizzate in direzione

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rostrocaudale. Queste cosiddette vescicole encefaliche primarie sono definite come prosencefalo, mesencefalo e rombencefalo. Il prosencefalo si sviluppa dall’archencefalo, mentre mesencefalo e rombencefalo sono derivati del deuterencefalo. I confini tra le tre vescicole encefaliche primarie sono marcati non solo da restringimenti, ma anche dallo sviluppo iniziale di fasci di fibre a direzione trasversale, di cui alcune sono commissure. Pertanto, la commissura posteriore origina dorsalmente nella parte pretettale del diencefalo caudale e confina caudalmente con il mesencefalo. Il restringimento tra mesencefalo e rombencefalo corrisponde all’incrociamento dorsale e all’origine del nervo trocleare; questa area è nota come istmo, o istmo del rombencefalo. Molti autori utilizzano questi termini per indicare solo i restringimenti, ma altri, come His [66] o, più recentemente, Puelles [157], considerano l’area che circonda questo restringimento come uno specifico segmento encefalico. Prima che il tubo neurale si chiuda completamente, da ciascun lato del prosencefalo si estendono lateralmente due piccole bozze, le vescicole ottiche (Figg. 2.2 A, 2.3 A). 4. Infine, sia il prosencefalo che il rombencefalo si differenziano in due parti. Il rombencefalo si suddivide in un metencefalo rostrale e in un mielencefalo caudale; quest’ultimo è in continuazione con il midollo spinale. Il prosencefalo si divide in un telencefalo rostrale e in un diencefalo caudale. Queste suddivisioni, con il mesencefalo e il midollo spinale che restano interi, costituiscono le sei maggiori regioni del SNC umano. Il confine tra telencefalo e diencefalo di norma è dato da un piano passante o per la commissura anteriore o la decussazione delle fibre ottiche e il velo trasverso. Quest’ultimo è una piega del tetto membranoso del prosencefalo diretta ventralmente, presente in tutti i vertebrati (Fig. 2.5 C) [215]. Telencefalo, diencefalo, mesencefalo, metencefalo e mielencefalo sono comunemente indicati come le vescicole encefaliche secondarie. Pertanto, la classica visione dello sviluppo dell’encefalo negli umani (e in altri vertebrati) può essere riassunta nel seguente modo: placca neurale → doccia neurale → tubo neurale → formazione delle tre vescicole encefaliche primarie → formazione delle cinque vescicole encefaliche secondarie. Va sottolineato che questo schema classico, per quanto riguarda lo sviluppo dell’encefalo umano, risulta inesatto in diversi punti.

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

A, 5 sett

B, 7 sett

1–8 Rombomeri 1–8 9 Prosencefalo (in rosso) 10 Mesencefalo 11 Rombencefalo (in grigio) 12 Limite prosencefalomesencefalico 13 Limite mesencefalorombencefalico 14 Limite rombencefalospinale 15 Vescicola ottica 16 Ventricolo prosencefalico 17 Ventricolo mesencefalico (acquedotto mesencefalico) 18 Ventricolo rombencefalico 19 Telencefalo impari 20 Emisfero cerebrale 21 Diencefalo

C, 14 sett

22 Metencefalo 23 Mielencefalo 24 Limite telencefalodiencefalico 25 Limite metencefalomielencefalico 26 Ventricolo laterale 27 Forame interventricolare (di Monro) 28 Terzo ventricolo 29 Lamina terminalis 30 Primordio della parte dorsale del nucleo genicolato laterale (ombreggiato) 31 Primordi dei gangli della base e del complesso amigdaloideo (punteggiato) p1–3 Prosomeri

Fig. 2.2 A–C. Sezioni schematiche orizzontali dell’encefalo umano durante lo sviluppo all’epoca di 5 settimane (A), 7 settimane (B) e 14 settimane (C). Parzialmente basate su [83, 188]

2 Sviluppo

1. Accurate ricostruzioni condotte su sezioni seriali di embrioni umani a stadi precoci hanno rivelato che l’encefalo comincia a differenziarsi molto prima della chiusura del tubo neurale e si presenta come pieghe neurali ancora completamente non fuse, come una serie di strutture segmentali organizzate rostrocaudalmente. Pertanto, Bartelmez [14] e Bartelmez ed Evans [15] hanno osservato che, in embrioni allo stadio di due somiti (età approssimativa: 26 giorni), vi sono cinque rigonfiamenti delle pieghe neurali: prosencefalo, mesencefalo e tre segmenti del cervello posteriore. Nelle successive fasi dello sviluppo questi segmenti primari sembrava si suddividessero a formare i definitivi neuromeri. Poco prima della chiusura del neuroporo rostrale, sono stati contati 11 neuromeri. Queste osservazioni sono state ampiamente confermate da O’Rahilly e Müller [143]. Nelle pieghe di una doccia neurale completamente aperta di un

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embrione di 26 giorni questi autori hanno distinto sei neuromeri primari: prosencefalo, mesencefalo e quattro rombomeri, A, B, C e D. Nei giorni successivi, il numero dei neuromeri aumentava in maniera stabile: ne erano presenti 8 a 29 giorni, 12 a 30 giorni, 13 a 31 e 15 a 32 giorni, sino al 33° giorno, cioè circa tre giorni dopo la chiusura del neuroporo rostrale, quando si raggiunge lo stadio definitivo di 16 neuromeri (secondari) (Tab. 11). Durante il successivo sviluppo i neuromeri, o meglio i restringimenti interneuromerici, scompaiono rapidamente. In embrioni di 35 giorni, i neuromeri diencefalici possono essere distinti solo vagamente e in embrioni di 40 giorni i rombomeri non sono più riconoscibili come entità separate. (Come sarà descritto in dettaglio, i neuromeri, malgrado la loro presenza relativamente breve come strutture evidenti, sono tuttavia considerati unità morfologiche fondamentali).

D1, D2, neuromeri diencefalici; Isth, neuromero dell’istmo; M, mesencefalo; M1, M2, neuromeri mesencefalici; P, prosencefalo; Par, parencefalo; Par c, r, parencefalo caudale, rostrale; Rh A a D, rombomeri primari; Rh 1 a 8, rombomeri secondari; Syn, sinencefalo

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

A, 26 giorni

1 Prosencefalo 2 Mesencefalo 3 Rombencefalo 4 Vescicola ottica 5 Rombomeri 6 Flessura cefalica 7 Flessura cervicale 8 Coppa ottica 9 Emisfero cerebrale 10 Diencefalo 11 Scissura emisferica 12 Epifisi 13 Cervelletto 14 Metencefalo 15 Mielencefalo 16 Flessura pontina 17 Infundibolo II, V ecc. Nervi cranici

B, 30 giorni

C, 41 giorni

Fig. 2.3 A–C. Proiezioni laterali degli encefali di embrioni umani a 26 giorni (A), 30 giorni (B) e 41 giorni (C). Basata su [69]

2 Sviluppo 1 Bulbo olfattorio 2 Emisfero cerebrale 3 Epifisi 4 Mesencefalo 5 Cervelletto 6 Metencefalo 7 Tetto del quarto ventricolo (margine reciso) 8 Flessura pontina 9 Mielencefalo 10 Ipotalamo 11 Adenoipofisi 12 Neuroipofisi 13 Dilatazione cerebellare esterna 14 Dilatazione cerebellare interna 15 Istmo 16 Recesso mammillare II, V ecc. Nervi cranici

A, 6 sett

B, 8 sett

Fig. 2.4 A, B. Proiezioni laterali di encefalo di embrioni umani a 6 settimane (A) e 8 settimane (B). Basate su [69]

13

14

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

A, 23 giorni

B, 40 giorni

C, 54 giorni

Fig. 2.5. Per la legenda vedi pagina successiva

2 Sviluppo

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M Neuromero mesencefalico P1,2 Prosomeri Rh A, B ecc. Neuromeri rombencefalici SP Prosencefalo secondario 1 Vescicola ottica 2 Giunzione spinobulbare 3 Ventricolo laterale 4 Velo trasverso 5 Epifisi 6 Mesencefalo 7 Solco limitante 8 Cervelletto 9 Metencefalo 10 Lamina alare 11 Lamina basale 12 Lume del peduncolo ottico 13 Lamina terminalis 14 Ipotalamo 15 Solco ipotalamico 16 Flessura cefalica 17 Rombomeri 18 Flessura cervicale 19 Bulbo olfattorio 20 Emisfero cerebrale 21 Talamo 22 Epitalamo 23 Istmo 24 Dilatazione cerebellare interna 25 Mielencefalo 26 Chiasma ottico 27 Infundibulo 28 Neuroipofisi 29 Recesso mammillare 30 Commissura anteriore 31 Forame interventricolare 32 Flessura pontina

Fig. 2.5 A–C. Superfici mediali delle metà di destra di encefali sezionati di embrioni umani di 23 giorni (A), 40 giorni (B) e 54 giorni (C). A è stata modificata da [143]; B e C sono basate su [65]

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

2. Dopo la chiusura del neuroporo rostrale, prosencefalo, mesencefalo e rombencefalo non assumono l’aspetto di tre vescicole encefaliche disposte in direzione rostrocaudale. Le superfici esterne del primitivo tubo neurale (Fig. 2.3 A, B) mostrano al massimo una dilatazione del prosencefalo connessa a quella del rombencefalo dal mesencefalo, che appare angolato e relativamente ristretto [142]. 3. Le cinque vescicole encefaliche sono state per la prima volta descritte da von Baer [214] nello sviluppo dell’encefalo aviario. His [66] considerò questa suddivisione applicabile all’encefalo umano, con la differenza già ricordata che egli considerò l’istmo rombencefalico, posto tra mesencefalo e metencefalo, come una struttura autonoma. Va comunque ricordato che, di queste cinque “vescicole encefaliche” secondarie, solo il telencefalo appare come un paio di vere vescicole (Figg. 2.2 B, C, 2.3 C, 2.4). A seguito della crescita non uniforme delle sue differenti regioni, nell’encefalo durante lo sviluppo appaiono tre flessure (Figg. 2.3–2.5). La flessura cefalica, associata alla formazione della plica ventrale dell’encefalo, compare prima della chiusura del tubo neurale. La flessura cervicale, che parimenti alla flessura cefalica è concava ventralmente, compare alla giunzione tra tronco encefalico e midollo spinale. La flessura pontina differisce dalle due precedenti in quanto è a convessità ventrale, e si determina nella parte di mezzo del rombencefalo. Questa flessura è così profonda che le superfici dorsali rombencefaliche poste al davanti e posteriormente alla flessura si avvicinano l’una all’altra (Fig. 2.4). A questo stadio di sviluppo, la flessura pontina può essere considerata approssimativamente come il limite tra metencefalo e mielencefalo. Il cervelletto si sviluppa dalla parte rostrodorsale del metencefalo (istmo e rombomero 1), mentre il ponte è formato dalla sua parte ventrale (rombomeri 2-3). Durante la vita fetale la concavità delle flessure pontina e cervicale si riduce gradualmente (Fig. 2.6).

Istogenesi

La placca neurale e il primitivo tubo neurale sono formati da un singolo strato di cellule colonnari, il neuroepitelio (Fig. 2.7: 1). Man mano che questo strato si ispessisce, esso assume gradualmente l’aspetto di un epitelio pseudostratificato, ovvero i nuclei sono disposti su più file, ma tutti gli elementi cellulari sono in contatto con la superficie esterna e quella interna. Le figure mitotiche si ritrovano esclusivamente lungo la superficie ventricolare (Fig. 2.7: 2–7). La parete del primitivo tubo neurale è composta da un singolo tipo di cellule epiteliali a diversi stadi del ciclo mitotico. Gli elementi a riposo occupano la parte superficiale della parete. I nuclei degli elementi che vanno incontro a divisione si spostano verso la superficie ventricolare. Al termine di questa fase di migrazione, il processo periferico della cellula perde il contatto con la superficie esterna e si ritrae; la cellula assume un aspetto sferico e si divide in due cellule figlie. Ciascuna cellula figlia produce un nuovo processo periferico e i loro nuclei si allontanano dal ventricolo (Fig. 2.8). A un determinato stadio dello sviluppo i nuclei delle cellule neuroepiteliali allungate si ritraggono dalla zona più superficiale del tubo neurale e la parete si divide in una zona esterna anucleare e in una zona interna nucleare (Fig. 2.7: 3–4). La zona esterna, o strato marginale, risulta per un certo tempo costituita esclusivamente dai processi citoplasmatici esterni delle cellule neuroepiteliali, ma subito viene invasa dai processi assonali dei neuroblasti in via di maturazione. La zona interna è detta strato della matrice o zona ventricolare [45, 46, 80]. Essa contiene nuclei densamente addossati di una popolazione cellulare morfologicamente omogenea; tutti questi elementi partecipano al processo proliferativo. Le cellule della matrice rappresentano i precursori di tutti gli elementi neuronali e macrogliali del SNC. Lo strato della matrice può essere suddiviso in tre zone, la zona M o mitotica, la zona I o intermedia e la zona S o zona di sintesi (Fig. 2.8). Fujita [45, 46] ha caratterizzato la traslocazione dei nuclei delle cellule della matrice durante un intero ciclo di generazione come il movimento di un ascensore.

2 Sviluppo

A, 10 sett

C, 14 sett

B, 12 sett

D, 15 sett

1 Recesso mammillare 2 Recesso infundibulare 3 Ipofisi 4 Chiasma ottico 5 Recesso ottico 6 Lamina terminalis 7 Commissura anteriore 8 Corpo calloso

9 Terzo ventricolo 10 Commessura abenulare 11 Epifisi 12 Commissura posteriore 13 Tetto mesencefalico 14 Acquedotto mesencefalico 15 Decussazione trocleare 16 Cervelletto

17

17 Ponte 18 Quarto ventricolo 19 Canale centrale 20 Cavo del setto pellucido 21 Adesio intertalamica 22 Commissura del fornice

Fig. 2.6 A–D. Sezioni mediane semischematiche di encefali di feti umani a 10 settimane (A), 12 settimane (B), 14 settimane (C) e 15 settimane (D). Basate su Hochstetter [69]

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

Egli ha mostrato che al tempo della sintesi del DNA (ts), i nuclei delle cellule della matrice sono situati nella metà superficiale dello strato della matrice (zona S). Quando i nuclei hanno terminato la sintesi del DNA, essi discendono, durante la fase postsintetica o premitotica, (t2), attraverso la zona I per raggiungere la zona M. Le cellule della matrice qui si dividono e, al termine della fase mitotica, (tm), entrambi i nuclei delle cellule figlie si spostano nella zona I, dove permangono per tutta la fase postmitotica e presintetica, (t1). Infine, penetrano ancora una volta nella zona S, dove ha inizio un nuovo ciclo riproduttivo. Per un determinato periodo lo strato della matrice costituisce un compartimento esclusivamente proliferativo. Le cellule madri producono un maggior numero di cellule madri, determinando un pronto aumento della superficie e dello spessore del tubo (Fig. 2.7: 2–4). Questo periodo di divisione simmetrica delle cellule germinali è seguito da un periodo di divisione asimmetrica, nel quale una delle cellule figlie proveniente da ciascuna mitosi differisce sia dalla cellula madre che dalla cellula sorella, in quanto esce dal ciclo mitotico e migra all’esterno dello strato della matrice (Fig. 2.8: n). Questi elementi postmitotici o neuroblasti formano un terzo compartimento, lo strato del mantello, posto tra lo strato della matrice e quello marginale (Fig. 2.7: 5). Gli elementi da cui originano una cellula figlia postmitotica e una proliferativa sono denominati cellule staminali. In uno stadio successivo, entrambe le cellule figlie originate da una mitosi differiranno dalla cellula madre e diventeranno entrambe elementi postmitotici. Quando le cellule staminali compaiono nello strato della matrice, il periodo puro della proliferazione volge al termine. Man mano che le cellule neuroepiteliali in divisione si trasformano in potenziali cellule staminali e iniziano a generare cellule figlie postmitotiche, lo strato del mantello aumenta rapidamente di spessore. Durante questa fase, la proliferazione e le cellule staminali coesistono nello strato della matrice. In un periodo successivo le cellule della matrice cominciano a produrre due cellule postmitotiche, e gradualmente un numero sempre maggiore di elementi della matrice si trasforma in questo modello di sviluppo. Nello strato del mantello, che si espande pari passu con la progressiva riduzione dello strato della matrice

(Fig. 2.7: 5–8), a seguito della migrazione e dell’aggregazione dei neuroblasti, originano le parti grigie del SNC. I tre classici strati, la matrice, lo strato del mantello e lo strato marginale possono essere chiaramente distinti in tutte le parti delle placche laterali del tubo neurale. Un gruppo internazionale di neuroembriologi [23] ha proposto di sostituire le denominazioni dei tre strati suddetti con i termini “geografici” zona ventricolare, zona intermedia e zona marginale. Non consideriamo queste modifiche migliori e suggeriamo che siano mantenuti i vecchi termini. Oltre alla ubiquitaria matrice ventricolare, nell’encefalo, durante lo sviluppo, sono stati rilevati altri due compartimenti proliferativi, la zona subventricolare e lo strato germinale esterno. La zona subventricolare, in alcuni casi definita anche come strato subependimale o placca cellulare, è stata descritta solo nelle pareti laterale e basale del telencefalo dei mammiferi. Questo strato si sviluppa alla giunzione della zona della matrice e lo strato del mantello. La gran parte degli autori concorda che questo strato compaia relativamente tardi, in un momento in cui la neurogenesi è per gran parte o interamente completata (Fig. 2.7: 9). Comunque, secondo Rakic [170], la zona subventricolare può essere individuata nella parete del pallio della scimmia rhesus già a uno stadio di 45 giorni di gestazione (la durata totale della gestazione in questo animale è di circa 165 giorni). Persiste dopo la nascita e, in maniera vestigiale, nella vita adulta e anche nella senescenza. Contrariamente alle cellule della matrice ventricolare, gli elementi subventricolari si dividono in situ e non mostrano alcuna migrazione nucleare intercinetica. Lo strato subventricolare dà origine a classi speciali di neuroni e a tutti i tipi di elementi macrogliali, con la probabile eccezione delle cellule ependimali. Una zona subventricolare fortemente sviluppata può essere osservata nelle eminenze gangliari telencefaliche, ovvero i primordi dello striato dei mammiferi. Il terzo compartimento proliferativo, lo strato germinale esterno, è confinato al solo cervelletto. Questo strato, noto anche come strato granulare esterno, si sviluppa dalla matrice ventricolare nella parte rostrale del labbro rombico. Il labbro rombico è una zona germinale ispessita nella lamina alare rombencefalica, direttamente adiacente all’inserzione del tetto del quarto ventricolo (Fig. 2.9).

2 Sviluppo

19

tempo

Fig. 2.7. Ontogenesi del SNC. L’istogenesi della parete del tubo neurale è suddivisa in nove fasi. Sono indicati gli eventi dello sviluppo in successione: Trasformazione del neuroepitelio monostratificato in un epitelio pseudostratificato (1  4); aumento (2  4), culmine (5), riduzione (5  7) e deplezione (8) dello strato della matrice; comparsa (3) e sviluppo (3  9) dello strato marginale; comparsa (5) ed espansione (5  9) dello strato del mantello; comparsa dello strato subventricolare (9). mantle l, strato del mantello; marg l, strato marginale; matrix l, strato della matrice; neuroep, neuroepitelio monostratificato; subvent l, strato subventricolare (modificata da [89] Fig. 33a)

Fig. 2.8. Rappresentazione del “movimento ad ascensore” di una cellula della matrice. I, zona intermedia; M, zona mitotica; mantle l, strato del mantello; matrix l, strato della matrice; n, neuroblasti appena differenziati dalle cellule della matrice; S, zona S, o zona della sintesi del DNA; tg, periodo della generazione della cellula della matrice; tm, periodo mitotico; ts, periodo della sintesi del DNA; t1, periodo di riposo postmitotico; t2, periodo di riposo premitotico (modificata da [46])

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

Dal segmento rostrale di questa zona, lo strato si espande per la migrazione tangenziale dei suoi elementi sull’intera superficie esterna dell’abbozzo cerebellare; queste cellule superficiali continuano a proliferare, dando origine a un numero enorme di cellule postmitotiche. Gli elementi originati in questa zona germinale transitoria in ultimo migrano radialmente verso l’interno a formare lo strato più profondo, ovvero lo strato granulare della cortex cerebellare. Dopo la formazione, i giovani neuroblasti migrano in gruppi cellulari dalla loro sede di origine nelle zone proliferative verso le loro sedi definitive. In diverse parti nel SNC umano esiste una considerevole distanza tra la sede dove un determinato neurone viene generato e la posizione che occuperà nel cervello maturo. Il processo di migrazione comporta movimenti attivi dei neuroblasti nell’ambiente cellulare circostante sino alla loro sede definitiva, prima che essi si stabilizzino per costituire le loro specifiche connessioni sinaptiche. Sono stati identificati due distinti modi di migrazione: la migrazione radiale e quella tangenziale. Nella migrazione radiale, i neuroblasti si muovono semplicemente dalla superficie ventricolare a quella piale. I processi periferici a orientamento radiale di cellule neurogliali ependimali differenziate precocemente costituiscono percorsi di guida per contatto per questi neuroblasti in migrazione [168, 169, 171, 190]. Nella migrazione tangenziale, i neuroblasti si muovono parallelamente alla superficie piale. Gli elementi coinvolti in questa modalità di migrazione possono formare correnti specifiche e compatte, disposte sia a livello subpiale che più profondamente con un percorso intramurale. Le correnti di questo ultimo tipo di norma passano lungo la superficie esterna dello strato della matrice. Il segmento caudale del labbro rombico è da tempo noto quale sede di origine di un numero di cospicue e notevolmente lunghe correnti tangenziali migratorie [2, 3, 4, 5, 41, 42] (Fig. 2.9). Comunque, sostanziali migrazioni tangenziali di neuroblasti sono state osservate anche nel midollo spinale [109, 154], nel mesencefalo [34, 164, 213] e nel telencefalo. Recentemente, è stato dimostrato che in questa parte dell’encefalo numerosi neuroblasti originano dalla regione basale o del subpallio, migrano nella regione dorsale del pallio [12, 135, 144, 155, 224] e partecipano alla formazione della cortex cerebrale.

Sebbene i neuroblasti destinati alla formazione di una determinata struttura cellulare possano percorrere grandi distanze prima di raggiungere la loro sede definitiva, numerosi centri grigi nell’encefalo umano sono il risultato di migrazioni dirette o radiali, relativamente brevi, dallo strato della matrice al locale strato del mantello. La modalità di differenziamento dei gruppi di cellule nel SNC umano è diversa da sede a sede. Nel midollo spinale e in alcune sedi dell’encefalo, i neuroblasti che migrano radialmente restano in diretto contatto con la zona della matrice dove si trasformano in neuroni. Dopo la scomparsa della matrice, queste cellule formano una zona di grigio periventricolare, mentre lo strato marginale si trasforma in una zona periferica di fibre (Fig. 2.10 A, B). La locale aggregazione di neuroni nelle zone del grigio può portare alla formazione di nuclei periventricolari (Fig. 2.10 C). In diverse parti dell’encefalo le cellule che migrano si staccano dalla zona della matrice ventricolare e formano uno o diversi strati di cellule migrate. Questi strati di migrazione possono dividersi in due o a volte tre sottostrati. Ogni strato o sottostrato in una data area può formare una o più masse cellulari distinte [21]. Un semplice esempio è rappresentato nella Figura 2.10 D–F. In una determinata area si sono formati due strati di migrazione, m1 e m2. Il primo si fraziona in due nuclei distinti, mentre il secondo forma una singola massa di cellule. Nel più grande centro dell’encefalo umano, la neocortex, l’istogenesi è particolarmente complessa. La neocortex occupa la gran parte della parte dorsale o palliale dell’emisfero cerebrale. Questa struttura è composta da sei strati, denominati con i numeri romani I-VI, e separata dalla superficie ventricolare da una spessa zona di fibre (Fig. 2.10 K). Il primitivo sviluppo del pallio non è differente da quello osservato in altre parti del nevrasse. Gli strati della matrice, del mantello e quello marginale si formano nel modo solito (Fig. 2.10 G, H). Lo strato marginale contiene pochi, sparsi neuroni nella fase precoce di differenziamento e anche un plesso di lunghe fibre monoaminergiche, che originano dal tronco encefalico. Durante la sesta settimana di gestazione, i neuroblasti che migrano radialmente iniziano a stabilirsi nello strato marginale, dove formano una compatta placca corticale (Fig. 2.10 J).

2 Sviluppo

1 Migrazioni tangenziali nel midollo spinale 2 Labbro rombico caudale 3 Corrente migratoria extramurale posteriore 4 Nucleo del funicolo laterale 5 Nucleo cuneato laterale 6 Corrente migratoria intramurale 7 Complesso olivare inferiore 8 Corrente migratoria extramurale anteriore 9 Nucleo reticolare del tegmento pontino 10 Nuclei pontini basali 11 Labbro rombico rostrale 12 Migrazione tangenziale che porta alla formazione degli strati germinale cerebellare esterno e granulare 13 Zona di proliferazione medioventrale mesencefalica (e diencefalica) 14 Corrente migratoria marginale mesencefalica 15 Pars compacta della substantia nigra

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16 Eminenza gangliare mediale e laterale 17 Zona germinale subventricolare di 16 18 Primordio della neocortex 19 Progenitori di interneuroni GABAergici che migrano da 17 a 18 20 Primordio della formazione ippocampale 21 Progenitori di interneuroni GABAergici che migrano da 17 a 20 22 Primordio del bulbo olfattivo 23 Corrente migratoria rostrale compatta lungo cui i progenitori degli interneuroni GABAergici migrano dalla parte rostrolaterale di 17 a quella di 22 24 Area entopeduncolare 25 Progenitori di interneuroni colinergici che migrano da 24 alla eminenza gangliare laterale, ovvero l’abbozzo dello striato

Fig. 2.9. Rappresentazione schematica delle principali migrazioni tangenziali dei progenitori neuronali nel SNC umano, utilizzando una proiezione laterale di un embrione di circa 8 settimane come struttura topografica

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

Questa placca corticale divide lo strato marginale in uno strato zonale esterno e una sottoplacca interna [95, 126, 127]. Lo strato zonale subpiale è trasformato nel primo strato corticale. La sottoplacca è, proprio come la placca corticale, una struttura transitoria. I suoi neuroni giocano un ruolo importante nella guida delle afferenze talamiche durante lo sviluppo della cortex [189]. I neuroblasti che giungono per primi nella placca corticale formano lo strato VI, seguiti in maniera sequenziale da quelli destinati agli strati più superficiali dal V al II. Gli ultimi migrano attraverso la sottoplacca e gli strati formatisi in precedenza, per stabilirsi più perifericamente secondo una modalità “dall’interno verso l’esterno”. La massiccia migrazione di neuroblasti verso la cortex durante lo sviluppo dura sino a circa la 26o settimana di gestazione [128]. Dopo questo periodo, lo strato del mantello corticale è gradatamente trasformato in una zona di fibre, composta da afferenti ed efferenti corticali. Alcuni neuroni della subplacca permangono nella parte più superficiale di questa zona di fibre (Fig. 2.10 K). Studi recenti [123, 135, 136, 155] hanno mostrato in maniera definitiva che, a eccezione della matrice corticale, la matrice subcorticale dei gangli della base primordiali contribuisce in maniera sostanziale alla formazione della cortex. Mentre gli elementi prodotti nella matrice corticale, dopo la migrazione radiale, si differenziano in neuroni piramidali glutammatergici (freccia grande in Fig. 2.10 J), la matrice subcorticale dà origine a interneuroni GABAergici. Questi ultimi migrano tangenzialmente alla cortex (Fig. 2.9) attraverso il complesso subplacca/strato del mantello (frecce piccole in Fig. 2.10 J). È interessante notare che una certa parte di questi elementi migra attivamente nella matrice ventricolare. Raggiunto il pallio, sostano qui per un esteso periodo e poi riprendono la migrazione radialmente per raggiungere la loro posizione nella placca corticale (frecce tratteggiate in Fig. 2.10 J) [68, 98, 136]. Anche le cellule che migrano tangenzialmente penetrano nella zona più superficiale della cortex in sviluppo, dove costituiscono uno strato granulare subpiale transitorio [48]. Il destino di questi elementi non è noto [210]. Diversi autori [169, 194, 196] hanno descritto la presenza di uno strato della matrice subventricolare nella neocortex durante la fase di sviluppo. Come già

detto, tale strato è caratterizzato da elementi indifferenziati che si dividono in situ e non presentano la migrazione nucleare intercinetica mostrata in Figura 2.8. Smart e coll. [198] hanno recentemente studiato l’ontogenesi della cortex visiva primaria (area 17) nel macaco. Questi autori hanno rilevato che in questa specie è presente un prominente strato della matrice subventricolare che, in termini di grandezza e durata di attività, chiaramente supera il declino relativamente precoce della matrice ventricolare. Gli autori hanno concluso che questo strato della matrice subventricolare costituisce nella scimmia la principale fonte di neuroni corticali. Smart e coll. [198] hanno anche riportato che lo strato della matrice subventricolare nel macaco può essere suddiviso in un più sottile strato subventricolare interno, composto da cellule disposte in maniera casuale, e da un più spesso strato subventricolare esterno, che presenta un'organizzazione perfettamente radiale (Fig. 2.10 L). Gli autori concludono che quest’ultimo è specifico dei soli primati. Pertanto, sembra che non meno di tre separati compartimenti proliferativi partecipino alla formazione della cortex cerebrale dei primati. Sarebbe interessante sapere se la matrice subventricolare sia coinvolta nella produzione dell’enorme numero di piccoli interneuroni eccitatori, cellule stellate spinose, presenti nella cortex visiva e nelle altre cortex sensoriali primarie dei primati. Concludiamo questa sezione sull’istogenesi del SNC con alcuni principi generali. 1. L’accrescimento e la riduzione dello strato della matrice ventricolare (Fig. 2.7), riguardo all’ampiezza e alla durata, mostrano profonde differenze tra le diverse parti del nevrasse. In generale, si può affermare che nella lamina basale la matrice si riduce molto prima che nella lamina alare, e che nella regione del pallio la matrice persiste per un tempo notevolmente più lungo [80]. 2. Sino a tempi recenti era generalmente accettata l’ipotesi che la neurogenesi nell’encefalo dei mammiferi terminasse subito dopo la nascita. Tuttavia, ora è dimostrato che tre regioni, e precisamente il bulbo olfattorio, l’ippocampo e la substantia nigra, continuano a produrre nuove cellule nervose per tutta la vita. I precursori delle cellule del bulbo olfattorio proliferano nella parte rostrale della zona subventricolare del telencefalo e migrano seguendo una stretta corrente migratoria sino al bulbo olfattorio, dove si differenziano in due diversi tipi di interneuroni:

2 Sviluppo

1 Strato della matrice ventricolare 2 Strato del mantello 3 Strato marginale 4 Strato ependimale 5 Grigio periventricolare 6 Zona periferica di fibre 7 Nucleo periventricolare 8 Sottoplacca 9 Placca corticale

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10 Strato zonale 11 Sostanza bianca sottocorticale 12 Strato interno della matrice subventricolare 13 Strato esterno della matrice subventricolare I, II etc. Strati della neocortex matura m1,2 Strato delle cellule migrate nm1 Nuclei derivati da m1 nm2 Nucleo derivato da m2

Fig. 2.10 A–L. Differenziazione della sostanza grigia nel SNC umano. A–C Sviluppo delle formazioni periventricolari. D–F Sviluppo dei nuclei dagli strati delle cellule migrate. G–J Istogenesi della neocortex. K Citoarchitettonica della neocortex matura. L Struttura della probabile cortex visiva primaria (area 17) di un embrione di macaco di 72 giorni. G e H si basano su [127, 143]; J è riprodotta da [198]. Gli elementi che appartengono alla subplacca corticale sono rappresentati in rosso. Le frecce indicano le vie di migrazione, descritte nel testo

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

le cellule granulari e periglomerulari [16, 92, 116–118]. (È importante notare che questa corrente migratoria diretta rostralmente, dimostrata in diversi mammiferi, inclusi i primati non umani, secondo una recente pubblicazione [185] mancherebbe nell’encefalo umano adulto). I precursori delle cellule ippocampali sono prodotti nella zona subgranulare di questa formazione e migrano nello strato granulare, dove si differenziano in cellule ippocampali dei granuli [40, 49, 88, 151]. È stato dimostrato che gli astrociti, sia nella zona subventricolare che nell’ippocampo, rappresentano precursori neuronali [9]. Samai e coll. [185] hanno recentemente riportato, nella zona subventricolare che contorna i ventricoli laterali dell’encefalo umano adulto, la presenza di una banda di astrociti che in vivo proliferano e in vitro si comportano come cellule progenitrici multipotenti. Da notare che tale banda di astroglia non è stata osservata nei primati non umani, o in qualsiasi altro mammifero di quelli sinora studiati. Le cellule della substantia nigra, generate nella vita adulta, sarebbero state identificate come neuroni dopaminergici di proiezione. Sembra che derivino da cellule staminali poste al bordo della parte più ventrale del ventricolo mesencefalico [230]. 3. Studi recenti, condotti principalmente sul topo, hanno portato l’attenzione alla notevole versatilità delle cellule della glia radiale. Da tempo è noto che questi elementi (a) guidano la migrazione radiale dei neuroni neonati [58, 171], (b) formano compartimenti tubulari, che determinano la crescita e l’orientamento degli assoni in crescita [91, 141, 191] e (c) possono trasformarsi in astrociti [31, 114, 186]. Ora, è certo che le cellule della glia radiale, inoltre, (d) sono mitoticamente attive per tutto lo sviluppo del SNC [57, 131] e, aspetto più importante, (e) sono in grado di produrre neuroni [13, 29, 52, 120, 140, 219]. 4. Nel corso degli ultimi anni diversi gruppi di ricerca hanno focalizzato il loro lavoro sull’identificazione e sull’isolamento di cellule staminali neurali con lo scopo di utilizzare questi elementi in terapie sostitutive nel morbo di Parkinson, di Alzheimer e di altre malattie neurodegenerative [90, 115, 150]. Alla luce dei dati analizzati nei punti 3 e 4, sembra che le cellule staminali nel SNC siano presenti in linee cellulari neuroepiteliali → glia radiale → astrociti [8]. Recentemente è stato mostrato che da cellule

staminali neurali possono originare cellule della glia radiale e che la migrazione neuronale guidata da cellule della glia radiale può essere riprodotta nel SNC adulto [53]. 5. Oltre alla proliferazione, alla migrazione e al differenziamento, anche la morte cellulare costituisce un evento importante nello sviluppo del SNC. Questa normale perdita di cellule, regolata geneticamente, è nota come morte cellulare programmata o apoptosi, e gioca un ruolo importante nello sviluppo del midollo spinale e di diverse parti dell’encefalo [149]. Per offrire un esempio: molti dei neuroni nella subplacca corticale (Fig. 2.10 J) scompaiono dopo aver svolto il loro ruolo nel guidare le afferenze talamiche alla neocortex durante lo sviluppo [210].

Struttura morfologica fondamentale

L’encefalo umano condivide uno schema morfologico basilare e fondamentale con tutti gli altri vertebrati. La seguente sinossi delle principali caratteristiche di questo schema si fonda principalmente sui classici studi embriologici dei ricercatori svedesi Bergquist e Källén e i loro collaboratori [17–19, 75, 76, 84, 85], e sul recente lavoro di Puelles e Rubenstein e coll. [25, 153, 156, 159–161, 164, 180, 182, 213]. 1. Le pareti neurali dell’encefalo possono essere divise in un numero di unità fondamentali, o campi, formati dall’intersezione di neuromeri orientati nel piano trasversale e zone organizzate nel piano longitudinale. I limiti tra queste unità sono indicati in Figura 2.11 da curve tratteggiate. 2. Due domini longitudinali, le lamine basale e alare, si estendono per tutta la lunghezza del nevrasse. La zona di confine tra questi due domini, ovvero la zona limitans longitudinale o confine alare-basale, termina rostralmente proprio dietro il chiasma ottico. Questo confine grosso modo corrisponde al concetto del solco limitante di His [66, 68], che fondamentalmente separava i neuroni della lamina basale che si differenziano precocemente dai più tardivi elementi della lamina alare. Questo confine può essere tracciato in tutti i vertebrati con l’uso di marker molecolari [156], ma solo raramente corrisponde al solco visibile sulla superficie ventricolare.

2 Sviluppo

ad aid aiv AP av BP cb ch chp con cp dlb eml ep eth EW FP hg hi I iC ic

Area dorsale Area intermediodorsale Area intermedioventrale Nucleo della lamina alare Area ventrale Lamina basale Cervelletto Area ipotalamica caudale Placca chiasmatica Nuclei cocleari Placca commissurale Fascio dorsolaterale Lamina midollare esterna Epifisi Eminenza del talamo Nucleo di Edinger-Westphal Placca del pavimento Ganglio abenulare Tratto abenulointerpeduncolare Neuromero istmico Nucleo interstiziale di Cajal Collicolo inferiore

ip le

Nucleo interpeduncolare Lentiforme o pretettale posteriore lt Lamina terminale ltz Zona tegmentale laterale M1, M2 Mesomi met Metencefalo mlf Fascicolo longitudinale mediale mt Tratto mammillotegmentale mth Tratto mammilotalamico mtz Zona tegmentale mediale my Miencefalo olb Bulbo olfattorio P1, P2 ecc. Prosomeri PA Parencefalo anteriore pc Commissura posteriore ped Area peduncolare po Area preottica PP Parencefalo posteriore pt Pretetto pth Pretalamo R1, R2 ecc. Rombomeri

25

rh Area ipotalamica rostrale rm Nucleo rosso parte magnocellulare rp Nucleo rosso parte parvocellulare RP Placca del tetto sc Collicolo superiore sch Nucleo soprachiasmatico sep Setto sm Stria midollare sn Substantia nigra sol Nucleo del tratto solitario spc Midollo spinale sth Nucleo subtalamico SY Sinencefalo telh Emisfero telencefalico tez Zona tettale th Talamo vest Nuclei vestibolari zl Zona limitante III, IV ecc. Nuclei motori dei nervi cranici

Fig. 2.11. Mappa dell’organizzazione fondamentale dell’encefalo umano. Sono rappresentati in una proiezione mediale di un embrione di circa 8 settimane le unità morfologiche e i primitivi sistemi di fibre durante lo sviluppo. La superficie ventricolare del rombencefalo è stata ingrandita e rivolta verso l’osservatore per mostrare l’organizzazione zonale e neuromerica di questa parte dell’encefalo. La freccia indica che il nucleo del faciale si sposta in direzione caudale durante l’ontogenesi. L'interpretazione delle parti rostrali dell’encefalo è principalmente basata su [18, 157, 163, 164]. L’intera regione posta al davanti di P3 può essere designata come prosencefalo secondario

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

3. A livello rombencefalico, le lamine alare e basale possono essere suddivise in due zone longitudinali, come proposto negli schemi classici. Queste zone sono denominate area dorsale, area intermediodorsale, area intermedioventrale e area ventrale (Fig. 2.11). 4. I geni coinvolti nella regolazione dello sviluppo del SNC sono spesso espressi in regioni specifiche. I confini delle loro aree di espressione spesso coincidono con quelli delle unità morfologiche. In anni recenti è stato fatto un notevole progresso nel definire i meccanismi genetici coinvolti nel determinare l’organizzazione traversale e dorsoventrale del SNC. Un’analisi della letteratura su questo argomento va oltre lo scopo della presente sinossi. (Per rassegne, vedi [110, 156, 180, 182]). Comunque, per chiarire quanto detto, diciamo che, nell’ambito del mesencefalo e del prosencefalo, il gene Nkx-2.2 è espresso in una sottile striscia di tessuto confinante con la zona limitans longitudinale, ovvero il confine alare-basale. 5. Le unità morfologiche fondamentali costituiscono complessi tridimensionali radiali, che si estendono dalla superficie ventricolare a quella meningea. Ciascuna unità forma un centro di proliferazione, che produce cellule postmitotiche che migrano radialmente; queste, raggiunta la loro sede definitiva, partecipano alla formazione di diverse strutture del grigio. Le modalità nucleare e laminare di differenziazione, discusse nella precedente sezione, si realizzano essenzialmente nell’ambito dei limiti delle unità radiali. Tuttavia, nella formazione di alcuni nuclei (come i nuclei motori del V, VII e X; Fig. 2.11) sono coinvolte due o tre unità adiacenti, e alcune popolazioni neuronali (come quelle che formano i gruppi di cellule catecolaminergiche) costituiscono complessi plurisegmentali e plurizonali altamente replicati [159, 164, 213]. La relazione tra un numero di nuclei, casu quo complessi nucleari, e le unità morfologiche fondamentali è indicato in Figura 2.11. Comunque, va evidenziato che l’origine di un gran numero di masse cellulari nell’encefalo umano non è per nulla nota. 6. Le migrazioni tangenziali possono determinare una commistione di cellule originate da differenti unità radiali e, in alcuni casi, la “colonizzazione” di territori estranei. Per quanto

riguarda le commistioni di cellule, durante lo sviluppo si realizza un notevole scambio di neuroni tra le eminenze gangliari laterale e mediale [148], ed è stato già descritto che numerosi interneuroni neocorticali derivano dalle eminenze gangliari. Quanto alla “colonizzazione” di territori estranei, abbiamo visto che, nel rombencefalo, imponenti correnti di neuroblasti, che originano dalle parti più dorsali della lamina alare, invadono la lamina basale per formare i nuclei olivari inferiori e i nuclei pontini (Fig. 2.9). 7. Negli encefali embrionali, a uno stadio iniziale la gran parte delle fibre decorre in prossimità delle zone di confine tra le unità morfologiche fondamentali, formando un'impalcatura di fasci longitudinali e trasversi. La relazione tra questa struttura primordiale e l’organizzazione delle fibre che si osserva negli encefali adulti non è stata chiarita in maniera soddisfacente. Comunque, è noto che diversi sistemi di fibre adulte (tra cui quelle mostrate in Fig. 2.11) derivano direttamente dalla primitiva struttura assonale embrionale.

Midollo spinale

Di tutte le parti del SNC, il midollo spinale è quella che conserva in maniera più chiara la primitiva forma embrionale di tubo. Sino al terzo mese di vita intrauterina il midollo occupa l’intera lunghezza del canale vertebrale. Tuttavia, da questo periodo in avanti, la colonna vertebrale cresce più rapidamente dello stesso midollo; ciò porta a un graduale spostamento in direzione rostrale del limite caudale del midollo. Questa retrazione del midollo spinale verso l’alto è nota come ascensus medullae spinalis. Alla nascita, il limite inferiore del midollo è a livello del corpo della terza vertebra lombare. Nell’adulto cade, di norma, a livello del margine inferiore della prima vertebra lombare. Durante l’ascesa, la parte più caudale del midollo spinale, priva di neuroni in sviluppo, si continua in un sottile filamento gliale, il filum terminale.

2 Sviluppo

Durante lo sviluppo, la cavità ventricolare del midollo spinale, che inizialmente appare come una fessura (Fig. 2.12), gradatamente si riduce a uno stretto canale centrale. Secondo Smart [192], questa riduzione dell’area della superficie ventricolare origina da una continua perdita di cellule dallo strato ependimale, e non dalla fusione delle due superfici opposte, come comunemente si riteneva. A partire dalla sesta settimana, i tre strati embrionali, matrice, mantello e strato marginale, possono essere chiaramente distinti (Fig. 2.12). Nel midollo spinale, l’istogenesi procede molto più rapidamente nella lamina basale che nella lamina alare. Pertanto, allo stadio presentato in Figura 2.12, la zona della matrice è ampia e la zona del mantello è ancora sottile nella lamina alare, mentre nella lamina basale questi rapporti sono invertiti. La glia radiale è ben sviluppata nel midollo embrionale umano [31] e la gran parte dei neuroblasti spinali migra dallo strato della matrice a quello del mantello lungo i processi periferici di questi elementi. Oltre a questa prevalente migrazione radiale, nel midollo spinale si realizza anche una migrazione tangenziale. Gli assoni dei neuroni della lamina alare precocemente differenziati passano ventralmente e decussano nella placca del pavimento. Questi assoni decussanti costituiscono le fibre arcuate, o via circumferenziale [71, 72]. È stato dimostrato che i neuroblasti migrano sia dorsalmente [154] che ventralmente [109] lungo le fibre di questa via (Fig. 2.12). La differenziazione neuronale avviene nel midollo durante lo sviluppo completamente nell’ambito dello strato mantellare. A partire dalla 14° settimana tutti i maggiori gruppi cellulari che caratterizzano il midollo maturo possono essere riconosciuti [179]. Rexed [175] ha suddiviso la sostanza grigia nel midollo spinale in nove lamine disposte dorsoventralmente (da I a IX), e questa suddivisione è stata per lungo tempo applicata anche alla sostanza grigia spinale umana [187] (Fig. 6.2). Sebbene lo schema laminare di Rexed fornisca un’organizzazione valida per la descrizione degli aspetti strutturali della sostanza grigia spinale, va evidenziato che solo la parte dorsale del corno dorsale spinale (lamine I-III) presenta una vera organizzazione laminare.

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I neuroni motori somatici si differenziano precocemente nella zona più esterna dello strato mantellare della lamina basale. I loro assoni penetrano nello strato marginale ed emergono dal midollo spinale come fibre delle radici ventrali. Nei gangli spinali le cellule che originano dalla cresta neurale (Fig. 2.1 E–H) assumono una forma bipolare e sviluppano due processi, uno centrale e uno periferico. I processi centrali penetrano nella zona marginale della lamina alare come fibre delle radici dorsali e qui si dividono in rami ascendenti e discendenti. I processi periferici delle cellule del ganglio spinale si uniscono alle fibre delle radici ventrali nella regione dei fori intervertebrali a comporre i nervi spinali misti (cioè afferente ed efferente). A livello periferico, un nervo spinale si distribuisce a un segmento corporeo, che include un miotomo e un dermatomo. A livello centrale, l’organizzazione regolare dei siti di emergenza delle fibre radicolari dorsali e ventrali dalla superficie del midollo spinale consente la suddivisione di questo organo in segmenti. (Di norma un segmento spinale viene definito come la regione del midollo spinale associata all’emergenza di un paio di nervi spinali). Vi sono, mediamente, 31 paia di nervi spinali, raggruppati in otto paia di nervi spinali cervicali (C), 12 paia di toracici (T), cinque paia di lombari (L), cinque paia di sacrali (S) e un paio di coccigei (Co) (Fig. 3.14). I corrispondenti segmenti spinali sono parimenti indicati come C1–C8, T1–T12, ecc. Come risultato della risalita del midollo spinale, tutti i nervi spinali caudalmente alla regione cervicale superiore emergono lateralmente, aumentando il grado di obliquità in direzione rostrocaudale per raggiungere i rispettivi fori intervertebrali. Al di sotto del livello del disco intervertebrale tra la prima e la seconda vertebra lombare, dove il cono midollare termina, il canale vertebrale contiene un gran numero di radici nervose longitudinali. Questo fascio di radici dorsali e ventrali, che circonda il filum terminale, viene denominato cauda equina (Fig. 3.14). Due rigonfiamenti fusiformi spinali, uno cervicale e l’altro lombosacrale, si sviluppano simultaneamente a livello dei primordi degli arti superiori e inferiori. Il rigonfiamento cervicale ha un’estensione C4–T1, mentre il rigonfiamento lombosacrale si estende da L1 a S2 (Fig. 3.15).

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Canale spinale 2 Placca del tetto 3 Placca alare 4 Placca basale 5 Placca del pavimento 6 Strato della matrice 7 Strato del mantello 8 Strato marginale 9 Funicolo posteriore 10 Funicolo laterale

11 Funicolo anteriore 12 Radice dorsale 13 Ganglio della radice dorsale 14 Radice ventrale 15 Nervo spinale 16 Cellula ependimale, che guida neuroblasti che migrano radialmente 17 Fibre arcuate, che guidano neuroblasti che migrano tangenzialmente 18 Motoneuroni

Fig. 2.12. Sezione schematica trasversa del midollo spinale di un embrione umano di 6 settimane; sono evidenti la struttura generale e le vie di migrazione

2 Sviluppo

Con il procedere dello sviluppo, le cellule dello strato del mantello proiettano i loro assoni a livelli superiori e inferiori del midollo spinale, e gli assoni di altre cellule ascendono a livelli sopraspinali. All’inverso, assoni di neuroni a sede encefalica iniziano a discendere al midollo. Tutti questi assoni ascendenti e discendenti, come già discusso a proposito delle fibre afferenti primarie, si assemblano nella zona marginale che, di conseguenza, si ispessisce notevolmente. Poiché nelle successive fasi dello sviluppo lo strato del mantello si differenzia in corno dorsale e ventrale, questa zona di fibre ispessita viene divisa in funicoli dorsale, laterale e ventrale. Poiché molti degli assoni spinali ascendenti e discendenti acquisiscono una guaina mielinica, il midollo spinale adulto mostra in sezione trasversa la caratteristica struttura di una zona centrale di sostanza grigia a forma di H o di farfalla, circondata da una zona periferica di sostanza bianca (Figg. 6.6–6.10). A livello spinale le placche del pavimento e del tetto sono formate da cellule ependimali. Le loro zone marginali, inizialmente molto sottili, divengono la zona di transito delle fibre decussate (Fig. 2.12).

Rombencefalo

Gli eventi morfogenetici dominanti nel rombencefalo sono rappresentati da un graduale allontanamento delle placche laterali, con un conseguente assottigliamento e allungamento della placca del tetto (Fig. 2.13 A) e la conseguente trasformazione della cavità ventricolare, inizialmente stretta, nel caratteristico quarto ventricolo a forma di losanga (Figg. 2.2 B, C, 2.14 A). Durante la formazione della flessura pontina, che raggiunge il suo massimo al termine del secondo mese di sviluppo (Fig. 2.4 B), le superfici ventricolari delle porzioni caudale (mielencefalica) e rostrale (metencefalica) del rombencefalo si accostano, e la parte interposta del quarto ventricolo diviene molto stretta. Circa allo stesso periodo, gli angoli laterali della cavità ventricolare si estendono a formare i recessi laterali del quarto ventricolo (Fig. 2.14 B). I neuromeri possono essere chiaramente distinti nel rombencefalo di embrioni umani di circa 1 mese (Figg. 2.2 A, 2.3 A). Recenti studi condotti in

29

embrioni di pollo e di topo hanno mostrato che questi segmenti rombencefalici o rombomeri rappresentano domini rostrocaudali di una differenziale espressione genica, con caratteristici destini. Ciascun rombomero risulta caratterizzato da un’unica combinazione di geni Hox [35, 99, 223]. Inoltre, è stato dimostrato che i rombomeri si comportano come veri e propri compartimenti [44, 62, 209]. Nell’embrione umano possono essere distinti otto rombomeri R1-R8. Un “indipendente” neuromero istmico, I, forma la zona di transizione dal rombencefalo al mesencefalo (Fig. 2.11, Tab. 2.1) [143], ma come istmo del rombencefalo viene di norma incluso nel rombencefalo. Il metencefalo comprende i segmenti I e R1-3, mentre i restanti rombomeri formano il mielencefalo o bulbo. Subito dopo la comparsa dei neuromeri, lo strato del mantello rombencefalico si differenzia approssimativamente in quattro zone longitudinali: dorsale, intermediodorsale, intermedioventrale e ventrale. L’intersezione dei neuromeri e le zone longitudinali determinano le unità istogenetiche fondamentali del rombencefalo (Fig. 2.11) [17, 21, 75, 76]. Un aspetto particolare è, comunque, dato dal fatto che tutti i motoneuroni sono prodotti nella zona ventrale e solo i neuroni somatomotori restano in questa sede, mentre gli elementi branchiomotori e parasimpatici pregangliari migrano tangenzialmente nella zona intermedioventrale e pertanto non sono originati in questa sede [143, 144, 225]. In generale, le quattro zone istogenetiche corrispondono alle zone funzionali, somatosensoriale, viscerosensoriale, visceromotoria e somatomotoria, descritte da Johnston [78] e Herrick [64] all’inizio del secolo scorso. Pertanto, i nuclei somatomotori del IV, VI e XII originano e si sviluppano nella zona ventrale; i nuclei visceromotori (branchiomotori) e parasimpatici pregangliari del V, VII, IX, X e XI si spostano dalla loro origine nella zona intermedioventrale. I nuclei viscerosensoriali, gustativo e del tratto solitario si sviluppano nella zona intermediodorsale e i nuclei somatosensoriali cocleari si sviluppano dalla zona dorsale. Questa corrispondenza è, comunque, incompleta.

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

Per esempio, è stato dimostrato che i nuclei somatosensoriali vestibolari originano dalla zona intermediodorsale, e non da quella dorsale [75, 76]. Nel mesencefalo, anche i nuclei somatomotori e visceromotori del complesso oculomotore si sviluppano dalla zona ventrale, ma successivamente non si separano [17]. Parte dei motoneuroni oculomotori migra attraverso la linea mediana del mesencefalo dopo aver sviluppato i propri assoni diretti alla periferia, andando in tal modo a costituire la decussazione oculomotoria. A seguito di studi sui rapporti centrali dei componenti funzionali dei diversi nervi cranici, tre delle quattro zone menzionate sono state suddivise in parti separate, generale e speciale. Il risultante utilissimo “schema a sette colonne” (Fig. 6.12) sarà discusso successivamente. Comunque, va ricordato che i nuclei che appartengono a queste colonne funzionali non si sviluppano da sette separate colonne cellulari embrionali, come suggerito in numerosi testi. Due grandi centri di relè somatosensoriali, i nuclei gracile e cuneato mediale (nell'insieme denominati come nuclei della colonna dorsale), originano dalla parte più caudale delle lamine alari del rombencefalo. Questi nuclei, durante lo sviluppo, formano dei tubercoli allungati sulla superficie esterna del rombencefalo (Fig. 2.14 C). Essi ricevono le fibre afferenti primarie che ascendono nei funicoli dorsali spinali. I loro efferenti decussano come fibre arcuate interne controlateralmente e vanno a costituire il lemnisco mediale diretto al talamo. L’origine delle cellule che formano la formazione reticolare rombencefalica umana (e in generale nei mammiferi) non è nota. Nel rombencefalo aviario, comunque, è stato stabilito sperimentalmente che le zone della matrice delle lamine basali e delle lamine alari contribuiscono entrambe alle componenti magnocellulare mediale e parvocellulare laterale della formazione reticolare [206]. Nel rombencefalo molti dei neuroni prodotti restano in prossimità della loro sede di origine e si aggregano in nuclei periventricolari. Ciò si verifica per i nuclei somatomotori del IV, VI e XII, per il nucleo viscerosensoriale del tratto solitario, e per i nucleo somatosensoriali cocleari e vestibolari. Altre cellule si allontanano dalla superficie ventricolare

per raggiungere la loro sede definitiva dopo una breve o lunga migrazione radiale o tangenziale. I nuclei branchiomotori del VII e del IX+X+XI (nucleo ambiguo) sono il prodotto di migrazioni radiali (Fig. 2.13 B), ed è stato dimostrato che le cellule destinate al nucleo del faciale migrano verso l’esterno strettamente addossate alle fibre della glia radiale [204]. Va notato, comunque, che i motoneuroni del faciale, prima di migrare perifericamente, vanno incontro a un evidentissimo spostamento in direzione caudale da R4, dove essi originano, sino a R6, superando il primordio del nucleo dell’abducente in R5 (Fig. 2.11) [164]. Una migrazione radiale “gliofila” è stata descritta anche per le cellule del nucleo sensoriale principale del trigemino [1], ma l’esatta sede di origine di queste cellule, o di quelle che formano il nucleo spinale del trigemino, non è in realtà nota. Lo stesso vale per molte altre masse di cellule rombencefaliche. Appare corretto, a questo punto, citare Puelles [156, p. 333]: “L’analisi morfologica dovrebbe tendere a ridurre il gran numero di nuclei che fluttuano indecifrati nella consueta terra di nessuno degli atlanti convenzionali, in strutture integrate dal punto di vista dello sviluppo”. Nel rombencefalo, le migrazioni tangenziali determinano la formazione di un cospicuo numero di masse cellulari, tra cui il nucleo cuneato laterale, il nucleo del funicolo laterale, il complesso olivare inferiore, il nucleo reticolare del tegmento pontino e i nuclei pontini. Poiché tutti questi nuclei proiettano al cervelletto, nell’insieme sono indicati come nuclei precerebellari. I neuroblasti che partecipano alla formazione di questi nuclei originano dal labbro rombico, una zona proliferativa che si sviluppa lungo la linea di inserzione del tetto del quarto ventricolo (Fig. 2.14 A, B). Questi neuroblasti, lasciato il labbro rombico, si organizzano in tre correnti migratorie, le correnti extramurali anteriore e posteriore e la corrente migratoria intramurale (Figg. 2.9, 2.13 B) [2–5]. Le cellule che formano la corrente migratoria extramurale posteriore sono destinate a formare il nucleo cuneato esterno e il nucleo del funicolo laterale. Queste cellule migrano, tracciano una circonferenza lungo la parete del mielencefalo caudale e attraversano il piano mediano per continuare dorsolateralmente sul lato opposto (Fig. 2.13 B).

2 Sviluppo

A, 30 giorni 1 Quarto ventricolo 2 Placca del tetto 3 Lamina alare 4 Lamina basale 5 Solco limitante 6 Placca del pavimento 7 Ganglio nodoso 8 Tratto solitario 9 Tratto trigeminale spinale 10 Labbro rombico caudale

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B 11 Corrente migratoria extramurale posteriore 12 Nucleo del funicolo laterale 13 Nucleo cuneato laterale 14 Nucleo del tratto spinale del trigemino 15 Corrente migratoria intramurale 16 Complesso olivare inferiore 17 Via di migrazione dei neuroblasti a 18 18 Nucleo del faciale X, XII ecc. Nervi cranici

Fig. 2.13 A, B. Sviluppo del rombencefalo. A Sezione trasversale del rombencefalo di un embrione umano, riprodotta da [201]. B Sezione schematica trasversale del rombencefalo caudale di un embrione di ratto di epoca successiva, che mostra le vie migratorie tangenziali dal labbro rombico caudale e le vie di migrazione radiale che portano alla formazione del nucleo motore del VII. Basata su dati da [4, 5, 204]

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

Le cellule della corrente migratoria intramurale passano ventromedialmente attraverso la parte superficiale dello strato del mantello mielencefalico. Queste cellule restano omolaterali e contribuiscono alla formazione del complesso olivare inferiore (Fig. 2.13 B). Le cellule presenti nella grande corrente migratoria extramurale anteriore, infine, si spostano in basso e in avanti per raggiungere la regione della lamina basale del primo rombomero, dove si stabiliscono a formare i nuclei reticolari tegmentali e pontini basali (Fig. 2.9). L’esatta origine segmentale dei diversi nuclei precerebellari nell’encefalo dei mammiferi non è conosciuta, ma con un approccio sperimentale è stato stabilito che nell’encefalo aviario i nuclei pontini e quelli dell’oliva inferiore derivano, rispettivamente, da R1-6 e R7-8 [10, 28, 122, 227]. Le cellule del complesso olivare inferiore proiettano le fibre rampicanti dirette alle cellule di Purkinje, mentre i rimanenti nuclei precerebellari proiettano fibre muscoidi alle cellule dello strato dei granuli. Interessante notare che recentemente è stato stabilito che, nel topo, le cellule che proiettano fibre muscoidi e quelle che producono fibre rampicanti originano da due popolazioni progenitrici che esprimono un differente corredo genico [178]. Inizialmente, la maggior parte delle fibre rombencefaliche a decorso longitudinale occupa una posizione superficiale nella zona marginale (Fig. 2.13 A). Tuttavia, a seguito della imponente migrazione periferica dei nuclei branchiomotori, precerebellari e di altri nuclei, il semplice schema “cellule all’interno–fibre all’esterno” che caratterizza il midollo spinale embrionale (Fig. 2.12) e quello adulto (Figg. 6.6-6.10), ai livelli rombencefalici si modifica. La placca del pavimento del rombencefalo, che congiunge le lamine basali, negli stadi embrionali è ancora sottile (Fig. 2.5 B). Nelle fasi successive dello sviluppo si ispessisce e le cellule ependimali che la costituiscono si allungano a formare un setto gliale mediano, il rafe. Numerose fibre, tra cui le fibre arcuate interne dai nuclei della colonna dorsale e i nuclei sensoriali del trigemino, le fibre olivocerebellari, le fibre pontocerebellari e le fibre acustiche secondarie, decussano attraverso il rafe nella metà controlaterale. Le cellule che originano dalle zone mediali di entrambe le lamine basali migrano in direzione ventromediale a formare i nuclei del rafe. La placca del tetto del rombencefalo inizialmente

forma una sottile tela ependimale. A circa sei settimane di vita, le pieghe di questa tela, a orientamento trasversale, si approfondiscono verso l’interno a formare il plesso coroideo del IV ventricolo (Fig. 2.6).

Cervelletto Il cervelletto origina dalle aree rostrali delle lamine alari del rombencefalo. I suoi primordi bilaterali, che sono per la prima volta identificabili all’inizio del secondo mese (Fig. 2.14 A), derivano principalmente dal primo rombomero [183, 227], ma anche il neuromero dell’istmo contribuisce alla formazione del cervelletto [143] (Fig. 2.11). All’inizio, i primordi bilaterali del cervelletto sono orientati in modo da formare un angolo di circa 90° (Fig. 2.14 A), ma, a seguito dell’accentuazione della flessura pontina, questo angolo aumenta gradualmente. Al termine del secondo mese, i primordi cerebellari insieme formano un bordo a orientamento trasversale, allungato attraverso la parte rostrale del quarto ventricolo (Fig. 2.14 B). Durante lo stesso periodo, i primordi cerebellari si ispessiscono a seguito della formazione di due dilatazioni allungate, una intraventricolare e una extraventricolare (Figg. 2.4 B, 2.14 B). Le dilatazioni intraventricolari rapidamente aumentano di grandezza e le loro superfici mediali, che all’inizio sono separate da un profondo solco, giungono a contatto e si fondono [70, 86]. Grazie a questa fusione, i primordi cerebellari dei due lati si trasformano in un unico primordio cerebellare. Questo primordio cerebellare rostralmente è connesso con la regione tettale del mesencefalo dal velo midollare anteriore, formato dalla placca del tetto del neuromero dell’istmo (Figg. 2.6, 2.15). Caudalmente, si assottiglia nell’epitelio del tetto del IV ventricolo, e lateralmente si continua direttamente con la restante parte del rombencefalo. Qui si sviluppano i tre peduncoli, inferiore, medio e superiore, composti dalle fibre afferenti ed efferenti del cervelletto. Il cervelletto umano adulto possiede una cortex disposta in superficie, mentre la sua parte periventricolare è occupata da una serie di nuclei disposti in direzione mediolaterale (Fig. 2.16 G). La cortex e i nuclei sono separati da uno strato di fibre (Figg. 5.22, 5.23).

2 Sviluppo

6 sett

33

8 sett

15 sett

1 Labbro rombico rostrale 2 Labbro rombico caudale 3 Mesencefalo 4 Vescicole telencefaliche 5 Istmo 6 Abbozzo cerebellare 7 Rombomeri 8 Fossa romboide 9 Espansione cerebellare extraventricolare 10 Espansione cerebellare intraventricolare 11 Recesso laterale del quarto ventricolo 12 Plesso coroideo 13 Tetto ependimale del IV ventricolo

14 Apertura mediana 15 Fessura posterolaterale 16 Fessura seconda 17 Fessura prepiramidale 18 Declive + folium vermis + tuber vermis 19 Piramide 20 Uvula 21 Nodulo 22 Tonsilla 23 Paraflocculo 24 Flocculo 25 Emisfero cerebellare 26 Tubercolo gracile 27 Tubercolo cuneato IV Nervo trocleare

Fig. 2.14 A–C. Proiezioni dorsali del tronco encefalico e del cervelletto umano durante lo sviluppo a 6 settimane (A), 8 settimane (B) e 15 settimane (C). A e B sono basate su [70]; C è modificata da [55]

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

A, 8 sett

B, 10 sett

C, 12 sett

D, 14 sett

E, 15 sett

1 Matrice ventricolare 2 Strato mantellare 3 Strato granulare esterno 4 Nuclei cerebellari profondi 5 Strato di Purkinje 6 Strato granulare interno 7 Velo midollare superiore 8 Fessura posterolaterale

F, 18 sett

9 Fessura prima 10 Fessura seconda 11 Fessura prepiramidale 12 Fessura preculminata 13 Fessura precentrale 14 Lingula 15 Lobo centrale 16 Culmen

17 Declive 18 Folium vermis 19 Tuber vermis 20 Piramide 21 Uvula 22 Nodulo 23 Velo midollare inferiore

Fig. 2.15 A–F. Sezioni sagittali del cervelletto durante lo sviluppo a 8 settimane (A), 10 settimane (B), 12 settimane (C), 14 settimane (D), 15 settimane (E) e 18 settimane (F). Principalmente basate su [105]

2 Sviluppo

A, 8 sett

B, 13 sett

1 Matrice ventricolare 2 Strato mantellare 3 Strato marginale 4 Labbro rombico 5 Strato granulare esterno

C, 20 sett

D, 25 sett

E, 30 sett

F, 40 sett

35

G, 7 p.n.m.

6 Nuclei cerebellari profondi 7 Strato di Purkinje 8 Strato granulare interno 9 Lamina dissecans 10 Strato molecolare

Fig. 2.16 A–G. Riassunto semischematico dell’istogenesi del cervelletto umano a 8 settimane (A), 13 settimane (B), 20 settimane (C), 25 settimane (D), 30 settimane (E), 40 settimane (F) e 7 mesi dopo la nascita (G). Le frecce indicano le principali direzioni della migrazione cellulare. p.n.m., mese postnatale; lo strato granulare esterno e i suoi derivati sono rappresentati in rosso. Basata su [47]

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

Queste fibre si estendono nei lobuli e nei folia cerebellari a formare l’arbor vitae. La cortex cerebellare, che presenta una struttura uniforme, risulta composta da uno strato molecolare esterno povero di cellule, uno strato intermedio formato dai grandi soma piramidali delle cellule di Purkinje e da uno strato profondo composto da cellule fortemente addensate, i piccoli elementi dei granuli (Fig. 2.16 G). Le cellule di Purkinje, che rappresentano gli unici elementi di efferenza della cortex cerebellare, proiettano i loro assoni ai nuclei cerebellari profondi. Nell’insieme, sono descritte come proiezione corticonucleare. I piatti alberi dendritici orientati nel piano sagittale delle cellule di Purkinje si sviluppano nello strato molecolare. Oltre alle cellule di Purkinje e alle cellule dei granuli, la cortex cerebellare contiene tre tipi di interneuroni, le cellule stellate e le cellule dei canestri, disposte nello strato molecolare, e le cellule del II tipo di Golgi, che si trovano nella parte più superficiale dello strato granulare. Tutti i neuroni cerebellari, a eccezione delle cellule dei granuli, sono di natura inibitoria. La cortex cerebellare riceve due tipi di afferenze: le fibre rampicanti, che originano dal complesso olivare inferiore, e le fibre muscoidi, che originano dai restanti nuclei precerebellari. Le fibre rampicanti contraggono sinapsi con i segmenti prossimali degli alberi dendritici delle Purkinje. Le fibre muscoidi si ramificano nello strato dei granuli, dove esse contraggono sinapsi con i dendriti delle cellule dei granuli. Gli assoni degli elementi dei granuli ascendono nello strato molecolare, dove si dividono in fibre parallele a orientamento trasversale. Ciascuna fibra parallela contrae contatti sinaptici con numerose cellule di Purkinje. Due zone germinali, la matrice ventricolare e lo strato granulare esterno, sono coinvolte nell’istogenesi del cervelletto [27, 58, 61, 77, 171, 190, 226, 227] (Figg. 2.15, 2.16). La matrice ventricolare del cervelletto risulta particolarmente attiva durante il secondo e terzo mese. Questa zona produce le cellule dei nuclei cerebellari profondi e le cellule di Purkinje, in quest’ordine. I primordi dei nuclei originano dall’intera placca cerebellare e si aggregano rostrolateralmente grazie a una migrazione tangenziale. Sono identificabili per la pri-

ma volta come masse distinte alla decima settimana. Le cellule di Purkinje cominciano a essere prodotte quando i neuroni nucleari migrano; queste cellule prima si accumulano in ambito periventricolare, successivamente migrano radialmente nella sovrastante cortex cerebellare. Circa alla decima settimana, lo strato di Purkinje si presenta come una concentrazione di neuroblasti nella zona esterna dello strato del mantello (Fig. 2.16 B). Nelle successive fasi dello sviluppo, gli elementi di Purkinje lentamente maturano e lo strato di Purkinje, che inizialmente era composto da più strati di cellule, gradatamente si assottiglia, sino a divenire un monostrato di cellule intercalate che caratterizza il cervelletto maturo (Fig. 2.16 B–G). È importante ricordare (vedi sotto) che, durante la fase precoce dello sviluppo fetale, lo strato primordiale di Purkinje mostra delle evidenti interruzioni e, pertanto, ha un aspetto frammentato. Oltre alle cellule di Purkinje e a quelle dei nuclei cerebellari, gli interneuroni corticali, le cellule stellate, quelle dei canestri e le cellule del II tipo del Golgi originano tutte in una fase successiva dalla matrice ventricolare [59] o da progenitori liberi disposti nella sostanza bianca. La seconda zona germinativa del cervelletto origina dalla porzione rostrale, metencefalica, del labbro rombico (Figg. 2.9, 2.14 A, B). Dalla decima settimana in poi le cellule del labbro rombico migrano in direzione rostrale attraverso la parte più esterna della zona marginale per formare lo strato granulare esterno. Mentre la matrice ventricolare cerebellare decresce al termine del terzo mese, lo strato granulare esterno resta mitoticamente attivo quasi fin dopo la nascita. Durante questo periodo proliferativo protratto, lo strato granulare esterno rapidamente si espande e produce un enorme numero di neuroblasti destinati a formare lo strato granulare interno. (Le cellule granulari del cervelletto rappresentano i neuroni più numerosi nel sistema nervoso centrale umano; secondo alcune stime [101], circa l’80–85% di tutti i neuroni umani è rappresentato dalle cellule dei granuli cerebellari). Al termine della loro ultima mitosi, i progenitori delle cellule dei granuli diventano bipolari ed emettono due processi, orientati parallelamente all’asse maggiore dei folia. Poi si sviluppa un altro processo che cresce in direzione centrale. Il nucleo e il circostante citoplasma si spostano in questo processo e il soma della cellula ora assume un aspetto fusiforme a orientamento radiale.

2 Sviluppo

Infine, i neuroblasti orientati in direzione radiale migrano in profondità per costituire lo strato granulare interno (o definitivo) (Fig. 2.16 C-G). Durante il loro transito attraverso lo strato marginale, i soma fusiformi assumono la guida, “trascinando” i loro prolungamenti; il processo radiale resta dietro di essi. Durante tutta la migrazione verso l’interno, le cellule progenitrici dei granuli sono guidate dai lunghi processi radiali delle cellule di Bergmann [133, 168, 190]. Durante la gran parte del periodo fetale, gli strati di Purkinje e lo strato interno dei granuli sono separati da una struttura con scarse cellule, la lamina dissecans (Fig. 2.16 C–E). I processi morfogenetici di maggiore peso durante lo sviluppo postembrionale del cervelletto sono rappresentati dall’espansione extraventricolare e dalla formazione di pieghe della sua superficie esterna (Figg. 2.6, 2.15 B–F), che si realizza parallelamente alla formazione del definitivo strato granulare interno dallo strato granulare esterno. Durante la crescita extraventricolare, le parti laterali del primordio cerebellare (i futuri emisferi cerebellari) si espandono rapidamente, mentre la porzione mediana interposta (il futuro verme cerebellare) in qualche modo ritarda. A seguito di questa crescita differenziale, al termine del quarto mese, il primordio cerebellare assume una tipica forma a manubrio (Fig. 2.14 C). La formazione di pieghe sulla superficie esterna del cervelletto determina lo sviluppo di lobi, lobuli e folia, come anche la formazione di numerose scissure interposte (Figg. 2.6, 2.15 C–F, 3.8). Questi processi non saranno descritti qui in dettaglio. Qui è sufficiente ricordare che le scissure nella parte anteriore del cervelletto, inclusa la fissura prima, si sviluppano prima nella regione del verme e poi si estendono lateralmente. Nelle regioni posteriori del cervelletto gran parte delle scissure si sviluppa indipendentemente nel verme e negli emisferi, e a volte esse confluiscono solo in epoche successive. Questa modalità di sviluppo è seguita anche dalla fissura posterolaterale, che forma il confine approssimativo tra il vestibolocerebellum caudale e il corpo somestesico del cervelletto [22, 104, 106, 107]. La formazione di pieghe e di scissure determina un notevole aumento dell’area della superficie del cervelletto. L’area di questa superficie è circa 150 mm2 in un feto di 4 mesi, ma

37

raggiunge i 66 000 mm2 nell’adulto [212]. A causa dell’orientamento trasverso delle pieghe e delle scissure cerebellari l’area della superficie cerebellare si estende principalmente in direzione rostrocaudale. L’appiattita ed estesa superficie del cervelletto umano adulto ha un’estensione rostrocaudale massima di 120 cm e un’ampiezza trasversa massima di soli 17 cm [24]. Sebbene la presenza di pieghe ad andamento trasverso rappresenti la caratteristica esterna più prominente del cervelletto umano (Fig. 3.11), studi odologici, fisiologici e di chemoarchitettura hanno dimostrato in maniera definitiva che questo organo è fondamentalmente composto da un numero di compartimenti longitudinali o moduli. (Per rassegna, vedi [217, 218]). Ciascun compartimento contiene una serie di cellule di Purkinje e il corrispondente settore di nuclei cerebellari a disposizione mediolaterale. Le cellule di Purkinje proiettano nel loro proprio settore di nuclei profondi e le fibre rampicanti, che originano dal complesso olivare inferiore, proiettano secondo uno schema altamente ordinato a entrambe le componenti corticale e nucleare dei moduli cerebellari. L’organizzazione longitudinale a zone si presenta chiaramente durante lo sviluppo del cervelletto. Infatti, Korneliussen [93, 94] ha osservato che, durante lo sviluppo primitivo delle cellule progenitrici delle Purkinje e delle cellule dei nuclei profondi, si formano quattro addensamenti disposti in direzione mediolaterale nello strato omogeneo del mantello cerebellare. Kappel [86] ha studiato l’aggregazione regionale delle future cellule di Purkinje in embrioni e feti della scimmia rhesus. Le sue ricostruzioni hanno rivelato che gli elementi di Purkinje sono disposti in cinque zone principali orientate secondo un asse longitudinale (designate come I, II, III, “X” e IV), e che due di queste zone (II e IV) possono essere ulteriormente suddivise (Fig. 2.17 A). Inoltre, ha trovato che esiste una stretta relazione topica tra le zone in sviluppo delle Purkinje e (parti dei) i nuclei cerebellari profondi. Osservazioni simili sono state riportate per i feti umani [216] (Fig. 2.17 B). Molto probabilmente, alcune delle zone longitudinali nella scimmia rhesus e nei feti umani possono corrispondere alle serie di innalzamenti rotondeggianti, o “foci”, descritti da Langelaan [103] nella regione del verme del cervelletto di feti umani di 3-5 mesi (Fig. 2.17 C).

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

Fig. 2.17 A–C. Caratteristiche dell’organizzazione zonale longitudinale nel cervelletto durante lo sviluppo. A Ricostruzione grafica di una proiezione dorsale degli aggregati delle future cellule di Purkinje in un feto di scimmia rhesus di 70 giorni. B Ricostruzione grafica di una proiezione anteriore di gruppi di possibili cellule di Purkinje in un feto umano di 65 mm (cefalopodalico). C Proiezione dorsale di un cervelletto umano al termine del terzo mese o inizio del quarto. A, B e C sono state riprodotte, rispettivamente, da [86], [216] e [103]. Per la spiegazione dei simboli, vedi testo

2 Sviluppo

Recenti analisi di biologia molecolare (per rassegna, vedi [60, 146]) hanno rivelato che anche nel cervelletto è espressa una varietà di marker molecolari in specifici aggregati disposti in direzione mediolaterale.

Mesencefalo Il mesencefalo rappresenta l’unica parte dell’encefalo che si sviluppa direttamente da una vescicola encefalica primaria. Per gran parte del periodo embrionale, la vescicola mesencefalica dalle pareti sottili appare fortemente curva e contiene una cavità ventricolare di discrete dimensioni (Figg. 2.2 B, 2.3 B, C, 2.4), ma, nelle successive fasi dello sviluppo, le sue pareti gradatamente si ispessiscono e pertanto il ventricolo si riduce sino a formare l'acquedotto cerebrale (Figg. 2.2 C, 2.6). È stato ipotizzato che siano due segmenti neurali, i mesomeri M1 e M2, a partecipare alla formazione del mesencefalo [21, 54, 143, 152] (Fig. 2.11, Tab. 2.1), sebbene in recenti studi alcuni autori, tra cui Puelles [156, 157], affermino che non esista tale suddivisione. Nelle pareti laterali possono essere delimitate tre zone longitudinali: tegmentale mediale, tegmentale laterale e tettale [17] (Fig. 2.18). Le zone tegmentali mediale e laterale insieme formano la parte mesencefalica della lamina basale del mesencefalo, mentre la zona del tetto rappresenta la lamina alare. La relazione tra le specifiche zone del mesencefalo e quelle del rombencefalo non è del tutto chiara. Bengmark e coll. [17] e Bergquist e Källén [21] hanno riportato che le zone rombencefaliche ventrale, intermedioventrale e intermediodorsale corrispondono rispettivamente alle zone tegmentale mediale, tegmentale laterale e tettale. Secondo questi autori, la zona rombencefalica dorsale non ha un equivalente nel mesencefalo. Comunque, in ambito comparativo noi consideriamo probabile che la zona intermedioventrale sia confinata al rombencefalo [138]. Marker genici, come per esempio Nkx-6.1, di norma mostrano una precisa interruzione al confine rombomesencefalico. I nuclei oculomotori e il nucleo di EdingerWestphal si sviluppano dalla parte caudale della zona tegmentale mediale, mentre la parte rostrale

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di quella zona dà origine al nucleo di Darkschewitsch e alla parte magnocellulare del nucleo rosso. In contrasto all’opinione corrente, il nucleo trocleare origina chiaramente nel neuromero istmico (Fig. 2.11). Secondo Verney e coll. [213], la grande parte parvocellulare del nucleo rosso è di origine diencefalica. La formazione reticolare mesencefalica, il nucleo paralemniscale e la pars reticular della substantia nigra (vedi sotto) si sviluppano dalla zona tegmentale laterale. La zona tettale forma due paia di rilievi, i collicoli inferiore e superiore. I collicoli inferiori rappresentano centri di relè nella proiezione acustica, mentre i collicoli superiori servono come centri riflessi della visione. Nel collicolo superiore allo stadio di primordio si forma una zona di cellule migrate, che successivamente si divide nei tipici strati cellulari della struttura adulta (Fig. 2.18). Al termine della produzione di cellule destinate ai collicoli superiore e inferiore, lo strato della matrice della zona del tetto gradatamente si trasforma nel grigio centrale mesencefalico. Come indicato in Figura 2.11, il nucleo pretettale posteriore si sviluppa dalla parte rostrale della zona del tetto. La parte ventrale del mesencefalo embrionale contiene una cospicua zona di proliferazione medioventrale (Fig. 2.18 A). I neuroblasti che originano da questa area si diffondono ventralmente in prossimità della superficie meningea per poi migrare lateralmente attraverso la zona marginale della lamina basale mesencefalica (frecce in Fig. 2.18) [34, 56, 87, 89, 159, 213]. La massa di cellule che si sviluppa a seguito di questa notevole migrazione tangenziale rappresenta la pars compacta della substantia nigra di natura dopaminergica [213]. Le cellule GABAergiche, che formano la pars reticular della substantia nigra, originano da una fonte alquanto diversa. Questi elementi sono generati nella matrice ventricolare del tegmento laterale e migrano radialmente verso la superficie dell’encefalo [213]. Al termine del quarto mese, le fibre che discendono dalla cortex cerebrale in fase di sviluppo raggiungono il mesencefalo. All’inizio, queste fibre corticofugali da entrambi i lati formano uno stretto nastro sul versante superficiale della substantia nigra. Comunque, a seguito del pronto arrivo di nuovi assoni, queste sottili lamine aumentano rapidamente di spessore per divenire i massicci e prominenti peduncoli cerebrali (Figg. 5.16, 6.37).

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

A, 5 sett

B, 8 sett

1 Mesocele 2 Zona tettale 3 Zona tegmentale laterale 4 Zona tegmentale mediale 5 Zona di proliferazione medioventrale 6 Tratto abenulo-interpeduncolare 7 Collicolo superiore 8 Nucleo oculomotore 9 Nucleo rosso 10 Substantia nigra

Fig. 2.18 A, B. Sezioni trasverse durante lo sviluppo del mesencefalo a 5 settimane (A) e 8 settimane (B). Le frecce rosse indicano la direzione della corrente di migrazione marginale, che porta alla formazione della parte compatta della substantia nigra. Basate su microfotografie in [34] e [80]

2 Sviluppo

Prosencefalo Al termine della quarta settimana il prosencefalo appare come il limite rostrale leggermente dilatato del tubo neurale (Fig. 2.3 A). Generalmente, si conviene che il prosencefalo, proprio come altre parti dell’encefalo, presenti le placche laterali su entrambi i lati congiunte da sottili placche del pavimento e del tetto, e che le placche laterali possano essere divise in una lamina basale ventrale e in una lamina alare dorsale. Tuttavia, riguardo alle relazioni spaziali di queste diverse componenti nella parte più rostrale del nevrasse sono state espresse opinioni ampiamente divergenti. (Per rassegna, vedi [138, 165]). Recenti dati sperimentali e sull’espressione genica [156, 157, 161, 165, 213] hanno mostrato che la parte precordale rostrale della placca del pavimento termina direttamente al davanti del recesso infundibolare, e che la placca del tetto si estende per una certa distanza nella placca commissurale (Fig. 2.11). È stato già riportato che il limite tra le lamine alare e basale è segnato per tutta la lunghezza del prosencefalo da una stretta zona a nastro dove è espresso il gene Nkx-2.2. Questa striscia, che fa una marcata deflessione dorsale nella regione talamica, incrocia il piano mediale direttamente dietro il chiasma ottico (Fig. 2.11). Ne consegue che, nell’area compresa tra i limiti rostrali delle placche del pavimento e del tetto, le lamine alare e basale di entrambi i lati si continuano direttamente l’una nell’altra attraverso il piano mediano (Fig. 2.11). Nel prosencefalo si realizzano tre successivi processi di evaginazione. Le evaginazioni ottiche dirette lateralmente cominciano a svilupparsi molto precocemente, prima della chiusura del neuroporo anteriore, e rapidamente si dilatano a formare le vescicole ottiche, da cui si sviluppano gli occhi e i nervi ottici (Figg. 2.2 A, 2.3). In seguito, un’evaginazione bilaterale della parte dorsolaterale del prosencefalo, caudalmente alle vescicole ottiche, porta alla formazione degli emisferi telencefalici (Figg. 2.2 B, C, 2.3 C, 2.4, 2.5 B, C) e, da una evaginazione secondaria di entrambe le superfici emisferiche, si formano i bulbi olfattori (Figg. 2.4, 2.5 B). A seguito dell’evaginazione emisferica, la cavità ventricolare prosencefalica forma due dilatazioni laterali, i futuri ventricoli laterali. La

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restante parte del prosencefalo non forma evaginazioni. Il diencefalo si sviluppa dalla porzione caudale. La porzione più rostrale, non evaginata forma parte del telencefalo e costituisce il telencefalo impari. I nuclei preottici si sviluppano nelle sue pareti. Avvenuta la formazione degli emisferi cerebrali, la cavità del diencefalo insieme con quella del telencefalo impari costituisce il terzo ventricolo. La Figura 2.11 mostra che la chiusura rostrale del terzo ventricolo è una struttura eterogenea. Comprende nella sua costituzione una componente della lamina basale (l’area retrochiasmatica), due componenti della lamina alare (la placca chiasmatica e la sottile lamina terminalis) e la parte più rostrale della placca del tetto. Quest’ultima si ispessisce e forma la placca commissurale, nel cui ambito si formeranno le commissure tra i due emisferi (vedi sotto). I ventricoli laterali comunicano con il terzo ventricolo impari attraverso un ampio foro interventricolare. Nelle successive fasi dello sviluppo i fori interventricolari si restringono a seguito dell’espansione delle eminenze ventricolari mediali (vedi sotto). Le vescicole olfattorie, che si sviluppano sulla superficie basale degli emisferi cerebrali (Fig. 2.4), inizialmente sono dotate di un’ampia comunicazione con i ventricoli laterali. Nelle successive fasi dello sviluppo queste vescicole si allungano in direzione rostro-caudale e assumono una forma affusolata (vedi Fig. 2.23 E). La parte rostrale si ispessisce e si dilata a formare il bulbo olfattorio, mentre la porzione prossimale, o stelo, resta più sottile e si trasforma nel tratto olfattorio allungato. La cavità ventricolare nel bulbo e nel tratto olfattorio gradualmente si oblitera. Le fibre olfattorie secondarie, che originano dal bulbo olfattorio, proiettano alla cortex olfattoria o piriforme attraverso il tratto olfattorio. Nelle fasi precoci dello sviluppo il primordio di questa regione corticale occupa una posizione superficiale nella parete ventrolaterale dell’emisfero (Figg. 2.19 A, 2.20 A), ma, a seguito dell’espansione della neocortex, diverge ventralmente e in ultimo viene a disporsi sulla superficie dorsomediale del lobo temporale (Fig. 6.41). Una piccola evaginazione mediana della placca del tetto diencefalica porta alla formazione dell’epifisi (Figg. 2.5, 2.6).

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

8 sett

Fig. 2.19. Sezioni trasverse del telencefalo rostrale (A) e telencefalo caudale e diencefalo (B) di un embrione umano di circa 25 mm. Condotte su [69, 82, 100, 143, 174, 176]. Per abbreviazioni vedi Figura 2.20

2 Sviluppo

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11 sett

1 Eminenza gangliare mediale 2 Eminenza gangliare laterale 3 Parte caudale dell’eminenza gangliare 4 Capsula interna 5 Putamen 6 Nucleo amigdaloideo mediale 7 Nucleo amigdaloideo basale 8 Setto 9 Nucleo accumbens

10 Nucleo della banda diagonale 11 Formazione ippocampale 12 Neopallio 13 Placca corticale 14 Tubercolo olfattorio 15 Plesso coroideo 16 Ganglio abenulare 17 Talamo dorsale 18 Nucleo genicolato laterale dorsale

19 Zona limitans intratalamica 20 Talamo ventrale (zona incerta) 21 Nucleo genicolato laterale ventrale 22 Nucleo subtalamico 23 Ipotalamo 24 Corpo mammillare 25 Cortex piriforme 26 Pallio ventrale (corrente claustrale) 27 Confine pallio-subpalliale 28 Pallido

Fig. 2.20. Sezioni trasverse del telencefalo rostrale (A) e telencefalo caudale e diencefalo (B) di un embrione umano di circa 48 mm. Condotte su [69, 82, 100, 143, 174, 176]

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

Evaginazioni locali simili della parte rostrale, precordale della placca del pavimento danno origine a due nicchie del terzo ventricolo, i recessi mammillare e infundibolare (Fig. 2.6). La parete di quest’ultimo partecipa alla formazione della neuroipofisi. Durante il secondo mese appare, nella parte rostrale della placca del tetto, proprio dorsalmente alla placca della commissura, una piccola piega orientata a direzione trasversale (Fig. 2.5 B, C). Secondo Johnston [79], questo velum transversum, che scomparirà durante il periodo fetale, segna il limite dorsale del confine telediencefalico.

Diencefalo

Per tradizione, il diencefalo umano è suddiviso in quattro zone disposte dorsoventralmente: epitalamo, talamo dorsale, talamo ventrale e ipotalamo (Figg. 2.19 B, 2.20 B). Questa suddivisione, frutto degli studi di anatomia comparata di Herrick [63], divenne subito ampiamente condivisa e applicata al diencefalo embrionale umano [50, 96, 100, 174]. Nei loro studi ontogenetici sul diencefalo umano, Kahle [81] e Richter [176, 177] hanno distinto cinque, e non quattro, zone longitudinali. Secondo questi autori, la zona extra, il subtalamo, si interpone tra il talamo ventrale e l’ipotalamo. La zona epitalamica dà origine ai nuclei abenulari e alla ghiandola pineale (epifisi). I nuclei abenulari ricevono le loro principali afferenze dalle strutture limbiche (setto e ipotalamo), attraverso la stria midollare. Questo sistema di fibre passa lungo la tenia del talamo, ovvero la linea di inserzione della placca del tetto a livello diencefalico (Fig. 2.11). La principale via efferente dei nuclei abenulari è rappresentata dal tratto abenulo-interpeduncolare (anche noto come fascicolo retroflesso o fascio di Meynert), che discende dritto alla base del mesencefalo, per poi terminare principalmente nel nucleo interpeduncolare (Fig. 2.11). I nuclei abenulari, la stria midollare e il tratto abenulo-interpeduncolare si sviluppano precocemente. Tutte queste strutture possono essere

chiaramente distinte prima del termine del secondo mese [96, 228]. Il talamo dorsale occupa all’inizio solo una stretta striscia della parete diencefalica [174]. Comunque, nelle successive fasi dello sviluppo questo inconsistente primordio cresce e si differenzia in un enorme complesso nucleare, noto come talamo. Il talamo costituisce la principale stazione di trasmissione delle informazioni subcorticali dirette al telencefalo. Stabilisce imponenti e reciproche connessioni con la cortex cerebrale e lo striato. A seguito dell’espansione del primordio talamico questa struttura, come anche le strutture adiacenti, si deforma, come risulta evidente dai seguenti punti. 1. I nuclei abenulari sono disposti caudalmente. Di conseguenza, la stria midollare diviene estremamente lunga e il tratto abenulointerpeduncolare mostra una netta flessura (Fig. 7.1). Infatti, l’ultimo tratto è chiaramente “retroflesso” solo negli umani e nei primati, ovvero nei mammiferi dotati di un talamo notevolmente espanso. 2. L’espansione dello stesso talamo e delle connessioni talamotelencefaliche determinano un’espansione e una modificazione dell’orientamento del piano di confine tra il diencefalo e il telencefalo. Negli stadi embrionali primitivi, questo piano è più o meno orientato in direzione trasversale, ma gradatamente assume un orientamento pressoché longitudinale (Fig. 2.2). Le fibre afferenti ed efferenti che connettono il talamo con il telencefalo si raccolgono nella parte ventrale della zona di contatto espansa telediencefalica a formare il cosiddetto peduncolo emisferico. Rostrolateralmente, questo fascio di fibre è in diretta continuazione con la capsula interna (vedi sotto), e caudalmente con il pes pedunculi (o crus cerebri). 3. La primitiva superficie laterale embrionale libera del talamo ruota per divenire la superficie caudale (Figg. 2.2, 2.21) [69, 188]. Questa apparente scomparsa della parete laterale libera del talamo è accompagnata da un notevole spostamento in direzione caudale dell’abbozzo del nucleo genicolato laterale dorsale (Fig. 2.2). Nelle successive fasi dello sviluppo, la cospicua crescita del pulvinar, ovvero la parte più caudale del talamo, porta a un ulteriore spostamento in direzione ventrale del nucleo genicolato dorsale laterale [172].

2 Sviluppo

4. La superficie dorsale del talamo in crescita termina dorsomedialmente a livello della sottile tenia del talamo, ove si inserisce il tetto coroideo del terzo ventricolo. Quest’ultimo, rostralmente, si continua a livello del forame interventricolare con una sottile parte epiteliale della parete mediale degli emisferi telencefalici che si estendono caudalmente. Questa struttura epiteliale, che dà origine al plesso coroideo dei ventricoli laterali, rappresenta un parte allungata e molto deformata della placca del tetto, che durante il processo di evaginazione viene attratta negli emisferi telencefalici. Nell’adulto, essa raggiunge quasi l’apice del lobo temporale. Come sarà descritto in dettaglio in seguito, il talamo propriamente detto, o talamo dorsale, è separato dalla regione prosencefalica, nella quale si realizza l’evaginazione degli emisferi telencefalici, dal talamo ventrale o pretalamo. La parte dorsale di questa struttura interposta è nota coma eminenza talamica (Fig. 2.11). Il tetto coroideo del terzo ventricolo si inserisce all’eminenza talamica, essendo la sua tenia in diretta continuazione con quella propria del talamo. La porzione caudale dell’eminenza talamica morfologicamente forma un protrusione sul lato posteriore del forame interventricolare, mentre la sua parte rostrale morfologicamente è ripiegata caudolateralmente e attratta negli emisferi in sviluppo. Questo importante evento morfogenetico spiega per quale motivo una parte tradizionalmente diencefalica del prosencefalo confini direttamente sui ventricoli laterali, considerati tradizionalmente puramente telencefalici. In letteratura questi rapporti sono generalmente “spiegati” ipotizzando che, durante l’ontogenesi, una sottile parte membranosa della parete telencefalica aderisca alla superficie dorsale del confinante talamo, formando in tal modo la cosiddetta lamina affixa. Comunque, ora sembra che questa struttura non esista. Il territorio in questione, che è chiaramente visibile nelle Figure 3.10, 3.12, 3.17 e 5.29, rappresenta in realtà la superficie del territorio pretalamico, interposto tra il talamo propriamente detto e gli emisferi cerebrali [158]. 5. Come sarà discusso successivamente in questo capitolo, la forma delle zone talamica ventrale e subtalamica risulta anche fortemente influenzata dalla crescita del talamo dorsale. La differenziazione del talamo dorsale inizia

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successivamente e progredisce lentamente paragonata allo sviluppo del talamo ventrale e dell’ipotalamo. Durante la seconda metà del secondo mese e la prima metà del terzo mese, l’abbozzo talamico è caratterizzato dalla presenza di un’ampia e compatta zona ventricolare, uno strato mantellare ricco di cellule e una stretta zona marginale (Fig. 2.19 B). La parte più superficiale della zona del mantello è occupata da uno strato di cellule densamente addossate, la placca talamica [96]. Il nucleo genicolato laterale dorsale, che si differenzia molto prima degli altri nuclei talamici, si sviluppa da questa placca [172]. L’abbozzo del talamo dorsale mostra un considerevole programma proliferativo. Le figure mitotiche sono ammassate lungo la sua superficie ventricolare, anche se molte di queste si ritrovano anche lontano dalla superficie ventricolare, in tutta la zona ventricolare compatta. Tali mitosi, non disposte in superficie, sono particolarmente numerose nella parte dorsocaudale del talamo, che rappresenta l’area che dà origine al più grande e maggiormente popolato dei nuclei del talamo [193]. Pertanto, la zona ventricolare talamica combina le caratteristiche di una classica matrice ventricolare (migrazione nucleare intercinetica) con quelle della matrice subventricolare (proliferazione in situ). Solo grazie a questa combinazione l’abbozzo talamico è in grado di produrre l’enorme numero di cellule necessarie per l’imponente complesso nucleare talamico [193]. Un simile meccanismo di sviluppo si osserva nelle altre aree del SNC in cui è prodotto un numero particolarmente grande di neuroni, come nel corno dorsale del midollo spinale, nel neopallio e nei primordi striatali [192, 194, 195, 197, 198]. Durante la seconda metà del terzo mese, la zona ventricolare talamica rapidamente si riduce di spessore, e per la fine di questo mese la sua attività proliferativa volge alla fine (Fig. 2.20 B) [80, 172]. Durante lo stesso periodo, l’abbozzo talamico si ingrandisce per divenire una grande massa di cellule, anche se ancora completamente indifferenziate (Fig. 2.20 B). La zona ventricolare diencefalica rappresenta la principale, ma non l’unica, fonte di neuroni talamici.

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

Le ricerche di Rakic e coll. [111, 112, 172, 190] hanno mostrato che il talamo umano, allorquando l’attività mitotica diencefalica è cessata, riceve un massiccio flusso di neuroblasti dall'eminenza gangliare, ovvero una zona proliferativa nel telencefalo basale. Questi elementi formano una compatta corrente diretta medialmente, designata come corpo gangliotalamico. I suoi componenti cellulari, tutti GABAergici, contribuiscono all’espansione di quei nuclei talamici che proiettano specificatamente alla cortex associativa, ovvero i nuclei mediale e pulvinar. Questo notevole ulteriore supplemento di neuroni perviene al talamo durante un prolungato periodo dello sviluppo fetale, che va dalla 15° alla 34° settimana [112]. Una simile corrente migratoria telediencefalica non è stata identificata nell’encefalo della scimmia macaco durante lo sviluppo, né in altre specie di mammiferi sino a oggi studiate [112]. Una questione interessante, e ancora completamente irrisolta, è come queste cellule in migrazione attraversino, nel loro percorso verso il talamo dorsale, il territorio talamico ventrale interposto. La differenziazione nucleare del talamo dorsale comincia alla fine del terzo mese, 2 mesi dopo la maggior parte dei nuclei talamici adulti è facilmente individuata. Il nucleo centrale mediano compare poco dopo il nucleo genicolato laterale dorsale e l’espansione del pulvinar avviene relativamente più tardi [96, 172]. Nelle prime fasi dello sviluppo, il talamo ventrale o pretalamo occupa un considerevole settore della parete del diencefalo (Fig. 2.19 A) [50, 174]. La sua zona della matrice, che non raggiunge mai lo spessore di quella del talamo dorsale, per il termine della decima settimana risulta completamente vuota [80]. I talami dorsale e ventrale sono separati da una striscia priva di cellule, la zona limitans intratalamica (Fig. 2.19 A). In questa zona si sviluppa la lamina midollare esterna. Una simile zona limitante, ma meno cospicua, separa il talamo ventrale dal subtalamo e formerà il fascicolo talamico. La colonna di sostanza grigia posta tra queste due zone limitanti rappresenta il primordio talamico ventrale (Fig. 2.19 B), da cui traggono origine il nucleo genicolato laterale ventrale, la zona incerta e il nucleo reticolare, nuclei i cui neuroni sono per la maggior parte GABAergi-

ci (Fig. 2.20 B). Questi nuclei si differenziano precocemente e sono già chiaramente identificabili nella seconda metà del terzo mese, periodo nel quale il talamo dorsale è ancora rappresentato da un primordio indifferenziato (Fig. 2.20 B). A seguito dell’espansione del complesso nucleare talamico, il nucleo reticolare è trasformato in una sottile valva di neuroni che coprono questo complesso rostralmente, lateralmente e ventralmente (Fig. 6.37). Il subtalamo, caratterizzato da un precocissimo declino della sua matrice ventricolare, dà origine al nucleo subtalamico e, secondo Kahle [81] e Richter [176, 177], anche alle parti interne ed esterne del globo pallido. Questi autori hanno riportato che gli abbozzi di queste tre masse cellulari all’inizio mostrano un’organizzazione caudorostrale (Fig. 2.21 A, B), ma che, a seguito dell’espansione del talamo, questo orientamento gradatamente si modifica in un orientamento di tipo approssimativamente trasversale (Fig. 2.21 C–E). Nelle successive fasi dello sviluppo, è stato osservato che i due primordi del pallido si uniscono con il putamen primordiale a formare il nucleo lentiforme. Recenti studi sullo schema dell’espressione genica nel topo (in particolare quella di Nkx2.1) hanno dimostrato definitivamente che il globo pallido deriva da un primordio completamente telencefalico [123]. Nel ratto, è stato descritto che una zona germinativa disposta caudalmente al recesso mammillare è responsabile della formazione dei neuroni del nucleo subtalamico. Da questa sede di origine, i neuroni migrano prima radialmente e poi tangenzialmente e dorsalmente lungo la zona marginale del diencefalo ventrale [121], in profondità rispetto al peduncolo in via di sviluppo. L’interpretazione del subtalamo come entità diencefalica separata non è generalmente accettata. Kuhlenbeck [100] ha incluso l’intera zona subtalamica nell’ipotalamo e secondo diversi autori che recentemente hanno utilizzato tecniche di genetica molecolare [157, 166], il globo pallido è di origine telencefalica piuttosto che diencefalica. L’ipotalamo costituisce la parte più ventrale del diencefalo, di cui forma il pavimento, e contribuisce allo sviluppo delle pareti laterali del terzo ventricolo.

2 Sviluppo

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orale

A 2 mesi

caudale

B 3 mesi

D 5 mesi

C 4 mesi

E 6 mesi

Fig. 2.21 A–E. Sviluppo del diencefalo e parti adiacenti del telencefalo, come rilevato in una serie di embrioni umani di età che varia dal secondo (A) al sesto mese (E). Le strutture raffigurate sono proiettate su di un piano orizzontale. L’abbozzo del diencefalo è riprodotto grigio chiaro e le superfici esterne sono riprodotte da linee spesse. Le frecce indicano la transizione dalla superficie diencefalica alla parete emisferica mediale. Triangoli neri indicano il nucleo subtalamico; cerchi vuoti in rosso, la parte interna del globo pallido; cerchi pieni, la parte esterna del globo pallido. Il putamen è indicato dal colore rosa. Modificata da [176]

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Il suo limite superiore è segnato sulla superficie ventricolare da un solco poco profondo, il solco ipotalamico (Fig. 3.8). Gilbert [50] ha descritto nell’ipotalamo di un embrione di 9,5 mm quattro regioni organizzate in direzione caudorostrale: la regione mammillare, la regione premammillare, una densa banda di cellule, che ha designato come corda ipotalamica, e la regione preottica. Nelle successive fasi dello sviluppo la corda ipotalamica si differenzia in diverse masse cellulari, inclusi i nuclei ipotalamici anteriore, ventromediale e laterale. Per un'aggiornata e dettagliata analisi dell’ontogenesi dell’ipotalamo umano, ci riferiamo a Koutcherov e coll. [97]. Al momento è sufficiente riportare che secondo questi autori, i primordi della maggior parte dei nuclei ipotalamici possono essere identificati a partire dalla fine del terzo mese, le aree ipotalamiche laterale e posteriore come anche i nuclei sopraottico e paraventricolare [96] si differenziano precocemente (9 settimane), mentre il nucleo soprachiasmatico non può essere identificato prima della 23° settimana [97].

Telencefalo Gli emisferi telencefalici possono essere suddivisi in un pallio dorsale e un subpallio ventrale. Il subpallio comprende una piccola zona mediale o settale e una più estesa zona laterale. Durante il secondo mese, le pareti del subpallio laterale cominciano a ispessirsi e a formare una sporgenza intraventricolare da entrambi i lati. Un solco ventricolare divide la parte rostrale di questa protrusione allungata nelle eminenze gangliari mediale e laterale (Figg. 2.19, 2.20). L’eminenza gangliare laterale dà origine al nucleo caudato e al putamen, mentre il globo pallido si sviluppa dall’eminenza gangliare mediale. Il complesso amigdaloideo origina per gran parte dalla parte caudale indivisa della protrusione intraventricolare. Le cellule prodotte nell’eminenza gangliare laterale inizialmente formano un singolo primordio striatale. Comunque, nelle successive fasi dello sviluppo, un numero crescente di fibre corticofughe e corticipete attraversa questo primordio. Queste fibre, che insieme formano un com-

patto strato di sostanza bianca, noto come la capsula interna, separano il nucleo caudato periventricolare dal putamen disposto perifericamente (Fig. 2.20 A). Le cellule destinate a formare il globo pallido migrano in direzione ventro–laterale dalla zona della matrice dell’eminenza gangliare mediale e si dispongono medialmente a quelle del putamen primordiale. Nell’encefalo adulto il putamen e il globo pallido insieme formano un complesso distinto, identificabile macroscopicamente: il nucleo lentiforme (Figg. 5.7, 6.38). I nuclei caudato e lentiforme insieme costituiscono i gangli della base. A livello del forame intraventricolare, la superficie mediale dell’eminenza gangliare mediale forma una parte della parete del terzo ventricolo (Fig. 2.11). È stato già riferito che, su questa base, diversi autori [100, 176, 177] considerano il globo pallido una struttura di origine diencefalica. Va notato che nella struttura delle eminenze gangliari si può identificare una zona subventricolare particolarmente ben sviluppata [195, 197]. In queste eminenze che, come già detto, danno origine ai gangli della base, al termine del secondo mese, sulla superficie esterna della matrice ventricolare si forma una zona di cellule in proliferazione. Durante il terzo mese, questa zona subventricolare diviene una proprietà prominente dei primordi striatali e gradatamente assume il ruolo della matrice ventricolare quale maggior sito di attività mitotica. Dopo il quarto mese, questa zona gradatamente scompare. L’esile strato sottoventricolare osservato negli ultimi stadi delle vita fetale e nei primi stadi della vita postnatale, che principalmente è coinvolto nella produzione di elementi della macroglia, è considerato come un residuo di questo cospicuo compartimento diretto alla produzione di neuroni. Mentre numerosi neuroni durante lo sviluppo si dispongono nella zona periventricolare nel subpallio, nel pallio i neuroblasti migrano via da questa zona e vengono incorporati nelle formazioni corticali disposte in superficie. Tre di tali formazioni possono essere chiaramente identificate: la cortex ippocampale mediale, la neocortex dorsale e la cortex piriforme ventrolaterale (Figg. 2.19, 2.20). I neuroblasti palliali migrano perifericamente lungo i processi dei gliociti ependimali [169, 171].

2 Sviluppo

Negli emisferi cerebrali primitivi queste fibre mostrano un orientamento radiale. Comunque, nelle fasi successive dello sviluppo, le fibre ependimogliali nella regione striatale perdono il contatto con la superficie meningea e quelle che originano dalla parte laterale adiacente della superficie ventricolare piegano ventralmente in contemporanea alla comparsa della cortex primordiale. Pertanto, i processi ependimali seguono un tragitto curvo che circoscrive l’abbozzo striatale. Data la stretta associazione tra le fibre ependimali e la migrazione dei neuroblasti palliali, questi processi gliali non solo svelano le modificazioni formali nella parete laterale dell’emisfero, ma indicano anche la notevole strada che i neuroblasti destinati alla cortex piriforme seguono per raggiungere la loro sede definitiva [132, 198] (vedi Fig. 2.25). In tutte le parti del pallio si formano zone di cellule migrate, ma una compatta placca corticale diviene evidente solo nel neopallio, cioè la regione in cui si sviluppa la neocortex (Figg. 2.10 J, 2.19, 2.20). La formazione ippocampale adulta risulta composta da tre strati: uno strato cellulare intermedio, chiuso tra uno strato plessiforme interno e uno esterno (Figg. 6.35-6.37). Parimenti, la cortex piriforme risulta composta da tre strati: uno strato profondo che mostra una moderata densità cellulare, uno strato intermedio composto da corpi neuronali densamente stipati, e uno superficiale plessiforme o strato zonale (Fig. 6.41). Al contrario, la neocortex risulta composta di sei strati e, come già detto, tutti gli strati, a eccezione di quello più superficiale, originano dalla placca corticale (Fig. 2.10 J, K). L’espansione delle vescicole telencefaliche evaginate, che porta alla formazione degli enormi emisferi cerebrali, inizia alla quinta settimana (Fig. 2.3 C) e continua costantemente per tutto lo sviluppo. Lo sviluppo, la crescita e la differenziazione della neocortex rappresentano senza ombra di dubbio la forza che guida questa espansione. Le vescicole telencefaliche si dilatano rostralmente, dorsalmente e caudalmente. Lo sviluppo in direzione rostrale, oltre il livello della lamina terminalis, e dorsale, oltre la placca del tetto, porta le pareti mediali di ciascuna vescicola in contatto (Fig. 2.5 C). Le vescicole telencefaliche, o successivamente gli emisferi cerebrali, espandendosi all’indietro, si estendono sopra il diencefalo

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(Fig. 2.4), il mesencefalo (Fig. 2.2 C) e in ultimo anche il cervelletto (Fig. 3.7). La crescita del neopallio non solo porta a una globale espansione telencefalica, ma coinvolge anche la rotazione delle porzioni rostrali e caudali degli emisferi cerebrali attorno a un asse trasversale. La rotazione rostrale determina uno spostamento in senso caudale della sede di inserzione dei tratti olfattori. La rotazione caudale porta alla formazione dei lobi temporali. La Figura 2.22 illustra come l’espansione e la risultante curvatura della neocortex determini la forma del ventricolo laterale. A seguito della rotazione caudale, il primitivo polo posteriore fetale dell’emisfero cerebrale si sposta in basso e poi in avanti per diventare il definitivo polo temporale. Durante la vita fetale, una nuova espansione caudale determina la formazione del definitivo polo occipitale. Questo sviluppo comporta la formazione di una estensione caudale della cavità ventricolare, nota come corno posteriore (Fig. 2.22). L’ulteriore espansione del neopallio è associata alla formazione di pieghe sulla sua superficie esterna. Al termine del terzo mese, appare sulla superficie laterale degli emisferi cerebrali una depressione, la fossa laterale cerebrale. Il fondo di questa depressione è noto come insula. Nell’ulteriore sviluppo, l’area infossata viene gradatamente ricoperta dalle adiacenti parti degli emisferi (Fig. 2.23). Le aree neocorticali che ricoprono l’insula sono denominate opercoli frontale, frontoparietale e temporale. Infine, l’insula viene completamente coperta, e la parte superficiale della fossa cerebrale laterale si trasforma in una fessura, il solco laterale (Figg. 3.2, 3.3). Il ripiegamento della superficie esterna del neopallio comporta la formazione di uno stereotipato schema di solchi che delimitano le diverse circonvoluzioni o giri. Durante il quinto mese compaiono le prime circonvoluzioni e, per il compimento del settimo mese, sono riconoscibili la maggior parte dei solchi principali e dei giri (Fig. 2.23). È importante notare che la morfogenesi del neopallio è strettamente associata alla sua istogenesi e differenziazione. Durante le ultime fasi della vita embrionale e le prime della vita fetale, le pareti delle vescicole cerebrali in rapida espansione restano sottili (Figg. 2.19, 2.20).

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

A 6 sett

B 8 sett

C 14 sett

D 40 sett

Fig. 2.22 A–D. Quattro stadi dello sviluppo dell’encefalo umano a 6 settimane (A), 8 settimane (B), 14 settimane (C) e 40 settimane (D) per rappresentare le modificazioni di forma e delle proporzioni degli emisferi cerebrali. Questi ultimi sono rappresentati come trasparenti. Neopallio in rosso; ippocampo e masse grigie centrali in grigio chiaro; tronco encefalico, cervelletto e diencefalo in grigio scuro. F, polo frontale; if, forame interventricolare; lv, ventricolo laterale; O, polo occipitale; T, polo temporale

2 Sviluppo

A

E

14 sett

21 sett

51

B 21 sett

C 28 sett

D 40 sett

1 Bulbo olfattorio 2 Tratto olfattorio 3 Tratto olfattorio laterale 4 Cortex piriforme 5 Nervo ottico 6 Peduncolo cerebrale 7 Ponte

8 Piramide 9 Oliva 10 Flocculo 11 Fossa cerebrale laterale; insula 12 Opercolo frontale 13 Opercolo frontoparietale 14 Opercolo temporale 15 Scissura centrale 16 Giro precentrale 17 Giro postcentrale 18 Solco precentrale 19 Giro temporale superiore 20 Solco temporale superiore 21 Giro temporale medio 22 Solco temporale inferiore 23 Giro temporale inferiore 24 Solco intraparietale 25 Solco parieto-occipitale 26 Lobo occipitale 27 Giro frontale superiore 28 Solco frontale superiore 29 Giro frontale medio 30 Solco frontale inferiore 31 Giro frontale inferiore 32 Lobulo parietale superiore 33 Lobulo parietale inferiore 34 Giro sopramarginale 35 Giro angolare

Fig. 2.23 A-E. Proiezioni laterali degli emisferi cerebrali (A–D) e proiezione basale dell’encefalo (E) alle epoche indicate. E si basa su Fig. 88 in [102]

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

Questa “dilatazione” ingrandisce notevolmente l’area della superficie ventricolare, e questo ingrandimento attivo determina l’esigenza di produrre un enorme numero di neuroni corticali prodotti nell'adiacente zona germinale. Successivamente, quando la maggior parte dei neuroblasti prodotti ha attraversato la placca corticale, l’accumulo di fibre di proiezione corticipete e corticofughe nella zona corticale profonda porta alla riduzione delle dimensioni dei ventricoli laterali. La formazione di pieghe sulla superficie esterna del neopallio, infine, è la diretta conseguenza della trasformazione della placca corticale compatta nella neocortex definitiva. Nella regione prosencefalica si formano diverse commissure (Fig. 2.6). Due di queste, le commissure abenulare e posteriore, si sviluppano nella porzione diencefalica della placca del tetto. Queste due commissure sono separate dall’evaginazione dell’epifisi. La striscia mediana posta al davanti dell’infundibolo è nota come lamina terminalis. Dorsalmente si continua nella sottile placca del tetto del prosencefalo. Le fibre del nervo ottico che decussano invadono la parte più caudale della lamina terminalis e formano il chiasma ottico. Dopo la comparsa delle vescicole telencefaliche, la parte rostrale della lamina terminalis si ispessisce e forma la placca commissurale, ovvero la via attraverso cui le fibre possono passare da un emisfero cerebrale all’altro. Tre distinti sistemi commissurali, la commissura anteriore, il corpo calloso e la commissura ippocampale, si sviluppano nell’ambito della placca commissurale (Figg. 2.5 C, 2.6). La commissura anteriore, la prima a formarsi, connette le regioni olfattorie degli emisferi cerebrali. Successivamente durante lo sviluppo, le fibre che originano dalla neocortex temporale attraversano questa commissura. Subito dopo la comparsa della commissura anteriore, le fibre che connettono le regioni ippocampali dei due emisferi si raccolgono nella parte più dorsale della placca commissurale a formare la commissura ippocampale o fornicale. La commissura più grande e più importante che attraversa la placca commissurale è il corpo calloso, che connette le regioni del neopallio dei due emisferi. Le prime fibre di questa commissura compaiono durante

la nona settimana come un piccolo fascio direttamente al di sopra della commissura ippocampale. Parallelamente alla crescita e alla differenziazione del neopallio, il corpo calloso aumenta rapidamente di dimensioni, estendendosi sia rostralmente che caudalmente (Fig. 2.6). A seguito di questa espansione, la sottostante parte della placca commissurale si distende a formare il setto pellucido (Fig. 2.6 E, F). Il corpo calloso, aumentando di volume, curva posteriormente sul sottile tetto del diencefalo. Prima che il corpo calloso si sviluppi, il primordio della formazione ippocampale forma parte della parete mediale delle vescicole telencefaliche, ed è stato già ricordato che, a seguito della curvatura di queste vescicole, la parte caudale della formazione ippocampale viene portata all’interno dei lobi temporali [65]. Il corpo calloso, nell’estendersi in direzione caudale, divide la parte rostrale della formazione ippocampale in una parte dorsale e una ventrale. La parte dorsale può essere divisa in un ippocampo precommissurale e sopracommissurale. L’ippocampo precommissurale è composto dalla taenia tecta, una piccola area presente nella parte rostrale della parete mediale dell’emisfero (Fig. 3.18). L’ippocampo sopracommissurale corrisponde a una sottile banda di sostanza grigia, nota come indusium griseum, che da entrambi i lati segue la superficie dorsale del corpo calloso (Figg. 3.18, 5.7). La parte subcommissurale dell’ippocampo è principalmente composta dal fornice, un grosso sistema di fibre che connette la formazione ippocampale con il setto e l’ipotalamo. Il suo decorso risulta fortemente influenzato dalla curvatura degli emisferi (Fig. 3.18). Nell’encefalo umano adulto, le parti precommissurali e sopracallosali dell’ippocampo sono piccole strutture vestigiali; solo l'ippocampo retrocommissurale, che viene accolto all’interno del lobo temporale, risulta ben sviluppato e differenziato nei tre strati precedentemente definiti (Fig. 3.18). Al termine del terzo mese, la formazione ippocampale comincia ad avvolgersi su se stessa lungo un solco longitudinale, il solco o fessura ippocampale. A seguito di questo avvolgimento, l’ippocampo retrocommissurale maturo protrude nel corno inferiore del ventricolo laterale (Fig. 6.37).

2 Sviluppo

Va notato che due strutture limbiche, ovvero il complesso amigdaloideo e l’ippocampo retrocommissurale, a seguito dell'accrescimento, della curvatura e dell'avvolgimento cui vanno soggette le vescicole telencefaliche, processi morfogenetici diretti dall’espansione del neopallio, sono dislocate verso il lobo temporale (Fig. 12.4). Parti della placca del tetto del diencefalo e le adiacenti pareti mediali degli emisferi telencefalici durante lo sviluppo si trasformano bilateralmente nel plesso coroideo. Lo sviluppo di questo plesso è simile a quello del plesso del quarto ventricolo. Una piega di ependima comincia a invaginarsi nella cavità ventricolare, insieme al mesenchima riccamente vascolarizzato. Nelle successive fasi dello sviluppo, questa piega produce numerose proiezioni villose, ma la sua sede di origine resta stretta e forma una fessura coroidea. La formazione del plesso prosencefalico origina nella parete posteriore dei fori interventricolari durante la sesta settimana di sviluppo. Successivamente, il plesso si estende caudalmente nel tetto del terzo ventricolo, come anche nella parete mediale del ventricolo laterale. Quest’ultimo, la parte telencefalica del plesso, segue la curvatura degli emisferi durante la loro espansione, estendendosi caudalmente, ventralmente e in ultimo rostralmente nei corni inferiori dei ventricoli laterali (Figg. 2.19 B, 2.20 B, 3.17). Durante il terzo e quarto mese, i plessi coroidei nei ventricoli laterali sono relativamente grandi (Fig. 2.20). Durante questo periodo essi probabilmente forniscono materiali nutritizi alla zona della matrice ventricolare telencefalica, metabolicamente molto attiva, ma interamente avascolare. Infine, si può ricordare che, durante il successivo sviluppo, le coartazioni, ovvero la fusione della superficie ventricolare delle eminenze gangliari con quella delle adiacenti superfici delle porzioni settali e corticali degli emisferi cerebrali, determinano in qualche modo la riduzione del volume dei ventricoli laterali [202, 220, 222].

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Recenti conoscenze relative allo sviluppo del prosencefalo Nelle precedenti pagine è stata utilizzata la classica suddivisione universalmente accettata del prosencefalo, riassunta nella Tabella 2.2. Nell’ultima decade, diversi fattori hanno portato all'acquisizione di nuove conoscenze nella struttura morfologica del prosencefalo e nella composizione delle sue componenti. Di queste, noi vogliamo ricordare: (a) Una rivalutazione del classico lavoro della scuola svedese di neuroembriologia comparata [138] (b) L’idea che via via si è fatta strada che la ricerca neuromorfologica debba focalizzarsi sui rapporti topologici piuttosto che su quelli topografici [157, 160] (c) I risultati degli studi morfologici e di genetica molecolare di Puelles e Rubenstein e dei loro colleghi [25, 156, 157, 160, 161, 180, 182, 213] (d) I risultati delle analisi sulle vie di migrazione dei neuroblasti [112, 123, 124, 135, 155, 224]. Nei successivi paragrafi, queste recenti conoscenze saranno riassunte e commentate. 1. Il prosencefalo è, come le altre componenti del nevrasse, composto da un certo numero di neuromeri organizzati in direzione rostrocaudale, definiti prosomeri [21, 54, 89, 156, 161, 181]. Sono stati proposti numeri diversi per tali unità. Esistono prove concrete a supporto di tre prosomeri nel prosencefalo caudale (il diencefalo propriamente detto, o diencefalo caudale). Il prosencefalo rostrale può essere indicato come prosencefalo secondario (dopo che è avvenuta la segregazione del diencefalo propriamente detto). Questo risulta composto dall’ipotalamo (diencefalo rostrale) e dal sovrastante telencefalo. Questa complessa area comporta speciali difficoltà nel definire i prosomeri, la cui esistenza e numero in questo territorio sono ancora discussi. Possibilmente, l’intero prosencefalo secondario costituisce un singolo prosomero, specificamente organizzato [163].

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

Tabella 2.2. Divisione classica del prosenfelo

2. Le quattro suddivisioni classiche del diencefalo, epitalamo, talamo dorsale, talamo ventrale e ipotalamo, contrariamente ai principi di Herrick [63], Kuhlenbeck [100] e di numerosi altri [50, 81, 96, 174, 176, 177], non sono orientate parallelamente all’asse longitudinale dell’encefalo. La verità è che le relazioni topologiche di queste suddivisioni divengono improvvisamente chiare se si considera la considerevole curvatura del tubo neurale a livello della giunzione tra mesencefalo e prosencefalo (Fig. 2.11) [21, 25, 43, 54, 89, 129, 156, 157, 161]. 3. Il diencefalo propriamente detto, ovvero il classico diencefalo meno l’ipotalamo, risulta composto da tre neuromeri, sinencefalo, parencefalo posteriore e parencefalo anteriore (Fig. 2.11). I limiti dei neuromeri diencefalici sono ben documentati. Le cellule della glia radiale, marcate dalla possibile molecola di adesione cellulare CD15, sono concentrate alle zone di confine tra i neuromeri [119]. I confini tra il parencefalo posteriore e il parencefalo anteriore sono, come già è stato descritto, marcati dalla zona limitante intratalamica, un’area priva di cellule. Nelle successive fasi dello sviluppo questa zona si trasforma in uno strato di fibre, la lamina midollare esterna. Alcuni segmenti di fibre, a sviluppo precoce, a direzione trasversale, che decorrono in prossimità dei confini tra neuromeri, costituiscono un segno

caratteristico permanente che raffigura lo schema di segmentazione diencefalica. Pertanto, la commissura posteriore si dispone in prossimità del confine caudale del sinencefalo. Il tratto abenulo-interpeduncolare occupa una simile posizione nel parencefalo posteriore, mentre il tratto mammillotalamico decorre attraverso la zona più rostrale dello stesso neuromero (Fig. 2.11). Il sinencefalo genera la regione pretettale e l’area tegmentale nel cui ambito si differenziano il nucleo interstiziale di Cajal e la parte parvocellulare del nucleo rosso. Il parencefalo posteriore dà origine all’epitalamo (nuclei abenulari più epifisi) e al talamo dorsale, mentre il talamo ventrale o pretalamo si sviluppa nel parencefalo anteriore (Fig. 2.11) [18, 19, 21]. Secondo Puelles [157], il terzo neuromero diencefalico, P3, include l’eminenza del talamo posta dorsalmente. Questa eminenza delimita, attraverso il forame interventricolare, i primordi del complesso amigdaloideo. 4. La restante parte del prosencefalo, che include l’ipotalamo, il telencefalo impari e gli emisferi telencefalici, può essere designata come prosencefalo secondario [157]. 5. Il limite tra le classiche entità diencefalo e telencefalo non coincide con un confine interneuromerico ed è, pertanto, artificiale [20, 21, 84].

2 Sviluppo

6. L’interpretazione delle parti del prosencefalo secondario è densa di difficoltà. Due evaginazioni, la primitiva evaginazione ottica e quella emisferica in qualche modo successiva, alterano lo schema primario di questa regione. La classica suddivisione degli emisferi telencefalici, come riportata nella Tabella 2.2, in realtà considera queste formazioni come strutture cilindriche e non tiene nella giusta considerazione le relazioni tra le loro parti morfologicamente più rostrali e caudali. In particolare, la continuità morfologica nelle aree di transizione tra le porzioni evaginate e quelle non evaginate del prosencefalo secondario è difficile da valutare. Per un accurato studio di queste zone di continuità, sono indispensabili ricostruzioni tridimensionali accuratamente preparate di stadi embrionali rigorosamente progressivi o di complesse trasformazioni topologiche, come la procedura di “deevaginazione” proposta da Alvarez-Bolado e da Swanson [6]. In quest’ultima procedura, i margini rostrale, dorsale e caudale del forame interventricolare sono stirati e spostati perifericamente per simulare la condizione originale non evaginata come nel prosencefalo embrionale primitivo (Fig. 2.24). Non c’è accordo riguardo al numero di neuromeri che partecipano alla formazione del prosencefalo secondario [54, 138]. Bergquist e Källén [18–21, 84, 85] hanno accuratamente analizzato l’ontogenesi di questa regione in un gran numero di vertebrati, incluso l’uomo. Questi autori hanno concluso che due neuromeri sono coinvolti in questa formazione, uno caudale e uno rostrale; entrambi si estendono dall’area ipotalamica negli emisferi telecenfalici. Il neuromero caudale comprende gran parte dell’ipotalamo e si continua, attraverso un’area di transizione, nel pallio telencefalico, mentre il neuromero rostrale dà vita all’ipotalamo rostrale, le regioni ottica e preottica e il subpallio. Recentemente, Puelles e Rubenstein e coll. [32, 33, 157, 166, 173, 203, 229] hanno di nuovo analizzato lo schema morfologico dei componenti strutturali del telencefalo negli embrioni di topo e di pollo con tecniche immunoistochimiche, di genetica molecolare e tecniche di impianto. I loro principali risultati, che qui sono esposti per ora nel prosencefalo di embrione umano (Fig. 2.24), possono essere riassunti come segue:

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(a) Il limite pallio-subpalliale definito con tecniche molecolari corrisponde al confine morfologico stabilito da Holmgren [73] e Källén [84, 85]. Decorre completamente attraverso gli emisferi telencefalici, e si estende dal setto rostromedialmente al complesso amigdaloideo caudalmente. (b) Gli emisferi cerebrali sono composti da sette divisioni organizzate longitudinalmente, ciascuna delle quali rappresenta un’unità istogenetica che si estende radialmente dalla superficie ventricolare a quella piale. (c) Il subpallio può essere diviso in tre zone parallele, designate, in direzione ventro dorsale, come area entopeduncolare, pallido e striato. L’area entopeduncolare confina ventralmente sulla regione preottica. (d) Il pallio contiene quattro suddivisioni parallele, che sono designate come regioni palliali ventrale, laterale, dorsale e mediale. Tre di queste, la laterale, la dorsale e la mediale, corrispondono alle classiche descrizioni rispettivamente di pallio piriforme, neopallio e pallio ippocampale. Il pallio ventrale costituisce un nuovo territorio, interposto tra lo striato e il pallio piriforme laterale. Questo territorio è caratterizzato dall’assenza di Emx-1, un gene che viene espresso in tutta la restante parte del pallio. La parte rostrale del pallio ventrale dà origine al bulbo olfattorio e al nucleo olfattorio anteriore. Il tratto olfattorio laterale è in rapporto precisamente con la sua zona subpiale. (e) Tutte le zone subpalliali come anche le zone palliali ventrale e laterale si estendono rostralmente nel setto e partecipano caudalmente alla formazione del complesso amigdaloideo. (f) La natura del confine pallio-subpalliale non è certa. Puelles [157] ha valutato l’ipotesi di Bergquist e Källén [21], secondo i quali questo limite rappresenta la parte dorsale della zona di confine tra i due neuromeri telencefalo-ipotalamico. Comunque, non fu in grado di stabilire alcuna prova morfologica o molecolare di una qualche continuità del confine palliosubpalliale con qualsiasi altra zona di confine dell’ipotalamo nella fase di sviluppo.

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am ch dp ea ep eth if lp mp olb P2, P3 pal

Complesso amigdaloideo Area ipotalamica caudale Pallio dorsale (neopallio) Area epiteliale (coroidea)[65] Area entopeduncolare Eminenza talamica Forame interventricolare Pallio laterale (pallio piriforme) Pallio mediale (pallio ippocampale) Bulbo olfattorio Prosomeri Pallido

ped po psb pth rh sep st telh th vp zl

Area peduncolare Area preottica Confine palliosubpalliale Pretalamo Area ipotalamica rostrale Setto Striato Emisferi telencefalici Talamo Pallio ventrale Zona limitans

Fig. 2.24 A, B. Un tentativo di rappresentare le relazioni topologiche delle zone longitudinali telencefaliche, distinte da Puelles e coll. [130, 157, 162, 166] nell’encefalo embrionale umano. A proiezione mediale della parte rostrale dell’encefalo di un embrione di 19-mm. B Lo stesso encefalo; la parete ventricolare dell’emisfero telencefalico è appiattita dalla deevaginazione secondo [6]. Per questa trasformazione preliminare sono state utilizzate le figure in [6, 7, 18, 65, 69, 143, 166]. Linee spesse discontinue, zona limitans e confini interneuromerici; linea sottile punteggiata, contorno dell’emisfero cerebrale. Le zone palliali sono rappresentate in rosso, le zone subpalliali in grigio. Notare che sia le zone palliali che subpalliali partecipano alla formazione del setto e del complesso amigdaloideo. Gli abbozzi di entrambe queste strutture sono tratteggiate. Questa figura è dedicata a Larry Swanson

2 Sviluppo

Recenti studi relativi all’origine e alle vie di migrazione degli elementi progenitori dei neuroni hanno offerto nuove conoscenze sulla composizione di varie strutture del grigio telencefalico [123, 124]. Gli elementi progenitori dei neuroni di proiezione in genere migrano radialmente e restano nei confini delle loro unità istogenetiche, mentre i neuroni dei circuiti locali durante lo sviluppo spesso migrano tangenzialmente e in quest’ambito attraversano i confini di una o più unità istogenetiche. Le diverse vie di migrazione nel telencefalo che vanno discusse sono schematicamente indicate nella Figura 2.25 (vedi anche la Fig. 2.9). Le lettere nella metà destra di questa figura corrispondono a quelle utilizzate nel testo. Così, per i neuroni di proiezione è noto che (a) i neuroni palliali di proiezione glutammatergici (ovvero le cellule piramidali) migrano rapidamente verso la loro sede definitiva [38, 51, 169, 170], e che lo stesso è vero per i neuroni striatali GABAergici (b) e per quelli pallidali (c) [37, 125, 148], come anche per gli elementi colinergici entopeduncolari (d), che formeranno il complesso basale magnocellulare [125, 224]. Così, per i neuroni dei circuiti locali (interneuroni), è stato stabilito che i neuroni GABAergici, che originano dalle eminenze gangliari, migrano tangenzialmente alla neocortex (e) e alla formazione ippocampale (f) [12, 36, 38, 135, 144, 205], e che gli elementi contenenti GABA con una sede definitiva simile originano dalla eminenza gangliare mediale (g) [38, 108, 224]. La domanda sorge spontanea se tutti gli interneuroni GABAergici corticali derivino dal telencefalo subpalliale. Esistono prove sperimentali indicanti che, nel topo, non tutti, ma la maggior parte di questi neuroni alla fin fine sia di origine subpalliale [11, 30, 74], ma recentemente è stato stabilito [113] che, nell’uomo, solo circa un terzo degli interneuroni GABAergici deriva dalle eminenze gangliari. Altre migrazioni tangenziali che originano dal telencefalo basale includono gli elementi progenitori degli (h) interneuroni striatali colinergici, che traggono la loro origine dall’area entopeduncolare [224], (j) cellule GABAergiche dei granuli e periglomerulari nel bulbo olfattorio, che originano dalla parte rostrolaterale dell’eminenza gangliare laterale [92, 102, 162], e (k) interneuroni a GABA dei nuclei di associazione nel talamo, prodotti nell’eminenza gangliare mediale [112, 172]. I

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neuroblasti destinati al bulbo olfattorio formano una compatta corrente migratoria rostrale (Fig. 2.9). Di particolare rilievo, va ricordato che la produzione e la migrazione di questi elementi continua nella vita adulta [92]. Comprensibilmente, i neuroni del bulbo olfattorio non sono prodotti nell’eminenza gangliare laterale, ma piuttosto nella zona germinativa dell’adiacente pallio ventrale, identificato recentemente. È importante notare che, nel loro recente lavoro, Sanai e coll. [185] non hanno trovato alcuna prova sull’esistenza di una compatta corrente migratoria rostrale nell’encefalo umano adulto. Le cellule progenitrici degli interneuroni GABAergici talamici precedentemente descritti attuano il loro incredibile viaggio telediencefalico insieme anche a un’altra compatta corrente migratoria, il corpo gangliotalamico. È stato già detto che questa corrente migratoria è stata identificata sino a ora solo nei feti umani. Le lunghe migrazioni tangenziali non sono esclusive degli elementi progenitori degli interneuroni. È stato recentemente stabilito che l’area entopeduncolare dà origine a un gran numero di elementi progenitori degli oligodendrociti, che migrano tangenzialmente in regioni telencefaliche più dorsali, inclusa la cortex cerebrale [147, 167, 200, 207]. Non è ancora chiaro se l’oligodendrogenesi telencefalica sia completamente confinata all’area entopeduncolare. Se analizziamo questi dati sull’ontogenesi del telencefalo, le possibili seguenti conclusioni appaiono corrette. Il telencefalo durante lo sviluppo può essere suddiviso in sette unità istogenetiche, organizzate radialmente. Ciascuna unità è caratterizzata da uno specifico schema di espressione di un certo numero di geni regolatori dello sviluppo. Questi geni specificano, inter alia, popolazioni progenitrici che producono neuroni che sintetizzano neurotrasmettitori differenti nei compartimenti proliferativi di varie unità. I compartimenti proliferati di varie unità producono due tipi di neuroni: neuroni di proiezione, che migrano radialmente verso le loro sedi definitive guidati dai processi delle cellule della glia radiale, e interneuroni, che migrano tangenzialmente per popolare unità adiacenti. È stato stabilito che almeno tre unità telencefaliche, lo striato, la neocortex, e la formazione ippocampale, ricevono i loro neuroni da due diversi compartimenti proliferativi.

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a, b ecc. bmc bst cau cldl clvm cp dp dth ep eps ic

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Vie migratorie descritte nel testo Complesso basale magnocellulare Nucleo del letto della stria terminalis Nucleo caudato Claustro, parte dorsolaterale Claustro, parte ventromediale Placca corticale Pallio dorsale (neopallio) Talamo dorsale Area entopeduncolare Segmento pallidale esterno Capsula interna

if ps lot lp mp pal pc po put st vp

Forame interventricolare Segmento pallido interno Tratto olfattorio laterale Pallio laterale (pallio piriforme) Pallio mediale (pallio ippocampale) Pallido Cortex piriforme o olfattoria Area preottica Putamen Striato Pallio ventrale

Fig. 2.25. Sezione schematica trasversa del telencefalo a livello dei fori interventricolari di un feto umano di circa 11 settimane. Le unità istogenetiche definite da Puelles e coll. [157, 162, 166] sono raffigurate a sinistra. Le aree che producono neuroni che sintetizzano uno specifico neurotrasmettitore e le vie migratorie sono indicate a destra. Le linee spesse tratteggiate indicano i limiti delle unità istogenetiche. Queste curve e le sottili curve punteggiate interposte indicano il corso delle fibre della glia radiale, che unitamente agli elementi progenitori dei neuroni di proiezione migrano verso la loro sede definitiva

2 Sviluppo

Si potrebbe aggiungere che una simile conclusione può essere dedotta per un certo numero di strutture non telencefaliche come il talamo dorsale, la substantia nigra e la cortex cerebellare. La maggior parte, se non tutti, gli oligodendrociti telencefalici origina dalla zona più ventrale del telencefalo. Una simile generazione focale degli oligodendrociti dal neuroepitelio ventrale è stata osservata anche in regioni più caudali del nevrasse [39, 167, 199, 208]. Comunque, è stato recentemente mostrato che anche settori ristretti della parte dorsale del midollo spinale e del rombencefalo sono in grado di produrre oligodendrociti [26, 211].

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3 Anatomia macroscopica

La nomenclatura utilizzata per l’anatomia macroscopica dell’encefalo umano è la versione in lingua latina della principale nomenclatura tedesca introdotta da Burdach e Reil tra la fine del diciottesimo e l’inizio del diciannovesimo secolo, con alcuni termini introdotti da anatomici italiani e francesi come Malacarne, Rolando e Gratiolet [10]. Questa nomenclatura è stata ripetutamente riveduta, adattata, privata di gran parte dei suoi eponimi e codificata dal Comitato sulla Terminologia Anatomica dell’Organizzazione Internazionale degli Anatomici [10]. La suddivisione fondamentale dell’encefalo in cervello, cervelletto e tronco encefalico appare subito evidente. Gli emisferi cerebrali appaiono come simmetrici, anche se differenze sinistra/destra risultano visibili anche a un’osservazione superficiale delle Figure 3.1 e 3.4. Differenze sistematiche nella configurazione delle circonvoluzioni degli emisferi cerebrali in rapporto alla lateralizzazione delle funzioni saranno discusse nel Capitolo 15. Il termine “circonvoluzioni” risale alla descrizione della superficie degli emisferi cerebrali fatta da Vesalio [19], in quanto somiglianti alle pliche convolute dell’intestino. L’anatomico olandese de la Boe Sylvius [1, 2, 16] rivolse l’attenzione alla forma a ferro di cavallo dell’emisfero e diede il suo nome al solco laterale nella sua parte centrale, che, quando aperto, rivela l’insula (Fig. 3.3). Fu necessario attendere un lungo periodo e lo studio attento di Rolando [9] e Gratiolet [14] per definire uno schema comune dei giri e dei solchi dell’encefalo. Il solco centrale separa i lobi frontale e parietale sulla superficie esterna. Il giro precentrale e i tre giri frontali con le loro suddivisioni occupano la superficie esterna del lobo frontale; la sua superficie orbitale risulta composta dai giri

orbitali e dal giro retto (Figg. 3.4, 3.5). Le tre suddivisioni del giro frontale inferiore prendono il nome dalla loro sede sul tetto dell’orbita, dalla forma triangolare e dalla loro posizione come parte della copertura, o “opercolo”, dell’insula. Le suddivisioni opercolare e triangolare sono note come area del linguaggio di Broca [4–6, 15]. Altre parti dell’opercolo sono costituite dalla parte inferiore del giro precentrale e dai lobi parietale e temporale (Fig. 3.3). Alla convessità dell’emisfero, il limite tra i lobi occipitale e parietale non è distinto, ma sulla superficie mediale è presente un evidente solco parieto-occipitale (Fig. 3.6). Il lobo parietale può essere suddiviso nel giro postcentrale e nei lobuli parietale superiore e inferiore. Quest’ultimo include il giro sopramarginale, che si piega sul ramo posteriore del solco laterale, e il giro angolare (Fig. 3.2). Il giro sopramarginale è anche noto come area del linguaggio di Wernicke [11, 20]. La superficie mesiale del lobulo parietale superiore include parte del lobulo paracentrale e il precuneo. Il limite tra i lobi occipitale e temporale è contrassegnato dalla incisura preoccipitale, un solco sulla superficie ventrale. Sulla sua superficie mediale, il profondo solco calcarino, così detto dal calcar avis, una sporgenza conoide che occupa tutta l’estensione della parete inferomediale del corno posteriore del ventricolo laterale prodotta da questo solco, separa il cuneo dalla parte occipitale del giro mediale occipitotemporale (noto anche come giro linguale). Il solco collaterale separa il mediale dal giro occipitotemporale laterale (giro fusiforme). La cortex striata (visiva primaria), caratterizzata dalla presenza di una stria mielinica (la linea del Gennari [12]; Figg. 5.13, 5.14, 5.21, 5.30, 5.31) è disposta nei due margini del solco calcarino.

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

La convessità del lobo temporale può essere suddivisa in giri superiore, medio e inferiore. Il giro temporale superiore forma l’opercolo temporale. La superficie ventrale e mediale del lobo temporale è dominata dal giro occipitotemporale e dalle strutture proprie della parte inferiore del lobo limbico (Figg. 3.5, 3.6). L’opercolo temporale, formato dal giro temporale superiore, include le regioni relative all’udito e al linguaggio, che presentano una chiara differenza sinistra/destra (Fig. 18.1). L’insula diviene visibile solo a seguito della rimozione degli opercoli (Fig. 3.3). La sua superficie è suddivisa in giri brevi e lunghi separati da un solco centrale. Alla sua base si apre il limen insulae, che confina con le fibre del tratto olfattorio contenute nella stria olfattoria laterale (Figg. 13.5, 13.6). Lobo limbico è il termine (introdotto da Broca [1, 2]) che descrive i giri situati lungo il margine interno (o limbus) dell’emisfero. Risulta composto dal giro del cingolo, che circonda ad andamento concentrico il corpo calloso, e i giri paraippocampico e dell’ippocampo, collocati medialmente sulla superficie ventrale del lobo temporale (Figg. 3.6, 3.18). Sulla superficie mediale dell’emisfero l’unica parte dell’ippocampo visibile dall’esterno è rappresentata dal giro dentato (Figg. 3.6, 23.3). Il plesso coroideo del corno inferiore del ventricolo laterale si inserisce al fornice nel punto in cui questo emerge dall’ippocampo come fimbria del fornice, sul lato mediale del giro dentato. Questa inserzione è denominata tenia della fimbria (Figg. 3.17, 12.4). Al polo temporale, il giro paraippocampico ripiega su stesso a formare l’uncus. L’anatomia del lobo limbico e della formazione ippocampale sarà trattata in dettaglio nel Capitolo 12. Il corpo calloso costituisce la grande commissura della cortex cerebrale (Fig. 3.7). Nell’encefalo a fresco, esso appare di consistenza duro elastica rispetto alla soffice sostanza grigia che riveste gli emisferi. Ventralmente, il corpo calloso si assottiglia nel rostro; la sua parte anteriore è composta dal ginocchio e la sua estremità caudale si allarga a formare lo splenio. La sua parte centrale è nota come tronco del corpo calloso. Il setto pellucido, la sottile parete mediale del corno anteriore del ventricolo laterale, si estende tra la superficie interna del corpo calloso e il fornice (Figg. 3.6, 3.7). Sulla superficie mediale del lobo frontale si

ritrova l’area subcallosale al di sotto del ginocchio e rostro del corpo calloso (Figg. 3.6, 6.34, 6.41, 23.3). Nel tentativo di tracciare i limiti delle suddivisioni del tronco encefalico nella sezione mediana ritratta nelle Figure 3.7 e 3.8, va tenuto presente che, sebbene i tradizionali elementi distintivi della superficie siano alquanto chiari, la loro sede nella struttura unitaria del tronco encefalico spesso è arbitraria. La zona di transizione del bulbo nel midollo spinale è contrassegnata dalla decussazione del tratto piramidale, che risulta visibile come un’interruzione della fessura mediana anteriore (Fig. 3.12), ma questo limite nelle sezioni mediane non è ovvio. La prominenza del ponte segna i confini caudale e rostrale del metencefalo. Questo intero segmento del tronco dell’encefalo è di norma indicato come il ponte. Sulla superficie dorsale del tronco encefalico il limite col midollo allungato (bulbo) è posto a livello del punto di massima ampiezza della losanga del quarto ventricolo (Fig. 3.10). Sulla linea mediana, questo limite è contrassegnato dal fastigio, l’estensione del quarto ventricolo nella base del cervelletto (Figg. 3.8, 3.13). La parete caudale del fastigio consiste del plesso coroideo, che copre la metà caudale del quarto ventricolo. La parete rostrale del fastigio è costituita dal velo midollare superiore, una porzione allungata dello stesso cervelletto posta nel tetto della metà rostrale del quarto ventricolo, che contiene il lobulo più rostrale del cervelletto, la lingula (Fig. 3.8). Il limite tra il metencefalo e il mesencefalo dorsalmente è contrassegnato dalla decussazione del nervo trocleare nel velo midollare superiore (Fig. 3.10). Il limite caudale del mesencefalo con il metencefalo è eccezionalmente curvo e segue il contorno della decussazione dei peduncoli cerebellari superiori, visibile come una chiazza di sostanza bianca nella sezione mediana (Fig. 5.21). Il limite tra il mesencefalo e il diencefalo, dorsalmente, si situa a livello della commissura posteriore e, ventralmente, lungo un piano passante caudalmente ai corpi mammillari. Il tetto del mesencefalo si solleva a formare i quattro collicoli. Il braccio del collicolo inferiore, che contiene le fibre efferenti di questa struttura, è visibile come un rilievo sulla superficie laterale del mesencefalo. Esso delimita il collicolo superiore lungo il suo margine laterale (Fig. 3.10).

3 Anatomia macroscopica

La sezione mediosagittale del diencefalo (Fig. 3.8) passa attraverso il terzo ventricolo, chiuso in avanti dalla lamina terminalis. La lamina terminalis è una struttura del telencefalo impari. Si estende tra il chiasma ottico e la commissura anteriore. Il chiasma ottico contiene la parte decussata delle fibre dei nervi ottici. Le fibre crociate e non crociate di questo nervo continuano come tratto ottico lungo il loro percorso al corpo genicolato laterale. Il chiasma ottico e il tratto ottico segnano il limite tra diencefalo e telencefalo (Fig. 3.4). Il piano di Talairach passa proprio dorsalmente alla commissura anteriore e ventralmente alla commissura posteriore [18]. Questo piano è spesso utilizzato negli studi di imaging dell’encefalo (Figg. 4.10, 5.27). La lamina terminalis continua dorsalmente nel rostro del corpo calloso e nella commissura del fornice. Questa commissura è posta alla base del setto pellucido, dove si incontrano il fornice di sinistra e quello di destra; si continua caudalmente come una lamina triangolare che si estende da fornice a fornice coperta dal corpo calloso. Attraverso questa struttura avviene lo scambio di fibre tra questi fasci (Fig. 3.17). Il talamo e l’ipotalamo, separati dal solco ipotalamico, sono visibili nella parete laterale del terzo ventricolo. La massa intermedia connette, attraverso il terzo ventricolo, i talami di ambo i lati. Il pavimento dell’ipotalamo si estende come infundibolo a costituire lo stelo dell’ipofisi. Il forame interventricolare è posto al davanti del talamo. Il plesso coroideo nel tetto del diencefalo si inserisce al margine dorsale, la tenia del talamo (Figg. 3.6, 3.10, 3.12, 3.17). Il plesso si continua attraverso il forame interventricolare nella parete mediale dell’emisfero cerebrale. Caudalmente, il terzo ventricolo si estende come recesso pineale nella ghiandola pineale. Il recesso pineale è delimitato rostralmente dalla commissura dell’abenula, e dalla commissura posteriore sul suo lato caudale (Fig. 3.8). La superficie ventrale del tronco encefalico è contrassegnata dai grandi sistemi di fibre discendenti della cortex cerebrale (Fig. 3.12).

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Questi emergono dal rivestimento costituito dal tratto ottico come peduncoli cerebrali sulla superficie ventrale del diencefalo e del mesencefalo. Il fascio centrale del peduncolo cerebrale, che origina principalmente dalla cortex pericentrale, decorre attraverso il ponte ed emerge sulla faccia laterale del midollo allungato (bulbo) come piramide. I componenti mediale e laterale del peduncolo, che traggono la loro origine rispettivamente dalle cortex frontale e postcentrale, terminano nel ponte. I tratti piramidali, alla zona di transizione del midollo allungato nel midollo spinale, decussano. Le fibre crociate discendono nei funicoli laterali del midollo sino a livello lombare; una componente minore non crociata del tratto piramidale discende nel funicolo ventrale sino ai livelli toracici superiori (Fig. 21.8). I nuclei pontini rappresentano la principale stazione di relè tra la cortex cerebrale e il cervelletto. Le fibre pontocerebellari che incrociano sono quelle che costituiscono il rilievo trasverso del ponte. Queste fibre crociate raggiungono il cervelletto attraverso il peduncolo cerebellare medio (brachium pontis) per terminare nel cervelletto controlaterale. Le dodici paia di nervi cranici sono visibili sulla superficie ventrale dell’encefalo, a eccezione del quarto nervo (trocleare), che origina dalla superficie dorsale del tronco encefalico. Il primo “nervo”, o olfattorio, risulta costituito di fascicoli amielinici, i fila olfactoria, assoni delle cellule recettoriali localizzate nella mucosa olfattoria. Questi attraversano la lamina cribrosa dell’etmoide e terminano nel bulbo olfattorio. Il tratto olfattorio, disposto nel solco olfattorio, congiunge il bulbo con la regione della sostanza perforata anteriore (Fig. 13.2). Al davanti dell’area perforata anteriore, il tratto si continua nelle strie olfattorie mediale e laterale (Fig. 13.2). Le connessioni centrali del sistema olfattorio sono discusse nei Capitoli 12 e 22. La decussazione del secondo nervo, o ottico, nel chiasma ottico e il decorso del tratto ottico sono stati già descritti. Le connessioni centrali del nervo ottico sono descritte nel Capitolo 19.

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

I nervi cranici, che originano dal tronco encefalico, emergono dalle superfici ventrale e laterale, a eccezione del quarto, o nervo trocleare, che decussa all’interno del velo midollare superiore, da dove emerge al limite tra metencefalo e mesencefalo (Fig. 3.10). I nervi ventrali includono il terzo, il sesto e il dodicesimo nervo cranico. Il terzo, o nervo oculomotore, emerge sulla superficie ventrale del mesencefalo nella depressione (fossa interpeduncolare) tra i peduncoli cerebrali (Fig. 3.8). Il sesto, o nervo abducente, emerge al limite caudale del ponte. Il dodicesimo, o nervo ipoglosso, origina tra la piramide e l’oliva inferiore. Quest’ultima struttura forma una prominenza di forma ovale sulla superficie ventrale del midollo allungato (bulbo). Le radici del nervo ipoglosso continuano senza interruzione nelle file delle radicole della zona di emergenza delle radici ventrali del midollo spinale (Fig. 3.12). Il quinto e il settimo sino all’undicesimo nervo cranico emergono dalla superficie laterale del tronco encefalico (Figg. 3.9, 3.10, 3.12). Il quinto, o nervo trigemino, emerge dalla superficie laterale del ponte. Questo nervo risulta costituito da una piccola radice minore rostrale e una molto più grande, la radice maggiore, caudale. Il settimo, o nervo faciale, e l’ottavo, o nervo vestibolococleare, sono disposti lateralmente lungo il limite caudale del ponte. Un solco separa il grande nervo cocleare dal più piccolo nervo vestibolare, disposto più rostralmente. Il sottile nervo “intermedio”, che emerge tra il settimo e l’ottavo nervo, trasporta fibre gustative dalla corda del timpano e forma parte del nervo faciale. Il nono (glossofaringeo), il decimo (vago) e l’undicesimo (accessorio) nervo cranico originano dalla regione laterale all’oliva inferiore. La radice “bulbare” del nervo accessorio, che origina dal midollo allungato, si associa a un fascio di fibre ascendenti che originano dal midollo spinale (la radice spinale del nervo accessorio, Figg. 3.9, 3.10, 3.14). Le radici spinali del nervo accessorio emergono dalla superficie laterale dei tre segmenti cervicali superiori. Queste radici sono disposte ventralmente alla zona di ingresso delle radici dorsali del midollo.

Il cervelletto si collega al tronco encefalico nella regione dorsale del metencefalo, rostralmente al massimo diametro trasverso del quarto ventricolo (Fig. 3.10). Caudalmente, il cervelletto sporge sulla tela coroidea nel tetto del quarto ventricolo (Figg. 3.7, 3.8). Scissure trasverse di differente profondità suddividono la superficie cerebellare in lobi, lobuli e folia. La scissura più profonda sulla superficie superiore del cervelletto è la fessura prima, che rappresenta il limite tra i lobi anteriore e posteriore (Figg. 3.8, 3.11). Due fessure paramediane longitudinali dividono il verme dagli emisferi cerebellari. Le fessure paramediane sono poco profonde sulla superficie superiore, ma profonde sulla superficie inferiore del cervelletto (Fig. 3.11). La suddivisione del cervelletto sarà trattata nel Capitolo 20. I peduncoli cerebellari collegano il cervelletto con il tronco encefalico. La loro posizione in rapporto al quarto ventricolo e al velo midollare superiore può essere osservata nelle Figure 3.10 e 3.13, dove il collegamento del cervelletto con il tronco encefalico è stato sezionato, e in una proiezione laterale (Fig. 20.1). Il peduncolo cerebellare medio, o brachium pontis, collega il ponte con il cervelletto. Il peduncolo cerebellare inferiore, o corpo restiforme, trasporta proiezioni dal midollo spinale e dal midollo allungato al cervelletto, mentre il peduncolo cerebellare superiore, o braccio congiuntivo, costituisce la principale via efferente dal cervelletto. Un modello del sistema ventricolare è illustrato nella Figura 3.16. La posizione del plesso coroideo del terzo ventricolo e di quelli laterali è mostrata nelle Figure 3.17, 5.7–5.9. Il plesso si continua dal tetto del terzo ventricolo, come tetto dei fori interventricolari, nel plesso dei ventricoli laterali. Nei ventricoli laterali, il plesso coroideo si dispone nella parte centrale e nel corno inferiore del ventricolo. L’inserzione del plesso coroideo medialmente al fornice (tenia del fornice) e alla lamina affixa del talamo lateralmente è mostrata nella Figura 3.17. La posizione del plesso coroideo del quarto ventricolo e la sua estensione nel recesso laterale del quarto ventricolo sono rappresentate nella Figura 3.10. La comunicazione del quarto ventricolo con lo spazio subaracnoideo nel recesso

3 Anatomia macroscopica

laterale (apertura laterale del quarto ventricolo) è segnata dall’emergenza di un piccolo ciuffo del plesso coroideo, visibile sulla superficie ventrale dell’encefalo, noto come cesto di fiori di Bochdalek [3] (Figg. 3.4, 3.10, 3.12, 4.22). L’apertura mediana del quarto ventricolo è posta caudalmente nel suo tetto ependimale. Le strutture interne del prosencefalo e i loro rapporti con il ventricolo laterale sono rappresentate nelle Figure 3.21–3.24. Il talamo è posto nella parete laterale del terzo ventricolo. La sua posizione nel pavimento della parte centrale del ventricolo laterale, come rappresentato nella Figura 3.23, costituisce quella indiretta. Essa è prodotta dalla fusione di parte della originale parete mediale dell’emisfero, la lamina affixa, con il talamo (vedi anche Cap. 2 e Fig. 3.17). La suddivisione del talamo nei suoi nuclei (Figg. 3.19, 3.20) sarà discussa nel Capitolo 8. Il corpo striato è posto nella parete laterale del ventricolo laterale e nella regione sottostante l’insula. Il nucleo caudato, uno dei componenti del corpo striato, è posto nella parte laterale del ventricolo laterale (Figg. 3.21– 3.24). La testa del caudato è situata nella parete laterale del corno anteriore del ventricolo laterale. Questo nucleo si assottiglia nella coda del nucleo caudato, disposta nella parete laterale della parte centrale e del corno inferiore. La componente striatale situata sotto la cortex dell’insula costituisce il putamen. Il nucleo caudato e il putamen sono separati dalla capsula interna, il grande sistema di fibre che collega la cortex cerebrale con il talamo e tutti i livelli inferiori del sistema nervoso centrale. Le fibre della capsula interna irradiano nell’emisfero come corona radiata (Fig. 3.23). Piccole estensioni di tessuto striatale (ponti grigi) collegano il nucleo caudato con il putamen attraverso la capsula interna (Figg. 3.22–3.24). Un ampio collega– mento tra i due nuclei esiste ventralmente e rostralmente. Il globo pallido è incuneato tra il putamen e la capsula interna (Fig. 3.22). La sua posizione può essere esaminata nelle sezioni encefaliche rappresentate nelle Figure 5.5–5.8, 5.23, Il putamen 5.24, 5.31–5.33. e il globo pallido, nell’insieme, costituiscono il nucleo lentiforme. Il globo pallido deve il suo nome al suo aspetto chiaro, dovuto all’elevato contenuto di fibre mieliniche, che lo contraddistingue dall’aspetto scuro, quasi traslucido, del corpo striato. Lo striato deve il

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suo nome all’aspetto striato della regione, prodotto dai fasci di fibre della capsula interna che lo attraversano [21]. Il nucleo amigdaloideo è ubicato ventromedialmente alla testa del caudato (Fig. 3.22), al di sotto dell'uncus (Fig. 3.6). Il termine “gangli della base” viene spesso utilizzato per indicare lo striato e il globo pallido. L’anatomia macroscopica del midollo spinale è raffigurata nelle Figure 3.14 e 3.15. Gli aspetti salienti saranno discussi nel Capitolo 6.

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

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3 Anatomia macroscopica

1 Fessura longitudinale cerebrale 2 Giro frontale superiore 3 Solco frontale superiore 4 Giro frontale medio 5 Solco frontale inferiore 6 Giro frontale inferiore 7 Solco precentrale 8 Giro precentrale 9 Solco centrale 10 Lobulo paracentrale 11 Giro postcentrale 12 Solco postcentrale 13 Solco intraparietale 14 Lobulo parietale superiore 15 Lobulo parietale inferiore 16 Solco parieto-occipitale 17 Giri occipitali 18 Solchi occipitali

Fig. 3.1. Proiezione superiore dell’encefalo (1/1 ×)

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1 Solco centrale 2 Giro postcentrale 3 Solco postcentrale 4 Lobulo parietale superiore 5 Solco parieto-occipitale 6 Lobulo parietale inferiore 7 Solco intraparietale 8 Giro angolare 9 Giro sopramarginale 10 Solco laterale, ramo posteriore 11 Giri occipitali 12 Solco lunato 13 Solco occipitale anteriore 14 Solchi occipitali 15 Incisura preoccipitale 16 Emisfero cerebellare

Fig. 3.2. Proiezione laterale dell’encefalo (1/1 ×)

17 Giro precentrale 18 Solco precentrale 19 Solco frontale superiore 20 Giro frontale superiore 21 Giro frontale medio 22 Giro frontale inferiore 23 Parte opercolare del giro frontale inferiore 25 Parte orbitale del giro frontale inferiore 26 Solco laterale, ramo ascendente 27 Solco laterale, ramo anteriore 28 Solchi orbitali 29 Giri orbitali 30 Bulbo olfattorio 31 Tratto olfattorio 32 Solco laterale 33 Giro temporale superiore 34 Solco temporale superiore 35 Giro temporale medio 36 Solco temporale inferiore 37 Giro temporale inferiore 38 Ponte 39 Flocculo 40 Midollo allungato

3 Anatomia macroscopica

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1 Solco centrale 2 Solco laterale, ramo posteriore 3 Solco laterale, ramo ascendente 4 Opercolo frontoparietale 5 Solco circolare dell’insula 6 Solco laterale, ramo anteriore 7 Giro lungo dell’insula 8 Solco centrale dell’insula 9 Giri brevi dell’insula 10 Opercolo frontale 11 Opercolo temporale 12 Limen insulae 13 Polo anteriore dell’insula

Fig. 3.3. Dissezione dell’emisfero cerebrale di destra per rendere visibile l’insula (1/1 ×)

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1 Fessura longitudinale centrale 2 Chiasma ottico 3 Tratto ottico 4 Infundibolo 5 Tuber cinereum 6 Corpo mammillare 7 Fossa interpeduncolare 8 Bulbo olfattorio 9 Tratto olfattorio

10 Polo anteriore dell’insula 11 Stria olfattoria mediale 12 Triangolo olfattorio 13 Sostanza perforata anteriore 14 Stria olfattoria laterale 15 Giro diagonale 16 Limen insulae 17 Giri brevi dell’insula 18 Giro lungo dell’insula

19 Peduncolo cerebrale 20 Ponte 21 Piramide 22 Oliva inferiore 23 Flocculo 24 Plesso coroideo del quarto ventricolo 25 Emisfero cerebellare 26 Verme cerebellare

Fig. 3.4. Proiezione basale dell’encefalo. La porzione frontale del lobo temporale di sinistra è stata rimossa per rendere visibili le strutture profonde (1/1 ×)

3 Anatomia macroscopica

1 Solchi orbitali 2 Giri orbitali 3 Giro temporale superiore 4 Solco temporale superiore 5 Solco temporale inferiore 6 Giro temporale medio 7 Solco occipitotemporale 8 Giro temporale inferiore 9 Giro laterale occipitotemporale (fusiforme) 10 Incisura preoccipitale 11 Giri occipitali 12 Giro retto 13 Solco olfattorio

14 Area subcallosale 15 Giro paraterminale 16 Giro diagonale 17 Solco rinale 18 Giro ambiens 19 Solco collaterale 20 Giro paraippocampale 21 Pulvinar del talamo 22 Splenio del corpo calloso 23 Istmo del giro cingolare 24 Solco calcarino 25 Giro occipitotemporale mediale

Fig. 3.5. Proiezione basale dell’emisfero di destra. Il tratto olfattorio è stato sezionato (1/1 ×)

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1 Giro frontale superiore 2 Solco cingolato 3 Giro cingolato 4 Solco del corpo calloso 5 Giro paraterminale 6 Solco paraolfattorio posteriore 7 Area subcallosale 8 Solco paraolfattorio anteriore 9 Giro retto 10 Giro intralimbico dell’uncus 11 Banda dell’uncus del Giacomini [13] 12 Giro uncinato dell’uncus 13 Giro semilunare 14 Giro ambiens 15 Incisura dell’uncus 16 Giro paraippocampale 17 Solco rinale 18 Giro temporale superiore 19 Solco centrale

Fig. 3.6. Superficie mediale dell’emisfero di destra (1/1 ×)

20 Lobulo paracentrale 21 Ramo marginale del solco cingolato 22 Lobulo parietale superiore 23 Precuneo 24 Solco subparietale 25 Indusium griseum 26 Solco parietooccipitale 27 Cuneo 28 Solco calcarino 29 Giro fasciolare 30 Tenia del talamo 31 Istmo del giro cingolato 32 Giro dentato 33 Giro occipitotemporale mediale 34 Solco collaterale 35 Giro occipitotemporale laterale (fusiforme) 36 Solco occipitotemporale 37 Giro temporale inferiore

3 Anatomia macroscopica

1 Tronco del corpo calloso 2 Setto pellucido 3 Fornice 4 Ginocchio del corpo calloso 5 Rostro del corpo calloso 6 Forame interventricolare 7 Commissura anteriore 8 Lamina terminalis 9 Ipotalamo 10 Chiasma ottico 11 Nervo ottico 12 Bulbo olfattorio 13 Nervo oculomotore 14 Ponte 15 Midollo allungato

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16 Midollo spinale 17 Splenio del corpo calloso 18 Talamo 19 Plesso coroideo del terzo ventricolo 20 Corpo pineale 21 Lamina quadrigemina 22 Acquedotto cerebrale 23 Velo midollare superiore 24 Quarto ventricolo 25 Velo midollare inferiore 26 Verme cerebellare 27 Emisfero cerebellare 28 Plesso coroideo del quarto ventricolo 29 Apertura mediana del quarto ventricolo 30 Canale centrale

Fig. 3.7. Proiezione mediale di una sezione condotta sul piano mediano della metà destra dell’encefalo (1/1 ×)

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1 Corpo del fornice 2 Gamba del fornice 3 Recesso soprapineale 4 Abenula 5 Commissura abenulare 6 Corpo pineale 7 Recesso pineale 8 Commissura posteriore 9 Plesso coroideo del terzo ventricolo 10 Massa intermedia 11 Commissura anteriore 12 Colonna del fornice 13 Solco ipotalamico 14 Lamina terminalis 15 Corpo mammillare 16 Fossa interpeduncolare 17 Recesso ottico 18 Chiasma ottico 19 Recesso infundibolare 20 Infundibolo 21 Collicolo superiore 22 Collicolo inferiore 23 Velo midollare superiore

24 Lingula 25 Scissura precentrale 26 Lobulo centrale 27 Scissura preculminata 28 Culmen 29 Scissura primaria 30 Declive 31 Scissura posteriore superiore 32 Folium vermis 33 Scissura orizzontale 34 Tuber vermis 35 Scissura prepiramidale 36 Piramide 37 Scissura secondaria 38 Uvula 39 Scissura posterolaterale 40 Nodulo 41 Velo midollare inferiore 42 Fastigio 43 Lobulo semilunare inferiore 44 Lobulo biventre 45 Tonsilla

Fig. 3.8. Proiezione mediale di una sezione condotta sul piano mediano del tronco encefalico e del cervelletto (3/2 ×)

3 Anatomia macroscopica

1 Talamo 2 Pulvinar 3 Collicolo superiore 4 Corpo genicolato laterale 5 Collicolo inferiore 6 Trigono lemniscale 7 Nervo trocleare 8 Peduncolo cerebellare superiore (brachium conjunctivum) 9 Peduncolo cerebellare medio (brachium pontis) 10 Peduncolo cerebellare inferiore (corpo restiforme) 11 Recesso laterale del quarto ventricolo 12 Plesso coroideo del quarto ventricolo 13 Inserzione del plesso coroideo del quarto ventricolo 14 Tubercolo cuneato 15 Obex 16 Tubercolo gracile 17 Solco posteriore laterale 18 Radice dorsale 19 Tubercolo anteriore del talamo 20 Tratto ottico

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21 Peduncolo cerebrale 22 Nervo ottico 23 Nervo oculomotore 24 Nervo trigemino, radice motrice 25 Nervo trigemino, radice sensoriale 26 Ponte 27 Nervo faciale 28 Nervo intermedio 29 Nervo vestibolococleare 30 Nervo abducente 31 Nervo glossofaringeo 32 Piramide 33 Nervo vago 34 Nervo accessorio 35 Nervo ipoglosso 36 Oliva inferiore 37 Radici bulbari del nervo accessorio 38 Radici spinali del nervo accessorio 39 Radici ventrali

Fig 3.9. Proiezione laterale del tronco encefalico e del diencefalo a seguito della rimozione delle strutture che circondano il talamo (3/2 ×)

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Ventricolo laterale 2 Terzo ventricolo 3 Corpo pineale 4 Braccio del collicolo superiore 5 Collicolo superiore 6 Braccio del collicolo inferiore 7 Collicolo inferiore 8 Peduncolo cerebrale

9 Velo midollare superiore 10 Eminenza mediale 11 Solco mediano (del quarto ventricolo) 12 Collicolo faciale 13 Area vestibolare 14 Trigono dell’ipoglosso 15 Trigono del vago 16 Inserzione del tetto del quarto ventricolo 17 Tubercolo cuneato 18 Tubercolo gracile 19 Funicolo laterale 20 Solco posteriore laterale 21 Fascicolo cuneato 22 Solco posteriore intermedio 23 Fascicolo gracile 24 Solco posteriore mediano

25 Tenia coroidea: inserzione del plesso coroideo alla lamina affixa 26 Lamina affixa 27 Stria terminalis 28 Stria midollare del talamo 29 Tenia del talamo: inserzione del plesso coroideo del terz ventricolo al talamo 30 Trigono abenulare 31 Pulvinar del talamo 32 Corpo genicolato mediale 33 Corpo genicolato laterale

34 Nervo trocleare 35 Lingula 36 Nervo trigemino 37 Peduncolo cerebellare superiore (brachium conjunctivum) 38 Peduncolo cerebellare medio (brachium pontis) 39 Peduncolo cerebellare inferiore (corpo restiforme) 40 Recesso laterale del quarto ventricolo 41 Apertura laterale del quarto ventricolo 42 Plesso coroideo del IV ventricolo (cesto di fiori di Bochdalek [3]) 43 Tetto ependimale del quarto ventricolo 44 Nervo accessorio 45 Apertura mediana del quarto ventricolo 46 Obex 47 Radice dorsale

Fig. 3.10. Superficie dorsale del tronco dell’encefalo e del diencefalo dopo rimozione delle strutture che circondano il talamo. È indicato il profilo del cervelletto (3/2 ×)

3 Anatomia macroscopica

8 Fessura primaria 9 Lobulo simplex 10 Fessura superiore posteriore 11 Lobulo semilunare superiore 12 Fessura orizzontale 13 Lobulo semilunare inferiore 14 Fessura pregracile (variabile)

1 Culmen 2 Declive 3 Folium vermis 4 Tuber vermis 5 Piramide 6 Uvula golare 7 Lobulo quadrangolare

83

15 Lobulo gracile 16 Fessura prebiventre 17 Lobulo biventre 18 Fessura secondaria 19 Tonsilla

Fig. 3.11 A. Superficie dorsale del cervelletto (6/5 ×)

Emisfero

Fessura primaria

Verme

Emisfero

Lobo anteriore

Lobulo simplex

Lobuli semilunari (Lobulo ansiforme)

B

Tonsilla

Fig. 3.11 B. Superficie dorsale del cervelletto. La direzione delle catene dei folia del verme e del cervelletto è indicata da linee rosse. Si noti l’ansa foliale dei lobuli semilunari (il lobulo ansiforme della nomenclatura dell’anatomia comparata, vedi anche Fig. 20.2). F, folium; P, piramide; T, tuber; U, uvula

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Tenia coroidea: inserzione del plesso coroideo alla lamina affixa 2 Lamina affixa 3 Tenia del talamo: inserzione del plesso coroideo del terzo ventricolo al talamo 4 Tubercolo anteriore del talamo 5 Talamo 6 Massa intermedia 7 Chiasma ottico 8 Nervo ottico 9 Tratto ottico 10 Corpo genicolato laterale 11 Nervo oculomotore 12 Nervo trocleare

13 Nervo trigemino, radice motoria 14 Nervo trigemino, radice sensoriale 15 Nervo abducente 16 Nervo faciale 17 Nervo intermedio 18 Nervo vestibolococleare 19 Nervo glossofaringeo 20 Nervo vago 21 Nervo accessorio 22 Nervo ipoglosso 23 Radici spinali ventrali

Fig. 3.12. state rimosse (3/2 ×)

24 Ventricolo laterale 25 Terzo ventricolo 26 Infundibolo 27 Corpi mammillari 28 Peduncolo cerebrale 29 Sostanza perforata posteriore 30 Fossa interpeduncolare 31 Ponte 32 Solco basilare del ponte 33 Peduncolo cerebellare medio (brachium pontis)

34 Plesso coroideo del quarto ventricolo 35 Oliva inferiore 36 Piramide 37 Decussazione delle piramidi 38 Funicolo laterale 39 Solco anteriore laterale 40 Funicolo anteriore 41 Fessura mediana anteriore

3 Anatomia macroscopica

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A 1 Velo midollare superiore 2 Peduncolo cerebellare superiore (brachium conjunctivum) 3 Fastigio 4 Velo midollare inferiore 5 Peduncolo cerebellare inferiore (corpo restiforme) 6 Peduncolo cerebellare medio (brachium pontis) 7 Nervo intermedio 8 Nervo vestibolococleare 9 Recesso laterale del quarto ventricolo 10 Tela coroidea del quarto ventricolo

11 Plesso coroideo del quarto ventricolo 12 Culmen 13 Fessura preculminare 14 Lobulo quadrangolare anteriore 15 Lobulo centrale 16 Ala del lobulo centrale 17 Lingula 18 Fessura primaria 19 Lobulo quadrangolare posteriore (lobulo semplice) 20 Fessura superiore posteriore 21 Lobulo semilunare superiore 22 Peduncolo flocculare

23 Flocculo 24 Fessura orizzontale 25 Lobulo semilunare inferiore 26 Fessura ansoparamediana 27 Lobulo gracile 28 Fessura prebiventre 29 Lobulo biventre 30 Fessura intrabiventre 31 Fessura seconda 32 Tonsilla 33 Nodulo 34 Fessura posterolaterale 35 Uvula

Fig. 3.13 A. Superficie ventrale del cervelletto (6/5 ×)

B Fig. 3.13 B. Superficie dorsale del cervelletto. La direzione delle catene dei folia del verme e del cervelletto è indicata da linee rosse. Si noti l’ansa foliale della tonsilla diretta medialmente (il paraflocculo dorsale della nomenclatura dell’anatomia comparata, vedi anche Fig. 20.2). Il braccio mediale dell’ansa foliale della tonsilla e il paraflocculo accessorio sono nascosti alla vista in A. N, nodulo; PMV, velo midollare inferiore; U, uvula

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

Cauda equina

Filum terminale

Funicolo posteriore

Radicole posteriori

Radice dorsale Ganglio spinale

Nervo spinale

Fig. 3.14. Superficie dorsale del midollo spinale con i filamenti delle radici posteriori e i gangli spinali. I nervi spinali cervicali (C), toracici (T), lombari (L), sacrali (S) e coccigei (Co) sono stati sezionati a livello del loro punto di emergenza dai fori intervertebrali. La posizione dei segmenti spinali è indicata sulla sinistra del midollo (2/3 ×)

3 Anatomia macroscopica

Bulbo (midollo allungato)

Midollo spinale Segmento lombare Rigonfiamento lombare

Midollo spinale Segmento cervicale Rigonfiamento cervicale Cono midollare

Fessura mediana anteriore Funicolo anteriore Radicole anteriori Funicolo laterale Midollo spinale Segmento toracico

Filum terminale

Fig. 3.15. Superficie ventrale del midollo spinale; i filamenti delle radici ventrali sono stati sezionati (2/3 ×)

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Ventricolo laterale, parte centrale 2 Ventricolo laterale, corno anteriore 3 Massa intermedia 4 Forame interventricolare 5 Terzo ventricolo 6 Recesso ottico 7 Recesso infundibolare 8 Ventricolo laterale, corno inferiore

Fig. 3.16. Ventricoli encefalici; proiezione obliqua posteriore e superiore (6/5 ×)

9 Recesso soprapineale 10 Recesso pineale 11 Ventricolo laterale, corno posteriore 12 Acquedotto cerebrale 13 Fastigio 14 Quarto ventricolo 15 Recesso laterale del quarto ventricolo 16 Canale centrale

3 Anatomia macroscopica

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A

1 Lamina affixa 2 Stria terminale 3 Tenia del talamo: inserzione del plesso coroideo del terzo ventricolo al talamo 4 Tenia coroidea: inserzione del plesso coroideo alla lamina affixa 5 Tenia del fornice: inserzione del plesso coroideo al fornice 6 Talamo

7 Colonna del fornice 8 Corpo mammillare 9 Corpo del fornice 10 Commissura del fornice 11 Corpo pineale 12 Gamba del fornice 13 Tenia della fimbria: inserzione del plesso coroideo alla fimbria 14 Fimbria

B

Fig. 3.17 A, B. Topografia delle inserzioni (tenie) diencefaliche e telencefaliche del plesso coroideo; proiezione obliqua, vista posteriore e dall’alto (A). Nello schema complementare (B), sono rappresentate le pareti coroidee dei ventricoli laterali e del terzo ventricolo. Rete densa: superficie ventricolare; rete rada: superficie meningea; doppia freccia: forame interventricolare (2/1 ×; schema 5/3 ×)

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Stria longitudinale mediale 2 Stria longitudinale laterale 3 Corpo calloso 4 Fornice 5 Tenia del fornice: inserzione del plesso coroideo al fornice 6 Giro fasciolare 7 Giro di Anders Retzius [17] 8 Ippocampo precommissurale 9 Giro dentato 10 Alveus 11 Fimbria 12 Corno di Ammone 13 Digitazioni dell’ippocampo

14 Giro cingolato 15 Solco del corpo calloso 16 Stria longitudinale mediale dell’ippocampo sopracommissurale 17 Indusium griseum dell’ippocampo sopracommissurale 18 Stria longitudinale laterale dell’ippocampo sopracommissurale 19 Giro fasciolare 20 Fasciola cinerea 21 Giro di Anders Retzius [17] 22 Corno di Ammone dell’ippocampo retrocommissurale 23 Subiculum dell’ippocampo retrocommissurale 24 Giro dentato dell’ippocampo retrocommissurale 25 Solco dell’ippocampo 26 Solco fimbriodentato 27 Fimbria 28 Giro intralimbico 29 Limbus di Giacomini [13] 30 Solco ippocampale 31 Giro uncinato

Fig. 3.18. Dissezione che rappresenta l’ippocampo e alcune strutture correlate in proiezione obliqua, posteriore e dall’alto (2/1 ×)

3 Anatomia macroscopica

1 Nucleo anteriore 2 Nucleo ventrale laterale 3 Nucleo laterale dorsale 4 Nucleo laterale posteriore 5 Nucleo ventrale anteriore 6 Nucleo ventrale posterolaterale 7 Pulvinar 8 Corpo genicolato laterale 9 Nucleo ventrale laterale

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10 Nucleo anteriore 11 Nucleo mediale 12 Nucleo laterale dorsale 13 Nucleo laterale posteriore 14 Nuclei dell’abenula 15 Pulvinar 16 Corpo genicolato laterale 17 Corpo genicolato mediale

Fig. 3.19. Modello dei due talami: proiezione obliqua posteriore e dall’alto. Il nucleo reticolare e i nuclei della linea mediana non sono stati rappresentati (2/1 ×)

1 Nucleo anteriore 2 Nucleo ventrale laterale 3 Nucleo mediale 4 Fascicolo mammillotalamico 5 Nucleo ventrale anteriore 6 Nucleo dorsale laterale 7 Nucleo mediale 8 Lamina midollare interna 9 Nucleo ventrale laterale 10 Nucleo centromediano 11 Nucleo parafascicolare 12 Nucleo ventrale posterolaterale 13 Nucleo ventrale posteromediale

14 Nucleo laterale posteriore 15 Pulvinar 16 Corpo genicolato mediale 17 Corpo genicolato laterale

Fig. 3.20. Metà di sinistra dello stesso modello raffigurata nella Figura 3.19. La posizione dei maggiori nuclei del talamo è indicata sulle tre sezioni frontali (2/1 ×)

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Corpo striato: nucleo caudato 2 Corpo striato: nucleo lentiforme 3 Talamo di sinistra 4 Talamo di destra 5 Stria midollare

Fig. 3.21. Il corpo striato e il talamo di ambo i lati in proiezione obliqua, posteriore e dall’alto (6/5 ×)

1 Fasci di fibre isolate della corona radiata 2 Coda del nucleo caudato 3 Tratti di sostanza grigia (ponti grigi) che collegano il nucleo caudato con il putamen 4 Corpo del nucleo caudato 5 Putamen 6 Contorno del talamo 7 Capsula interna, rappresentato un isolato fascio di fibre 8 Globo pallido, segmento esterno 9 Globo pallido, segmento interno

10 Commissura anteriore 11 Testa del nucleo caudato 12 Nucleo accumbens 13 Peduncolo del nucleo lentiforme 14 Giunzione della coda del nucleo caudato sul peduncolo del nucleo lentiforme 15 Peduncolo cerebrale

Fig. 3.22. Gangli della base in proiezione mediale (6/5 ×)

3 Anatomia macroscopica

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8 Capsula interna, parte sublenticolare 9 Capsula interna, parte retrolenticolare 10 Capsula interna, braccio posteriore 11 Peduncolo cerebrale 12 Mesencefalo

1 Capsula interna, braccio anteriore 2 Ventricolo laterale, porzione centrale 3 Ventricolo laterale, corno anteriore 4 Testa del nucleo caudato 5 Corpo del nucleo caudato 6 Globo pallido 7 Putamen

13 Talamo 14 Ponti di sostanza grigia (ponti grigi) che congiungono il nucleo caudato con il putamen 15 Ventricolo laterale, corno posteriore 16 Coda del nucleo caudato 17 Ventricolo laterale, corno inferiore

Fig. 3.23. Corpo striato di ambo i lati, osservato dall’alto. Si possono notare il talamo e l’estensione del ventricolo laterale sulla . La capsula interna e la sua convergenza sul peduncolo cerebrale sono indicate (6/5 ×) sulla

1 Corpo del nucleo caudato 2 Ventricolo laterale, corno anteriore 3 Testa del nucleo caudato 4 Putamen 5 Nucleo accumbens 6 Terzo ventricolo

Fig. 3.24. stema ventricolare (6/5 ×)

7 Ventricolo laterale, porzione centrale 8 Tratti di sostanza grigia (ponti grigi) che collegano il nucleo caudato con il putamen 9 Coda del nucleo caudato 10 Talamo 11 Ventricolo laterale, corno posteriore 12 Peduncolo del nucleo lentiforme 13 Ventricolo laterale, corno inferiore

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

Introduzione ...................................................... 95 Arterie dell’encefalo .......................................... 95 Meningi, cisterne e circolazione del fluido cerebrospinale .................................................... 97 Organi circumventricolari ................................ 99 Vene dell'encefalo .............................................. 99 Vasi e meningi del midollo spinale .................. 100

Introduzione

La vascolarizzazione e la circolazione del fluido cerebrospinale (liquor cerebrospinalis, FCS) dell’encefalo e del midollo spinale sono di notevole importanza clinica. Le principali sindromi vascolari sono riassunte nella Tabella 4.1. In questo capitolo sarà trattata l’anatomia dei vasi sanguigni, delle meningi e degli organi circumventricolari. Il sistema nervoso centrale, di origine ectodermica (Cap. 2), è circondato da strutture di origine mesodermica. Tra lo scheletro osseo del cranio e della colonna vertebrale e il tessuto nervoso dell’encefalo e del midollo spinale è disposto un sistema composto da tre strati di tessuto connettivo, le meningi, e un compartimento fluido che contiene il FCS. I vasi sanguigni, anch’essi di origine mesodermica, sono circondati da derivati delle meningi per tutta la loro estensione, sino all’interfaccia tra la parete capillare e la membrana basale gliale, ove si realizza lo scambio delle sostanze. Il FCS viene prodotto dal plesso coroideo dei ventricoli. Questo fluido circola dagli spazi interstiziali del tessuto nervoso e dei plessi coroidei, attraverso i ventricoli e le loro aperture nel tetto del quarto ventricolo, al compartimento FCS dello spazio

subaracnoideo, sino al suo deflusso attraverso i villi aracnoidei al sistema venoso. Il tessuto nervoso del sistema nervoso centrale e gli spazi del FCS restano separati dal resto del corpo da una barriera a strati composta dalle meningi (la barriera a strati è composta dall’aracnoide), dal plesso coroideo (la barriera sangue-FCS) e dai capillari (la barriera emato-encefalica). La circolazione del FCS svolge un ruolo importante nell’omeostasi del tessuto nervoso; inoltre, lo spazio subaracnoideo costituisce una struttura che assorbe gli shock esterni.

Arterie dell’encefalo

Le arterie dell’encefalo originano da due dei maggiori vasi del collo: le carotidi interne e le arterie vertebrali (Fig. 4.1). L’arteria carotide interna penetra nel cranio attraverso il canale carotico scavato nella rupe del temporale. Forma un’ansa nel seno cavernoso (sifone carotico), dove dà origine all’arteria oftalmica. Subito dopo l’origine dell’arteria comunicante posteriore, si divide nelle arterie cerebrali media e anteriore. Le arterie vertebrali penetrano nel cranio attraverso il grande foro occipitale. Dopo aver perforato la dura, le arterie si dispongono nel tessuto connettivo derivato dalla pia madre e dall’aracnoide. L’arteria cerebrale media irrora la convessità dell’emisfero (Figg. 4.3, 4.4, 4.5) e l’arteria cerebrale anteriore si distribuisce all’incirca alla metà anteriore e superiore della superficie mediale dell’emisfero, sino al precuneo (Fig. 4.2). Le arterie vertebrali si fondono per formare l’arteria basilare sulla superficie ventrale del bulbo.

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

I suoi rami terminali sono le arterie cerebrali posteriori sinistra e destra, che irrorano le superfici posteriore, mediale e basale dell’emisfero cerebrale. Il sistema vertebro-basilare vascolarizza anche il tronco encefalico e il cervelletto. Da esso originano le arterie cerebellari inferiore, media e superiore (Fig. 4.11). Proiezioni frontali e laterali del sistema arterioso sono riprodotte nelle Figure 4.9 e 4.10. Un sistema di arterie comunicanti, noto come circolo di Willis [18, 36], collega le arterie cerebrali anteriore e media di ambo i lati con il sistema vertebro-basilare (Figg. 4.6 e 4.14). Il circolo è disposto alla base dell’encefalo e circonda l’infundibolo e il chiasma ottico. Risulta costituito dall’arteria comunicante anteriore, che collega le arterie cerebrali anteriori, decorrendo anteriormente al chiasma ottico, e dalle due arterie comunicanti posteriori, che formano un’anastomosi tra la parte più distale dell’arteria carotide interna e l’arteria cerebrale posteriore in prossimità della sua origine dall’arteria basilare. I segmenti iniziali delle arterie cerebrali media e anteriore danno origine alle arterie centrali (Figg. 4.6, 4.8, 4.12), che penetrano nell’encefalo attraverso la sostanza perforata anteriore (Fig. 3.4). Insieme ai rami delle arterie comunicanti posteriori vascolarizzano i gangli della base la capsula interna e il talamo. L’arteria cerebrale media penetra nel solco laterale. Poco prima di questo punto stacca l’arteria coroidea anteriore, che emette anche un ramo per il globo pallido (Fig. 4.8). Alla superficie dell’insula l’arteria cerebrale media si divide nei tronchi anteriore, medio e posteriore. I rami dell’arteria cerebrale media circondano gli opercoli e ramificano sulla superficie dell’emisfero cerebrale per distribuirsi alla cortex cerebrale e all’adiacente sostanza bianca (Figg. 4.3, 4.4). L’arteria cerebrale anteriore penetra nella scissura longitudinale e si ramifica sulla superficie mediale dell’emisfero. L’arteria comunicante anteriore, che collega le due arterie cerebrali anteriori, decorre immediatamente al davanti del chiasma ottico (Fig. 4.2). Le arterie vertebrali penetrano nel cranio attraverso il grande foro occipitale. Questi rami emettono l’arteria spinale anteriore, che discende nella fessura mediana anteriore del midollo, e le arterie

cerebellari inferiori posteriori. Le arterie vertebrali si fondono a formare l’arteria basilare sulla superficie del tronco encefalico. L’arteria basilare emette le arterie cerebellari inferiore anteriore e superiore, poi si divide nelle arterie cerebrali posteriori. Il nervo oculomotore emerge tra le arterie cerebellare superiore e cerebrale posteriore e in tal modo segna la biforcazione dell’arteria basilare (Fig. 4.11). L’arteria cerebellare inferiore posteriore, prima di raggiungere il cervelletto, forma una caratteristica curva diretta caudalmente. Entrambe le arterie cerebellari inferiore posteriore e superiore danno rami alla superficie dorsolaterale del tronco encefalico. L’arteria cerebrale posteriore vascolarizza la superficie mediale dei lobi temporale e occipitale. La regione al confine tra i territori vascolari delle arterie cerebrali posteriore e media include i poli temporale e occipitale. Quest’ultimo contiene la parte posteriore della cortex visiva primaria (striata) con la rappresentazione della fovea. Pertanto, l’occlusione dell’arteria cerebrale posteriore porta alla perdita della visione periferica, con il mantenimento della visione centrale (“visione a tunnel” (Tab. 4.1) I confini dei territori arteriosi degli emisferi cerebrali non corrispondono ai confini dei quattro maggiori lobi definiti nella sezione di anatomia macroscopica degli emisferi cerebrali (Fig. 4.7). Asimmetrie del sistema arterioso encefalico si riscontrano di frequente, molto spesso in rapporto al calibro della vertebrale, della cerebrale posteriore e delle arterie comunicanti posteriori. La vertebrale, la basilare e le arterie cerebrali posteriori emettono rami più piccoli, che penetrano nel tronco encefalico nel solco mediano e lateralmente (Fig. 4.11). Rami dalle arterie basilare e cerebrale posteriore (Fig. 4.18) penetrano nel mesencefalo nella sostanza perforata posteriore, posta nel pavimento della fossa interpeduncolare (Fig. 3.12). I territori vascolari di queste arterie sono stati estesamente studiati da Duvernoy [12]. Questi territori sono rappresentati in varie sezioni trasverse in cui sono raffigurati la vascolarizzazione arteriosa e il drenaggio venoso (Figg. 4.18– 4.20). Queste figure documentano anche l’importante contributo delle arterie cerebellari alla vascolarizzazione del tronco encefalico.

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

L’esistenza di una circolazione collaterale assume un grande significato nella vascolarizzazione del SNC. Esistono differenti tipi e differenti sedi di anastomosi; inoltre, il diametro di queste anastomosi può variare considerevolmente. Anastomosi tra le arterie possono ritrovarsi in relazione ai tre sistemi arteriosi, ovvero i due principali sistemi arteriosi delle arterie carotidee e vertebrali, e tra i sistemi arteriosi dell’encefalo e l’arteria carotide esterna. Oltre alla principale anastomosi arteriosa tra i sistemi della carotide interna e il sistema arterioso vertebro-basilare nel circolo arterioso di Willis, anastomosi cerebro-cerebrali si instaurano tra i rami dell’arteria cerebrale media (Figg. 4.2, 4.14). Le anastomosi tra le arterie cerebellari sono raffigurate nelle Figure 4.9 e 4.11. Le anastomosi con l’arteria carotide esterna si instaurano sia con rami meningei che con rami extracranici di questa arteria. Quattro tipi di anastomosi con i rami dell’arteria carotide esterna sono indicati da asterischi nella Figura 4.1. Le anastomosi orbitali con rami dall’arteria oftalmica sono numerati come due categorie speciali.

Meningi, cisterne e circolazione del fluido cerebrospinale

L’encefalo è completamente avvolto da tre strati di tessuto connettivo: le meningi. A partire dalla superficie dell’encefalo sono: la pia madre, l’aracnoide e la dura madre. La dura, composta da diversi strati di fibre collagene, risulta di particolare resistenza e spessore, e pertanto viene denominata anche pachimeninge. La sottile pia madre, composta da tessuto lasso, e l’aracnoide costituiscono la leptomeninge. La dura cefalica si fonde con il periostio del tavolato interno del cranio. Di conseguenza, la dura risulta saldamente inserita al cranio, specialmente lungo le suture. I setti durali si dispongono tra le principali divisioni dell’encefalo. Sulla linea mediana, la falce del cervello si

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approfonda tra gli emisferi cerebrali, e il tentorio del cervelletto si interpone tra i lobi occipitali e temporali dell’emisfero e il cervelletto. I seni venosi occupano i margini interno ed esterno della falce (seno sagittale inferiore e superiore), la giunzione delle falce con il tentorio (seno retto), e l’inserzione del tentorio al cranio (il seno trasverso e i seni petrosi superiore e inferiore) (Figg. 4.14–4.16). La pia madre aderisce strettamente alla superficie dell’encefalo e si insinua nei solchi e nelle depressioni. L’aracnoide riveste l’encefalo a una distanza variabile, creando perciò uno spazio subaracnoideo tra la pia e l’aracnoide. Questo spazio è costituito da numerose trabecole. In esso è contenuto il FCS. Le dilatazioni dello spazio subaracnoideo costituiscono le cisterne. Per la comprensione della produzione, della circolazione e del drenaggio del FCS, risulta importante la struttura fine dell’interfaccia dei compartimenti del FCS, il tessuto nervoso e il tessuto mesenchimale delle meningi. Il sistema nervoso centrale è isolato dal resto del corpo da una serie di barriere cellulari, che limitano il flusso di molecole idrofiliche tra queste cellule. Queste barriere generalmente risultano costituite da estese tight junctions (giunzioni serrate) tra le cellule, dove gli strati esterni delle membrane plasmatiche di due cellule adiacenti sono fusi. Queste barriere si riscontrano a livello dell’epitelio dei plessi coroidei (barriera sangue-FCS), dello strato (barriera) esterno dell’aracnoide e dell’endotelio dei capillari presenti nell’aracnoide e nella pia madre e nel tessuto nervoso (barriera emato-encefalica). Il FCS è prodotto dai plessi coroidei dei ventricoli laterali, del terzo e quarto ventricolo. La parete dei capillari dello stroma dei plessi coroidei è fenestrata per la locale fusione degli strati interni delle membrane plasmatiche delle cellule endoteliali, e le tight junctions tra le cellule endoteliali di questi capillari risultano meno sviluppate. Questi capillari fenestrati, pertanto, consentono il passaggio del fluido e di molecole liofiliche. Il FCS è secreto dalle cellule dell’epitelio coroideo; il passaggio tra queste cellule epiteliali è impedito dalle estese tight junctions.

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

I fluidi interstiziali e i residui prodotti dal tessuto nervoso possono diffondere nei ventricoli, dove lo strato di copertura delle cellule ependimali non è in grado di impedire il fenomeno. Il passaggio del FCS dal sistema ventricolare nello spazio subaracnoideo è reso possibile da tre aperture nel tetto del quarto ventricolo: l’apertura mediana, nella parte caudale delle linea mediana, e le due aperture laterali nei recessi laterali (Figg. 3.8, 3.10). La dura risulta costituita da fibroblasti e da collagene extracellulare (Fig. 4.21). Lo strato più interno della dura risulta costituito da cellule appiattite, provviste di processi sinuosi connessi da occasionali desmosomi, e spazi extracellulari riempiti da sostanza amorfa. Un reale spazio subdurale non esiste; gli strati di confine della dura e dell’aracnoide sono collegati da occasionali processi cellulari e desmosomi. L’aracnoide può essere suddivisa in due strati. Lo strato esterno dell’aracnoide, disposto in prossimità della dura, è noto come strato barriera dell’aracnoide. Risulta impermeabile alle molecole liofile, per la presenza di tight junctions tra le cellule che lo costituiscono. Gli strati interni dell’aracnoide e della pia madre di fatto formano un'unica struttura lassa al cui interno si delimitano i più piccoli o i più grandi spazi connessi per il FCS. Dove questi spazi si fondono in compartimenti fluidi continui, si parla di spazio subaracnoideo e delle sue cisterne. In prossimità della superficie dell’encefalo, le cellule della pia formano una membrana che resta separata dalla membrana basale della glia limitante dell’encefalo da uno stretto spazio subpiale. Le cellule della pia madre sono unite da desmosomi e gap junctions, mentre le tight junctions, in grado di ostacolare il passaggio dei fluidi, qui sono assenti. Il sistema ventricolare e lo spazio subaracnoideo, quindi, costituiscono un compartimento isolato dal resto del corpo dalle tight junctions dell’epitelio coroideo e dallo strato barriera dell’aracnoide, ma che risulta accessibile per i fluidi provenienti dal tessuto nervoso [14, 15, 21] (Fig. 4.21). Il FCS può essere drenato dallo spazio subaracnoideo da protrusioni dell’aracnoide nei seni venosi, note come villi aracnoidei, e lungo i nervi cranici e spinali dai vasi linfatici. Il drenaggio attraverso i villi aracnoidei dipende dalla pressione.

I villi aracnoidei sono particolarmente abbondanti nel seno sagittale superiore e nelle sue estensioni laterali, le lacune (Figg. 4.15, 4.24, 4.25). La struttura, la biologia molecolare e le implicazioni cliniche della barriera emato-encefalica sono state recentemente trattate da Ballabh [2]. I vasi sanguigni che penetrano attraverso la dura nello spazio subaracnoideo sono circondati da una guaina di cellule piali. Quando i vasi penetrano nel sistema nervoso centrale, solo a livello dei capillari la guaina scompare. I capillari nel sistema nervoso centrale sono caratterizzati dall’assenza di fenestrazioni e dalla presenza di estese tight junctions tra le cellule endoteliali e di una membrana basale che circonda i capillari. I pedicelli astrocitari e i periciti inclusi nella membrana basale inguainano i capillari. Il passaggio tra le cellule endoteliali è bloccato da tight junctions. Le sostanze nutrienti e le grandi molecole penetrano nell’encefalo grazie all’azione di proteine trasportatrici e grazie all’endocitosi mediata da recettori delle cellule endoteliali. Negli organi circumventricolari sono presenti capillari fenestrati; questo sarà trattato nella successiva sezione di questo capitolo. Le cisterne aracnoidee sono delle locali dilatazioni dello spazio subaracnoideo. Nelle Figure 4.26 e 4.27 le cisterne sono raffigurate come modelli. Le cisterne più importanti circondano il cervelletto e il tronco dell’encefalo. La cisterna cerebellobulbare, meglio nota come cisterna magna, è disposta tra il cervelletto e il bulbo (Fig. 4.24). Risulta accessibile attraverso il grande foro occipitale. La cisterna pontina circonda il ponte. La cisterna bulbare circonda il bulbo e si continua nello spazio subaracnoideo che circonda il midollo spinale. La vascolarizzazione delle meningi deriva dall’arteria carotide esterna con l’arteria meningea media, che penetra nel cranio attraverso il foro spinoso (Fig. 4.1). Arterie meningee più piccole si staccano dalle arterie etmoidali, carotide interna, faringea ascendente e occipitale. Il plesso coroideo del ventricolo laterale è vascolarizzato dall’arteria coroidea anteriore, un ramo dell’arteria cerebrale media, e dalle arterie coroidee posteriori, rami delle arterie cerebrali posteriori.

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

Il plesso coroideo del quarto ventricolo riceve l’apporto arterioso dall’arteria cerebellare inferiore (Fig. 4.23).

Organi circumventricolari Gli organi circumventricolari (OCV) rappresentano piccole sedi di tessuto specializzato che, come implica la loro definizione, sono disposte nell’immediata vicinanza del sistema ventricolare [10]. La maggior parte di queste strutture contiene tipici neuroni, e tutte stanno in regioni del sistema nervoso centrale prive di barriera emato-encefalica. I capillari in queste regioni sono fenestrati. La funzione principale degli OCV è di organi chemosensitivi e neuroematici, che monitorano le variazioni dei livelli di ormoni circolanti e di altre sostanze. Tuttavia, possono anche essere influenzati da sostanze trasportate dal FCS e da afferenti neurali che penetrano negli organi da altre parti del sistema nervoso centrale o dalla periferia. Oltre all’organo subfornicale, all’organo vascoloso della lamina terminale e all’area postrema (che verranno qui considerati), gli OCV includono l’ipofisi posteriore, l’eminenza mediana e la ghiandola pineale. L’organo subfornicale (OSF) e l’organo vascoloso della lamina terminale (OVLT) sono strutture impari poste nella parete della piccola porzione non evaginata del telencefalo, ovvero il telencefalo impari (Fig. 1.2) – il primo rostrodorsalmente, proprio tra i due fori interventricolari; il secondo rostroventralmente, subito dorsalmente al chiasma ottico. L'OSF contiene molti neuroni, un denso plesso di capillari fenestrati e un’alta densità di recettori per l’ormone peptidico angiotensina II (AII). È noto che la sete ipovolemica è accompagnata da un aumento dei livelli circolanti di quest’ormone che evoca, attraverso i neuroni dell’OSF e i loro bersagli, uno spettro di risposte volte a sostenere la pressione arteriosa e reintegrare la perdita di acqua corporea [26]. L’OVLT e l'adiacente nucleo preottico possono essere insieme indicati come l’area anteroventrale del terzo ventricolo (AV3V). Come l’OSF, anche l’OVLT è ricco di recettori AII. L'AV3V è nota per essere sensibile in partico-

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lar modo all’iperosmolarità ematica, che rappresenta un ulteriore stimolo della sete [8]. Come indica la sua denominazione, l’area postrema è, al contrario dell’OSF e dell’OVLT, localizzata nella parte più caudale dell’encefalo. È una piccola struttura spugnosa bilaterale che sporge nel quarto ventricolo ai lati della linea mediana, subito rostralmente all’obex. È stato suggerito che l’area postrema rappresenti una zona chemorecettiva con funzione di innesco facente parte del circuito neuronale che sottende il bilancio idrico ed energetico, come anche possa essere coinvolta nella regolazione cardiovascolare. Comunque, l’unica funzione stabilita con certezza di quest’organo sembra quella di evocare nausea e vomito in risposta a sostanze emetiche circolanti [7].

Vene dell’encefalo Il sangue dell’encefalo è drenato da differenti sistemi che principalmente confluiscono nella vena giugulare interna; vie di drenaggio di minor calibro sono tributarie della vena giugulare esterna e dei plessi venosi intravertebrali (Fig. 4.13). Il sistema venoso encefalico è privo di valvole. I seni venosi sono condotti venosi avvolti da uno sdoppiamento della dura madre. Il sangue dalla convessità dell’emisfero viene raccolto dalle vene cerebrali superiori, tributarie del seno sagittale superiore. Questo seno decorre nel margine superiore della falce cerebrale (Figg. 4.14, 4.15). Confluisce sul seno retto, teso a livello della giunzione della falce con il tentorio del cervelletto, insieme con la grande vena cerebrale, che drena il sangue dalle strutture profonde dell’emisfero cerebrale e dai plessi coroidei dei ventricoli laterali. Il seno retto e il seno sagittale superiore confluiscono nel seno trasverso di sinistra e di destra, che decorre al margine posteriore del tentorio (Figg. 4.12, 4.13). Il punto di incontro del seno retto, del sagittale superiore e dei seni trasversi è noto come confluente dei seni. Questo riceve anche il seno occipitale, disposto nella falce del cervelletto, un setto della dura che corre sulla linea mediana del cervelletto (Figg. 4.14–4.17).

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

Nel punto in cui il seno trasverso emerge dal tentorio, esso si continua come seno sigmoide e decorre in un solco sulla pars mastoidea dell’osso temporale e il processo giugulare dell’osso occipitale. Il seno sigmoide confluisce nel golfo della giugulare dove ha origine la vena giugulare interna, che emerge dal cranio attraverso il foro giugulare. I seni basali e il plesso venoso subdurale a livello del clivus sono raffigurati nelle Figure 4.13 e 4.14. I seni cavernosi sono situati ai lati del corpo dello sfenoide e presentano una struttura spugnosa. Danno passaggio all’arteria carotide e a diversi nervi cranici. I seni cavernosi drenano il sangue dell’emisfero cerebrale, tramite la vena cerebrale superficiale media, dalle meningi, dall’orbita per il tramite delle vene oftalmiche inferiore e superiore, dalla vena centrale della retina e dalle strutture facciali profonde attraverso il plesso pterigoideo. I due seni cavernosi sono collegati dal seno intercavernoso. I seni petrosi superiore e inferiore si collegano rispettivamente al seno sigmoide e alla vena giugulare. Il sangue del plesso coroideo dei ventricoli laterali, del terzo ventricolo e delle strutture encefaliche profonde viene complessivamente drenato dalla vena grande cerebrale, che si getta nel seno retto. La grande vena cerebrale (di Galeno [31]) è formata dalla confluenza delle vene cerebrale interna e basale. Quest’ultima raccoglie il sangue dalla parte superiore del tronco encefalico, dall’insula e dal plesso coroideo del corno inferiore del ventricolo laterale. La vena cerebrale interna drena il sangue dal plesso coroideo del corpo del ventricolo laterale e dalla vena talamostriata, che decorre dal livello del forame interventricolare in direzione caudale lungo tutto il confine caudatotalamico (Figg. 4.13, 4.16, 4.17). Le anastomosi venose sono più frequenti di quelle arteriose. La formazione dei plessi venosi rappresenta un fenomeno ampiamente diffuso. I plessi venosi attorno all’encefalo e al midollo spinale giocano un ruolo importante nella circolazione collaterale: il plesso cavernoso, il plesso basilare, il plesso pterigoideo (extracranico) e il plesso venoso interno del midollo (vedi sezione successiva di questo capitolo sui vasi e meningi del midollo spinale). Le vene emissarie attraversano i fori cranici e creano collegamenti tra i seni venosi e le vene extracraniche o le vene diploiche

nella diploe del cranio (Figg. 4.13, 4.24). Alcune sono costanti, altre a volte assenti. Due anastomosi venose vanno a parte ricordate. La vena anastomotica superiore di Trolard [30] collega la vena cerebrale media con il seno sagittale superiore, mentre la vena anastomotica inferiore di Labbé [4] collega questa vena al seno trasverso (Fig. 4.13).

Vasi e meningi del midollo spinale

Tutti i segmenti del midollo sono vascolarizzati dalle tre arterie spinali longitudinali (Fig. 4.28 B). L’arteria spinale anteriore decorre ventralmente, nella fessura mediana anteriore; le arterie spinali posteriori decorrono simmetriche ai lati della linea mediana, lungo la zona di ingresso delle radici dorsali. Le arterie spinali ricevono il sangue da arterie radicolari anteriori e posteriori organizzate in maniera segmentale, che originano dalle arterie vertebrali, intercostali e lombari (Figg. 4.28 A, 4.30). Queste arterie segmentali sono presenti in numero pari a circa la metà dei mielomeri. Di norma è presente una sola grande arteria radicolare nota come grande arteria radicolare di Adamkiewicz [20], un ramo intersegmentale che origina dall’aorta a livello toracico inferiore o lombare superiore (Fig. 4.28 A). Dalle arterie longitudinali spinali originano rami sottili che penetrano nel midollo, dove si distribuiscono a territori alquanto circoscritti. Le vene che drenano il sangue del midollo spinale sono tributarie, attraverso le vene intervertebrali, intercostali e lombari, della vena cava superiore e presentano un’organizzazione paragonabile a quella dei vasi arteriosi (Fig. 4.29). Una sola vena spinale è però presente sul lato dorsale: la vena spinale posteriore, che decorre nel solco mediano posteriore. Inoltre, si riscontra un minor numero di vene segmentali paragonato al corrispondente numero di arterie segmentali, e non esiste tra queste alcuna vena di maggior calibro. Le vene segmentali sono anche in comunicazione con il plesso venoso spinale interno (disposto nello spazio epidurale), il plesso vertebrale e lo spinale venoso esterno (Figg. 4.28–31). Come le vene encefaliche, anche le vene dei plessi spinali sono prive di valvole.

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

Le meningi del midollo spinale sono in diretta continuazione di quelle encefaliche, a eccezione del periostio endocranico, lo strato esterno della dura cranica. Nel canale spinale il periostio resta adeso allo scheletro e lo spazio epidurale separa questo dalla dura spinale (Figg. 4.30–4.32). Il plesso venoso epidurale interno è allocato nello spazio epidurale. Caudalmente al midollo spinale (ovvero caudalmente alla prima vertebra lombare) la dura si estende nel canale spinale sino ai livelli sacrali inferiori (secondo/terzo metamero sacrale) e accoglie il sacco durale (un compartimento dello spazio subaracnoideo), attraversato dalle radici anteriori e posteriori della cauda equina, dove si può prelevare il fluido cerebrospinale mediante puntura lombare. Lateralmente, il midollo si inserisce alla dura mediante i legamenti denticolati di forma triangolare. Nella Figura 4.32 sono raffigurate le proporzioni del canale vertebrale a quattro diversi livelli, gli spazi meningei, i legamenti denticolati e gli elementi nervosi.

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4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

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Tabella 4.1. Principali sindromi vascolari [37] – L’occlusione dell’arteria cerebrale anteriore (Fig. 4.7) causa paresi controlaterale e disturbi sensoriali all’arto inferiore controlaterale, a volte associati a una urgente impellenza alla minzione. – L’occlusione dell’arteria cerebrale media o dei suoi rami (Fig. 4.7) avviene molto frequentemente. L’ischemia dei rami anteriori causa sempre emiplegia controlaterale, maggiormente espressa nella parte superiore dell’arto inferiore e associata a disturbi sensoriali e un’afasia espressiva quando è affetto l’emisfero dominante. L’interessamento dei rami posteriori dell’arteria cerebrale media causa perdita dell’orientamento spaziale (aprassia costruttiva quando è coinvolta la cortex parietale posteriore, emianopsia omonima quando l’infarto interessa la radiazione ottica e disattenzione visiva quando è colpita la rappresentazione della fovea). L’afasia sensoriale è presente quando l’infarto è localizzato nell’emisfero dominante. – L’occlusione dell’arteria cerebrale posteriore (Fig. 4.7) in genere causa emianopsia corticale omonima controlaterale, con visione centrale risparmiata (visione a tunnel). Quando l’infarto colpisce l’emisfero dominante c’è la possibilità che possa svilupparsi alessia o agnosia visiva. L’occlusione bilaterale delle arterie cerebrali posteriori causa cecità corticale. La perdita della memoria e la prosopagnosia (incapacità a riconoscere i volti) sono dovute all’interessamento di strutture del lobo temporale mediale. – Le sindromi mediali del tronco encefalico caudale sono causate dall’occlusione dei rami paramediani caudali delle arterie vertebrali e basilare (Fig. 4.20). L’interruzione del tratto piramidale e del lemnisco mediale sono responsabili della, e sono caratterizzati da, emiplegia controlaterale e perdita ipsilaterale della sensibilità. A seconda del livello dell’infarto, possono essere coinvolti differenti nervi cranici. – Le sindromi di Wallenberg [3, 32–34] è causata da un infarto a carico del bulbo dorsolaterale per l’occlusione dell’arteria cerebellare inferiore posteriore e/o i suoi collaterali che irrorano questa regione del tronco encefalico (Fig. 4.20). L’interruzione del tratto spinotalamico nel fascicolo anterolaterale, e del tratto spinale del nervo trigemino con il suo nucleo, causa una perdita alternante della sensibilità della faccia dello stesso lato e degli arti controlaterali. Questi sintomi possono combinarsi con atassia ipsilaterale dovuta all’interruzione del corpo restiforme e al coinvolgimento del cervelletto, come anche con segni di una lesione del nucleo ambiguo (disfagia, disartria, disfonia) dei centri respiratori nella formazione reticolare (singhiozzo) e del nervo vestibolare e dei suoi nuclei. La sindrome di Horner [6, 9, 17] può essere presente quando sono interrotte le proiezioni discendenti ai centri simpatici nel midollo spinale. – Un infarto dorsolaterale del ponte è causato dall’occlusione dell’arteria cerebellare superiore e/o i rami dell’arteria basilare che vascolarizzano questa parte del tronco encefalico (Fig. 4.19). Sono interessati il nucleo motore del nervo faciale e i nuclei cocleari, con il risultato di paralisi facciale ipsilaterale e sordità ipsilaterale. Lesioni più mediali possono colpire il nucleo motore del nervo trigemino, con la deviazione ipsilaterale della mandibola e problemi di masticazione ipsilaterale, e/o interessamento del centro dello sguardo orizzontale nella formazione reticolare pontina paramediana, con paralisi dello sguardo orizzontale dal lato della lesione. – L’occlusione dell’arteria cerebellare superiore interessa la parte dorsolaterale rostrale del ponte, con l’interruzione del peduncolo cerebellare superiore. Una sindrome cerebellare ipsilaterale può essere combinata con segni di una lesione ai nuclei vestibolari e i suoi tratti efferenti, o una perdita controlaterale della sensibilità quando è coinvolto il lemnisco mediale. Si distinguono tre sindromi vascolari mesencefaliche (Fig. 4.18): – La sindrome di Weber [35] è causata da infarti ventrali che interessano il peduncolo cerebrale e il nervo oculomotore a seguito dell’occlusione dei rami peduncolari delle arterie cerebrale posteriore, comunicante posteriore e coroidea posteriore. Caratterizzata da emiplegia spastica controlaterale, paralisi sopranucleare ipsilaterale del nervo faciale, paralisi oculomotoria e pupilla fissa dilatata. – La sindrome di Benedikt [5] è causata dall’occlusione dei rami dell’arteria cerebrale posteriore che vascolarizzano la parte centrale del tegmento mesencefalico contenente il nucleo oculomotore e il nucleo rosso con l’incrociamento dei rami ascendenti del peduncolo cerebellare superiore. In questo caso la paralisi oculomotoria si associa a una sindrome cerebellare controlaterale. – La sindrome di Parinaud [19, 23] consiste nella paralisi dello sguardo verticale associata a pupille fisse e dilatate e perdita della convergenza. Può essere causata dall’occlusione dei rami tettali delle arterie coroidea posteriore e cerebrale posteriore ma, più frequentemente, è causata dalla compressione di un tumore epifisario.

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Anastomosi cerebromeningee * 2 Cranio (superfici esterna e interna) 3 Cervello (superficie esterna) 4 Arteria callosomarginale 5 Arteria pericallosale 6 Corpo calloso 7 Arteria cerebrale anteriore 8 Arteria sopratrocleare 9 Arteria dorsale del naso *** 10 Foro sovraorbitario

11 Arteria meningea anteriore 12 Arteria lacrimale 13 Foro etmoidale anteriore 14 Arteria etmoidale anteriore*** 15 Foro etmoidale posteriore 16 Arteria etmoidale posteriore 17 Arteria oftalmica 18 Fessura orbitaria superiore 19 Arteria meningea media, ramo anastomotico**** 20 Arteria meningea media, ramo frontale 21 Canale ottico 22 Arteria concale superiore (anastomosi)*** 23 Arteria sfenopalatina 24 Arteria infraorbitale

25 Canale infraorbitale 26 Foro infraorbitale*** 27 Arteria angolare 28 Arteria faciale 29 Arteria mascellare 30 Arteria meningea media 31 Foro spinoso 32 Arteria carotide interna, parte petrosa 33 Arteria meningea media, ramo parietale 34 Arteria cerebrale media, parte insulare 35 Arteria comunicante posteriore 36 Arteria basilare 37 Arteria cerebrale posteriore 38 Foro parietale** 39 Arteria occipitale 40 Arteria occipitale, ramo mastoideo**

41 Foro mastoideo 42 Arteria meningea posteriore 43 Giunzione delle arterie vertebrali 44 Foro giugulare 45 Arteria temporale superficiale 46 Arteria faringea ascendente 47 Arteria carotide esterna 48 Arteria carotide interna 49 Arteria carotide comune 50 Arteria vertebrale Anastomosi 1 Cerebromeningea * 38+40 Extracraniomeningee ** 9+22+26 Extracranio-orbitali *** 14+19 Orbitomeningee ****

Fig. 4.1. Circoli collaterali nel sistema arterioso della testa; proiezione laterale semischematica (2/3 ×). Nero: arteria carotide esterna con rami extracranici; nero ombreggiato: sistema dell’arteria vertebrale (tronco principale); rosso pieno: arterie meningee; rosso ombreggiato: arteria carotide interna con rami orbitali e corticali laterali; rosso vuoto: rami corticali mediali dell’arteria carotide interna

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

1 Solco centrale 2 Ramo marginale del solco del cingolo 3 Precuneo 4 Arteria del precuneo 5 Arteria pericallosale, ramo posteriore (anastomosi con 28) 6 Arteria paracentrale 7 Solco del cingolo 8 Arteria frontale posteromediale 9 Arteria frontale intermediomediale 10 Arteria frontale anteromediale 11 Arteria callosomarginale 12 Arteria pericallosale 13 Arteria mediana del corpo calloso 14 Arteria cerebrale anteriore, parte postcomunicante 15 Arteria comunicante anteriore 16 Arteria frontobasale mediale 17 Arteria temporo polare 18 Arteria carotide interna 19 Arteria comunicante posteriore

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20 Arteria cerebrale posteriore, parte precomunicante 21 Arterie centrali posteromediali 22 Ramo coroideo posteriore mediale 23 Arteria cerebrale posteriore, ramo postcomunicante 24 Rami talamici posteriori 25 Arteria occipitale mediale 26 Arteria cingolatotalamica 27 Ramo talamico superiore 28 Ramo dorsale del corpo calloso (anastomosi con 5) 29 Ramo parietale 30 Solco parieto-occipitale 31 Ramo parieto-occipitale 32 Ramo calcarino (nel solco calcarino) 33 Rami temporali posteriori 34 Ramo temporale intermediomediale 35 Arteria occipitale laterale 36 Solco collaterale 37 Rami temporali anteriori

Fig. 4.2. Arterie dell’emisfero mediale; arterie cerebrali anteriore e posteriore (1/1 ×). Sono raffigurati anche alcuni rami centrali dell’arteria cerebrale posteriore. Rami terminali dell’arteria cerebrale anteriore che raggiungono la superficie laterale del giro frontale superiore sono raffigurati nella Figura 4.3. Le Figure 4.2–4.6 sono tutte derivate dallo stesso campione

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Solco centrale 2 Ramo frontale posteromediale 3 Ramo frontale intermediomediale 4 Ramo frontale anteromediale 5 Arteria frontobasale mediale 6 Arteria frontobasale laterale 7 Arteria prefrontale 8 Solco frontale inferiore 9 Arteria del solco precentrale 10 Arteria del solco centrale 11 Arteria del solco postcentrale (arteria parietale anteriore) 12 Arteria parietale posteriore 13 Arteria del giro angolare 14 Solco intraparietale

15 Solco occipitale trasverso 16 Arteria temporo-occipitale 17 Solco temporale superiore 18 Arteria temporale posteriore 19 Arteria temporale media 20 Cisterna della fossa cerebrale laterale 21 Arteria temporale anteriore 22 Cisterna pontina 23 Nervo abducente 24 Cisterna pontocerebellare 25 Cisterna bulbare 26 Arteria vertebrale 27 Cisterna cerebellomidollare (cisterna magna) 28 Arteria cerebellare inferiore posteriore, ramo laterale

Fig. 4.3. Arterie della cortex cerebrale laterale: arteria cerebrale media (1/1 ×). In questa Figura le cisterne laterale e bulbare sono state lasciate intatte. Sulla superficie laterale del cervelletto sono raffigurati il ramo inferiore e i due superiori (vedi Fig. 4.11). Sul giro frontale superiore si possono identificare alcuni rami terminali dell’arteria cerebrale anteriore

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

1 Solco centrale 2 Arteria del solco centrale (rami) 3 Giro postcentrale 4 Giro precentrale 5 Arteria del solco precentrale 6 Solco frontale inferiore 7 Giro frontale inferiore, porzione triangolare 8 Arteria prefrontale (arteria a candelabro) 9 Arteria frontobasale laterale (ramificata) 10 Ramo anteriore dell’arteria cerebrale media (arteria frontale ascendente) 11 Arteria temporale anteriore (rami) 12 Arteria temporopolare 13 Ramo medio dell’arteria cerebrale media 14 Ramo posteriore dell’arteria cerebrale media 15 Arteria temporale media 16 Arteria temporale posteriore 17 Solco temporale superiore

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18 Arteria temporo-occipitale 19 Scissura laterale, ramo posteriore 20 Arteria del solco postcentrale (arteria parietale anteriore) 21 Arteria parietale posteriore 22 Arteria del giro angolare 23 Giro angolare 24 Solco intraparietale 25 Solco parieto-occipitale 26 Solco lunato 27 Solco occipitale anteriore Suddivisioni alternative 11+15 Arteria temporale anteriore 16 Arteria temporale media 18 Arteria temporale posteriore 20 Arteria parietale 21+22 Arteria del giro angolare

Fig. 4.4. Rappresentazione dell’intera estensione dei rami dell’arteria cerebrale media: proiezione laterale (1/1 ×). In questo campione, come nella maggior parte dei casi, si può osservare una triforcazione dell’arteria. I rami del tronco anteriore (frontale) sono raffigurati in nero e rosso; i rami del tronco medio (parietale) sono raffigurati solo in nero; i rami del tronco posteriore (temporale) sono in rosso. La ramificazione a candelabro, specie del tronco anteriore, rappresenta un evento abbastanza comune

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Cisterna della lamina terminalis 2 Nervo ottico 3 Cisterna della vallecola cerebrale 4 Cisterna del chiasma 5 Arteria carotide interna (parte cerebrale) 6 Nervo oculomotore 7 Ipofisi 8 Cisterna interpeduncolare 9 Nervo abducente 10 Nervo trocleare 11 Cisterna pontina 12 Cisterna trigeminale 13 Cisterna del meato acustico interno con i nervi faciale e vestibolococleare 14 Nervi glossofaringeo vago ed accessorio 15 Cisterna pontocerebellare 16 Cisterna bulbare 17 Cisterna cerebello-bulbare

18 Arteria frontobasale mediale (ramo dell’arteria cerebrale anteriore) 19 Arteria frontobasale laterale (ramo dell’arteria cerebrale media) 20 Giro frontale inferiore, parte orbitale 21 Arteria temporopolare 22 Arteria temporale anteriore 23 Solco temporale inferiore 24 Solco collaterale con arteria occipitale laterale 25 Rami temporali anteriori 26 Solco occipitotemporale 27 Arteria vertebrale 28 Arteria cerebellare inferiore posteriore, rami laterali 29 Arteria cerebellare inferiore posteriore, rami mediali 30 Fessura orizzontale del cervelletto 31 Ramo temporale mediale medio 32 Rami temporali posteriori 33 Solco occipitotemporale 34 Solco collaterale 35 Arteria occipitale laterale

Fig. 4.5. Arterie dell’encefalo osservate dalla superficie basale (1/1 ×). In questa immagine le cisterne basale, cerebellare e bulbare sono state lasciate intatte

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

1 Arteria temporopolare 2 Rami temporali anteriori 3 Arteria temporale anteriore 4 Arteria temporale media 5 Arteria temporale posteriore 6 Ramo temporale mediale medio 7 Arteria occipitale mediale 8 Arteria occipitale laterale 9 Rami temporali posteriori 10 Ramo calcarino (arteria occipitale mediale) 11 Arteria frontobasale mediale 12 Arteria frontobasale laterale 13 Arteria cerebrale media, parte insulare 14 Limen insulae 15 Arterie anterolaterali centrali, rami laterali 16 Arterie anterolaterali centrali, rami mediali 17 Arteria cerebrale media, parte sfenoidale 18 Arterie anteromediali centrali 19 Arteria comunicante anteriore 20 Arteria cerebrale anteriore, parte precomunicante 21 Arteria comunicante posteriore 22 Arteria ipotalamica 23 Ramo talamico (anteroinferiore)

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24 Arteria cerebrale posteriore, parte precomunicante 25 Arterie posteromediali centrali 26 Arteria cerebrale posteriore, parte postcomunicante 27 Ramo coroideo mediale posteriore 28 Arteria coroidea anteriore 29 Rami coroidei dell’arteria coroidea anteriore 30 Ramo coroideo laterale posteriore 31 Corpo genicolato laterale 32 Ramo talamico (inferiore) 33 Ramo talamico (posteriore) 34 Ramo talamico (superiore) 35 Ramo dorsale del corpo calloso 19 + 20 + 21 + 24 Circolo arterioso (metà di sinistra)

Fig. 4.6. Arterie cerebrali osservate dalla superficie basale (1/1 ×). Parte del lobo temporale di sinistra è stata rimossa per esporre la parte sfenoidale dell’arteria cerebrale media e la vascolarizzazione del plesso coroideo del ventricolo laterale. L’arteria occipitale laterale è stata interrotta per consentire una chiara visione dei rami diencefalici, mesencefalici e retrospleniali dell’arteria cerebrale posteriore

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

Fig. 4.7. Territori corticali delle arterie cerebrali; proiezioni semischematiche laterale e mediale dell’emisfero cerebrale di sinistra (2/3 ×). I territori corrispondono al modello di vascolarizzazione illustrato nelle Figure 4.2–4.4. Aree punteggiate: sedi di possibili anastomosi arteriose cerebro cerebrali, secondo Gillilan [13]

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

1 Nucleo caudato 2 Putamen 3 Globo pallido, segmento esterno 4 Globo pallido, segmento interno 5 Talamo 6 Sostanza perforata anteriore 7 Arterie centrali anterolaterali, rami laterali 8 Arterie centrali anterolaterali, rami mediali 9 Arteria centrale lunga (Heubner [16]) 10 Arterie centrali anteromediali 11 Arteria cerebrale anteriore 12 Sostanza perforata posteriore 13 Arteria cerebrale media, parte sfenoidale 14 Arteria ipofisaria superiore 15 Arteria ipofisaria inferiore 16 Arteria carotide interna, parte cerebrale

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17 Arteria carotide interna, parte cavernosa 18 Arteria carotide interna, parte petrosa 19 Arteria carotide interna, parte cervicale 20 Nucleo mediale del talamo 21 Nuclei della linea mediana del talamo 22 Nucleo anteriore del talamo 23 Globo pallido, segmento interno 24 Coda del nucleo caudato 25 Arteria coroidea anteriore 26 Subtalamo con le arterie centrali posteromediali 27 Ipotalamo con il ramo ipotalamico 28 Nucleo amigdaloideo 29 Arteria cerebrale posteriore 30 Arteria comunicante posteriore 31 Arteria basilare 32 Arteria vertebrale

Fig. 4.8. Arterie centrali della carotide e del sistema vertebrale in proiezione frontale (1/1 ×). L’immagine è frutto di una ricostruzione. La sezione frontale è condotta perpendicolarmente al piano orizzontale di Frankfurt, passante attraverso il centro dell’insula. Le arterie centrali sono derivate da diverse fonti

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Cranio (margine interno) 2 Arteria occipitale media, ramo parietooccipitale 3 Tronco del corpo calloso 4 Ventricolo laterale 5 Insula 6 Arteria occipitale media 7 Arteria cerebellare superiore, ramo mediale 8 Arteria occipitale laterale 9 Margine libero della piccola ala dello sfenoide 10 Arteria meningea media, parte intraossea (incostante) 11 Arteria meningea media, ramo frontale 12 Arteria meningea media, ramo parietale 13 Margine superiore della parte petrosa del temporale 14 Arteria cerebellare superiore, ramo laterale 15 Arteria cerebrale posteriore 16 Arteria cerebellare superiore 17 Arteria basilare 18 Arteria cerebellare inferiore anteriore 19 Arteria cerebellare inferiore posteriore, ramo mediale 20 Arteria cerebellare inferiore posteriore, ramo laterale 21 Arteria cerebellare inferiore posteriore 22 Arteria vertebrale, parte intracranica

23 Arteria mascellare, parte pterigoidea 24 Arteria meningea media 25 Arteria temporale superficiale 26 Arteria mascellare, parte mandibolare 27 Arteria vertebrale, parte atlantoidea 28 Arteria carotide esterna 29 Arteria faciale 30 Arteria vertebrale, parte cervicale 31 Arteria paracentrale 32 Arteria pericallosale 33 Arteria callosomarginale 34 Arteria cerebrale media, parte terminale 35 Arteria cerebrale media, parte insulare 36 Arteria cerebrale anteriore, parte postcomunicante 37 Arteria comunicante anteriore 38 Arteria cerebrale anteriore, parte precomunicante 39 Arteria cerebrale media, parte sfenoidale 40 Arteria carotide interna, parte cavernosa 41 Arteria carotide interna, parte petrosa 42 Arteria carotide interna, parte cervicale 43 Arteria carotide comune

Fig. 4.9. Proiezione ortogonale frontale delle arterie cerebrali e cerebellari in situ, insieme con alcuni punti di repere ossei e i ventricoli laterali (2/3 ×). La proiezione è stata condotta parallelamente al piano orizzontale di Frankfurt utilizzando una ricostruzione grafica di sezioni frontali di un solo soggetto, e per riferimento crociato con la Figura 4.10. In questa Figura e nella successiva, è stato fatto un ampio utilizzo delle indicazioni di Thijssen [29]. La maggior parte dei vasi sanguigni è stata raffigurata solo in una metà del cranio; l’arteria vertebrale è stata rappresentata bilateralmente. OH, Piano orizzontale superiore (Krönlein): tangenziale al margine sopraorbitale; FH, Piano orizzontale di Frankfurt (Reid): tangenziale al margine infraorbitale; doppia freccia, solco laterale; freccia singola: foro occipitale

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

1 Solco centrale 2 Arteria pericallosale 3 Arteria callosomarginale 4 Corpo calloso 5 Contorno dei ventricoli 6 Contorno dell’insula 7 Arteria cerebrale anteriore 8 Arteria cerebrale media, ramo frontale 9 Commissura anteriore 10 Arteria cerebrale media, ramo parietale 11 Arteria cerebrale media, ramo temporale 12 Commissura posteriore 13 Arteria occipitale mediale 14 Arteria occipitale laterale 15 Arteria cerebellare superiore, ramo mediale

16 Arteria cerebellare superiore, ramo laterale 17 Arteria cerebellare superiore 18 Arteria cerebrale posteriore 19 Arteria comunicante posteriore 20 Arteria carotide interna, parte cerebrale 21 Arteria carotide interna, parte cavernosa 22 Sifone carotideo 23 Arteria cerebrale media, parte sfenoidale 24 Ektocantio (Canto esterno) 25 Glabella 26 Orbitale (sul margine infraorbitale) 27 Arteria carotide interna, tratto petroso 28 Arteria basilare 29 Margine superiore della parte petrosa del temporale 30 Arteria cerebellare inferiore anteriore

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31 Porion (sul margine soprameatale) 32 Quarto ventricolo 33 Arteria cerebellare inferiore posteriore, ramo mediale 34 Arteria cerebellare inferiore posteriore, ramo laterale 35 Arteria cerebellare inferiore posteriore 36 Arteria vertebrale, tratto intracranico 37 Arteria vertebrale, tratto atlantoideo 38 Arteria carotide interna, tratto cervicale 39 Arteria mascellare 40 Arteria meningea media 41 Arteria carotide esterna 42 Arteria vertebrale, tratto cervicale 43 Arteria carotide comune 44 Midollo spinale 45 Inion (protuberanza occipitale esterna)

Fig. 4.10. Proiezione ortogonale laterale delle arterie cerebrali e cerebellari, insieme con i punti di repere ossei, in una composizione schematica di dati provenienti da diversi soggetti e pubblicazioni scientifiche (2/3 ×). Sono stati raffigurati anche i contorni di alcune strutture nervose: l’emisfero di sinistra, il cervelletto, l’insula di sinistra, il corpo calloso e il sistema ventricolare. Nel contorno dell’orbita sono indicati il bulbo oculare e il nervo ottico. Sulla parte esterna della Figura sono state aggiunte linee che fanno capo a referenze bibliografiche. Nel centro, si possono vedere due linee tangenziali rispetto alle commissure anteriore (AC) e posteriore (PC): l’una, passante superiormente alla AC e inferiormente alla PC, è parte della linea bicommissurale di Talairach [27] (BC); l’altra, tangente, è parte della linea orizzontale superiore di Krönlein (OH); CM, linea canto-meatale; FH, linea orizzontale o piano di Frankfurt (Reid); GI, linea glabella-inion; VCA, verticale tangente alla commissura anteriore; VCP, verticale tangente alla commissura posteriore

Fig. 4.11. Arterie del cervelletto, del tronco encefalico, del talamo e del corpo striato in proiezione laterale (3/2 ×). Alcune arterie sono leggermente semplificate allo scopo di mostrare più chiaramente il loro decorso e i loro rapporti. Le tre frecce indicano i rami coroidei delle tre arterie coroidee. Lo stesso soggetto delle Figure 4.2– 4.6, con qualche leggera semplificazione

1 Arteria pericallosale 2 Nucleo caudato 3 Capsula interna 4 Talamo 5 Putamen 6 Arteria cerebrale anteriore 7 Arterie centrali anterolaterali, rami laterali 8 Arterie centrali anterolaterali, rami mediali 9 Arteria cerebrale media, tratto sfenoidale 10 Nervo ottico 11 Arteria carotide interna, tratto cerebrale 12 Arteria comunicante posteriore 13 Ramo ipotalamico 14 Arteria coroidea anteriore 15 Ramo talamico anteroinferiore

16 Arterie centrali posteromediale 17 Ramo della capsula interna (ramo talamico lateroinferiore) 18 Ramo coroideo posteromediale 19 Arteria cerebrale posteriore, ramo postcomunicante 20 Ramo coroideo posteriore laterale 21 Rami talamici posteroinferiori 22 Ramo talamico posteriore 23 Arteria occipitale media 24 Arteria cingolotalamica 25 Ramo talamico superiore 26 Ramo dorsale del corpo calloso (anastomosi con 27) 27 Arteria pericallosale: ramo posteriore 28 Arteria vermiana superiore 29 Ramo mediale dell’arteria cerebellare superiore 30 Ramo laterale dell’arteria cerebellare superiore 31 Collicolo inferiore 32 Ramo mesencefalico 33 Nervo oculomotore 34 Arteria basilare 35 Arterie pontine mediali 36 Arterie pontine laterali 37 Nervo trigemino 38 Arteria cerebellare inferiore anteriore 39 Nervo vestibolo-cocleare 40 Arteria labirintica 41 Nervo faciale 42 Rami bulbari 43 Arteria vertebrale 44 Radice spinale del nervo accessorio 45 Arteria cerebellare inferiore posteriore 46 Arteria cerebellare inferiore posteriore, ramo laterale 47 Arteria cerebellare inferiore posteriore, ramo mediale

114 Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

25 Spazio trigeminale 26 Plesso venoso del forame ovale 27 Arteria carotide interna, parte petrosa 28 Arteria carotide interna, parte cervicale 29 Bulbo della vena giugulare 30 Seno petroso inferiore 31 Vena del solco pontomidollare 32 Plesso basilare 33 Vene pontine 34 Seno petroso superiore 35 Vena petrosa 36 Vene pontine trasverse superiore e inferiore 37 Vena pontina laterale 38 Vena del peduncolo cerebellare superiore 39 Vene superiori dell’emisfero cerebellare 40 Vena cerebellare precentrale 41 Vena superiore del verme cerebellare 42 Seno retto 43 Vena inferiore del verme cerebellare 44 Confluente dei seni 45 Seno del tentorio (vene collettrici infratentoriali) 46 Vene inferiori dell’emisfero cerebellare 47 Seno trasverso 48 Seno del tentorio (vene collettrici sopratentoriali) 49 Seno sigmoide 50 Vena petrosa inferiore (inconstante) 51 Vene spinali anteriori, laterali e posteriori 52 Plesso venoso vertebrale interno anteriore 53 Vena emissaria mastoidea 54 Vena emissaria condiloidea

Fig. 4.12. Proiezione laterale di seni e vene del diencefalo, del tronco encefalico e del cervelletto (3/2 ×). Rappresentazione schematica ottenuta da due campioni con integrazioni da altre fonti. Sono state aggiunte le origini corticali della vena basale, ovvero le vene insulari, la vena cerebrale media profonda e le vene cerebrali anteriori. Il tentorio è stato rappresentato completamente trasparente e il seno cavernoso è stato privato della parete durale laterale. La parete laterale interna dello spazio trigeminale è stata rimossa. L’orbita è stata aperta con un’incisione sagittale condotta nella parte centrale

1 Vene insulari 2 Vene cerebrali anteriori 3 Vena cerebrale media profonda 4 Vena interpeduncolare 5 Vena basale 6 Vena cerebrale interna 7 Grande vena cerebrale 8 Vene mesencefaliche 9 Vena mesencefalica laterale 10 Vena pontomesencefalica anteriore 11 Nervo oculomotore 12 Margine dell’incisura tentoriale 13 Seno sfenoparietale 14 Nervo trocleare

15 Arteria oftalmica 16 Vena oftalmica superiore 17 Nervo ottico 18 Vena oftalmica inferiore 19 Grande ala dello sfenoide 20 Vena cerebrale media superficiale 21 Nervo oftalmico 22 Seno cavernoso 23 Nervo abducente 24 Ganglio trigeminale

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale 115

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Vene diploiche 2 Seno sagittale superiore 3 Vene cerebrali superiori 4 Vene emissarie parietali 5 Vene temporali superficiali (ramo parietale) 6 Vena anastomotica superiore (Trolard [30]) 7 Seno sagittale inferiore 8 Vena talamostriata superiore 9 Vena coroidea superiore 10 Vena cerebrale interna 11 Vena cerebrale media superficiale 12 Vena cerebrale media profonda 13 Vena coroidea inferiore 14 Vena basale 15 Vena mesencefalica laterale e vena petrosa 16 Vena anastomotica inferiore (Labbé [4]) 17 Grande vena cerebrale 18 Seno retto 19 Vene cerebrali inferiori 20 Confluente dei seni 21 Vena emissaria occipitale 22 Seno trasverso 23 Seno occipitale 24 Vena emissaria mastoidea 25 Vena emissaria condiloidea

26 Seno sigmoide 27 Seno petroso superiore 28 Seno petroso inferiore 29 Plesso basilare 30 Vene meningee medie 31 Seno cavernoso 32 Plesso pterigoideo 33 Vena oftalmica superiore 34 Vena angolare 35 Vena oftalmica inferiore 36 Foro infraorbitale 37 Vena infraorbitale 38 Vena facciale profonda 39 Vena facciale 40 Vena palatina 41 Vene mascellari 42 Vene temporali superficiali (vedi 5) 43 Vena giugulare interna 44 Vena retromandibolare 45 Vena giugulare esterna 46 Vena cervicale profonda 47 Plesso venoso vertebrale interno 48 Vena occipitale

Fig. 4.13. Circolazione collaterale nel sistema venoso della testa; proiezione laterale semischematica (2/3 ×). I seni impari nel piano mediano sono raffigurati senza i contorni; le vene extracraniche affluenti delle vene giugulari interna ed esterna sono raffigurate in nero; tra i plessi venosi intravertebrali è raffigurato un segmento di midollo spinale. Le frecce indicano la continuità delle vene temporali superficiali

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

1 Arteria meningea anteriore 2 Seno sfenoparietale 3 Vena oftalmica superiore 4 Arteria comunicante anteriore 5 Arteria cerebrale anteriore 6 Arteria carotide interna, parte cerebrale 7 Recesso ottico (sovrapposto al chiasma ottico) 8 Dorso della sella 9 Seno intercavernoso (parte posteriore) 10 Arteria meningea media, ramo anastomotico 11 Arteria cerebrale media 12 Nervo oculomotore 13 Arteria comunicante posteriore 14 Arteria cerebrale posteriore 15 Arteria meningea media, ramo frontale 16 Vene meningee medie

17 Arteria meningea media, ramo parietale 18 Nervo abducente (che attraversa la dura madre) 19 Nervo trigemino 20 Meato acustico interno con il nervo faciale e vestibolo-cocleare 21 Seno petroso superiore 22 Seno petroso inferiore 23 Vena petrosa inferiore (incostante) 24 Ramo meningeo posteriore dell’arteria vertebrale e arterie vertebrali 25 Seno sigmoide 26 Vena emissaria mastoidea e ramo meningeo dell’arteria occipitale 27 Seno trasverso 28 Arteria meningea posteriore

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29 Falce cerebrale 30 Seno occipitale 31 Confluente dei seni 32 Arterie etmoidali anteriori e posteriori 33 Arteria lacrimale 34 Vena diploica temporale anteriore, tributaria del seno sfenoparietale 35 Arteria oftalmica 36 Spazio trigeminale 37 Arteria basilare e plesso basilare 38 Vena pontomesencefalica anteriore 39 Arterie pontine, rami laterali 40 Arteria cerebellare inferiore anteriore 41 Nervo ipoglosso nel canale ipoglosso 42 Arteria spinale anteriore 43 Seno marginale 44 Arteria cerebellare inferiore posteriore 45 Radice spinale del nervo accessorio 4+5+11+13+14 Circolo arterioso (parte di sinistra)

Fig. 4.14. Base cranica in una proiezione obliqua dalla parte posteriore destra (1/1 ×). La dura è stata lasciata in sede a eccezione del tetto della maggior parte dei seni e del foglietto laterale interno della parete dello spazio trigeminale di destra. Il circolo arterioso di Willis [36] è stato lasciato intatto; l’arteria basilare è stata interrotta per mostrare il sottostante plesso venoso subdurale del clivus. Sulla sinistra sono raffigurati i vasi meningei; sulla destra sono visibili le arterie per i nervi cranici, come possono essere visibili in trasparenza attraverso il tetto dell’orbita i vasi diretti all’orbita

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Seno sagittale superiore 2 Vene cerebrali superiori: vene prefrontali 3 Vene cerebrali superiori: vene frontali 4 Solco centrale 5 Lacune laterali del seno sagittale superiore 6 Vene cerebrali superiori: vene parietali 7 Vene cerebrali superiori: vene occipitali 8 Solco cingolato (dietro la falce) 9 Seno sagittale inferiore

10 Falce cerebrale 11 Vena dorsale del corpo calloso 12 Solco parieto-occipitale (dietro la falce) 13 Vene cerebrali anteriori 14 Vene dei giri olfattori 15 Vene dei giri orbitali 16 Seno sfenoparietale 17 Vene talamostriate inferiori 18 Vena cerebrale superficiale media 19 Piega petroclinoidea anteriore

20 Piega petroclinoidea posteriore 21 Vena basale 22 Nervo oculomotore 23 Vena interpeduncolare 24 Vena petrosa 25 Seno petroso superiore (inserzione del tentorio) 26 Vene cerebrali inferiori 27 Incisura del tentorio 28 Tentorio del cervelletto 29 Seno del tentorio (che raccoglie le vene sopratentoriali) 30 Seno trasverso

Fig. 4.15. Vene della cortex cerebrale; proiezione e campione simili alla Figura 4.14 (1/1 ×). La falce cerebrale è stata resa trasparente. Nello schema sono raffigurati il drenaggio più comune della vena cerebrale media superficiale (nel seno cavernoso) e della vena basale (nella grande vena cerebrale di Galeno [31]), contrariamente alla reale situazione nel campione, dove il drenaggio avviene, rispettivamente, nel seno trasverso e attraverso la vena petrosa solo nel seno petroso superiore. La variabilità dell’albero venoso non si osserva solo tra individui, ma anche tra i due lati dello stesso soggetto: sul lato di sinistra, sono presenti sette vene cerebrali superiori distinte e tra queste una proveniente solo dalla superficie mediale e una vena frontopolare affluente all’apice anteriore del seno sagittale superiore. Sul lato destro tutte le vene superiori drenano nel seno attraverso tre tronchi comuni. Per le vene insulari vedi Figura 4.16

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale 119

1 Falce cerebrale 2 Giro cingolato di sinistra 3 Ginocchio del corpo calloso 4 Testa del nucleo caudato 5 Vene anteriori del setto pellucido 6 Vene del nucleo caudato 7 Vena talamostriata superiore 8 Vena coroidea superiore 9 Vena anastomotica tra 8 e 10 10 Vena talamica superiore 11 Vene cerebrali interne 12 Vena atriale mediale 13 Vena basale 14 Grande vena cerebrale 15 Seno retto 16 Seno trasverso (estensione mediale)

17 Vene insulari 18 Vena cerebrale media profonda 19 Vena basale 20 Vene ippocampali anteriori 21 Ippocampo 22 Vena ventricolare inferiore 23 Vena talamostriata superiore (parte inferiore) 24 Vena coroidea inferiore 25 Vene temporali mediali 26 Vena talamostriata superiore (parte superiore) 27 Vena atriale laterale (parte atriale di 23) 28 Seno petroso superiore 29 Vena petrosa 30 Vena mesencefalica laterale

31 Vena del peduncolo cerebellare superiore 32 Vena pontina laterale 33 Vena del recesso laterale del quarto ventricolo 34 Peduncolo cerebrale medio (brachium pontis) 35 Peduncolo cerebellare superiore (braccio congiuntivo) 36 Vena superiore del verme 37 Vena inferiore del verme 38 Seno del tentorio 39 Vene inferiore dell’emisfero cerebellare 40 Vene superiori dell’emisfero cerebellare 41 Seno trasverso (estremità laterale)

Fig. 4.16. Vene cerebrali profonde e vene cerebellari; stessa proiezione e stesso campione come nelle Figure 4.14 e 4.15 (1/1 ×). La falce cerebrale è stata rappresentata trasparente al fine di mostrare le vene periventricolari di sinistra. Le vene del talamo mediale e posteriore sono state raffigurate su ambo i lati; le vene cerebellari inferiori sono raffigurate in trasparenza attraverso il cervelletto. L’insula è stata aggiunta per mostrare le origini insulari della vena cerebrale media. Nella parte inferiore del campione il plesso coroideo termina di netto nella sede dove appare l’ippocampo, la cui parte posterosuperiore è stata asportata

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Nucleo caudato, superficie ventricolare 2 Vene del nucleo caudato 3 Vena anteriore del setto pellucido 4 Vena talamostriata superiore 5 Lamina affixa 6 Plesso coroideo del ventricolo laterale 7 Setto pellucido 8 Fornice 9 Forame interventricolare 10 Plesso coroideo del terzo ventricolo 11 Vena cerebrale interna 12 Vena basale 13 Vena superiore del verme 14 Grande vena cerebrale 15 Commissura del fornice 16 Seno sagittale inferiore 17 Vena cerebellare precentrale 18 Vena superiore del verme 19 Seno retto 20 Falce cerebrale 21 Seno sagittale superiore 22 Confluente dei seni 23 Seno occipitale 24 Fessura orizzontale 25 Vena inferiore del verme

26 Vena inferiore dell’emisfero cerebellare (ramo mediale) 27 Arteria inferiore del verme 28 Arteria cerebellare inferiore posteriore, ramo mediale 29 Vene retrotonsillari 30 Arteria cerebellare inferiore posteriore, rami laterali 31 Tonsilla 32 Ramo tonsillare di 35 33 Rami del plesso coroideo del quarto ventricolo (da 35) 34 Ramo al recesso laterale del quarto ventricolo (da 35) 35 Arteria cerebellare inferiore posteriore 36 Arteria vertebrale 37 Arteria cerebellare inferiore anteriore 38 Arterie pontine, rami mediali 39 Arteria basilare 40 Arteria cerebellare superiore, ramo laterale 41 Arteria cerebellare superiore, ramo mediale 42 Arterie centrale posteromediale 43 Arteria cerebrale posteriore, parte precomunicante 44 Nervo oculomotore 45 Arteria comunicante posteriore 46 Arteria carotide interna 47 Arteria callosale mediana 48 Arteria cerebrale anteriore, parte precomunicante 49 Arteria comunicante anteriore 50 Arteria frontobasale mediale

Fig. 4.17. Arterie e vene mediali del cervelletto; proiezione mediale della metà di sinistra dell’encefalo sezionato (3/2 ×). Sono raffigurate anche la maggior parte delle arterie mediali perforanti del ponte e del mesencefalo. Superiormente, sono raffigurate le maggiori vene subependimali del nucleo caudato e la vena cerebrale interna

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale 121

1 Arteria quadrigemina 2 Ramo coroideo posteriore mediale 3 Collicolo superiore 4 Grigio periacqueduttale 5 Corpo genicolato mediale 6 Corpo genicolato laterale 7 Peduncolo cerebrale 8 Substantia nigra 9 Nucleo rosso 10 Nervo oculomotore 11 Arterie centrali posteromediali 12 Arteria basilare 13 Arteria cerebrale posteriore, parte precomunicante 14 Arteria comunicante posteriore (con ramo mesencefalico) 15 Arteria cerebrale posteriore, parte postcomunicante 16 Arteria cerebellare superiore, ramo laterale 17 Arteria cerebellare superiore, ramo mediale; il ramo mesencefalico (freccia) decorre più distalmente

18 Ramo coroideo posteriore mediale 19 Arteria quadrigemina 20 Rami peduncolari 21 Arteria coroidea anteriore 22 Vena cerebellare precentrale 23 Vene mesencefaliche (vena collicolare mediana superiore) 24 Vena basale (segmento posteriore) 25 Vena mesencefalica laterale 26 Vena ponto mesencefalica anteriore (ramo peripeduncolare) 27 Vene peduncolari 28 Vena comunicante posteriore 29 Vena interpeduncolare 30 Vena pontomesencefalica anteriore (ramo mediano) 31 Vena basale (segmento anteriore)

Fig. 4.18. Vascolarizzazione del mesencefalo; sezione trasversa in proiezione superiore, con i vasi all’incirca di questo livello (4/1 ×). Il piano di sezione è quello della Figura 6.18. Territori secondo Duvernoy [12], arterie e territori arteriosi nella metà di destra, vene e loro territori nella metà di sinistra. Le frecce rosse indicano i rami mesencefalici di 14 e 19

122

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Ramo per il peduncolo cerebellare inferiore 2 Nuclei vestibolari 3 Tegmento pontino 4 Ramo per la fessura orizzontale 5 Ramo per il peduncolo cerebellare medio 6 Anastomosi che circonda il nervo trigeminale (incostante) 7 Nervo trigemino, ramo maggiore 8 Nervo trigemino, ramo minore 9 Arterie pontine, rami laterali (arterie pontine superolaterali) 10 Arterie pontine, rami laterali (arterie pontine inferolaterali) 11 Arteria cerebellare inferiore anteriore 12 Ponte 13 Arterie pontine, rami mediali 14 Arteria basilare

15 Quarto ventricolo 16 Vene tegmentali posteriori, ascendenti alla vena mesencefalica laterale 17 Vene pontine trasverse 18 Vena petrosa 19 Vena pontina laterale (vena cerebellare anteriore) 20 Vene pontine 21 Vena pontomesencefalica anteriore

Fig. 4.19. Vascolarizzazione del metencefalo; sezione trasversa in proiezione superiore, con i vasi corrispondenti approssimativamente a questo livello (4/1 ×). Il piano di sezione è quello della Figura 6.16. Fonte e preparazione come in Figura 4.18

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

1 Nucleo cuneato mediale 2 Peduncolo cerebellare inferiore 3 Nervo vago 4 Rami bulbari posteriori 5 Rami bulbari laterali 6 Nucleo del nervo ipoglosso 7 Lemnisco mediale 8 Oliva inferiore 9 Arteria cerebellare inferiore posteriore 10 Rami bulbari mediali 11 Rami bulbari anterolaterali 12 Tratto piramidale 13 Arteria spinale anteriore 14 Rami bulbari anteromediali 15 Arteria vertebrale

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16 Vena discendente alla vena bulbare posteromediana 17 Vena laterale del bulbo 18 Vena anterolaterale del bulbo 19 Vena mediana del bulbo 17–19 Ascende al plesso delle corrispondenti vene pontine

Fig. 4.20. Vascolarizzazione del bulbo; sezione trasversa in proiezione superiore, con i vasi corrispondenti approssimativamente a questo livello (4/1 ×). Il piano di sezione è quello della Figura 6.14. Fonte e procedura come in Figura 4.18

124

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

Fig. 4.21. Schema che illustra l’ultrastruttura delle meningi a livello cranico. La dura risulta costituita di uno strato esterno di fibroblasti e fibre collagene e uno strato di cellule del margine durale. Uno spazio subdurale non esiste. Nel caso di un ematoma subdurale, la pressione arteriosa divide lo strato del margine durale e si forma uno spazio subdurale. L’aracnoide risulta costituita da uno strato barriera esterno, dove le cellule sono unite da tight junctions (frecce piccole), e uno strato interno, che si fonde con la pia madre. Lo spazio subaracnoideo risulta formato dalla unione degli spazi intracellulari di aracnoide/pia madre. Lo spazio subaracnoideo è attraversato a tutto spessore dalle trabecole che congiungono con strati cellulari che lo delimitano sui versanti durale e neurale. I capillari esterni allo strato barriera dell’aracnoide sono fenestrati. I capillari che decorrono all’interno dello strato barriera aracnoideo e nell’encefalo sono privi di queste fenestrazioni. Ricostruita sullo schema pubblicato da Nabeshima e coll. [21]. D, desmosoma; N, nucleo

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

125

A

B

Tessuto nervoso Spazio liquorale intraneurale (ventricoli) Spazio liquorale extraneurale (cisterne) Dura madre (pachimeninge) Aracnoide Pia madre

}

(leptomeningi)

Arterie Vene Seni venosi Vasi linfatici Sangue Liquor cerebrospinale Linfa A B C D

Passaggio liquor-sangue (a mò di valvola) Barriera emato-encefalica di parete endoteliale non fenestrata + strato della barriera aracnoidea Barriera emato-encefalica di parete endoteliale non fenestrata + strato della barriera aracnoidea Passaggio liquor-sangue attraverso il sistema linfatico

1 Seno sagittale superiore con lacune laterali 2 Granulazioni aracnoidee 3 Spazio subaracnoideo 4 Vene corticali e cerebrali profonde 5 Arterie corticali e cerebrali profonde 6 Plesso coroideo 7 Arterie coroidee anteriore e posteriore 8 Vene coroidee superiore e inferiore 9 Tessuto connettivo 10 Seno retto 11 Seno trasverso e sigmoideo 12 Aperture del quarto ventricolo 13 Vascolarizzazione arteriosa: arteria carotide interna e vertebrale 14 Drenaggio venoso dalla vena giugulare interna 15 Dotto toracico 16 Nervi spinali 17 Filum terminale

Fig. 4.22 A, B. Schema della circolazione sanguigna e del FCS nell’encefalo. Per ragioni di semplificazione il sistema arterioso è rappresentato da un solo canale invece dei due sistemi che in realtà esistono (vedi Fig. 4.23)

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Seno sagittale superiore 2 Seno sagittale inferiore 3 Corpo calloso 4 Plesso coroideo del ventricolo laterale 5 Vena cerebrale interna 6 Plesso coroideo del quarto ventricolo 7 Forame interventricolare 8 Arteria cerebrale anteriore 9 Arteria cerebrale media 10 Vena basale 11 Grande vena cerebrale 12 Seno retto 13 Tentorio del cervelletto 14 Confluente dei seni 15 Seno trasverso 16 Arteria coroidea anteriore 17 Rami coroidei posteromediali 18 Rami coroidei posterolaterali 19 Arteria cerebrale posteriore (spostata inferiormente) 20 Arteria comunicante posteriore

21 Arteria carotide interna, parte cavernosa 22 Arteria carotide interna, parte petrosa 23 Arteria cerebellare superiore 24 Arteria basilare 25 Arteria cerebellare inferiore anteriore 26 Plesso coroideo del quarto ventricolo 27 Rami coroidei di 28 28 Arteria cerebellare inferiore posteriore 29 Arteria cerebellare inferiore posteriore, ramo mediale 30 Arteria cerebellare inferiore posteriore, ramo laterale 31 Vena inferiore del verme 32 Canale carotico (apertura inferiore) 33 Foro giugulare 34 Grande foro occipitale 35 Arteria carotide interna, parte cervicale 36 Vena giugulare interna 37 Arteria vertebrale

Fig. 4.23. Vascolarizzazione del plesso coroideo, rappresentato in una proiezione laterale semischematica del lato di sinistra (1/1 ×). Tutti i vasi sono pari, a eccezione dell’arteria basilare (24), dei seni sagittali superiore e inferiore (1, 2), della grande vena cerebrale (11), del seno retto (12) e della vena vermiana inferiore (31)

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

1 Lacune laterali del seno sagittale superiore 2 Granulazioni aracnoidee 3 Seno sagittale superiore 4 Vene cerebrali superiori 5 Aracnoide 6 Dura madre 7 Falce cerebrale 8 Margine libero della falce 9 Arteria con cisterna pericallosale 10 Pia madre (superficie e margine reciso) 11 Cisterna della lamina terminale con arteria cerebrale anteriore 12 Aracnoide (superficie e margine reciso) 13 Crista galli 14 Lamina cribrosa 15 Collegamento con la cisterna del giro olfattorio 16 Seno intercavernoso anteriore nel diaframma della sella 17 Parte posteriore del seno intercavernoso 18 Cisterna del chiasma ottico 19 Cisterna interpeduncolare 20 Cisterna pontina con arteria basilare 21 Plesso basilare 22 Cisterna midollare

127

23 Seno sagittale inferiore 24 Cisterna della fessura trasversa con vena cerebrale interna 25 Cisterna del tetto con vena basale 26 Cisterna della grande vena cerebrale 27 Cisterna cerebellare superiore 28 Seno retto con il tentorio del cervelletto (inciso) 29 Confluente dei seni 30 Protuberanza occipitale interna 31 Protuberanza occipitale esterna 32 Falce del cervelletto 33 Seno marginale 34 Tonsilla (superficie piale) 35 Apertura mediana del quarto ventricolo 36 Cisterna cerebellobulbare (cisterna magna)

Fig. 4.24. Meningi e cisterne dalla superficie mediale (1/1 ×). La sezione sagittale è condotta sulla sinistra della falce cerebrale e dei seni disposti nel piano mediano, per cui il taglio passa attraverso le lacune laterali del seno sagittale superiore. La pachimeninge (dura madre), posta nel piano mediano, è contornata in nero, le leptomeningi (aracnoide e pia madre) sono in rosso. Le cisterne sono indicate in rosso

128

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Periostio cranico 2 Tavolato esterno 3 Diploe 4 Tavolato interno 5 Dura madre 6 Spazio subdurale (prodotto artificiosamente) 7 Aracnoide 8 Spazio subaracnoideo 9 Pia madre 10 Cortex cerebrale 11 Piccolo ramo venoso 12 Vena emissaria

13 Vena diploica 14 Foveola granulare (del Pacchioni [22]) 15 Lacuna laterale del seno sagittale superiore 16 Strato endostio della dura cranica 17 Granulazioni aracnoidee (del Pacchioni [22]) 18 Endotelio 19 Seno sagittale superiore 20 Vene cerebrali superiori 21 Falce cerebrale 22 Villi aracnoidei 23 Vena meningea

Fig. 4.25. Sezione frontale schematica, condotta attraverso il seno sagittale superiore e le strutture circostanti, che raffigura i diversi compartimenti ematici e del FCS e gli strati interposti (scala circa 3/1 ×)

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

A

Cisterne subaracnoidee a Granulazioni aracnoidee b Cisterna del solco centrale c Cisterna pericallosale d Cisterna della lamina terminalis e Cisterna della fossa laterale f Cisterna della vallecola cerebrale g Cisterna del chiasma ottico h Cisterna interpeduncolare i Cisterna della scissura trasversa j Cisterna della grande vena cerebrale k Cisterna cerebellare superiore l Cisterna ambiens m Cisterna pontina n Cisterna trigeminale o Cisterna del meato acustico interno p Cisterna pontocerebellare q Cisterna cerebellobulbare (cisterna magna) r Cisterna bulbare

129

B

Impronte (strutture in contatto con le cisterne) 1 Giro preentrale 2 Insula 3 Ginocchio del corpo calloso 4 Giro temporale superiore 5 Giro paraippocampale (polo temporale) 6 Tratto ottico 7 Fornice 8 Splenio del corpo calloso 9 Grande vena cerebrale 10 Pulvinar 11 Corpo genicolato laterale 12 Subiculum 13 Incisura del tentorio (freccia) 14 Solco basilare 15 Peduncolo cerebellare medio 16 Nervi glossofaringeo, vago e accessorio 17 Scissura orizzontale 18 Lobulo biventre 19 Vallecola cerebellare 20 Forame occipitale

Fig. 4.26 A, B. Modello delle cisterne a seguito della ricostruzione spaziale a tre dimensioni di una proiezione obliqua osservata dalla parte posteriore (1/1 ×). Nel riquadro, è indicata la sede nell’encefalo. Si possono riconoscere le aree marcate che sono punti di contatto con le diverse strutture neurali

130

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

A

Cisterne subaracnoidee a Cisterna pericallosale b Cisterna della lamina terminalis c Cisterna della vallecula cerebrale d Cisterna interpeduncolare e Cisterna pontina f Cisterna ambiens: cisterna peripeduncolare g Cisterna ambiens: ala h Cisterna trigeminale i Cisterna del meato acustico interno j Cisterna pontocerebellare k Cisterna bulbare l Cisterna cerebellobulbare (cisterna magna) m Cisterna cerebellare superiore n Cisterna pericallosale posteriore o Cisterna della grande vena cerebrale p Cisterna del tetto q Cisterna della scissura trasversa r Cisterna del solco cerebrale laterale

B

Impronte (strutture in contatto con le cisterne) 1 Ginocchio del corpo calloso 2 Giri orbitali 3 Tuber cinereum 4 Corpo mammillare 5 Peduncolo cerebrale 6 Fossa interpeduncolare 7 Piramide 8 Corpo genicolato laterale 9 Corpo genicolato mediale 10 Pulvinar 11 Recesso soprapineale 12 Colonna del fornice 13 Corpo del fornice 14 Gamba del fornice 15 Splenio del corpo calloso 16 Grande vena cerebrale 17 Solco precentrale 18 Opercolo frontoparietale 19 Solco circolare dell’insula 20 Insula

Fig. 4.27 A, B. Modello simile a quello della Figura 4.26, in proiezione obliqua dall’alto (1/1 ×). Per consentire una chiara visione delle cisterne centrale e inferiore, sono state rimosse la cisterna corticale e silviana di sinistra e parte delle cisterne corticali di destra. Condizioni come nella Figura 4.26

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale





131

1 Arteria vertebrale, parte intracranica 2 Arteria spinale anteriore 3 Arteria spinale posteriore 4 Rami spinali 5 Arteria vertebrale, parte trasversa 6 Arteria radicolare posteriore 7 Arteria radicolare anteriore 8 Arteria cervicale ascendente 9 Arteria cervicale profonda (può costituire l’origine delle arterie radicolari) 10 Tronco costocervicale 11 Arteria succlavia 12 Arteria intercostale suprema 13 Aorta 14 Giunzione a forcella dell’arteria radicolare all’arteria spinale 15 Arteria radicolare magna (Adamkiewicz [1]) 16 Ansa anastomotica 17 Arteria subcostale 18 Arteria lombare I–XII, arterie intercostali posteriori I–XII C Segmento cervicale del midollo spinale Co Segmento coccigeo del midollo spinale L Segmento lombare del midollo spinale S Segmento sacrale del midollo spinale T Segmento toracico del midollo spinale

1 Arteria spinale posteriore (lato di sinistra) 2 Vena spinale posteriore 3 Arteria spinale posteriore (lato di destra) 4 Arteria radicolare posteriore (C5, lato di destra) 5 Vena radicolare anteriore (C5, lato di sinistra) 6 Vena radicolare anteriore (C5, lato di destra) 7 Arteria radicolare anteriore (C5, lato di destra) 8 Arteria radicolare anteriore (C6, lato di destra) 9 Vena spinale anteriore 10 Arteria spinale anteriore 11 C6 radice ventrale

Fig. 4.28 A. Vascolarizzazione arteriosa del midollo spinale in una rappresentazione semischematica ventrale (scala leggermente inferiore a 1/2 ×). Le arterie spinali e radicolari sono in rosso pieno; le arterie dorsali posteriormente al midollo sono raffigurate con linee tratteggiate. L’aorta e le altre arterie di origine sono delineate in rosso. Delle radici dei nervi spinali, sono raffigurate solo quelle che appartengono allo stesso segmento delle arterie radicolari spinali rappresentate. I livelli di origine di queste arterie sono i più frequenti in base alle diverse, anche se non pienamente concordanti, fonti (Rickenbacher [25] e Djindjian [11]) Fig. 4.28 B. Aree di vascolarizzazione nel midollo spinale (C5/6). A sinistra vascolarizzazione arteriosa; a destra drenaggio venoso

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Vena spinale anteriore 2 Vena spinale posteriore 3 Vena vertebrale 4 Vena cervicale profonda 5 Vena radicolare posteriore 6 Vena radicolare anteriore 7 Ramo spinale della vena intercostale posteriore 8 Vena intercostale suprema 9 Vena succlavia 10 Bulbo inferiore della vena giugulare interna 11 Vena brachiocefalica di destra 12 Vena brachiocefalica di sinistra 13 Vena cava superiore 14 Vena intercostale superiore di destra 15 Vena intercostale superiore di sinistra 16 Vena azygos accessoria 17 Vena azygos 18 Vena emiazygos 19 Vena subcostale 20 Vena lombare ascendente 21 Vena lombare I–XII. Vene intercostali posteriori I–XII C Segmento cervicale del midollo spinale Co Segmento coccigeo del midollo spinale L Segmento lombare del midollo spinale S Segmento sacrale del midollo spinale T Segmento toracico del midollo spinale

Fig. 4.29. Drenaggio venoso del midollo spinale in una proiezione ventrale semischematica (scala leggermente inferiore a 1/2 ×). Le vene delle radici ventrali sono in nero pieno, quelle dorsali sono indicate da contorni aperti. Le vene drenanti sono semi-tratteggiate; i segmenti terminali (i rami principali della vena cava superiore) sono rappresentati come punteggiati. Le frecce inferiori indicano il drenaggio attraverso le vene lombari ascendenti nelle vene iliache comuni. I livelli delle vene radicolari spinali sono in gran parte basati sul lavoro di Djindjian [11]

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

133

1 Ottava costa (lato di destra) 2 Superficie articolare di una costa 3 Peduncolo 4 Processo trasverso 5 Vena intercostale posteriore 6 Arteria intercostale posteriore 7 Nervo intercostale (ramo ventrale di un nervo toracico) 8 Ramo spinale di una vena intercostale 9 Ramo dorsale dell’ottavo nervo toracico 10 Forame costotrasversario 11 Rami comunicanti 12 Tronco dell’ottavo nervo toracico 13 Arteria spinale posteriore di destra 14 Vena spinale posteriore 15 Parte posteriore del plesso venoso vertebrale interno 16 Midollo spinale 17 Pia madre 18 Aracnoide e spazio subaracnoidale 19 Spazio subdurale (esiste solo nel caso di un ematoma subdurale) 20 Dura madre 21 Spazio epidurale 22 Periostio 23 Legamento denticolato 24 Opercolo fibroso del forame intervertebrale 25 Sacco durale del ganglio e delle radici spinali 26 Vene spinali anteriori 27 Radice ventrale del nono nervo toracico 28 Arteria radicolare magna 29 Arteria spinale anteriore 30 Vena radicolare posteriore 31 Ramo spinale dell’arteria intercostale 32 Ramo dorsale dell’arteria intercostale 33 Ramo dorsale della vena emiazygos 34 Vena emiazygos 35 Ramo spinale della vena intercostale posteriore 36 Vena radicolare anteriore 37 Pia madre 38 Aracnoide 39 Dura madre 40 Spazio epidurale 41 Legamento longitudinale posteriore 42 Ramo meningeo del decimo nervo toracico 43 Vena intervertebrale superiore 44 Ramo comunicante di 42 45 Vena intervertebrale inferiore 46 Parte anteriore del plesso venoso vertebrale interno 47 Vene basivertebrali 48 Parte anteriore del plesso venoso vertebrale esterno 49 Nona vertebra toracica 50 Vena azygos

Fig. 4.30. Topografia dei contenuti del canale vertebrale a livello delle coste dall’ottava all’undicesima; proiezione ventrale, leggermente dall’alto (3/2 ×). Rappresentazione semischematica. Le configurazioni vascolari sono riportate dalle Figure 4.28, 4.29 e 4.31. La dura è rappresentata con contorni neri; le leptomeningi in rosso. Il sacco durale attorno al ganglio spinale e alle radici ventrali è stato tagliato in diversi modi. Sul lato di sinistra le radici spinali sono lasciate fuori, a eccezione di parte della radice ventrale di T10

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Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Dura 2 Cono midollare 3 Parte anteriore del plesso venoso vertebrale interno: vena epidurale mediale 4 Parte anteriore del plesso venoso vertebrale interno: vena epidurale laterale 5 Vena azygos 6 Legamento arcuato mediale 7 Vena lombare ascendente 8 Peduncolo della prima vertebra lombare 9 Parte posteriore del plesso venoso vertebrale interno 10 Radici spinali nella guaina durale (tra le vene epidurali) 11 Vena intervertebrale superiore 12 Vena intervertebrale inferiore 13 Vena segmentale comunicante 14 Ramo dorsale della vena lombare ascendente 15 Ramo dorsale della vena vertebrale esterna 16 Parte posteriore del plesso venoso vertebrale interno 17 Legamento longitudinale posteriore 18 Anastomosi venosa retrocorporea 19 Vena basivertebrale 20 Parte anteriore del plesso venoso vertebrale interno 21 Ramo dorsale della vena sacrale laterale (vena sacrale ascendente) 22 Vena sacrale laterale 23 Vena iliaca comune 24 Vena iliaca esterna 25 Vena iliaca interna 26 Peduncolo della terza vertebra sacrale 27 Fori sacrali pelvici 28 Fori sacrali dorsali

Fig. 4.31. Vene epidurali del canale vertebrale lombare e sacrale in proiezione dorsale (2/3 ×). La parete del canale osseo è stata rimossa sul lato dorsale e di destra sino al punto di mezzo dei peduncoli dell’arco vertebrale. Sul lato destro il contorno laterale del sacro è raffigurato da una linea tratteggiata. A livello della quinta vertebra lombare la vena trasversa è stata interrotta per porre in evidenza la vena sagittale che perfora il corpo della vertebra (vena basivertebrale). Questa Figura è basata principalmente sui lavori di Théron e Moret [28] e Renard [24]

4 Vascolarizzazione, meningi e circolazione del fluido cerebrospinale

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1 Spazio epidurale 2 Spazio subaracnoideo 3 Sesto segmento spinale cervicale 4 Dura madre 5 Aracnoide 6 Pia madre 7 Ottavo segmento spinale toracico 8 Secondo e terzo semento spinale lombare 9 Cauda equina (fila radicularia)

Fig. 4.32 A, B. Riproduzione semischematica del midollo spinale e delle meningi nel canale vertebrale a quattro differenti livelli (1/1 ×). Contorni delle vertebre in una proiezione dall’alto; la posizione delle sezioni attraverso il midollo spinale è indicata nella sezione mediana della colonna vertebrale (1/5 ×), raffigurata in B

5 Sezioni dell’encefalo

Introduzione.............................................................137 Sezioni coronali........................................................138 Sezioni perpendicolari all’asse del tronco encefalico.....................................................................153 Sezioni sagittali ........................................................158 Sezioni orizzontali ...................................................165

Introduzione Questo capitolo descrittivo presenta quattro serie di sezioni dell’encefalo condotte secondo i seguenti piani: 13 sezioni coronali 4 sezioni perpendicolari all’asse del tronco encefalico 6 sezioni sagittali 9 sezioni orizzontali

Tutte le sezioni raffigurate sono ottenute da encefali di individui adulti anamnesticamente negativi per patologie neurologiche. Gli encefali sono stati fissati per almeno due mesi in formalina. Successivamente sono stati inclusi in gelatina e sezionati. All’inizio, a seguito dell’elasticità dei grandi blocchi di gelatina, è stato particolarmente difficile mantenere il piano di sezione prescelto lungo tutta la serie. Comunque, questo problema è stato ingegnosamente risolto da A. Binnendijk, un assistente del nostro laboratorio, questi ha incluso gli encefali in contenitori, preparati con fogli di stirofoam, e successivamente al taglio, le sezioni restavano incluse in questa matrice. Questa procedura ha permesso di ottenere serie di sezioni continue ancora perfettamente ben orientate.

138

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

Sezioni coronali

5 Sezioni dell’encefalo

Fig. 5.1 A, B. Schema di lettura che illustra i livelli e i piani delle sezioni coronali nelle Figure 5.2–5.14 (2/3 ×)

139

140

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Scissura cerebrale longitudinale 2 Giro frontale superiore 3 Solco frontale superiore 4 Giro frontale medio 5 Solchi orbitali 6 Giri orbitali 7 Solco olfattorio 8 Giro retto

Fig. 5.2. Sezione condotta a livello della parte anteriore degli emisferi cerebrali (6/5 ×)

5 Sezioni dell’encefalo

1 Scissura cerebrale longitudinale 2 Giro frontale superiore 3 Solco frontale superiore 4 Giro frontale medio 5 Solco frontale inferiore 6 Giro frontale inferiore 7 Solchi orbitali 8 Giri orbitali

9 Solco olfattorio 10 Solco cingolato 11 Giro cingolato 12 Ginocchio del corpo calloso 13 Radiazione del corpo calloso 14 Giro retto 15 Tratto olfattorio

Fig. 5.3. Sezione condotta a livello della parte anteriore degli emisferi cerebrali (6/5 ×)

141

142

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Solco del corpo calloso 2 Giro frontale inferiore 3 Solco circolare dell’insula 4 Solco laterale 5 Giri brevi dell’insula 6 Giro temporale superiore 7 Solco temporale superiore 8 Giro temporale medio 9 Stria longitudinale mediale 10 Stria longitudinale laterale 11 Radiazione del corpo calloso

12 Tronco del corpo calloso 13 Setto pellucido 14 Ventricolo laterale, corno anteriore 15 Rostro del corpo calloso 16 Testa del nucleo caudato 17 Braccio anteriore della capsula interna 18 Putamen 19 Capsula esterna 20 Claustro 21 Capsula estrema 22 Tratto olfattorio

Fig. 5.4. Sezione condotta a livello della testa del nucleo caudato e del putamen (6/5 ×)

5 Sezioni dell’encefalo

1 Giro frontale superiore 2 Solco frontale superiore 3 Giro frontale medio 4 Solco precentrale 5 Giro precentrale 6 Solco laterale, ramo posteriore 7 Solco circolare dell'insula 8 Solco frontale inferiore, parte opercolare 9 Giri brevi dell'insula 10 Solco centrale dell'insula 11 Giro lungo dell'insula 12 Giro temporale medio 13 Solco temporale inferiore 14 Giro occipitotemporale laterale 15 Solco collaterale 16 Solco rinale 17 Giro paraippocampale 18 Sostanza perforata anteriore 19 Giro diagonale

143

20 Indusium griseum 21 Strato subependimale 22 Corona radiata 23 Testa del nucleo caudato 24 Ponti grigi caudatolenticolari 25 Capsula interna, braccio anteriore 26 Putamen 27 Lamina midollare esterna del globo pallido 28 Globo pallido 29 Colonna del fornice 30 Commissura anteriore 31 Lamina terminale 32 Substantia innominata 33 Arteria cerebrale media, rami striatali 34 Stria olfattoria laterale 35 Recesso sopraottico 36 Chiasma ottico 37 Infundibolo

Fig. 5.5. Sezione condotta a livello della commissura anteriore e del chiasma ottico (6/5 ×)

144

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Solco circolare dell’insula 2 Giri brevi dell’insula 3 Solco centrale dell’insula 4 Giro lungo dell’insula 5 Giro temporale superiore 6 Solco temporale superiore 7 Giro temporale medio 8 Solco temporale inferiore 9 Giro temporale inferiore 10 Giro occipitotemporale laterale 11 Solco rinale 12 Giro paraippocampale 13 Giro ambiens 14 Giro semilunare 15 Arteria cerebrale media, rami striatali 16 Ventricolo laterale, parte centrale 17 Corpo del nucleo caudato 18 Vena talamostriata

19 Plesso coroideo del ventricolo laterale 20 Corpo del fornice 21 Forame interventricolare 22 Nucleo talamico anteriore 23 Ginocchio della capsula interna 24 Putamen 25 Lamina midollare esterna del globo pallido 26 Globo pallido, parte laterale o esterna 27 Lamina midollare interna del globo pallido 28 Globo pallido, parte mediale o interna 29 Peduncolo talamico inferiore 30 Terzo ventricolo 31 Colonna del fornice 32 Commissura anteriore 33 Tratto ottico 34 Ipotalamo 35 Infundibolo 36 Corpo amigdaloideo

Fig. 5.6. Sezione condotta a livello del forame interventricolare, dell’infundibolo e del corpo amigdaloideo (6/5 ×)

5 Sezioni dell’encefalo

1 Giro frontale superiore 2 Solco precentrale 3 Giro precentrale 4 Solco cingolato 5 Giro cingolato 6 Solco del corpo calloso 7 Indusium griseum 8 Solco centrale 9 Giro postcentrale 10 Scissura laterale, ramo posteriore 11 Giro uncinato 12 Giro ambiens 13 Giro paraippocampale 14 Solco collaterale 15 Giro occipitotemporale laterale

16 Solco occipitotemporale 17 Giro temporale inferiore 18 Radiazione del corpo calloso 19 Corpo del corpo calloso 20 Corona radiata 21 Setto pellucido 22 Corpo del nucleo caudato 23 Stria terminale 24 Nucleo talamico anteriore 25 Plesso coroideo del terzo ventricolo 26 Nucleo talamico ventrale laterale 27 Nucleo talamico mediodorsale 28 Nucleo talamico reticolare 29 Capsula interna, braccio posteriore 30 Terzo ventricolo

145

31 Zona incerta 32 Tratto mammillotalamico 33 Nucleo subtalamico 34 Fascicolo mammillare principale 35 Substantia nigra 36 Corpo mammillare 37 Peduncolo cerebrale 38 Corpo amigdaloideo 39 Stria terminale 40 Coda del nucleo caudato 41 Ventricolo laterale, corno inferiore 42 Piede dell’ippocampo 43 Ponte

Fig. 5.7. Sezione condotta a livello del limite anteriore dell’ippocampo, dei corpi mammillari e del tratto mammillotalamico (6/5 ×)

146

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Solco laterale, ramo posteriore 2 Solco circolare dell’insula 3 Giro lungo dell'insula 4 Giro intralimbico 5 Solco ippocampale 6 Giro dentato 7 Giro paraippocampale 8 Solco collaterale 9 Giro occipitotemporale laterale 10 Solco occipitotemporale 11 Giro temporale inferiore 12 Scissura cerebrale longitudinale

13 Ventricolo laterale, parte centrale 14 Corpo del fornice 15 Nucleo talamico laterale dorsale 16 Nucleo talamico mediodorsale 17 Nucleo talamico ventrale laterale 18 Nucleo talamico reticolare 19 Capsula interna, braccio posteriore 20 Capsula estrema 21 Claustro 22 Capsula esterna 23 Putamen 24 Globo pallido

25 Nucleo talamico ventrale posterolaterale 26 Nucleo talamico centromediano 27 Terzo ventricolo 28 Nucleo rosso 29 Nucleo subtalamico 30 Tratto ottico 31 Capsula interna, parte sublenticolare 32 Plesso coroideo del ventricolo laterale 33 Peduncolo cerebrale 34 Substantia nigra 35 Fossa interpeduncolare 36 Ponte

Fig. 5.8. Sezione condotta a livello del talamo, del peduncolo cerebrale e del ponte (6/5 ×)

5 Sezioni dell’encefalo

1 Lobulo paracentrale 2 Giro precentrale 3 Solco centrale 4 Giro postcentrale 5 Solco postcentrale 6 Lobulo parietale inferiore 7 Piano temporale 8 Giro temporale trasverso (Heschl) 9 Giro temporale superiore 10 Solco temporale superiore 11 Giro temporale medio 12 Solco temporale inferiore 13 Giro temporale inferiore

14 Solco occipitotemporale 15 Giro occipitotemporale laterale 16 Giro paraippocampale 17 Setto pellucido 18 Coda del nucleo caudato 19 Plesso coroideo del ventricolo laterale 20 Corpo del fornice 21 Gamba del fornice 22 Plesso coroideo del terzo ventricolo 23 Nucleo talamico mediodorsale 24 Nuclei talamici del pulvinar 25 Nucleo talamico laterale posteriore 26 Ponti grigi caudatolenticolari

Fig. 5.9. Sezione condotta a livello della parte posteriore del talamo (6/5 ×)

27 Capsula interna, parte retrolenticolare 28 Nuclei abenulari 29 Commissura posteriore 30 Acquedotto cerebrale 31 Corpo genicolato mediale 32 Corpo genicolato laterale 33 Coda del nucleo caudato 34 Ventricolo laterale, corno inferiore 35 Ippocampo 36 Peduncolo cerebrale 37 Decussazione dei peduncoli cerebellari superiori 38 Ponte

147

148

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Solco centrale 2 Lobulo paracentrale 3 Solco cingolato 4 Giro postcentrale 5 Solco postcentrale 6 Lobulo parietale inferiore 7 Solco laterale, ramo posteriore 8 Giro fasciolare 9 Cinerea fasciolare 10 Giro dentato 11 Giro paraippocampale 12 Solco collaterale 13 Giro occipitotemporale laterale

14 Solco occipitotemporale 15 Solco del corpo calloso 16 Indusium griseum 17 Corpo del corpo calloso 18 Ventricolo laterale 19 Strato subependimale 20 Splenio del corpo calloso 21 Gamba del fornice 22 Plesso coroideo del ventricolo laterale 23 Coda del nucleo caudato 24 Fimbria dell’ippocampo 25 Alveo dell’ippocampo 26 Ippocampo

27 Collicolo inferiore 28 Acquedotto cerebrale 29 Peduncolo cerebellare superiore 30 Emisfero cerebellare 31 Peduncolo cerebellare medio 32 Flocculo 33 Nervo glossofaringeo (IX) 34 Nervo vago (X) 35 Nervo accessorio (XI) 36 Plesso coroideo del quarto ventricolo 37 Oliva 38 Piramide 39 Nervo ipoglosso (XII)

Fig. 5.10. Sezione condotta a livello del collicolo inferiore e dell’oliva inferiore. Lo spessore di questa sezione è tre volte maggiore dello standard di 2 mm (6/5 ×)

5 Sezioni dell’encefalo

1 Lobulo parietale superiore 2 Solco intraparietale 3 Lobulo parietale inferiore 4 Giro temporale superiore 5 Giro temporale medio 6 Giro temporale inferiore 7 Giro occipitotemporale laterale 8 Solco collaterale 9 Giro occipitotemporale mediale 10 Solco calcarino 11 Istmo del giro cingolato 12 Giro fasciolare

13 Lobulo paracerebrale 14 Solco cingolato 15 Precuneo 16 Solco subparietale 17 Giro cingolato 18 Splenio del corpo calloso 19 Ventricolo laterale 20 Fimbria dell’ippocampo 21 Coda del nucleo caudato 22 Plesso coroideo del ventricolo laterale 23 Radiazione ottica 24 Verme del cervelletto

149

25 Emisfero cerebellare 26 Velo midollare superiore 27 Peduncolo cerebellare superiore 28 Quarto ventricolo 29 Plesso coroideo del quarto ventricolo 30 Peduncolo cerebellare medio 31 Peduncolo cerebellare inferiore 32 Flocculo 33 Recesso laterale del quarto ventricolo 34 Plesso coroideo del quarto ventricolo 35 Oliva 36 Piramide

Fig. 5.11. Sezione condotta a livello dello splenio del corpo calloso e del quarto ventricolo (6/5 ×)

150

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Lobulo parietale superiore 2 Solco intraparietale 3 Lobulo parietale inferiore 4 Giro angolare 5 Giro temporale superiore 6 Giro temporale medio 7 Giro temporale inferiore 8 Giro occipitotemporale laterale 9 Solco collaterale 10 Giro occipitotemporale mediale 11 Solco calcarino 12 Precuneo 13 Solco subparietale 14 Giro cingolato 15 Radiazione del corpo calloso

16 Ventricolo laterale, corno posteriore 17 Radiazione ottica 18 Verme del cervelletto 19 Emisfero cerebellare 20 Nucleo emboliforme 21 Nucleo del fastigio 22 Nucleo globoso 23 Nucleo dentato 24 Corpo midollare del cervelletto 25 Laminae albae del cervelletto 26 Bulbo 27 Canale centrale 28 Midollo spinale

Fig. 5.12. Sezione condotta a livello dei corni posteriori dei ventricoli laterali e dei nuclei cerebellari (6/5 ×)

5 Sezioni dell’encefalo

1 Scissura cerebrale longitudinale 2 Lobulo parietale superiore 3 Solco intraparietale 4 Lobulo parietale inferiore 5 Solco parieto-occipitale 6 Precuneo 7 Cuneo 8 Solco calcarino 9 Giro temporale medio 10 Solco occipitale anteriore

151

11 Giri occipitali 12 Giro occipitotemporale laterale 13 Giro occipitotemporale mediale 14 Stria del Gennari 15 Area striata 16 Radiazione del corpo calloso 17 Ventricolo laterale, corno posteriore 18 Radiazione ottica 19 Verme del cervelletto 20 Emisfero cerebellare

Fig. 5.13. Sezione condotta a livello della parte più profonda del solco calcarino (6/5 ×)

152

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Giri occipitali 2 Solchi occipitali 3 Giro occipitotemporale laterale 4 Solco collaterale 5 Giro occipitotemporale mediale 6 Precuneo 7 Solco parieto-occipitale 8 Cuneo 9 Solco calcarino 10 Lobulo semilunare superiore 11 Fessura orizzontale 12 Lobulo semilunare inferiore

Fig. 5.14. Sezione condotta a livello della parte posteriore dell’emisfero cerebrale (6/5 ×)

5 Sezioni dell’encefalo

153

Sezioni perpendicolari all’asse del tronco encefalico

Fig. 5.15. Schema di lettura che illustra i livelli e piani delle sezioni condotte secondo un piano perpendicolare all’asse del tronco dell’encefalo rappresentate nelle Figure 5.16–5.19 (2/3 ×)

154

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Solco lunato 2 Giri occipitali 3 Cuneo 4 Solco cuneo parieto-occipitale 5 Solco occipitale anteriore 6 Giro temporale medio 7 Ventricolo laterale, corno posteriore 8 Plesso coroideo del ventricolo laterale 9 Solco temporale superiore 10 Giro dentato 11 Giro paraippocampale 12 Giro intralimbico 13 Limbus del Giacomini 14 Solco ippocampale 15 Giro uncinato 16 Incisura dell’uncus

17 Giro ambiens 18 Ventricolo laterale, corno inferiore 19 Solco rinale 20 Radiazione del corpo calloso 21 Radiazione ottica 22 Culmen 23 Collicolo inferiore 24 Acquedotto cerebrale 25 Braccio del collicolo inferiore 26 Tegmento del mesencefalo 27 Peduncolo cerebellare superiore 28 Substantia nigra 29 Peduncolo cerebrale 30 Ponte 31 Corno di Ammone 32 Corpo amigdaloideo

Fig. 5.16. Sezione condotta a livello della parte centrale del mesencefalo (6/5 ×)

5 Sezioni dell’encefalo

1 Solco lunato 2 Giri occipitali 3 Cuneo 4 Solco calcarino 5 Solco occipitale anteriore 6 Giro occipitotemporale mediale 7 Giro occipitotemporale laterale 8 Giro temporale inferiore 9 Linea del Gennari 10 Area striata

11 Radiazione ottica 12 Culmen 13 Lobulo centrale 14 Lobulo quadrangolare 15 Ala del lobulo centrale 16 Peduncolo cerebellare superiore 17 Velo midollare superiore 18 Tegmento pontino 19 Ponte 20 Nervo trigemino (V)

Fig. 5.17. Sezione condotta a livello pontino al punto di emergenza del nervo trigemino (6/5 ×)

155

156

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Solco calcarino 2 Giri occipitali 3 Solco occipitale anteriore 4 Giro temporale inferiore 5 Declive 6 Lobulo semilunare superiore 7 Lobulo semplice 8 Nodulo 9 Plesso coroideo del quarto ventricolo 10 Quarto ventricolo 11 Flocculo 12 Nervo vestibolococleare (VIII)

13 Nervo faciale (VII) 14 Ponte 15 Nervo abducente (VI) 16 Nucleo del fastigio 17 Nucleo globoso 18 Nucleo emboliforme 19 Nucleo dentato 20 Peduncolo cerebellare inferiore 21 Peduncolo cerebellare medio 22 Tegmento pontino 23 Tratto corticospinale

Fig. 5.18. Sezione condotta a livello della zona di transizione tra ponte e bulbo (6/5 ×)

5 Sezioni dell’encefalo

1 Solco calcarino 2 Giri occipitali 3 Giro occipitotemporale laterale 4 Giro occipitotemporale mediale 5 Declive 6 Lobulo semplice 7 Lobulo semilunare superiore 8 Piramide del verme 9 Tonsilla del cervelletto 10 Uvula del verme 11 Quarto ventricolo

Fig. 5.19. Sezione condotta a livello del bulbo (6/5 ×)

12 Tela coroidea del quarto ventricolo 13 Recesso laterale del quarto ventricolo 14 Flocculo 15 Plesso coroideo del quarto ventricolo 16 Nervo glossofaringeo (IX) 17 Nucleo dentato 18 Peduncolo cerebellare medio 19 Tegmento bulbare 20 Nucleo olivare inferiore 21 Tratto corticospinale

157

158

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

Sezioni sagittali

Fig. 5.20. Schema di lettura che illustra i livelli e i piani secondo cui sono state condotte le sezioni sagittali rappresentate nelle Figure 5.21–5.26

7 Lamina quadrigemina 8 Tegmento mesencefalico 9 Locus coeruleus 10 Peduncolo cerebellare superiore 11 Quarto ventricolo 12 Tela coroidea del quarto ventricolo 13 Fascio tegmentale centrale 14 Tonsilla del cervelletto 15 Piramide 16 Nucleo olivare inferiore 17 Nucleo olivare accessorio dorsale 18 Nucleo olivare accessorio mediale 19 Solco paracentrale

1 Solco postcentrale 2 Solco parieto-occipitale 3 Cuneo 4 Area striata 5 Solco calcarino 6 Giro occipitotemporale mediale

20 Corpo calloso 21 Corpo del fornice 22 Stria midollare del talamo 23 Ventricolo laterale 24 Nucleo anteriore del talamo 25 Nucleo mediodorsale del talamo 26 Nucleo abenulare 27 Fascio mammillotegmentale 28 Fascio mammillotalamico 29 Colonna del fornice

30 Commissura anteriore 31 Nucleo rosso 32 Decussazione dei peduncoli cerebellari superiori 33 Substantia nigra 34 Corpo mammillare 35 Nucleo oculomotore 36 Chiasma ottico 37 Ponte

Fig. 5.21. Sezione condotta a livello del piano del corpo mammillare, del nucleo rosso e del fornice (6/5 ×)

5 Sezioni dell’encefalo 159

Fig. 5.22. Sezione condotta a livello del piano della testa del nucleo caudato, della parte centrale del talamo e del peduncolo cerebrale (6/5 ×)

1 Solco paracentrale 2 Solco centrale 3 Solco postcentrale 4 Giro precentrale 5 Giro postcentrale 6 Lobulo parietale superiore 7 Solco parieto-occipitale 8 Giri occipitali 9 Area striata 10 Solco calcarino

20 Nervi cranici 21 Lobulo biventre 22 Ventricolo laterale 23 Gamba del fornice 24 Stria terminale 25 Nucleo talamico ventrale laterale 26 Nuclei del pulvinar 27 Lamina midollare interna 28 Peduncolo talamico anteriore 29 Testa del nucleo caudato 30 Nucleo talamico centromediano 31 Braccio del collicolo superiore

32 Braccio del collicolo inferiore 33 Lemnisco mediale 34 Area tegmentale 35 Nucleo subtalamico 36 Ginocchio della capsula interna 37 Commissura anteriore 38 Globo pallido 39 Substantia nigra 40 Peduncolo cerebrale 41 Tratto ottico 42 Uncus 43 Tratto olfattorio

11 Giro occipitotemporale mediale 12 Nervo trocleare (IV) 13 Nucleo dentato 14 Peduncolo cerebellare inferiore 15 Peduncolo cerebellare medio 16 Ponte 17 Fascio piramidale 18 Tonsilla del cervelletto 19 Recesso laterale del quarto ventricolo

160 Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

11 Giro occipitotemporale mediale 12 Fessura primaria 13 Giro paraippocampale 14 Fessura orizzontale 15 Nucleo dentato 16 Peduncolo cerebellare medio 17 Nervo trigemino (V) 18 Flocculo

1 Solco centrale 2 Solco parieto-occipitale 3 Corpo calloso 4 Ventricolo laterale 5 Gamba del fornice 6 Giro fasciolare 7 Giri occipitali 8 Radiazione ottica 9 Solco calcarino 10 Area striata

Fig. 5.23. Sezione condotta a livello del piano del nucleo caudato, del globo pallido e del corpo genicolato mediale (6/5 ×)

19 Fessura posterolaterale 20 Fessura prebiventre 21 Nucleo caudato 22 Nucleo talamico laterale posteriore 23 Capsula interna 24 Nuclei del pulvinar

25 Nucleo talamico ventrale posterolaterale 26 Corpo genicolato mediale 27 Globo pallido 28 Commissura anteriore 29 Putamen 30 Peduncolo cerebrale 31 Tratto ottico 32 Limbus del Giacomini 33 Giro uncinato 34 Giro semilunare 35 Corno inferiore del ventricolo laterale 36 Corno di Ammone 37 Corpo amigdaloideo

5 Sezioni dell’encefalo 161

13 Giro dentato 14 Fimbria dell’ippocampo 15 Subiculum 16 Lamine bianche del cervelletto 17 Corpo midollare del cervelletto 18 Ventricolo laterale, corno inferiore 19 Giro occipitotemporale laterale 20 Giro precentrale

1 Solco centrale 2 Giro postcentrale 3 Solco postcentrale 4 Lobulo parietale superiore 5 Lobulo parietale inferiore 6 Radiazione del corpo calloso 7 Radiazione ottica 8 Solco calcarino 9 Ventricolo laterale 10 Area striata 11 Giri occipitali 12 Giro occipitotemporale laterale

Fig. 5.24. Sezione condotta a livello del piano dell’ippocampo, del putamen e del corpo amigdaloideo (6/5 ×)

21 Solco precentrale 22 Giro frontale 23 Corona radiata 24 Coda del nucleo caudato 25 Stria terminalis 26 Capsula interna

27 Radiazione acustica 28 Radiazione ottica 29 Corpo genicolato laterale 30 Globo pallido, parte esterna 31 Putamen 32 Peduncolo del nucleo lentiforme 33 Commissura anteriore 34 Claustro 35 Limen insulae 36 Giri orbitali 37 Polo dell'insula 38 Corpo amigdaloideo 39 Giro temporale superiore

162 Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

12 Corpo midollare del cervelletto 13 Lobulo semplice 14 Lobulo semilunare superiore 15 Fessura orizzontale 16 Lobulo semilunare inferiore 17 Fessura prebiventre

1 Solco centrale 2 Giro postcentrale 3 Solco postcentrale 4 Lobulo parietale superiore 5 Solco intraparietale 6 Lobulo parietale inferiore 7 Solchi occipitali 8 Giri occipitali 9 Solco lunato 10 Solco occipitale anteriore 11 Giro occipitotemporale laterale

18 Lobulo biventre 19 Solco collaterale 20 Giro paraippocampale 21 Solco temporale inferiore 22 Giro temporale superiore 23 Giro precentrale

24 Solco precentrale 25 Giro frontale medio 26 Giri orbitali 27 Cortex insulare 28 Claustro 29 Putamen 30 Capsula interna 31 Stria terminalis 32 Coda del nucleo caudato 33 Area striata 34 Plesso coroideo del ventricolo laterale 35 Ippocampo (corno d’Ammone) 36 Giro dentato 37 Peduncolo del nucleo lentiforme 38 Amigdala 39 Commissura anteriore, parte anteriore

Fig. 5.25. Sezione condotta a livello del piano della parte laterale del putamen (6/5×)

5 Sezioni dell’encefalo 163

9 Solco occipitale anteriore 10 Giro occipitotemporale laterale 11 Giro paraippocampale 12 Lobulo semilunare superiore 13 Fessura orizzontale 14 Lobulo semilunare inferiore

1 Solco centrale 2 Giro postcentrale 3 Solco postcentrale 4 Lobulo parietale superiore 5 Solco intraparietale 6 Lobulo parietale inferiore 7 Solco intermedio II 8 Giri occipitali

15 Solco prebiventre 16 Lobulo biventre 17 Giro precentrale 18 Solco precentrale 19 Giro frontale mediale 20 Solco frontale inferiore

21 Giri orbitali 22 Giro temporale superiore 23 Giri brevi dell’insula 24 Solco circolare dell’insula 25 Giro lungo dell’insula 26 Putamen 27 Radiazione del corpo calloso 28 Capsula interna 29 Coda del nucleo caudato 30 Digitazioni dell’ippocampo 31 Stria terminalis 32 Commissura anteriore, parte anteriore

Fig. 5.26. Sezione condotta a livello del piano dell’insula (6/5 ×)

164 Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

5 Sezioni dell’encefalo

165

Sezioni orizzontali

Fig. 5.27. Schema di lettura che illustra i livelli e piani delle sezioni orizzontali nelle Figure 5.28–5.35 (2/3 ×). I piani delle sezioni sono condotti secondo piani all’incirca paralleli alla linea bicommissurale secondo Talairach (BCL; linea tratteggiata subito al di sopra di 5.32), corrispondente alla direzione TC 0°

166

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Giro frontale superiore 2 Solco cingolato 3 Giro cingolato 4 Solco subparietale 5 Precuneo 6 Giro frontale medio 7 Solco precentrale 8 Giro precentrale 9 Solco centrale

10 Giro postcentrale 11 Solco postcentrale 12 Giro sopramarginale 13 Giro angolare 14 Solco occipitale anteriore 15 Giri occipitali 16 Solco lunato 17 Corona radiata

Fig. 5.28. Sezione condotta a livello della corona radiata al di sopra del corpo calloso (6/5 ×)

5 Sezioni dell’encefalo

1 Forceps minor del corpo calloso 2 Fascicolo superiore occipitofrontale 3 Corona radiata 4 Fascicolo longitudinale superiore 5 Ventricolo laterale, parte centrale 6 Corpo del corpo calloso 7 Vena talamostriata 8 Lamina affixa 9 Plesso coroideo del ventricolo laterale

10 Forceps major del corpo calloso 11 Strato sagittale 12 Solco cingolato 13 Giro cingolato 14 Giri frontali 15 Solco precentrale 16 Giro precentrale 17 Solco centrale

167

18 Corpo del nucleo caudato 19 Giro postcentrale 20 Solco postcentrale 21 Solco laterale, ramo posteriore 22 Solco subparietale 23 Solco parieto-occipitale 24 Cuneo 25 Solco occipitale anteriore 26 Solchi occipitali 27 Solco lunato

Fig. 5.29. Sezione condotta attraverso il corpo calloso e il corpo del nucleo caudato. Lo spessore di questa sezione è il doppio dello spessore standard di 2 mm (6/5 x)

168

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Ginocchio del corpo calloso 2 Ventricolo laterale, corno anteriore 3 Cavo del setto pellucido 4 Plesso coroideo del ventricolo laterale 5 Capsula interna 6 Lamina midollare interna 7 Fornice 8 Fornice del tetto del terzo ventricolo 9 Splenio del corpo calloso 10 Ventricolo laterale, corno posteriore 11 Tapetum 12 Radiazione ottica 13 Giro frontale superiore 14 Solco cingolato 15 Giro cingolato 16 Indusium griseum

17 Testa del nucleo caudato 18 Ponti grigi caudatolenticolari 19 Nucleo talamico anteriore 20 Nuclei ventrali del talamo 21 Nucleo talamico mediodorsale 22 Nucleo talamico laterale dorsale 23 Coda del nucleo caudato 24 Solco parieto-occipitale 25 Cuneo 26 Solco calcarino 27 Area striata 28 Solco lunato

Fig. 5.30. Sezione condotta attraverso i ponti grigi caudatolenticolari (6/5 ×)

29 Solco frontale superiore 30 Giro frontale mediale 31 Solco frontale inferiore 32 Giro frontale inferiore 33 Solco precentrale 34 Giro precentrale 35 Solco centrale 36 Giro postcentrale 37 Giro lungo dell'insula 38 Solco laterale, ramo posteriore 39 Giro temporale superiore 40 Giro temporale medio 41 Solco occipitale anteriore 42 Giri occipitali

5 Sezioni dell’encefalo

1 Fascicolo occipitofrontale superiore 2 Ginocchio del corpo calloso 3 Cavo del setto pellucido 4 Ventricolo laterale, corno anteriore 5 Capsula interna, braccio anteriore 6 Fornice 7 Stria terminalis 8 Capsula interna, ginocchio 9 Capsula interna, braccio posteriore 10 Terzo ventricolo 11 Recesso soprapineale 12 Fascicolo longitudinale superiore 13 Radiazione ottica 14 Fimbria dell’ippocampo

15 Ventricolo laterale, corno inferiore 16 Radiazione del corpo calloso 17 Giri frontali 18 Testa del nucleo caudato 19 Claustro 20 Solco laterale, ramo ascendente 21 Solco laterale, ramo posteriore 22 Nucleo lenticolare 23 Nucleo talamico anteriore 24 Nucleo talamico ventrale laterale 25 Nucleo talamico mediodorsale 26 Nucleo talamico laterale posteriore

169

27 Nuclei abenulari 28 Nuclei del pulvinar 29 Collicolo superiore 30 Coda del nucleo caudato 31 Fasciola cinerea 32 Giro fasciolare 33 Giri di Anders Retzius 34 Corpo pineale 35 Verme del cervelletto 36 Solco calcarino 37 Giri occipitali

Fig. 5.31. Sezione condotta attraverso il corpo striato, il talamo e la capsula interna (6/5×). Lo spessore di questa sezione è due volte lo standard di 2 mm (6/5 ×)

170

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Ventricolo laterale, corno anteriore 2 Ginocchio del corpo calloso 3 Commissura anteriore 4 Peduncolo talamico anteriore 5 Colonna del fornice 6 Terzo ventricolo 7 Lamina midollare esterna 8 Lamina midollare interna 9 Capsula interna, braccio posteriore 10 Tratto mammillotalamico 11 Capsula interna, parte retrolenticolare 12 Commissura posteriore 13 Braccio del collicolo superiore 14 Radiazione ottica

15 Stria terminalis 16 Ventricolo laterale, corno inferiore 17 Testa del nucleo caudato 18 Putamen 19 Solco circolare dell'insula 20 Giri brevi dell'insula 21 Solco centrale dell’insula 22 Giro lungo dell’insula 23 Globo pallido, segmento esterno 24 Globo pallido, segmento interno 25 Zona incerta 26 Nucleo reticolare del talamo

27 Nucleo ventrale posterolaterale del talamo 28 Corpo genicolato laterale 29 Corpo genicolato mediale 30 Area pretettale 31 Collicolo superiore 32 Nuclei del pulvinar 33 Coda del nucleo caudato 34 Ippocampo 35 Giro paraippocampale 36 Giro occipitotemporale mediale 37 Lobo anteriore del cervello

Fig. 5.32. Sezione condotta attraverso il corpo striato, la commissura anteriore e il collicolo superiore (6/5 ×)

5 Sezioni dell’encefalo

1 Forceps minor del corpo calloso 2 Capsula esterna 3 Capsula esterna 4 Commissura anteriore 5 Terzo ventricolo 6 Tratto mammillotalamico 7 Tratto abenulointerpeduncolare 8 Fascio prosencefalico mediale 9 Ansa lenticolare 10 Peduncolo cerebrale 11 Tratto ottico 12 Stria terminalis 13 Fornice 14 Ventricolo laterale, corno inferiore 15 Acquedotto cerebrale

16 Giro frontale superiore 17 Solchi orbitali 18 Giri orbitali 19 Solco laterale, ramo anteriore 20 Giro frontale medio, parte orbitale 21 Solco laterale 22 Solco laterale, ramo ascendente 23 Testa del nucleo caudato 24 Putamen 25 Claustro 26 Giro temporale superiore 27 Solco temporale superiore 28 Substantia nigra 29 Nucleo rosso

30 Corpo genicolato laterale 31 Coda del nucleo caudato 32 Ippocampo (corno di Ammone) 33 Giro dentato 34 Giro paraippocampale 35 Solco collaterale 36 Collicolo inferiore 37 Lobulo centrale del cervelletto 38 Lobulo quadrangolare 39 Culmen 40 Fessura primaria 41 Declive 42 Lobulo semplice 43 Giro occipitotemporale laterale 44 Giro temporale medio 45 Solco occipitale anteriore 46 Giri occipitali

Fig. 5.33. Sezione condotta attraverso il forceps minor e il collicolo inferiore (6/5 ×)

171

172

Sezione I Orientamento, sviluppo, anatomia macroscopica, vascolarizzazione e meningi

1 Lamina terminalis 2 Terzo ventricolo 3 Tratto ottico 4 Commissura anteriore 5 Capsula interna, parte sublenticolare 6 Stria terminalis 7 Ventricolo laterale, corno inferiore 8 Fimbria dell’ippocampo 9 Peduncolo cerebrale 10 Decussazione dei peduncoli cerebellari superiori 11 Peduncolo cerebellare superiore 12 Acquedotto cerebrale 13 Giro cingolato

14 Solco paraolfattorio anteriore 15 Area subcallosale 16 Insula 17 Claustro 18 Putamen 19 Nucleo accumbens 20 Sostanza perforata anteriore 21 Giro diagonale 22 Ipotalamo 23 Corpo mammillare

24 Nervo oculomotore (III) 25 Substantia nigra 26 Corpo amigdaloideo 27 Corno di Ammone 28 Limbus del Giacomini 29 Giro dentato 30 Giro paraippocampale 31 Solco collaterale 32 Giro occipitotemporale laterale 33 Lobo anteriore del cervello 34 Fessura primaria 35 Lobo posteriore del cervelletto

Fig. 5.34. Sezione condotta attraverso il corpo mammillare e il peduncolo cerebrale (6/5 ×)

5 Sezioni dell’encefalo

1 Nervo trigemino (V) 2 Peduncolo cerebellare medio 3 Peduncolo cerebellare superiore 4 Quarto ventricolo 5 Giro retto 6 Solco olfattorio 7 Giri orbitali 8 Giro temporale superiore 9 Solco temporale superiore 10 Giro temporale medio 11 Solco temporale inferiore

12 Giro temporale inferiore 13 Solco rinale 14 Amigdala 15 Ippocampo 16 Giro paraippocampo 17 Solco collaterale 18 Giro occipitotemporale laterale 19 Solco occipitotemporale 20 Ponte 21 Nuclei pontini 22 Tegmento del mielencefalo

23 Nodulo 24 Tonsilla del cervelletto 25 Uvula 26 Piramide 27 Nucleo dentato 28 Lobulo quadrangolare 29 Lobulo semplice 30 Lobulo semilunare superiore 31 Fessura orizzontale 32 Lobulo semilunare inferiore

Fig. 5.35. Sezione condotta attraverso il lobo temporale, il ponte e il cervelletto (6/5 ×)

173

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche 6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto..............177 7 Diencefalo: introduzione ed epitalamo ...........................................

247

8 Diencefalo: talamo dorsale .............

253

9 Diencefalo: talamo ventrale o subtalamo...........................................

281

10 Diencefalo: ipotalamo .....................

289

11 Telencefalo: introduzione e sistema olfattorio .............................

337

12 Telencefalo: ippocampo e strutture relative...............................

361

13 Telencefalo: amigdala e claustro ...............................................

401

14 Telencefalo: gangli della base.........

427

15 Telencefalo: neocortex ..................

491

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

Midollo spinale..................................................... 177 – Introduzione...................................................... 177 – Sostanza grigia del midollo spinale ................. 178 – Afferenze primarie............................................ 180 – Sostanza bianca del midollo spinale ............... 182 Topografia del tronco encefalico e del cervelletto.............................................................. 190 – Introduzione...................................................... 190 – Nuclei dei nervi cranici nel tronco encefalico ........................................................... 190 – Bulbo (midollo allungato)................................ 191 – Metencefalo e cervelletto.................................. 198 – Mesencefalo....................................................... 204 Appendice: Diencefalo e corpo striato ................................... 209

Midollo spinale Introduzione

Il midollo spinale con i suoi rivestimenti meningei è accolto nel canale vertebrale (Figg. 4.30–4.32). Il limite tra midollo spinale e tronco encefalico è fissato rostralmente all’origine del primo nervo cervicale, a livello della decussazione delle piramidi. Comunque, il passaggio dai nuclei motori e sensoriali del midollo alle corrispondenti strutture della parte caudale del tronco encefalico (responsabili dell’innervazione di strutture originate dai somiti occipitali, vedi Cap. 2) avviene in maniera graduale. Nelle fasi precoci dello sviluppo il midollo occupa l’intera lunghezza del canale vertebrale. A seguito della crescita continua e progressiva della colonna vertebrale, il midollo gradualmente si riduce e, a termine dello sviluppo, si arresta a livello del margine superiore della seconda vertebra lombare (Fig. 4.32). Questo processo è noto come ascensus medullae. L’apice caudale del midollo spinale si assottiglia nel cono midollare e si continua come un filo (filum terminale) sino a livello del secondo metamero sacrale (Fig. 3.15).

Il midollo spinale può essere suddiviso in 31 segmenti (8 cervicali, 12 toracici, 5 lombari, 5 sacrali e 1 coccigeo). Da ciascun segmento originano radicole dorsali e ventrali, che si uniscono a formare un paio di radici dorsali e ventrali. Lungo le radici dorsali sono allocati i gangli spinali (Figg. 3.14, 3.15). I gangli sono accolti nello spessore dei fori intervertebrali, dove le radici dorsali e quelle ventrali si associano da ciascun lato a comporre una coppia di nervi spinali (Fig. 4.30). A seguito dell’ascesa del midollo, i segmenti spinali sono posizionati più rostralmente rispetto alle loro vertebre corrispondenti. Di conseguenza, le radici dorsali e quelle ventrali decorrono nel canale vertebrale per un certo tratto in direzione caudale, per raggiungere il punto di emergenza attraverso il foro intervertebrale disposto caudalmente rispetto alla vertebra corrispondente (o rostralmente per le radici cervicali dalla prima alla settima). Il fascio composto dalle radici lombari, sacrali e coccigea che circondano il filum terminale, caudalmente al midollo, è noto come cauda equina (Fig. 4.32). A livello dei mielomeri cervicali e lombari, il midollo è di maggiori dimensioni (Fig. 3.15). Questi “rigonfiamenti” (intumescentiae) innervano gli arti. Il sistema ventricolare è rappresentato dal canale centrale, che spesso risulta parzialmente obliterato. Sulla superficie ventrale del midollo è presente una profonda fessura mediana anteriore (Fig. 3.15). Sulla superficie dorsale un solco mediano poco profondo e i solchi dorsolaterali delineano i funicoli posteriori (o colonne dorsali). Le radicole dorsali penetrano nel midollo nel solco dorsolaterale di ciascun lato. Il setto mediano posteriore gliale si estende dal canale centrale dorsalmente sino al solco mediano dorsale (Fig. 6.1). La sostanza grigia del midollo assume la forma di una farfalla e ciascuna metà può essere suddivisa in un corno ventrale e uno dorsale e una zona intermedia. Il corno dorsale è una struttura laminata, embriologicamente derivata dalla lamina alare.

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Il corno ventrale contiene gruppi di grossi motoneuroni. Origina dalla lamina basale del tubo neurale. La massa grigia intermedia si situa tra i due corni. Quest’area è stata definita in maniera precisa dagli studi di citoarchitettonica condotti da Rexed [32] (vedi sotto) e funge da struttura intermedia tra i motoneuroni e gran parte dei sistemi afferenti. Il corno dorsale è ricoperto da un fascio di fibre (grigie) amieliniche (il fascicolo dorsolaterale del Lissauer [22]), che raggiunge la superficie meningea a livello del solco dorsolaterale. La maggior parte delle fibre del fascicolo dorsolaterale proviene dalle radici dorsali. Il corno ventrale è circondato dalla sostanza bianca dei funicoli laterale e ventrale del midollo. La sostanza bianca dorsale disposta tra il corno dorsale e il setto mediano posteriore corrisponde al funicolo posteriore. Le radicole ventrali, che emergono dal corno ventrale, sono considerate in maniera arbitraria come il confine tra il funicolo laterale e il funicolo anteriore della sostanza bianca spinale. Il funicolo laterale può essere suddiviso nei funicoli posterolaterale e anterolaterale (Fig. 6.1). Le fibre mieliniche che incrociano la linea mediana ventralmente al canale centrale costituiscono la commissura alba. La commissura alba costituisce la decussazione di vie brevi e lunghe del midollo spinale. Fibre amieliniche incrociano la linea mediana, sia dorsalmente che ventralmente al canale centrale, nelle commessure grigie anteriore e posteriore. La forma della sostanza grigia spinale varia a livello dei rigonfiamenti cervicale e lombare, dove il corno ventrale si espande lateralmente e il corno dorsale medialmente (Figg. 6.7, 6.9). Questa configurazione è relativa alla localizzazione somatotopica speculare nel corno dorsale e in quello ventrale (Cap. 16 e Fig. 16.5).

Sostanza grigia del midollo spinale La sostanza grigia del midollo spinale del gatto è stata suddivisa in 10 lamine sulla base di criteri citoarchitettonici da Rexed [32]. Questa laminazione è stata applicata a numerose specie, incluso l’uomo [35] (Fig. 6.2). Le lamine I-IV fanno parte del corno dorsale. La lamina I costituisce un sottile strato di neuroni alquanto grandi, le cellule marginali. Le lamine II e III rappresentano la sostanza gelatinosa costituita da piccole cellule. Le cellule marginali sono disposte nel funicolo dorsolaterale al limite con la sostanza gelatinosa. La

lamina IV contiene i neuroni di maggiori dimensioni, che costituiscono il nucleo proprio del corno dorsale situato al centro di questa struttura. Le lamine dalla V alla X occupano la base del corno dorsale e la regione centrale del corno ventrale. Nel midollo spinale umano, le lamine V e VI non possono essere separate. Numerosi neuroni di questa regione proiettano assoni che terminano nell’ambito dello stesso midollo spinale (neuroni propriospinali). Nell’insieme costituiscono la zona intermedia del midollo spinale. La lamina VIII occupa la regione ventromediale del corno ventrale e risulta costituita da un gruppo di neuroni commissurali, che proiettano i loro assoni nella commessura bianca ventrale. I gruppi di grandi motoneuroni del corno ventrale, da cui originano gli assoni che costituiscono le radici ventrali, corrispondono alla lamina IX. La lamina X consiste di piccoli neuroni densamente raggruppati, disposti intorno al canale centrale. È importante chiedersi se sia dendriti che corpi cellulari siano entrambi confinati nel territorio delle singole lamine di Rexed. Questo è il caso delle cellule marginali della lamina I e delle cellule della sostanza gelatinosa (lamina II e III). I dendriti delle cellule della lamina IV tipicamente si estendono nella sostanza gelatinosa. Nella zona intermedia, gli alberi dendritici sono appiattiti in direzione rostrocaudale e generalmente oltrepassano i confini delle lamine. I dendriti dei motoneuroni possono estendersi ben oltre le colonne motoneuronali. Il raggruppamento di questi dendriti in fasci longitudinali è maggiormente presente nei gruppi motoneuronali ventrali e ventrolaterali ed è tipico del nucleo motore del nervo frenico [34]. La divisone in lamine del grigio spinale secondo Rexed, pertanto, rappresenta un fine più descrittivo che funzionale. Diversi altri nuclei sono presenti a certi livelli del midollo. Il nucleo cervicale centrale (non illustrato) è posto centralmente nel grigio intermedio del midollo cervicale superiore e nella parte caudale del tronco encefalico. La colonna dorsale di Clarke [4] rappresenta un preciso gruppo rotondeggiante di grossi neuroni, disposto medialmente alla base del corno dorsale a estensione toracica e lombare superiore (Fig. 6.8). Le cellule marginali spinali sono disposte medialmente nel corno ventrale a livello lombare. Il nucleo cervicale centrale, la colonna di Clarke e le cellule marginali spinali ricevono afferenze dalle radici dorsali e danno origine alle vie spinocerebellari (Fig. 6.3, e Cap. 20, Fig. 20.13 B).

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

1 Solco mediano posteriore 2 Radice dorsale 3 Funicolo dorsale (colonna) 4 Setto mediano posteriore 5 Corno dorsale 6 Funicolo posterolaterale 7 Funicolo anterolaterale 8 Corno ventrale 9 Commissura grigia posteriore 10 Canale centrale 11 Commissura grigia anteriore 12 Commissura ventrale (bianca)

13 Funicolo anteriore 14 Fessura mediana anteriore 15 Radice ventrale 16 Fascicolo gracile 17 Fascicolo cuneato 18 Fascicolo dorsolaterale (Lissauer [22]) 19 Tratto spinocerebellare dorsale 20 Tratto piramidale laterale (crociato) 21 Corno dorsale, cellule marginali (lamina I) 22 Corno dorsale, substantia gelatinosa (lamine II e III) 23 Corno dorsale, nucleo proprio (lamina IV)

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24 Zona intermedia, processo reticolare 25 Tratto spinocerebellare ventrale 26 Fascicoli propri (fasciculi proprii) 27 Colonna motrice laterale (lamina IX) 28 Zona intermedia (lamine V–VIII) 29 Colonna motrice mediale (lamina IX) 30 Tratto piramidale anteriore (non crociato) 31 Fascicolo anterolaterale 32 Fascicolo longitudinale mediale

Fig. 6.1. La divisione della sostanza bianca e grigia nel midollo spinale

Fig. 6.2. La sostanza grigia del midollo spinale, secondo la suddivisione di Rexed [32], a livello del sesto segmento cervicale

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

La sostanza grigia del midollo, a livello toracico tra i corni ventrale e dorsale, si espande lateralmente, andando a costituire il corno intermedio (Figg. 6.5, 6.8). In questo sono disposti i neuroni visceromotori (nucleo intermediolaterale), da cui traggono origine gli assoni ortosimpatici pregangliari (Fig. 6.5). Questi assoni emergono dal midollo spinale attraverso le radici toraciche ventrali. A determinati intervalli, fasci trasversi, composti da dendriti e fibre amieliniche, congiungono il nucleo intermediolaterale con il nucleo intermediomediale (o colonna cellulare centrale autonomica), adiacente al canale centrale. In ciascun segmento toracico può essere presente più di un fascio trasverso [1, 37]. I nuclei intermediomediale e laterale sono presenti anche a livello del secondo e terzo segmento sacrale; da qui originano le efferenze parasimpatiche pregangliari [26] (Fig. 6.5).

Afferenze primarie Gli assoni delle cellule gangliari spinali, in prossimità del corpo cellulare, si dividono in un ramo periferico di maggiore diametro e uno centrale più piccolo. I rami centrali, come radici dorsali, penetrano nel midollo spinale per dividersi subito in rami ascendenti e discendenti. Le fibre sottili delle radici dorsali si congiungono al fascicolo dorsolaterale all’apice del corno dorsale; le fibre di maggiori dimensioni penetrano nei funicoli dorsali. Da qui, sia i rami discendenti che quelli ascendenti che originano dalle fibre radicolari emettono collaterali che penetrano nel corno dorsale e si distribuiscono a tutti gli strati della sostanza grigia spinale, inclusi i motoneuroni (Fig. 6.3). I rami ascendenti proseguono il loro percorso nelle colonne dorsali per terminare nei nuclei della colonna dorsale, collocati nella parte caudale del tronco encefalico (Figg. 16.3, 16.4). Le afferenze primarie delle radici dorsali possono essere suddivise in base al grado di mielinizzazione, al diametro e alla funzione (Tab. 16.1). Erlanger e Gasser [12] hanno classificato le fibre dei nervi periferici nei gruppi A, B e C in base alla loro velocità di conduzione, che nelle fibre mieliniche è direttamente proporzionale al diametro. Le fibre del gruppo A sono state ulteriormente suddivise nelle grosse fibre A-alpha, nelle intermedie A-beta e nelle fibre più sottili A-gamma e delta. Le fibre amieliniche (C) e le fibre mieliniche sottili (A delta) sono deputate alla trasmissione nocicettiva. Le sottili fibre B sono

fibre pregangliari del sistema nervoso autonomico. Una suddivisione funzionale delle afferenze primarie, maggiormente utilizzata negli studi sul sistema motorio (Lloyd [23]), distingue le grandi fibre mieliniche in fibre di tipo IA e fibre di tipo IB, che trasportano informazioni rispettivamente dai fusi neuromuscolari e dai recettori tendinei del Golgi, e i gruppi II e III composti da fibre più sottili rappresentate da afferenze dei riflessi flessori. Le fibre amieliniche di tipo C, in questa classificazione, costituiscono il gruppo IV. Le afferenze primarie rappresentano il primo anello nei riflessi spinali e sopraspinali e nelle vie di conduzione sensoriale (Figg. 6.4, 6.5). I neuroni propriospinali che innervano i motoneuroni costituiscono gli interneuroni. Gli interneuroni differiscono per la sede nell’ambito della zona intermedia, per i neurotrasmettitori e i neuropeptidi che contengono e per la loro partecipazione in specifiche vie riflesse e/o sistemi motori sopraspinali (Fig. 6.4). Il primo anello nel riflesso di stiramento, o miotattico, è rappresentato dalle afferenze di tipo IA, che originano dai fusi neuromuscolari. I fusi neuromuscolari sono disposti in parallelo alle fibre extrafusali (le fibre muscolari di lavoro). Le afferenze di tipo IA, pertanto, trasmettono informazioni relative alla lunghezza di ciascun muscolo. Le afferenze di tipo IA terminano direttamente sui motoneuroni che innervano le fibre dello stesso muscolo. I collaterali delle fibre di tipo IA terminano su interneuroni inibitori IA (contenenti GABA, acido gamma-aminobutirrico) disposti nella lamina VII, proprio dorsalmente ai nuclei motori. Questi neuroni proiettano ai motoneuroni che innervano i muscoli antagonisti. Le afferenze primarie di tipo IB convogliano informazioni dagli organi tendinei del Golgi [17]. Questi recettori sono disposti nei tendini dei muscoli in serie con le fibre muscolari, e trasmettono la forza sviluppata durante la contrazione da un determinato muscolo. Le fibre IB inibiscono i motoneuroni che innervano questo muscolo attraverso gli interneuroni inibitori IB disposti nella parte ventrale del grigio intermedio. Comunque, l’effetto degli organi tendinei del Golgi non si limita all’inibizione autogena, ma è anche in grado di produrre effetti eccitatori in specifici gruppi muscolari [27]. La via del riflesso flessore è più complicata, e coinvolge due o più interneuroni spinali. Il primo anello risulta costituito di sottili fibre A o C, che terminano sulle cellule marginali polimodali [5]. Le cellule di Renshaw [31] sono neuroni GABAergici disposti nella parte mediale del corno anteriore.

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

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Fascicolo anterolaterale

Fascicolo cuneato

Fascicolo gracile

Tratto spinocerebellare centrale cervicale

Fascicolo anterolaterale

Tratto spinocerebellare dorsale

MIDOLLO

Tratto spinocerebellare ventrale Nucleo cervicale centrale

CERVICALE SUPERIORE

RIGONFIAMENTO CERVICALE

MIDOLLO TORACICO Colonna di Clarke

RIGONFIAMENTO LOMBARE Cellule spinali marginali

Fig. 6.3. Origine e sede dei tratti di fibre ascendenti del midollo spinale. Il fascicolo anterolaterale, che comprende tra i suoi componenti il tratto spinotalamico, è raffigurato in grigio e nero, i tratti spinocerebellari sono raffigurati in rosso. A, fibre afferenti mieliniche primarie di tipo A; C, fibre afferenti amieliniche primarie di tipo C; G, Substantia gelatinosa; I, zona intermedia; P, nucleo proprio del corno dorsale; M, nuclei motori del corno ventrale; Ma, strato delle cellule marginali

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Questi neuroni ricevono collaterali di assoni di alfa motoneuroni e forniscono a queste cellule una inibizione ricorrente. L’inibizione ricorrente è principalmente responsabile del controllo dei muscoli prossimali e sembra mancare per i motoneuroni che innervano i muscoli distali degli arti [6]. Gli interneuroni commissurali sono disposti nella lamina VIII. I loro assoni incrociano la linea mediana passando per la commessura bianca anteriore. I neuroni commissurali, come altri interneuroni, possono essere eccitatori o inibitori. Gli interneuroni commissurali della lamina VIII a livello cervicale utilizzano la glicina come neurotrasmettitore per inibire i motoneuroni controlaterali del collo (Fig. 17.6). Le afferenze primarie costituiscono anche il primo anello delle lunghe vie sensoriali ascendenti, convogliando stimoli sensoriali della percezione cosciente e delle vie spinocerebellari (vedi Fig. 6.5 e Capp. 16 e 20).

Sostanza bianca del midollo spinale Come è stato precedentemente esposto, il funicolo posteriore risulta costituito principalmente da fibre afferenti primarie, che ascendono senza interruzioni sinaptiche direttamente ai nuclei della colonna dorsale. La sostanza bianca dei funicoli anteriore e laterale contiene fibre propriospinali, che originano e terminano nel midollo, e lunghe vie ascendenti e discendenti, che superano il confine con il tronco encefalico. Le fibre propriospinali circondano la sostanza grigia come fascicoli propri (fasciculi proprii) del midollo spinale (Fig. 6.1). I lunghi fasci ascendenti sono disposti più perifericamente (Fig. 6.3). I grandi assoni mielinici che originano dalla colonna di Clarke occupano la periferia dorsolaterale del funicolo laterale, costituendo il fascio spinocerebellare dorsale (Figg. 6.6-6.10). Le fibre, che originano nella sostanza grigia controlaterale e decussano nella commessura bianca, occupano una posizione più ventrale nel funicolo laterale e in quello anteriore. Fanno parte di questo complesso di fibre il fascio anterolaterale e, disposto più superficialmente, il fascio spinocerebellare ventrale. Quest’ultimo trae origine dalle cellule marginali spinali controlaterali del midollo lombare. Le fibre spinocerebellari, che originano dai livelli cervicali, sono per la maggior parte crociate e si congiungono al fascio spinocerebellare ventrale (Cap. 20). Il fascicolo ante-

rolaterale contiene fibre che terminano a diversi livelli e in differenti strutture del tronco encefalico e del talamo. Le fibre che proiettano al talamo costituiscono i fasci spinotalamici (Cap. 20). Lunghi sistemi di fibre discendenti originano dalla cortex cerebrale, come il fascio piramidale o fascio corticospinale (Cap. 21), dalla parte magnocellulare del nucleo rosso controlaterale, come il fascio rubrospinale, dal nucleo vestibolare laterale, come il fascio vestibolospinale laterale, e da varie regioni del tronco encefalico, come il fascicolo longitudinale mediale (Fig. 6.4). Dopo la parziale decussazione al confine tra tronco dell’encefalo e midollo spinale, le fibre crociate del fascio piramidale discendono nella metà dorsale del funicolo laterale, costituendo il fascio piramidale laterale. Le fibre non crociate, che compongono il fascio piramidale anteriore, decorrono nel funicolo anteriore, contornando la fessura mediana anteriore. Il fascicolo longitudinale mediale decorre nel funicolo anteriore, adiacente alle fibre non crociate del fascio piramidale. Il fascicolo si distingue per il grande diametro di alcune fibre che partecipano alla sua costituzione. Il tratto vestibolospinale laterale occupa una posizione più laterale al limite tra i funicoli anteriore e laterale. Fibre discendenti sparse, che non possono essere classificate come fasci definiti, discendono nel funicolo anteriore e in quello laterale. Tra queste, le fibre serotoninergiche rafespinali, le fibre noradrenergiche coeruleospinali e le fibre discendenti dai centri reticolari partecipano al controllo visceromotore. Il tratto rubrospinale, che è presente nella maggior parte dei mammiferi come un fascio distinto di grosse fibre che decorre ventralmente al fascio piramidale laterale, nel midollo spinale umano non può essere identificato (Fig. 6.4). Dalla loro posizione nel funicolo ventrale e laterale, le fibre discendenti, o i loro collaterali, penetrano nella sostanza grigia, dove molte di esse terminano sugli interneuroni della zona intermedia. Le fibre corticofughe, che discendono nel fascio piramidale, le fibre del fascio rubrospinale e le fibre vestibolospinali, che decorrono nel fascicolo longitudinale mediale e nei funicoli anteriore e laterale, si distribuiscono anche nel corno dorsale e ai motoneuroni mediali della lamina IX.

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

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Fig. 6.4. Vie discendenti sopraspinali (lato sinistro) e vie dei riflessi somatici (lato destro) nel midollo spinale. Il fascio rubrospinale e il fascio piramidale laterale terminano entrambi sugli interneuroni del grigio intermedio e sui motoneuroni. Componenti del fascicolo longitudinale mediale e del fascio piramidale anteriore si distribuiscono bilateralmente. La via del riflesso miotattico è composta da afferenze primarie di tipo Ia dai fusi neuromuscolari, che contraggono sinapsi con i motoneuroni che innervano lo stesso muscolo, e con gli interneuroni inibitori (Ia.i) nella zona intermedia, che inibiscono i motoneuroni che innervano i muscoli antagonisti. I fusi neuromuscolari sono innervati da piccoli gamma motoneuroni. Le afferenze di tipo Ib originate dagli organi tendinei del Golgi inibiscono i muscoli agonisti mediante l’azione degli interneuroni inibitori di tipo Ib (Ib.i). Le afferenze del riflesso flessore sono costituite da piccole fibre di tipo A (A) e C (C) che fanno sinapsi con le cellule polimodali marginali, che sono connesse con i muscoli flessori con l’interposizione di uno o più interneuroni. Le cellule di Renshaw (Re) inibiscono i motoneuroni, e ricevono collaterali ricorrenti degli assoni dei motoneuroni. I neuroni cornocommissurali che sono disposti nella parte ventromediale del corno anteriore possono essere eccitatori o inibitori. I neuroni commissurali inibitori inibiscono i motoneuroni nelle vie del riflesso vestibolocervicale (Fig. 17.6). Ia.i, interneuroni inibitori di tipo Ia; Ib.i, interneuroni inibitori di tipo Ib; Co, neurone cornocommissurale; G, substantia gelatinosa; I, grigio intermedio; Lat.mot, colonna motore laterale; Ma, strato delle cellule marginali; Med.mot, colonna motore mediale; P, nucleo proprio del corno posteriore; Re, cellula di Renshaw

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Fig. 6.5. Vie del riflesso viscerale nel midollo spinale. I neuroni pregangliari sono disposti nel nucleo intermediolaterale del corno intermedio a livello del midollo toracico e nelle sue adiacenze e nel grigio intermedio del midollo a livello sacrale. Il nucleo è connesso al nucleo intermediomediale da aggregati ricorrenti di fibre e dendriti, raffigurati nella sezione frontale del midollo toracico (riprodotto da [1]). Le afferenze viscerali formano un plesso che circonda la substantia gelatinosa e si distribuiscono nel grigio intermedio mediale e laterale. Le afferenze contraggono sinapsi con neuroni pregangliari e neuroni di proiezione da cui originano vie ascendenti. Le fibre pregangliari toraciche sono mieliniche. Queste fibre si congiungono alle radici ventrali e raggiungono il tronco del simpatico attraverso i rami comunicanti bianchi. Ascendono o discendono nel tronco del simpatico e terminano sui neuroni postgangliari localizzati nei gangli o nei gangli del plesso prevertebrale. Le fibre postgangliari (B [12]) sono amieliniche, si uniscono ai nervi spinali attraverso i rami comunicanti grigi, o decorrono lungo i vasi sanguigni per raggiungere il loro territorio di distribuzione. Le fibre sacrali pregangliari appartengono al sistema parasimpatico. Tali fibre raggiungono i gangli juxta o intramurali o i neuroni del plesso autonomo dei visceri. I centri che innervano i nuclei spinali autonomici sono rappresentati dall’ipotalamo, dal grigio periacqueduttale, dal nucleo retrofaciale e dai nuclei del rafe. Le vie responsabili del meccanismo della minzione, rappresentate nella metà destra del midollo sacrale, sono realizzate su uno schema di Holstege [20]. Il centro pontino della minzione innerva i neuroni pregangliari responsabili della contrazione del muscolo detrusore della vescica e gli interneuroni che inibiscono i motoneuroni del nucleo di Onuf, che innervano lo sfintere esterno dell’uretra. Il grigio periacqueduttale riceve afferenze viscerali dal midollo sacrale e controlla la minzione, attraverso il centro pontino della minzione, e altre funzioni vegetative, attraverso il nucleo retroambiguo, il nucleo di Onuf e i muscoli innervati da questo. G, Substantia gelatinosa; I, grigio intermedio; IIN, interneurone inibitore; Intermed.lateral nu, nucleo intermediolaterale; Intermed.medial nu, nucleo intermediomediale; Ma, strato delle cellule marginali; P, nucleo proprio del corno dorsale

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

1 Corno dorsale, cellule marginali (lamina I) 2 Corno dorsale, substantia gelatinosa (lamine II e III) 3 Corno dorsale, nucleo proprio (lamina IV) 4 Zona intermedia processo reticolare 5 Zona intermedia (lamine V–VIII) 6 Neuroni somatomotori (lamina IX)

Fig. 6.6. Sezione condotta a livello del primo mielomero cervicale (9/1 ×)

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7 Fascicolo gracile 8 Fascicolo cuneato 9 Fascicolo dorsolaterale (Lissauer [22]) 10 Nervo accessorio, radici spinali 11 Fascio spinocerebellare dorsale 12 Fascio piramidale laterale (crociato) 13 Canale centrale 14 Commissura ventrale (bianca) 15 Fascio spinocerebellare ventrale 16 Fascicolo anterolaterale 17 Fascicolo longitudinale mediale 18 Fascio piramidale anteriore (non crociato) 19 Radice ventrale

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

1 Corno dorsale, cellule marginali (lamina I) 2 Corno dorsale, substantia gelatinosa (lamine II e III) 3 Corno dorsale, nucleo proprio (lamina IV) 4 Zona intermedia, processo reticolare 5 Zona intermedia (lamine V–VIII) 6 Neuroni somatomotori, divisione laterale (lamina IX) 7 Neuroni somatomotori, divisione mediale(lamina IX)

8 Radice dorsale 9 Fascicolo gracile 10 Fascicolo cuneato 11 Fascicolo dorsolaterale 12 Fascio spinocerebellare dorsale 13 Fascio piramidale laterale (crociato) 14 Fascio spinocerebellare ventrale 15 Fascicolo anterolaterale 16 Fascio piramidale anteriore (non crociato) 17 Fascicolo longitudinale mediale 18 Radice ventrale

Fig. 6.7. Sezione condotta a livello della linea di transizione tra il quinto e il sesto segmento cervicale (9/1 ×)

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

1 Corno dorsale, cellule marginali (lamina I) 2 Corno dorsale, substantia gelatinosa (lamine II e III) 3 Corno dorsale, nucleo proprio (lamina IV) 4 Nucleo intermediolaterale (corno laterale) 5 Nucleo toracico (colonna di Clarke [4]) 6 Zona intermedia 7 Neuroni somatomotori (lamina IX) 8 Fascicolo gracile 9 Fascicolo cuneato 10 Fascicolo dorsolaterale [22]

Fig. 6.8. Sezione condotta a livello del quinto mielomero toracico (9/1 ×)

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11 Fascio spinocerebellare dorsale 12 Fascio piramidale laterale (crociato) 13 Fascio spinocerebellare ventrale 14 Fascicolo anterolaterale 15 Canale centrale 16 Commissura ventrale (bianca) 17 Radice ventrale 18 Fascicolo longitudinale mediale 19 Fascio piramidale anteriore (non crociato)

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

1 Corno dorsale, cellule marginali (lamina I) 2 Corno dorsale, substantia gelatinosa (lamine II e III) 3 Corno dorsale, nucleo proprio (lamina IV) 4 Zona intermedia, processo reticolare 5 Zona intermedia (lamine V–VII) 6 Nucleo cornocommissurale (lamina VIII) 7 Neuroni somatomotori, divisione laterale (lamina IX)

Fig. 6.9. Sezione condotta a livello del quinto mielomero lombare (9/1 ×)

8 Funicolo dorsale 9 Radice dorsale 10 Fascicolo dorsolaterale (Lissauer [22]) 11 Funicolo posterolaterale 12 Funicolo anterolaterale 13 Funicolo anteriore 14 Radice ventrale

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

1 Corno dorsale, cellule marginali (lamina I) 2 Corno dorsale, substantia gelatinosa (lamine II e III) 3 Corno dorsale, nucleo proprio (lamina IV) 4 Zona intermedia (lamine V–VIII) 5 Neuroni somatomotori, divisione laterale (lamina IX) 6 Commissura grigia posteriore 7 Commissura grigia anteriore 8 Neuroni somatomotori, divisione mediale (lamina IX)

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9 Radice dorsale 10 Funicolo dorsale 11 Fascicolo dorsolaterale (Lissauer [22]) 12 Funicolo posterolaterale 13 Funicolo anterolaterale 14 Commissura ventrale (bianca) 15 Funicolo anteriore 16 Radice ventrale

Fig. 6.10. Sezione condotta a livello della linea di transizione tra il quarto e il quinto mielomero sacrale (9/1 ×)

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Topografia del tronco encefalico e del cervelletto Introduzione Il tronco encefalico forma l’asse centrale dell’encealo e risulta composto da bulbo (mielencefalo), ponte (metencefalo) con il cervelletto e mesencefalo. La descrizione della struttura interna di queste divisioni del tronco encefalico sarà preceduta da una descrizione dei nuclei dei nervi cranici in esso contenuti. Nuclei dei nervi cranici nel tronco encefalico

1.

2. 3.

4.

Il tronco encefalico è sede dei centri di origine e terminazione di dieci (III–XII) dei dodici nervi cranici (Fig. 6.11). A un primo sguardo l’organizazione di questi nuclei dei nervi cranici non presenta uno schema definito; tuttavia, le classiche ricerche condotte da Gaskell [15, 16], Herrick [18] e numerosi altri (per una rassegna, vedi Nieuwenhuys [28]) hanno rivelato che questi centri costituiscono parte di zone funzionali, ciascuna specificatamente in relazione con una delle categorie di fibre di cui risultano composti i nervi cranici. Prima di chiarire questa organizzazione zonale, è opportuno fornire qualche informazione riguardo alle categorie di fibre o ai componenti dei nervi periferici. Una singola fibra nervosa di ciascun nervo spinale o cranico può essere afferente o efferente ed essere responsabile dell’innervazione di strutture somatiche o viscerali. La combinazione di queste due divisioni determina le quattro categorie delle fibre nervose periferiche: Fibre afferenti somatiche generali, che convogliano impulsi da cute, muscolatura scheletrica, articolazioni e legamenti Fibre afferenti viscerali generali, che convogliano impulsi da recettori dei visceri e dei vasi ematici Fibre efferenti viscerali generali, che innervano la muscolatura liscia degli organi interni, la muscolatura cardiaca e le ghiandole Fibre efferenti somatiche generali, che innervano la muscolatura scheletrica derivata dai miotomi. Il termine “generale” è stato utilizzato perché le fibre che appartengono a queste quattro categorie

sono presenti sia nei nervi spinali che nei nervi cranici. I nervi cranici, però, possono contenere anche fibre nervose in rapporto con le strutture speciali presenti nella regione della testa. Queste fibre possono essere classificate in tre ulteriori categorie: 5. Fibre afferenti somatiche speciali, associate con i recettori del vestibolo e della coclea 6. Fibre afferenti viscerali speciali, che innervano gli organi di senso viscerali, ovvero gli organi del gusto e dell’olfatto 7. Fibre efferenti viscerali speciali, che innervano i muscoli derivati dal mesenchima degli archi viscerali branchiali. Mentre ciascun nervo spinale normalmente risulta composto dalle fibre di tutte le quattro categorie “generali”, tra i diversi nervi cranici esiste un’ampia variabilità riguardo ai tipi di fibre di cui ciascun nervo è composto. Alcuni di essi hanno fibre di un solo tipo, in altri sono presenti fibre di due o più categorie. Ritornando al tronco encefalico, lo schema organizzativo, scoperto da Gaskell e Herrick e dai loro allievi, è che i nuclei dei nervi cranici sono disposti in sette zone longitudinali, e che ciascuna di queste zone risulta specificamente in rapporto alle fibre di una sola delle categorie precedentemente descritte. Pertanto, quando un nervo cranico composto da fibre di diversi tipi penetra nell’encefalo, le fibre si separano in base al tipo specifico per portarsi alla loro esatta zona di afferenza. L’organizzazione zonale, o colonnare, presentata dai nuclei dei nervi cranici nel tronco encefalico è schematicamente rappresentata nella Figura 6.12. Come nel midollo spinale, i centri afferenti sono disposti nella lamina alare, mentre i centri efferenti occupano la lamina basale. Il solco limitans, che nel nevrasse embrionale segna il confine tra queste due divisioni fondamentali, nell’adulto è identificabile solo per un breve tratto. Va notato che la gran parte delle colonne risulta occupata solo parzialmente dai nuclei dei nervi cranici. Quest’aspetto può essere in relazione alla riduzione di certe componenti di alcuni nervi durante lo sviluppo fetale. Le varie colonne, e i loro centri di afferenze o efferenze primarie, saranno ora brevemente trattati procedendo in direzione lateromediale.

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

La colonna delle afferenze somatiche speciali (SSA) contiene i nuclei dove contraggono sinapsi la divisione cocleare e quella vestibolare dell’otavo nervo. La colonna delle afferenze somatiche generali (GSA) contiene i tre nuclei sensoriali del nervo trigemino, ovvero il nucleo mesencefalico, il nucleo principale e il nucleo spinale. Quest’ultimo nucleo, che riceve anche un contingente di fibre dal settimo, nono e decimo nervo cranico, caudalmente si continua con la parte apicale del corno dorsale del midollo spinale. I nuclei sensoriali del trigemino, durante lo sviluppo, migrano in direzione ventrolaterale; a seguito di ciò il nucleo principale, e la parte rostrale del nucleo spinale nell’adulto, sono disposti ventralmente, piuttosto che medialmente, rispetto ai nuclei vestibolari. Nell’encefalo adulto, le colonne delle afferenze viscerali speciali (SVA) e delle afferenze viscerali generali (GVA) sono costituite da una singola massa di cellule che riceve le corrispondenti fibre dal settimo, nono e decimo nervo. Queste fibre si associano e costituiscono un distinto sistema, il tratto solitario. La colonna delle efferenze viscerali generali (GVE) contiene quattro nuclei, il nucleo dorsale del decimo nervo, i nuclei salivatori inferiore e superiore, rispettivamente del nono e settimo nervo, e il nucleo accessorio di Edinger-Westphal [11, 39] del terzo nervo. Questi nuclei rappresentano nell’insieme la divisione cranica del sistema parasimpatico. Da essi originano le fibre pregangliari che terminano in vari gangli autonomici. Il nucleo dorsale del decimo nervo, che risulta visibile a livello del margine caudale nel pavimento del quarto ventricolo, costituisce il trigono vagale (Fig. 3.10). I “nuclei” salivatori inferiore e superiore sono composti da cellule sparse e, pertanto, non possono essere identificati nelle sezioni trasverse di questo atlante. Le efferenze viscerali speciali (SVE), o colonna branchiomotrice, contiene i nuclei motori dei nervi quinto e settimo, come anche il nucleo ambiguo, da cui originano fibre che emergono come componenti del nono, decimo e undicesimo (divisione encefalica) nervo. Anche il nucleo spinale dell’undicesimo nervo, che è posto nella parte laterale della base del corno ventrale dei quattro segmenti cervicali superiori, appartiene a questa colonna. Come per i nuclei delle afferenze somatiche generali, le masse cellulari della colonna branchiomotrice sono migrate dalla loro originale posizione periventricolare. Le loro fibre efferenti,

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comunque, hanno mantenuto la loro posizione originale. Di conseguenza, queste fibre costituiscono un’ansa nel pavimento del quarto ventricolo, prima di emergere dal tronco encefalico in direzione laterale. Nel caso del settimo nervo, quest’ansa costituisce il ginocchio del nervo faciale. Questo appare come un rilievo nel pavimento del quarto ventricolo: il collicolo del faciale (Figg. 3.10, 6.25). La colonna delle efferenze somatiche generali (GSE) può essere considerata come la continuazione rostrale del corno anteriore del midollo spinale. Questa colonna contiene i nuclei di origine del dodicesimo, sesto, quarto e terzo nervo. Tutti e quattro questi nuclei sono adiacenti al piano mediano del tronco encefalico. Il nucleo del dodicesimo nervo costituisce un rilievo nella parte caudale del pavimento del quarto ventricolo: il trigono dell’ipoglosso (Figg. 3.10, 6.23).

Bulbo (midollo allungato) Negli schemi delle Figure 6.13–6.15 sono raffigurati i differenti sistemi del bulbo (midollo allungato), in differenti colori e tonalità. Questi schemi si riferiscono alle sezioni raffigurate nelle Figure 6.20 e 6.24, dove, sulla parte di sinistra della sezione, viene proposta la citoarchitettonica, con la precisa indicazione della grandezza e della forma delle cellule e, sulla metà di destra, la mielarchitettonica. raffigurante la tipica trama delle fibre mieliniche di calibro diverso. Nelle sezioni trasverse, il bulbo può essere suddiviso in aree “sensoriali” dorsolaterali e “motorie” ventromediali, che grossomodo corrispondono ai corni dorsale e ventrale del midollo spinale originati, rispettivamente, dalle lamine embrionali, alare e basale. Il loro confine approssimativo è segnato dalle fibre del nono, decimo e undicesimo nervo, che decorrono ventralmente o passano attraverso il tratto spinale del nervo trigemino per raggiungere la sede della loro emergenza (Fig. 6.14). Oltre al nucleo del nervo trigemino, proprio delle afferenze somatiche generali, e al nucleo del tratto solitario, proprio delle afferenze viscerali generali e speciali, disposto dorsomedialmente, l’area sensoriale della parte caudale del bulbo contiene i nuclei della colonna dorsale.

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

1 Tratto mesencefalico del nervo trigemino 2 Nucleo del tratto mesencefalico del nervo trigemino 3 Nucleo sensitivo principale del nervo trigemino 4 Tratto spinale del nervo trigemino 5 Nucleo del tratto spinale del nervo trigemino 6 Nuclei vestibolari 7 Nuclei cocleari 8 Nucleo del tratto solitario 9 Nucleo accessorio del nervo oculomotore (Edinger-Westphal [11, 39]) 10 Nucleo del nervo oculomotore 11 Nucleo del nervo trocleare

12 Nucleo motore del nervo trigemino 13 Ginocchio del faciale 14 Nucleo del nervo abducente 15 Nucleo del nervo faciale 16 Nuclei salivatori 17 Nucleo ambiguo 18 Nucleo dorsale del nervo vago 19 Nucleo del nervo ipoglosso 20 Nucleo della radice spinale del nervo accessorio Vm portio minor (radice motoria) del nervo trigemino

Fig. 6.11. Nuclei dei nervi cranici raffigurati dalla superficie dorsale (5/3 ×). A sinistra: nuclei sensoriali; a destra: nuclei motori. I numeri romani indicano i corrispondenti nervi cranici

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

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nucleo accessorio del nervo oculomotore mesencefalo

metencefalo (ponte)

nuclei salivatori

nucleo preposito dell’ipoglosso

mielencefalo (bulbo o midollo allungato) obex nucleo ambiguo

nucleo della radice spinale del nervo accessorio

midollo spinale

lamina alare

lamina basale

Fig. 6.12. Posizione dei nuclei dei nervi cranici in colonne longitudinali. Gli acronimi in alto indicano il sistema funzionale cui appartiene ciascuna colonna. Le suddivisioni del tronco encefalico sono indicate sulla sinistra. III– XII, nuclei dei nervi cranici; GSA, colonna delle afferenze sensoriali generali; GSE, colonna delle efferenze somatiche generali; GVA, colonna delle afferenze viscerali generali; GVE, colonna delle efferenze viscerali generali; Sol, nucleo del tratto solitario; SSA, colonna delle afferenze sensoriali speciali; SVE, colonna delle efferenze viscerali speciali; VA, colonna delle afferenze viscerali speciali

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Il nucleo spinale del trigemino e il nucleo del tratto solitario ricevono le loro afferenze primarie dai rami discendenti delle fibre radicolari che, penetrate nel tronco encefalico, si dividono in rami ascendenti e discendenti. Nel caso del nucleo spinale del trigemino, queste fibre discendono nel tratto spinale del nervo trigemino dal livello del ponte, dove il nervo trigemino entra nel tronco encefalico, penetrando nel peduncolo cerebellare medio. Il tratto solitario risulta costituito di rami discendenti dei nervi faciale, vago e glossofaringeo. Il nucleo spinale del trigemino si continua direttamente con il corno dorsale del midollo cervicale. I suoi sottonuclei presentano la stessa organizzazione laminare del corno dorsale (Figg. 6.21 e 6.22). Il tratto spinale del nervo trigemino, di fatto, si continua nel fascicolo dorsolaterale che decorre all’apice del corno dorsale. I nuclei della colonna dorsale ricevono i rami ascendenti delle fibre radicolari spinali, che decorrono nei funicoli (colonne) dorsali. I funicoli dorsali possono essere suddivisi in un fascicolo gracile mediale e un fascicolo cuneato laterale (Fig. 6.21), che trasmettono informazioni sensoriali rispettivamente dagli arti inferiori e superiori. Una suddivisione corrispondente può essere distinta per i nuclei della colonna dorsale. Il nucleo gracile mediale riceve le fibre radicolari dal fascicolo gracile, e i nuclei cuneato mediale e laterale dal fascicolo cuneato. I nuclei cuneato mediale e laterale differiscono per le loro connessioni centrali. Il nucleo cuneato mediale, come il nucleo gracile, dà origine a fibre che piegano ventralmente come fibre arcuate interne, incrociano la linea mediana e ascendono nel lemnisco mediale, un’importante via della conduzione sensoriale che giunge al talamo, tramite cui convoglia le informazioni sensoriali alla cortex (Fig. 6.22). La principale proiezione del nucleo cuneato laterale è, invece, al cervelletto. Gran parte delle fibre che originano da questo nucleo si unisce al corpo restiforme; una parte ascende nel lemnisco mediale controlaterale. Le connessioni dei nuclei della colonna dorsale e del nervo trigemino sono trattate in dettaglio nel Capitolo 16. Nella parte rostrale del midollo allungato (bulbo) i nuclei della colonna dorsale sono gradualmente sostituiti dai nuclei vestibolari (Figg. 6.24– 6.27), che sono disposti nel pavimento del quarto ventricolo. I nuclei cocleari sono disposti lateralmente e dorsalmente rispetto al corpo restiforme, nel pavimento del recesso laterale del quarto ven-

tricolo. Il nervo vestibolocoleare penetra nel tronco encefalico subito al di sotto del peduncolo cerebellare medio (Fig. 6.15). La sua radice vestibolare rostrale decorre ventralmente al corpo restiforme per entrare nei nuclei vestibolari. Qui le fibre si dividono in rami ascendenti e discendenti. I fasci composti dai rami discendenti delimitano il nucleo vestibolare inferiore o spinale (Fig. 6.24). Questi fasci fanno parte del corpo juxtarestiforme, che contiene anche assoni delle cellule di Purkinje della cortex cerebellare e fibre efferenti dei nuclei del fastigio. Il corpo juxtarestiforme, insieme al corpo restiforme, costituisce il peduncolo cerebellare inferiore. Il nucleo vestibolare laterale di Deiter [10] è disposto nella parte cerebellare del corpo juxtarestiforme; il nucleo vestibolare mediale è posto medialmente rispetto al corpo juxtarestiforme (Figg. 6.24, 6.25). Il nucleo vestibolare superiore, che riceve la radice ascendente del nervo vestibolare, occupa un livello più rostrale (Fig. 6.25). La divisione cocleare del nervo vestibolare penetra nel nucleo cocleare ventrale, dove si divide in rami ascendenti e discendenti (Fig. 6.15). I rami discendenti terminano nel nucleo cocleare dorsale, che avvolge il nucleo cocleare ventrale caudalmente e dorsalmente. I sistemi cocleari efferenti emergono dal nucleo cocleare dorsale come strie acustiche dorsali e strie acustiche intermedie, mentre il corpo trapezoide origina dal nucleo cocleare ventrale. Le strie acustiche dorsali fanno parte delle strie midollari (di Piccolomini), disposte nel pavimento del quarto ventricolo (Figg. 6.15, 6.24). L’area motoria ventromediale della parte caudale del midollo allungato (bulbo) contiene il nucleo dorsale del nervo vago, un efferente viscerale generale, e il nucleo del nervo ipoglosso, un efferente somatico generale. Entrambi questi nuclei sono disposti dorsalmente; il nucleo ambiguo, un efferente viscerale speciale (branchiomotore), è posto invece ventromedialmente al nucleo spinale del trigemino. Il fascio piramidale e l’oliva inferiore costituiscono due rilievi ben evidenti sulla superficie ventromediale del midollo allungato (bulbo) (Fig. 3.12).

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

LEGENDA Nervi motori Sistemi cortofughi Componenti del fascicolo longitudinale mediale Tratto tettospinale Tratto rubrospinale Via subtalamica-pallidale Afferenze primarie Tratto ottico Efferenze del nucleo reticolare del talamo Vie sensoriali ascendenti Vie afferenti cerebellari Vie efferenti cerebellari Vie efferenti del globo pallido Fibre nigrostriatali Efferenze striatali

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Fasci di fibre radicolari Lemnisco laterale Nuclei sensoriali di relè Sistemi di conduzione sensoriale Stria terminalis Nucleo rosso Nucleo ventrale laterale del talamo Nuclei precerebellari Sistemi cerebellari afferenti Nuclei vestibolari, substantia nigra grigio periacqueduttale, zona incerta striato, nuclei motori Nuclei cerebellari Globo pallido Fascicolo longitudinale mediale Tratti corticobulbare e spinale Tratti di fibre corticopontine

Fig. 6.13. Sezione schematica condotta a livello della decussazione delle piramidi, raffigurante il corso e la direzione dei fasci di fibre, con i simboli per le Figure 6.13–6.19. XI, Nucleo spinale del nervo accessorio; FAL, fascicolo anterolaterale; MLF, fascicolo longitudinale mediale; Ret, formazione reticolare

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Nel midollo allungato (bulbo), a livelli più rostrali, i nuclei motori dell’ipoglosso e del vago sono sostituiti dal nucleo preposito dell’ipoglosso, disposto nel pavimento del quarto ventricolo medialmente. Questo nucleo costituisce una stazione del sistema oculomotore. Il nucleo ambiguo continua a occupare la sua posizione ventralmente al nucleo spinale del nervo trigemino (Fig. 6.24). Il fascio piramidale diventa superficiale a livello del margine inferiore del ponte e decussa a livello della transizione del bulbo con il midollo spinale. Il confine dorsale del fascio piramidale con il lemnisco mediale è netto, a causa della composizione alquanto diversa delle fibre dei due fasci. Le fibre del lemnisco mediale sono di medie dimensioni, la maggior parte delle fibre del fascio piramidale è piccola con una componente di fibre più grandi. Una considerevole parte delle fibre che compongono il fascio piramidale esce dal fascio e attraversa la linea mediana per terminare sui neuroni di diversi nuclei del tronco encefalico (Cap. 21). L’oliva inferiore risulta costituita dal nucleo principale dell’oliva inferiore, un complesso di strati cellulari dal contorno pieghettato, e dai nuclei olivari accessori mediale e dorsale. Le fibre efferenti dell’oliva incrociano la linea mediana nel medesimo piano del complesso nucleare, passando medialmente e lateralmente al tratto spinale del nervo trigemino, per entrare a far parte del corpo restiforme e procedere verso il cervelletto (Figg. 6.23, 6.24). L’oliva inferiore riceve afferenze dal midollo spinale, dai nuclei della colonna dorsale e da un gruppo di nuclei posti alla giunzione tra mesencefalo e diencefalo, che proiettano inferiormente nei tratti tegmentali. Uno di questi tratti, il tratto tegmentale centrale, forma un mantello di fibre mieliniche che riveste l’oliva, noto come amiculum (Cap. 20). Riguardo ai sistemi di fibre del funicolo laterale del midollo, il fascio spinocerebellare dorsale si sposta dorsalmente, decorrendo superficiale rispetto al tratto spinale del nervo trigemino. Insieme alle fibre che originano dalla formazione reticolare, dal nucleo cuneato esterno e dal nucleo olivare inferiore controlaterale, questo fascio costituisce il corpo restiforme, che entra nella costituzione del peduncolo cerebellare inferiore. Il corpo restiforme penetra nel cervelletto a livello del metencefalo. Le fibre dei fasci spino, cuneo e reticolocerebellari sono da grande a medio calibro e contrastano con le piccole fibre olivocerebellari di calibro uniforme. Il fascicolo anterolaterale, con i fasci spinocerebellare, ventrale e spinotalamico,

mantiene la sua posizione ventrolaterale. Il fascicolo longitudinale mediale decorre nel pavimento del quarto ventricolo, lungo la linea mediana. È caratterizzato da un elevato contenuto di fibre di grosso calibro, ed è separato dal fascio piramidale dall’interposizione del lemnisco mediale (Figg. 6.22– 6.24). Per gran parte della sua estensione, la regione centrale del midollo allungato (bulbo) è occupata da aggregati di cellule scarsamente addensate differenti per tipo e grandezza, la formazione reticolare. Il termine formazione reticolare si riferisce all’organizzazione dei dendriti delle cellule, che in quest’area risultano organizzati a fasci che, nel complesso, formano una struttura a rete [33]. I sistemi di fibre passano negli interstizi di questa rete. Caudalmente, la formazione reticolare si continua con la sostanza grigia intermedia del midollo spinale; rostralmente, si continua con i nuclei intralaminari del talamo e in certi aggregati cellulari del subtalamo. La formazione reticolare può essere suddivisa nelle zone laterale, mediale e mediana. La suddivisione della formazione reticolare, i nuclei del rafe e la classificazione dei gruppi cellulari indolaminergici secondo Dahlström e Fuxe [8] sono trattati nel Capitolo 22 (Figg. 22.1, 22.2). La zona laterale della formazione reticolare bulbare (o campo tegmentale laterale) risulta costituita principalmente da neuroni di piccole dimensioni (motivo per cui è spesso designata come formazione reticolare parvocellulare) ed è situata subito medialmente ai nuclei spinale del trigemino e del tratto solitario (Figg. 6.22–6.24). Questa parte della formazione contiene numerosi interneuroni che proiettano ai nuclei motori del tronco encefalico. La sua parte ventrolaterale, denominata area reticolare superficiale ventrolaterale, contiene il gruppo di cellule adrenergiche C1 e il gruppo di cellule noradrenergiche A1. Più rostralmente, quest’area si continua nel nucleo paragigantocellulare [29], che contiene i gruppi di cellule noradrenergiche A5 e A7. La parte più caudale dell’area reticolare ventrolaterale corrisponde al nucleo retroambiguo. I neuroni del gruppo di cellule noradrenergiche A2 e il gruppo adrenergico C2 sono disposti dentro e intorno al nucleo del tratto solitario.

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

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Fig. 6.14. Schema di una sezione trasversale del midollo allungato, che raffigura il corso e la direzione dei tratti di fibre. Per i simboli vedi la Figura 6.13. X, nervo vago; XII, nucleo del nervo ipoglosso; AMB, nucleo ambiguo; CTT, fascicolo tegmentale centrale; Cu.lat, nucleo cuneato laterale; Cu.med, nucleo cuneato mediale; DAO, nucleo olivare accessorio dorsale; DX, nucleo dorsale del vago; Grac, nucleo gracile; IAF, fibre arcuate interne; inf.cer.ped, peduncolo cerebellare inferiore (corpo restiforme); MAO, nucleo olivare accessorio mediale; MLF, fascicolo longitudinale mediale; Rafe, nucleo oscuro del rafe e pallido del rafe; Ret, formazione reticolare; Sol, nucleo del tratto solitario

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

La zona mediale della formazione reticolare (o campo tegmentale mediale) contiene numerosi neuroni di grandi dimensioni, con dendriti a rami distanziati orientati nel piano trasverso, come quelli della sostanza intermedia del midollo spinale. A livello della parte caudale del midollo allungato (bulbo), la zona mediale è occupata dal nucleo centrale del midollo allungato. (bulbo) A livello rostrale, la zona mediale presenta il nucleo reticolare gigantocellulare. Gli assoni dei neuroni della formazione reticolare mediale generalmente si dividono in rami ascendenti e discendenti, che lungo il loro decorso emettono numerosi collaterali. Questi neuroni possono avere il ruolo di costituire delle stazioni nelle vie multisinaptiche che ascendono al diencefalo e discendono al midollo spinale. La formazione reticolare mediale riceve afferenze dal midollo spinale, dal cervelletto (principalmente dal nucleo del fastigio), dai centri di relè della maggior parte dei nervi cranici sensoriali e dalle aree corticali motoria e premotoria. Le connessioni delle sue fibre suggeriscono che la formazione reticolare mediale risulti integrata nelle vie sensoriali e in quelle motorie. La zona mediana è costituita dai nuclei del rafe. Gran parte dei neuroni dei nuclei del rafe è serotoninergica; i neuroni serotoninergici sono presenti anche nell’adiacente formazione reticolare. I nuclei del rafe a livello del midollo allungato (bulbo) sono rappresentati dai nuclei pallido, oscuro e magno del rafe. Questi nuclei corrispondono ai gruppi di cellule serotoninergiche identificati rispettivamente come B1, B2 e B3 (Fig. 22.2). Nella formazione reticolare si possono identificare tre nuclei reticolari più compatti. Due di essi, il nucleo del funicolo laterale (o nucleo reticolare laterale) e il nucleo del funicolo anteriore (o nucleo reticolare paramediano), sono disposti nel midollo allungato (bulbo) (Figg. 6.22, 6.23). Il terzo, cioè il nucleo reticolare del tegmento pontino, è, come dice il nome, situato nel tegmento del ponte (Fig. 6.27). Il nucleo del funicolo laterale è situato tra le fibre spinali ascendenti del fascicolo anterolaterale e il tratto rubrospinale, che decorre più dorsalmente, e riceve afferenze da entrambi. Il nucleo del funicolo anteriore o nucleo reticolare paramediano è composto da gruppi di cellule disposte tra le fibre del fascicolo longitudinale mediale e riceve afferenze da diversi elementi discendenti. I tre nuclei reticolari proiettano al cervelletto. I nuclei del funicolo anteriore e laterale dan-

no origine alle fibre arcuate esterne, che passano lateralmente al tratto spinale del nervo trigemino per unirsi al corpo restiforme (Fig. 6.23). Il nucleo reticolare del tegmento pontino proietta al cervelletto attraverso il peduncolo cerebellare medio (brachium pontis).

Metencefalo e cervelletto Il metencefalo è noto anche come ponte, per il grande rilievo ventrale dei nuclei pontini. Il metencefalo ha la forma di un cuneo; l’estensione rostrocaudale del ponte risulta molto più ampia di quella dorsale, rappresentata dai margini ventricolari (Fig. 3.7). A seguito di ciò, i nuclei pontini risultano ancora presenti in sezioni condotte a livello del tegmento del mesencefalo (Figg. 6.29, 6.30). Le sezioni del metencefalo (Figg. 6.25–6.28) sono condotte attraverso l’ampia inserzione del cervelletto al tronco encefalico, composta dai tre peduncoli cerebellari, e attraverso la metà rostrale del quarto ventricolo e del ponte. Le strutture a livello del metencefalo sono riepilogate nello schema della Figura 6.16. Il metencefalo può essere suddiviso in tre zone. La zona ventrale contiene i nuclei pontini ed è nota come pes pontis (parte basilare o piede del ponte). La zona intermedia o tegmento pontino è contornata dal pes pontis, dai peduncoli cerebellari medi e dal quarto ventricolo. La zona dorsale corrisponde al cervelletto, posto nel tetto della metà rostrale del quarto ventricolo. Rostralmente, il cervelletto si continua con il velo midollare superiore, un’estensione appiattita del cervelletto che contiene la lingula, il lobulo più ventrale del cervelletto anteriore (Figg. 3.8, 6.29). La sostanza bianca del velo rappresenta un’estensione della commessura cerebellare. La decussazione e l’emrgenza del nervo trocleare dal velo midollare superiore definiscono il confine del ponte con il mesencefalo o tegmento pontino. Il confine del metencefalo con il bulbo è fissato per convenzione anatomica, e si fonda sulla sporgenza del ponte e del cervelletto. Le strutture contenute nel bulbo possono essere seguite, senza grosse variazioni, nel tegmento del ponte.

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

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Fig. 6.15. Schema di una sezione trasversale condotta a livello dei nuclei cocleari e del corpo trapezoide, che raffigura il corso e la direzione dei tratti di fibre. Per i simboli vedi Figura 6.13. VI, nucleo del nervo abducente; CTT, fascicolo tegmentale centrale; FAL, fascicolo anterolaterale; ped. cereb. inf, peduncolo cerebellare inferiore (corpo restiforme); MLF, fascicolo longitudinale mediale; R, nucleo magno del rafe; SOL, nucleo del tratto solitario

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Il cervelletto presenta alla superficie una cortex uniforme a tre strati. Un singolo strato composto dalle grandi cellule di Purkinje [30, 38] separa lo strato delle cellule dei granuli dallo strato molecolare, lo strato superficiale povero di cellule. L’anatomia del cervelletto è trattata in maggiore dettaglio nel Capitolo 20. La sostanza bianca del cervelletto si prolunga in forma di sottili lamine nei lobuli e nei folia del cervelletto. La caratteristica ramificazione della sostanza bianca che si osserva nelle sezioni sagittali costituisce l’arbor vitae (Fig. 3.8). Le lamine della sostanza bianca sono costituite da fibre afferenti muscoidi e rampicanti dirette alla cortex cerebellare. Le fibre muscoidi terminano sui dendriti delle cellule dei granuli, costituendo dei complessi sinaptici (glomeruli) nello spessore dello strato dei granuli (Fig. 6.26). Le fibre muscoidi originano dai fasci spinocerebellari del midollo spinale, dal nucleo cuneato laterale, dal nucleo spinale del trigemino, dai nuclei vestibolari e da quelli reticolari e dal ponte. Le fibre rampicanti originano esclusivamente dall’oliva inferiore controlaterale. Queste fibre terminano sui dendriti delle cellule di Purkinje nello strato molecolare. Oltre alle fibre afferenti alla cortex, nella sostanza bianca delle lamine decorrono gli assoni delle cellule di Purkinje diretti ai nuclei cerebellari e a quelli vestibolari. Le lamine di sostanza bianca sono suddivise in un certo numero di compartimenti parasagittali disposti in maniera simmetrica. Ciascun compartimento contiene gli assoni delle cellule di Purkinje, originati da una zona longitudinale di cortex, e le fibre rampicanti che innervano queste cellule di Purkinje. Queste zone longitudinali possono estendersi per l’intero cervelletto. La sostanza bianca di entrambi i lati del cervelletto continua sulla linea mediana, costituendo la commessura cerebellare. La commessura risulta costituita da una porzione ventrale, che contiene le fibre del nucleo del fastigio che decussano, e una porzione rostrale e dorsale, che contiene i rami delle fibre muscoidi che proiettano controlateralmente (Fig. 6.27). Rostralmente, la commessura cerebellare si prolunga nel velo midollare superiore. Le fibre olivocerebellari non partecipano alla formazione della commessura cerebellare; al contrario, esse decussano nel midollo allungato (bulbo) e si distribuiscono esclusivamente da un solo lato. Nella sostanza bianca centrale del cervelletto si possono distinguere quattro nuclei cerebellari

(Figg. 6.25–6.27). Il grande nucleo dentato o laterale è costituito da una lamina cellulare pieghettata, molto rassomigliante per conformazione all’oliva inferiore. Il nucleo cerebellare del fastigio (mediale) è situato in prossimità della linea mediana. I nuclei emboliforme (interposito anteriore) e globoso (interposito posteriore) occupano una posizione intermedia. Le fibre efferenti del nucleo dentato si raccolgono a livello dell’ilo e, insieme alle fibre dei nuclei globoso ed emboliforme, costituiscono il peduncolo cerebellare superiore o braccio congiuntivo (brachium conjunctivum). La maggior parte delle efferenze del nucleo del fastigio decussa nella commessura cerebellare (Fig. 6.27) e forma il fascicolo uncinato. Questo fascicolo circonda a uncino il braccio congiuntivo per congiungersi al corpo juxtarestiforme, lateralmente al nucleo vestibolare laterale. Le fibre fastigiobulbari non crociate passano ventralmente nella parete laterale del quarto ventricolo, dove si uniscono al corpo juxtarestiforme, medialmente al nucleo vestibolare laterale. Il fascicolo uncinato e le fibre fastigiobulbari dirette terminano nei nuclei vestibolari mediale e inferiore e alla formazione reticolare (Fig. 6.16). Dei tre peduncoli cerebellari, il peduncolo cerebellare medio o brachium pontis costituisce un sistema esclusivamente afferente, che convoglia fibre muscoidi originate dai nuclei pontini. Il peduncolo cerebellare inferiore risulta costituito nella parte laterale dal corpo restiforme afferente e dal mediale corpo juxtarestiforme, parzialmente efferente. Nella parte dorsolaterale del midollo allungato (bulbo), il corpo restiforme si dispone lateralmente ai nuclei vestibolari con il corpo juxtarestiforme, e ventromedialmente ai nuclei cocleari (Fig. 6.24). Risulta composto dal fascio spinocerebellare e dalle fibre arcuate esterne provenienti dai nuclei reticolari del funicolo laterale e anteriore, che si uniscono al corpo restiforme decorrendo dorsalmente, lateralmente al tratto spinale del nervo trigemino. Le fibre olivocerebellari dall’oliva inferiore controlaterale, nel loro decorso verso il corpo restiforme, decorrono lateralmente e attraverso il tratto spinale (Fig. 6.23). Il corpo restiforme penetra nel cervelletto rostralmente nel metencefalo, medialmente al peduncolo cerebellare medio. Nel cervelletto le sue fibre occupano una posizione rostrale e dorsale rispetto ai nuclei cerebellari (Fig. 6.27).

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

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Fig. 6.16. Schema di una sezione trasversale condotta a livello dei nuclei cerebellari e del tegmento pontino, che raffigura il corso e la direzione dei tratti di fibre. Per i simboli vedi Figura 6.13. Cort.bulb, fasci di fibre corticobulbari (areae nebulosae); CTT, fascicolo tegmentale centrale; Emb, nucleo emboliforme (interposito anteriore); FAL, fascicolo anterolaterale; Fast, nucleo del fastigio; Glob, nucleo globoso (interposito posteriore); ped.cereb.inf, peduncolo cerebellare inferiore (corpo restiforme); LVS, fascio vestibolospinale laterale; MLF, fascicolo longitudinale mediale; R, nucleo del rafe pontino; Ret, formazione reticolare

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Sezione II Struttura del Midollo Spinale e delle Strutture Encefaliche

Il peduncolo cerebellare medio o brachium pontis origina dai nuclei pontini e dal nucleo reticolare del tegmento pontino, principalmente dalla metà controlaterale (Figg. 6.27, 6.28). I nuclei pontini sono contenuti nel pes pontis (parte basilare o piede del ponte). Questi nuclei costituiscono la stazione principale tra la cortex cerebrale e il cervelletto controlaterale. I nuclei pontini ricevono fibre corticopontine attraverso il peduncolo cerebrale e come collaterali da assoni del fascio piramidale, che attraversano il ponte nel loro decorso verso il midollo allungato (bulbo) (Figg. 6.25–6.30). Le fibre corticobulbari si staccano dal fascio piramidale per entrare nel tegmento in piccoli fasci, dispersi nel lemnisco mediale, costituendo quella peculiare area nota come “areae nebulosae” (Figg. 6.27–6.29). I nuclei pontini danno vita a fibre a orientamento trasversale, la maggior parte delle quali incrocia la linea mediana del ponte. Lateralmente si associano a formare il peduncolo cerebellare medio. Il nucleo reticolare del tegmento del ponte è un compatto nucleo reticolare disposto nel tegmento ventromediale (Figg. 6.27, 6.28). Resta separato dai nuclei pontini da fasci di fibre del lemnisco mediale. Il nucleo è reciprocamente connesso con il cervelletto. Riceve il ramo crociato discendente del peduncolo cerebellare superiore (Fig. 6.27). Le fibre efferenti di questo nucleo si uniscono al peduncolo cerebellare medio e terminano nel cervelletto. Il corpo pontobulbare risulta costituito da un gruppo di cellule disposte ventralmente ai nuclei cocleari (Figg. 6.24, 6.25). Rappresenta un residuo della migrazione pontina ed è disposto nella sua sede di origine. Può proiettare al cervelletto. Il peduncolo cerebellare superiore o brachium conjunctivum costituisce la principale via efferente del cervelletto. Situato nella parete laterale del quarto ventricolo, decorre medialmente al corpo restiforme (Figg. 3.10, 6.27). Decussa più rostralmente, al confine tra metencefalo e mesencefalo (Figg. 6.27, 6.29). La porzione dorsomediale del peduncolo e la sua porzione di fibre più ventrali sono le prime a decussare, la seconda incrocia nella zona immediatamente dorsale al nucleo interpeduncolare. La parte media del peduncolo cerebellare superiore decussa a un li-

vello più rostrale. Il fascio spinocerebellare ventrale abbandona l’area del fascicolo anterolaterale nel metencefalo rostrale e passa superiormente all’emergenza del nervo trigemino, per entrare nel cervelletto tramite il peduncolo cerebellare superiore. I nuclei vestibolari e sensoriali del trigemino e il nucleo del tratto solitario si continuano dal midollo allungato (bulbo) nella parte dorsolaterale del tegmento del ponte. La posizione del polo rostrale del complesso nucleare vestibolare nella regione di transizione del tronco encefalico con il cervelletto non assume un particolare significato. Le efferenze cerebellari, come il fascicolo uncinato e gli assoni delle cellule di Purkinje da specifiche regioni della cortex cerebellare, raggiungono i nuclei vestibolari attraverso il corpo juxtarestifome, e le afferenze vestibolari accedono al cervelletto a questo punto (Figg. 6.26, 6.27). I nuclei sensoriali del trigemino sono rappresentati dal polo rostrale del nucleo spinale del trigemino (la “pars oralis”) e dal nucleo sensoriale principale, disposto rostralmente nel metencefalo, al livello dove il nervo trigemino penetra nel tronco encefalico, decorrendo nel peduncolo cerebellare medio (Figg. 6.25–6.27). Il polo rostrale del nucleo del tratto solitario è rappresentato a questo livello dal nucleo ovalis. Questo nucleo è posto in un fascio di fibre, l’area ovalis, vicino al nucleo sensoriale principale del nervo trigemino. Questo fascio contiene fibre gustative ascendenti e/o fibre del tratto ascendente dorsale trigeminotalamico non crociato (Figg. 6.25, 6.26). Il lemnisco mediale decorre al confine tra pes e tegmento del ponte (Figg. 6.25–6.29). Le fibre provenienti dai nuclei sensoriali controlaterali spinale e principale del nervo trigemino si uniscono al lemnisco mediale e occupano la sua parte mediale come “lemnisco trigeminale”. Le fibre dal nucleo principale decussano nel metencefalo rostrale, immediatamente caudali al nucleo interpeduncolare. Il fascicolo anterolaterale con i fasci spinotalamici decorre nel tegmento ventrolaterale, tra il lemnisco mediale e laterale (Fig. 6.29). Il fascio spinocerebellare si separa dal fascicolo anterolaterale per unirsi al peduncolo cerebellare superiore.

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

Le vie efferenti dei nuclei vestibolari e cocleari originano a questo livello del tronco encefalico (Figg. 6.15, 6.16). Dai nuclei vestibolari originano vie crociate e non crociate, ascendenti e discendenti, che decorrono all’interno del fascicolo longitudinale mediale o strettamente adiacenti ad esso (Figg. 6.26, 6.27). Le fibre che emergono dai nuclei cocleari sono dirette in direzione ventrale, passano ventralmente al tratto spinale del trigemino e incrociano la linea mediana del metencefalo caudale dorsalmente al pes pontis nel corpo trapezoide (Figg. 6.24–6.26). I fasci di fibre del corpo trapezoide attraversano il lemnisco mediale da entrambi i lati della linea mediana e piegano in direzione rostrale, lateralmente al lemnisco mediale, come lemnisco laterale. Le strie acustiche dorsali, che decorrono dorsalmente al corpo restiforme, e le strie acustiche intermedie, che passano attraverso il tratto spinale del trigemino, si uniscono al corpo trapezoide, rispettivamente dopo o prima della sua decussazione. Nel metencefalo rostrale il lemnisco laterale si sposta dorsalmente per terminare nel collicolo inferiore del mesencefalo (Figg. 6.29, 6.30). I nuclei che costituiscono il complesso olivare superiore sono disposti nel corpo trapezoide. Si riconoscono l’oliva superiore laterale e mediale, i nuclei preolivari e il nucleo del corpo trapezoide. Questi nuclei costituiscono delle stazioni nelle diverse vie acustiche ascendenti e discendenti. I nuclei ventrale e dorsale del lemnisco laterale sono disposti tra le fibre di questo fascio. Le vie vestibolari e quelle acustiche sono trattate in maggiore dettaglio nei Capitoli 17 e 18. I nuclei efferenti, sia quelli somatici generali che quelli viscerali generali e speciali, sono tutti presenti nel tegmento ventromediale del ponte. Il grande nucleo branchiomotore del nervo faciale dà origine a fibre dirette al pavimento del quarto ventricolo, dove compiono un’ansa a direzione rostrale, il ginocchio (genu) del nervo faciale, per emergere dal tronco encefalico ventralmente al tratto spinale del nervo trigemino, subito caudalmente al peduncolo cerebellare medio (Figg. 6.25, 6.26). Le fibre parasimpatiche pregangliari del nervo faciale, che originano dal nucleo salivatorio superiore (non raffigurato), emergono dal tronco encefalico tramite un altro nervo, il nervo intermedio (Fig. 3.12), che emerge tra il faciale e il nervo vestibolococleare.

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Il nucleo branchiomotore del nervo trigemino è disposto più rostralmente, medialmente alla radice del nervo trigemino (Figg. 6.26, 6.27). Dal nucleo origina la più piccola delle due suddivisioni di questo nervo (la portio minor). La maggiore (la portio major) è composta dai rami centrali degli assoni delle cellule del ganglio del trigemino; questi assoni si dividono in rami ascendenti, che terminano nel nucleo sensoriale principale, e in rami discendenti, che costituiscono il tratto (o radice) spinale del nervo trigemino. Un contingente delle fibre della radice motoria del nervo è afferente. Queste fibre originano dai grandi neuroni di forma rotondeggiante del nucleo mesencefalico del nervo trigemino, disposto lateralmente alla sostanza grigia centrale del mesencefalo e nell’angolo laterale del quarto ventricolo nella parte rostrale del metencefalo (Figg. 6.27–6.30). Le fibre discendono componendo la radice mesencefalica del nervo trigemino, per poi passare tra il nucleo motore e il nucleo sensoriale principale del nervo trigemino per unirsi alla grossa radice sensoriale. Queste fibre innervano i fusi neuromuscolari dei muscoli masticatori e i meccanorecettori dei denti. Le loro cellule di origine, sebbene localizzate all’interno del SNC, sono analoghe alle cellule dei gangli periferici dando origine a fibre radicolari primarie. Il nucleo motore del nervo abducente è disposto nel ginocchio del nervo faciale. Le sue fibre emergono dal tronco encefalico in direzione ventrale, proprio caudalmente al ponte e lateralmente alla piramide (Fig. 6.26). La formazione reticolare è attraversata dal fascicolo tegmentale centrale nel suo decorso dalla parte parvocellulare del nucleo rosso all’oliva inferiore. La suddivisione della formazione reticolare in zone laterale, mediale e mediana a livello del metencefalo risulta ancora evidente (Figg. 6.25–6.27). Il tegmento pontino laterale costituisce la parte terminale rostrale ampliata della zona laterale. La sua parte mediale risulta costituita da piccoli neuroni dispersi. La sua parte laterale è formata da un complesso di cellule che circondano il peduncolo cerebellare superiore. Questo complesso può essere diviso in due aggregati di cellule, i nuclei parabrachiali mediale e laterale, e un’estensione ventrale, nota come nucleo di Kölliker-Fuse (Figg. 6.28, 22.2 ).

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Il nucleo di Kölliker-Fuse [14, 21] corrisponde, almeno in parte, al centro pneumotassico. I nuclei parabrachiali sono stazioni nelle vie ascendenti viscerosensoriali e nelle proiezioni nocicettive dirette all’ipotalamo e al nucleo amigdaloideo. Il tegmento pontino laterale contiene anche due regioni separate coinvolte nel controllo della minzione. Una di queste, la regione M di Holstege [20], è situata nella parte dorsomediale del tegmento pontino laterale (Fig. 6.5). Corrisponde per la posizione al centro del riflesso della minzione descritto da Barrington [2]. L’altro centro della minzione è situato nel tegmento pontino ventrolaterale ed è stato individuato da Holstege come regione L [19] (vedi Cap. 20). La zona mediale della formazione reticolare include il polo rostrale del nucleo reticolare gigantocellulare e il nucleo pontino caudalis e oralis. La regione della formazione reticolare mediale, disposta rostralmente e caudalmente rispetto al nucleo dell’abducente, costituisce la formazione reticolare pontina paramediana e corrisponde al centro dello sguardo orizzontale (vedi Cap. 19). I nuclei serotoninergici sono disposti nel rafe del mesencefalo. Si riconoscono il nucleo del rafe pontino (gruppo B5), situato tra il nucleo reticolare del tegmento pontino di entrambi i lati (Fig. 6.27), e i gruppi cellulari B6 e B8, situati nel nucleo centrale superiore, un nucleo di forma ovale disposto immediatamente caudale alla decussazione del peduncolo cerebellare superiore (Figg. 6.28, 6.29). I nuclei noradrenergici sono rappresentati dal cospicuo nucleo del locus coeruleus, situato nell’angolo laterale del polo rostrale del quarto ventricolo (Fig. 6.28). Il suo nome è dovuto alla pigmentazione dei suoi neuroni (coeruleus = blu scuro). Il nucleo corrisponde al gruppo A6 di Dahlström e Fuxe [7]. Cellule noradrenergiche sono presenti anche più ventralmente in una regione denominata nucleo subcoeruleus, lungo il margine del peduncolo cerebellare superiore (A4), e nel grigio centrale del mesencefalo. Le cellule del gruppo noradrenergico A5 occupano il tegmento ventrale (Fig. 22.2 B, C). Due gruppi cellulari colinergici sono stati identificati alla giunzione pontomesencefalica (Fig. 22.2 C). Un gruppo è disposto nel grigio centrale pontino (gruppo Ch6 di Mesulam [24]). L’altro corrisponde al nucleo del peduncolo pontino nel tegmento dorsolaterale del ponte e del mesencefalo (gruppo Ch5; Fig. 6.29). Le connessioni di questi gruppi cellulari noradrenergici e colinergici sono descritte con maggiore dettaglio nel Capitolo 22.

Mesencefalo La decussazione del nervo trocleare nel velo midollare superiore e il limite rostrale del ponte segnano il confine tra mesencefalo e metencefalo, rispettivamente sulle superfici dorsale e ventrale del tronco encefalico, e la decussazione del peduncolo cerebellare superiore segna il passaggio dal tegmento pontino al tegmento del mesencefalo (Figg. 6.29, 6.30). Il confine tra mesencefalo e diencefalo è fissato dorsalmente passante per un piano caudale alla commessura posteriore e ventralmente per un piano caudale ai corpi mammillari (Fig. 6.33). Lateralmente segue il margine caudale dei tratti ottici, dove i peduncoli cerebrali emergono dalla superficie ventrale. I corpi genicolati e il pulvinar del talamo sono disposti lateralmente rispetto al mesencefalo rostrale (Figg. 6.32, 6.33). Le strutture presenti a livello mesencefalico sono rappresentate negli schemi delle Figure 6.17 e 6.18. Questi schemi si riferiscono alle Figure 6.29–6.33. Il mesencefalo può essere suddiviso in tre zone strutturate dorsoventralmente: il tetto, il tegmento mesencefalico e il piede (base) del peduncolo con la substantia nigra. Il grigio periacqueduttale, che circonda l’acquedotto cerebrale, deve essere considerato come la quarta zona del mesencefalo. Rostralmente, il grigio periacqueduttale si continua con la sostanza grigia dell’ipotalamo; caudalmente, si continua nel pavimento del quarto ventricolo (Figg. 6.29–6.33). Contiene un diffuso sistema di fibre, il fascicolo longitudinale dorsale di Schütz [36], che collega l’ipotalamo con i centri viscerali presenti nel grigio centrale e nei segmenti inferiori del tronco encefalico e rappresenta un centro delle vie catecolaminergiche ascendenti provenienti da livelli inferiori.

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

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Fig. 6.17. Sezione schematica condotta a livello del collicolo inferiore, raffigurante il corso e la direzione dei tratti di fibre. Per i simboli vedi Figura 6.13. Il nervo trocleare, che emerge caudale al collicolo inferiore, è indicato da una linea tratteggiata. IV, nucleo del nervo trocleare; CS, nucleo centrale superiore; CTT, fascicolo tegmentale centrale; DBC, ramo discendente del peduncolo cerebellare superiore; IP, nucleo interpeduncolare; MLF, fascicolo longitudinale mediale; PAG, grigio periacqueduttale; R, nucleo dorsale del rafe; Ret, formazione reticolare; XBC, decussazione del peduncolo cerebellare superiore

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Il tetto del mesencefalo risulta costituito dai collicoli inferiore e superiore. Il collicolo inferiore rappresenta un’importante stazione del sistema acustico. In sezione trasversa appare come un’area cellulare di forma ovale, cui proietta il lemnisco laterale. Da qui origina una via ascendente, il braccio del collicolo inferiore, che si estende sulla superficie dorsolaterale del mesencefalo e giunge al corpo genicolato mediale. Il nucleo intercollicolare forma un ponte tra i collicoli inferiori dei due lati, posto dorsalmente al grigio centrale (Figg. 6.29, 6.30). Il collicolo superiore è una struttura organizzata a strati. Gli strati superficiali contengono piccole cellule che ricevono afferenze visive dal tratto ottico e dalla cortex visiva. Le cellule più grandi, poste negli strati intermedio e profondo del collicolo superiore, ricevono un complesso di afferenze corticali somatosensoriali, acustiche, cerebellari e non visive (Figg. 6.30, 6.31). Le vie efferenti del collicolo superiore vanno a comporre anche connessioni ascendenti degli strati superficiali con i centri della visione, come il pretetto e i nuclei talamici della visione, e ampie connessioni degli strati profondi con i nuclei talamici, reticolari, precerebellari e il midollo spinale. Tra le vie efferenti, il fascio tettospinale è quella prominente. Le sue grosse fibre si irradiano dagli strati intermedi del collicolo superiore alla linea mediana, dove decussano nell’ambito della decussazione tegmentale dorsale (Fig. 6.31). Discendono come fascio separato, il fascicolo predorsale, ventrale rispetto al fascicolo longitudinale mediale (Fig. 6.28). Nel ponte entrano a far parte di questo fascicolo per raggiungere i mielomeri cervicali del midollo. Il collicolo superiore costituisce uno dei maggiori centri per l’inizio dei movimenti oculari e la loro coordinazione associata ai movimenti della testa e del collo (Cap. 19). Il nucleo parabigeminale è posto superficialmente, ventrolaterale rispetto al tetto (Figg. 6.28–6.30). È reciprocamente connesso con il collicolo superiore. Il pretetto rappresenta una regione mal definita, che si estende tra il margine rostrale del collicolo superiore e il talamo. Contiene il nucleo del tratto ottico e il nucleo olivare pretettale, due piccole masse cellulari che ricevono afferenze retiniche dal tratto ottico e costituiscono stazioni essenziali nelle due differenti vie oculomotorie. Il nucleo olivare pretettale rappresenta una stazione di relè nel riflesso pupillare alla luce, e il nucleo del tratto ottico costituisce un centro per le reazioni optocinetiche orizzontali. Il nucleo del tratto ottico è strettamente

connesso a un sistema che circonda il mesencefalo rostrale come un sistema di nuclei disposti ad anello (nuclei del tratto peduncolare trasverso), che riceve afferenze dal tratto ottico, e proietta al tronco encefalico e al cervelletto informazioni optocinetiche utilizzate nei movimenti oculari compensatori (Cap. 19). Le connessioni dei nuclei pretettali anteriore, posteriore e mediale ricordano da vicino quelli del collicolo superiore (Cap. 19). Il pes pedunculi o peduncolo cerebrale costituisce il maggiore sistema di fibre dirette dalla cortex cerebrale al tronco encefalico (Figg. 6.29–6.33). Caudalmente penetra nella base del ponte e risulta costituito dai grandi fasci frontopontino mediale e parietotemporopontino laterale, che costeggiano il tratto piramidale disposto al centro. Quest’ultimo si distingue per essere costituito da grosse fibre mieliniche; i fasci corticopontini sono composti da fibre di minori dimensioni. La substantia nigra è situata dorsalmente al peduncolo. Lo strato dorsale della substantia nigra costituisce la pars compacta, un gruppo di neuroni pigmentati strettamente addensati (Figg. 5.16, 5.22, 5.34, 6.29, 6.33). I granuli pigmentati, che gradualmente si accumulano in queste cellule nelle prime fasi della vita, rappresentano un prodotto risultante dalla sintesi del neurotrasmettitore di questi neuroni, la dopamina. Le cellule della pars compacta sono reciprocamente connesse con lo striato (Figg. 6.18, 6.19). Centralmente, la substantia nigra si continua a formare un neuropilo reticolare, in cui sono dispersi neuroni non pigmentati; questa estensione costituisce la pars reticulata. Questi neuroni hanno come neurotrasmettitore inibitore il GABA, e proiettano al talamo, al collicolo superiore e alla formazione reticolare. La regione posta tra il tetto e il peduncolo costituisce il tegmento del mesencefalo. Contiene i nuclei motori dei nervi oculomotore e trocleare, il braccio ascendente crociato del peduncolo cerebellare superiore, che circonda e penetra nel nucleo rosso, e le vie somatosensoriali formate da lemnisco mediale, fascio trigeminotalamico dorsale e spinotalamico nel loro percorso diretto dal tegmento pontino al talamo.

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

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Fig. 6.18. Sezione schematica condotta a livello del collicolo superiore e dei corpi genicolati, raffigurante il corso e la direzione dei fasci di fibre. Per i simboli vedi Figura 6.13. III, nucleo del nervo oculomotore; CTT, fascicolo tegmentale centrale; Ed-W., nucleo di Edinger-Westphal; IP, nucleo interpeduncolare; MLF, fascicolo longitudinale mediale; PAG, grigio periacqueduttale

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

I nuclei dei nervi trocleare e oculomotore fanno parte del gruppo delle efferenze somatiche generali e sono disposti adiacenti alla linea mediana, ventralmente rispetto al grigio centrale (Figg. 6.30–6.32). Sono avvolti dalle fibre del fascicolo longitudinale mediale, che convogliano afferenze preoculomotori dai nuclei vestibolari. Le radici del nervo trocleare sono dirette dorsalmente, attraversando il grigio periacqueduttale nella sua parte caudale, e decussano nello spessore del velo midollare superiore. Il nervo oculomotore emerge dalla superficie ventrale del tronco dell’encefalo, medialmente rispetto al peduncolo cerebrale nella fossa interpeduncolare (Fig. 6.32). Il nucleo efferente viscerale generale, che invia al nervo oculomotore fibre parasimpatiche pregangliari, è il nucleo oculomotore accessorio di Edinger-Westphal [11, 39], disposto dorsalmente e rostralmente rispetto al nucleo somatico (Fig. 6.33). Le fibre dei rami ascendenti crociati del peduncolo cerebellare superiore circondano e passano attraverso il nucleo rosso (Figg. 6.31–6.33). Rostralmente e lateralmente al nucleo rosso le fibre si ricompattano per entrare nel talamo. Durante il loro transito attraverso il nucleo rosso, la maggior parte, se non la totalità, delle fibre del peduncolo cerebellare superiore emette collaterali che contraggono sinapsi con le cellule di questo nucleo. Nel suo decorso attraverso il mesencefalo, il peduncolo superiore innerva anche i nuclei oculomotori, parte del grigio centrale, il collicolo superiore, il pretetto e la formazione reticolare. Il nucleo rosso costituisce una cospicua massa cellulare. Caudalmente e medialmente è attraversato dalle fibre radicolari del nervo oculomotore, rostralmente dal fascicolo abenulo-interpeduncolare. I suoi principali sistemi efferenti sono rappresentati dal fascicolo tegmentale centrale e dal fascio rubrobulbare e rubrospinale. Il nucleo rosso risulta costituito da due subnuclei. Il nucleo rosso magnocellulare caudale, che principalmente, ma non esclusivamente, risulta costituito di neuroni di grandi dimensioni, dà origine ai fasci rubrobulbare e rubrospinale, che decussano nella decussazione tegmentale ventrale e discendono per terminare sui motoneuroni del nucleo del nervo faciale, sugli interneuroni del campo tegmentale laterale, sul nucleo del funicolo laterale nella parte caudale del midollo allungato (bulbo) e a tutti i livelli del midollo spinale. Nell’uomo, il nucleo rosso magnocellulare è relativamente piccolo (Fig. 6.31). Il fascio rubrobulbare probabilmente esiste nel cervello umano, ma la presenza

di un fascio rubrospinale non è stata mai provata. Il nucleo rosso parvocellulare, rostrale (Figg. 6.31–6.33), dà origine al fascicolo tegmentale centrale, che emerge dalla superficie dorsomediale del nucleo rosso (Fig. 6.32). Situato dorsolateralmente rispetto al nucleo rosso, discende dallo stesso lato passando attraverso il peduncolo cerebellare superiore. Nel tegmento del ponte occupa una posizione centrale nella formazione reticolare (Fig. 6.29). Il fascio termina nel nucleo principale dell’oliva inferiore. La parte parvocellulare del nucleo rosso nei mammiferi inferiori è piccola e meno ben definita rispetto ai primati, e include un numero di gruppi cellulari posti al confine mesodiencefalico, che sono stati descritti con diversi appellativi, come nucleo mediale di Bechterew [3]. Il tratto tegmentale mediale è il più piccolo dei due tratti tegmentali. Origina dal nucleo di Darkschewitsch [9], decorre nel grigio centrale a livello della commessura posteriore (Fig. 6.33). Il fascicolo occupa la parte ventrale del fascicolo longitudinale mediale e discende a livello dell’oliva inferiore, dove termina contraendo sinapsi con le cellule della parte rostrale del nucleo olivare accessorio mediale. Il nucleo interstiziale di Cajal rappresenta un gruppo di neuroni piuttosto grandi situati dorsalmente al nucleo rosso e ventralmente rispetto al grigio centrale (Fig. 6.32). Il nucleo rappresenta una stazione di coordinamento dei movimenti oculari e della testa, con proiezioni bilaterali dirette ai nuclei del terzo e quarto nervo cranico, alla formazione reticolare e ai nuclei vestibolari. Il fascio interstiziospinale discende nel fascicolo longitudinale mediale. Il nucleo interstiziale rostrale del fascicolo longitudinale mediale è posto più rostralmente (non raffigurato). Costituisce il nucleo promotore per i movimenti coniugati degli occhi, definito anche come centro dello sguardo verticale (Cap. 19). Al livello dove il lemnisco laterale termina nel collicolo inferiore, il lemnisco mediale e il fascicolo anterolaterale, contenente i fasci spinotalamici, si spostano dorsalmente (Fig. 6.32). Il fascicolo anterolaterale occupa una posizione ventrolaterale rispetto al collicolo superiore, nel quale termina la sua componente spinotettale. Ai livelli rostrali del collicolo superiore, il fascicolo anterolaterale risulta costituito esclusivamente da fibre spinotalamiche (Fig. 6.33). Il lemnisco mediale e i fasci spinotalamici penetrano nel talamo più rostralmente.

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

I nuclei serotoninergici del rafe del mesencefalo sono rappresentati dal nucleo dorsale del rafe (gruppo B7, Fig. 6.17), posto nel grigio centrale ventrale a livello del collicolo inferiore, e dal nucleo lineare caudale, posto nel mesencefalo rostrale. I gruppi cellulari dopaminergici mesencefalici sono rappresentati dalla pars compacta della substantia nigra e da un gruppo di cellule disposte ventralmente al nucleo rosso nell'“area tegmentale ventrale”. Le cellule dopaminergiche della substantia nigra proiettano al nucleo caudato e al putamen. Le principali connessioni degli elementi dopaminergici dell’area tegmentale ventrale decorrono ventralmente attraversando l’ipotalamo laterale per distribuirsi a diverse strutture limbiche, quali la cortex cingolata, il nucleo accumbens e l’amigdala. Un sistema di fibre più o meno definito, descritto per la prima volta da Forel [13], decorre nella formazione reticolare del mesencefalo, lateralmente al grigio centrale e dorsalmente al fascicolo tegmentale centrale. Risulta costituito dalla via trigeminotalamica ascendente non crociata, che origina dalla parte dorsale del nucleo sensoriale principale del trigemino (Cap. 16). Questa regione rappresenta anche il centro di fibre che costituiscono il sistema reticolare attivatore ascendente, che collega la formazione reticolare pontina gigantocellulare e laterale con il talamo, e i fascicoli colinergico e catecolaminergico dorsali, che ascendono dai gruppi cellulari noradrenergici, serotoninergici e colinergici per congiungersi nell’ipotalamo al fascicolo prosencefalico mediale (Figg. 6.30– 6.32). La sede dei fascicoli catecolaminergico e colinergico dorsali non può essere identificata senza l’utilizzo di tecniche di colorazione istochimica. Il fascicolo abenulo-interpeduncolare, o fascicolo retroflesso, origina dai nuclei abenulari del diencefalo. Risulta costituito da un fascio centrale di assoni amielinici, circondati da fibre mieliniche. Il tratto decorre attraverso il talamo caudale e la parte mediale del nucleo rosso per terminare nel nucleo interpedunco-

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lare, posto nel pavimento della fossa interpeduncolare (Figg. 6.31–6.33). Appendice: diencefalo e corpo striato L’origine e la terminazione nel talamo e nel corpo striato delle vie menzionate nei precedenti paragrafi sono riassunte nello schema della Figura 6.19, che si riferisce alle sezioni raffigurate nelle Figure 6.35–6.41. La topografia e le connessioni delle strutture presenti a questi livelli sono discusse in maggiore dettaglio nei Capitoli 7–14. Il talamo dorsale e l’ipotalamo sono disposti nella parete laterale del terzo ventricolo. Il tetto del terzo ventricolo con il plesso coroideo si inserisce a una cresta sul talamo dorsolaterale (l'habenulum), composto dalla stria midollare e dai nuclei dell’abenula. Da questi ultimi origina il fascio abenulointerpeduncolare (fascicolo retroflesso) raffigurato nella Figura 6.33. Il corpo striato, disposto lateralmente al talamo, risulta costituito dal nucleo caudato, dal putamen e dal globo pallido. Il nucleo caudato e il putamen sono parzialmente separati dalla capsula interna. Il talamo e il nucleo caudato entrambi delimitano il ventricolo laterale; il nucleo caudato occupa la sua parete laterale. La stria terminalis, un sistema efferente del corpo amigdaloideo, decorre nell’angolo tra il nucleo caudato e il talamo. Il globo pallido, posto tra il putamen lateralmente e la capsula interna medialmente, risulta costituito da un segmento esterno e uno interno, separati dalla lamina midollare mediale (Figg. 6.36– 6.41). La lamina midollare laterale separa il pallido dal putamen. La capsula interna si continua come peduncolo cerebrale. La lamina midollare interna, con i nuclei intralaminari, divide il talamo dorsale nel nucleo talamico mediale dorsale e i gruppi nucleari ventrali e laterali. Rostralmente e dorsalmente la lamina midollare interna si divide a circoscrivere il nucleo anteriore del talamo. Il pulvinar e i corpi genicolati, con i loro sistemi afferenti, sono raffigurati nelle Figure 6.18, 6.32, e 6.33. Il talamo dorsale è avvolto dalla lamina midollare esterna; il nucleo reticolare del talamo si dispone tra la lamina midollare esterna e la capsula interna.

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

È attraversato dalle fibre talamocorticali e corticotalamiche della capsula interna; i collaterali di queste fibre terminano sui neuroni del nucleo reticolare. I neuroni del nucleo reticolare sono inibitori e proiettano ai nuclei talamici. La regione incuneata tra il talamo dorsale e l’ipotalamo costituisce il subtalamo, nei cui limiti sono identificabili la zona incerta e il nucleo subtalamico. Nelle sezioni come quelle raffigurate nelle Figure 6.19 e 6.37, la zona incerta, il nucleo subtalamico e la substantia nigra occupano posizioni dorsoventrali parzialmente sovrapposte. I sistemi di conduzione somatosensoriale, come i fasci spinotalamico e spinotrigeminale, il lemnisco mediale e il fascio trigeminotalamico dorsale terminano nei nuclei del complesso ventrale posteriore del talamo. Questo complesso include i nuclei ventrali posteriori mediale e laterale e diversi subnuclei, che rappresentano stazioni di relè nelle vie della sensibilità profonda, nocicettiva, termocettiva, gustativa e viscerale generale. I nuclei talamici anteriori, laterale e ventrale rappresentano i nuclei localizzati più rostralmente e dorsalmente del gruppo nucleare ventrale (Cap. 16). Il nucleo ventrale laterale costituisce la principale sede di afferenza del peduncolo cerebellare superiore. A termine del suo percorso attraverso il nucleo rosso e il cosiddetto campo prerubro (o campo H o Hauben (tegmento) di Forel [13]), esso decorre nello spessore della lamina midollare esterna dorsale rispetto alla zona incerta (denominato in questo tratto anche come fascicolo talamico o campo H2 di Forel), per terminare nel nucleo ventrale laterale (Cap. 20). Dal nucleo caudato e dal putamen origina un gran numero di piccole fibre poco mielinizzate, che attraversano e terminano nei segmenti esterno e interno del globo pallido. Dopo aver attraversato il globo pallido, le fibre striatali continuano decorrendo attraverso la capsula interna per terminare a livello della substantia nigra. Il globo pallido contiene neuroni di grandi dimensioni, da cui originano grosse fibre molto mielinizzate, che conferiscono a questo nucleo il suo aspetto pallido. Le fibre dal segmento esterno costituiscono un’ansa che circonda rostralmente e ventralmente la capsula interna (Figg. 6.19, 6.38, 6.39) denominata ansa lenticolare; queste fibre terminano nel nucleo subtalamico. Il segmento interno del globo pallido dà origine a fibre che attraversano la capsula interna e si organizzano a costituire un fascio ventralmente alla zona incerta. Tale fascio di fibre

è denominato fascicolo lenticolare e, nel tratto in cui decorre ventrale rispetto alla zona incerta, costituisce il campo H1 di Forel. Il fascicolo di seguito ruota medialmente attorno alla zona incerta (attraverso il campo H) e raggiunge la sua destinazione nel nucleo ventrale anteriore del talamo, attraverso il fascicolo talamico (o campo H2 di Forel). I neuroni di proiezione dello striato e del globo pallido sono GABAergici e inibitori. Una via eccitatoria che origina dal nucleo subtalamico compensa la proiezione inibitoria che riceve dal segmento esterno del globo pallido, ma proietta al segmento interno del pallido. Le aderenze dopaminergiche dalla pars compacta della substantia nigra innervano sia il nucleo caudato che il putamen. Il corso di questa via non è precisamente definito. Fasci di piccole fibre striatali e grosse fibre pallidali, che decorrono attraverso la capsula interna, costituiscono il “comb system”.

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

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Fig. 6.19. Sezione schematica condotta a livello del talamo, dei gangli della base e dell’ippocampo, raffigurante la distribuzione dei sistemi sensoriali ascendenti nel complesso ventroposteriore del talamo, il decorso e la distribuzione del peduncolo cerebellare superiore nel nucleo ventrolaterale del talamo e i componenti del circuito striatale. Si noti il passaggio del fascicolo lenticolare attraverso la capsula interna come parte del comb system. L’ansa lenticolare decorre rostrale rispetto alla capsula interna ed è indicata da una linea tratteggiata. Per i simboli vedi Figura 6.13. A, nucleo anteriore del talamo; DM, nucleo dorsomediale del talamo; DTT, tratto trigeminotalamico dorsale; FAL, fascicolo anterolaterale (fascicoli spino e trigemino talamici); ILN, nuclei intralaminari; VL/VA, nuclei del talamo ventrale laterale e ventrale anteriore; VP, complesso ventroposteriore del talamo

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

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Fig. 6.20 A, B. Modelli rappresentativi raffiguranti livello e piano delle sezioni raffigurate nelle Figure 6.21–6.33. Sinistra, proiezione dorsale; destra, proiezione laterale BR COLL INF, braccio del collicolo inferiore; C GENIC LAT, corpo genicolato laterale; C GENIC MEDL, corpo genicolato mediale; COLL FAC, collicolo del faciale; COLL INF, collicolo inferiore; COLL SUP, collicolo superiore; COM POST, commissura posteriore; FUN CUN, fascicolo cuneato; LEMN LAT, lemnisco laterale; LEMN MED, lemnisco mediale; N II, nervo ottico; N IV, nervo trocleare; N V RDX MOT, radice motoria de nervo trigemino (portio minor); N V RDX SENS, radice sensoriale del nervo trigemino (portio major); N V, nervo trigemino; N VIII, nervo vestibolococleare; NNU COCHL, nuclei cocleari; NNU VESTIB, nuclei vestibolari; NU CUN, nucleo cuneato; NU GRAC, nucleo gracile; NU VI, nucleo del nervo abducente; NU VII, nucleo del nervo faciale; OL SUP, oliva superiore; PED CBL INF, peduncolo cerebellare inferiore (corpo restiforme); PED CBL SUP, peduncolo cerebellare superiore (brachium conjunctivum); PED CER, peduncolo cerebrale; TR CORTICO SPINALIS, fascio corticospinale; TR OPTICUS, tratto ottico; TR SPINOTHAL, fascio spinotalamico; TRIG N X, trigono vagale; TRIG N XII, trigono dell’ipoglosso; TTR SPINOCB, fasci spinocerebellari; TUP TRIGEM, tubercolo del trigemino

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

1 Nucleo gracile 2 Nucleo del tratto spinale del nervo trigemino, subnucleo caudale: cellule marginali 3 Nucleo del tratto spinale del nervo trigemino, subnucleo caudale: substantia gelatinosa 4 Nucleo del tratto spinale del nervo trigemino, subnucleo caudale: nucleo proprio 5 Nucleo cuneato mediale 6 Nucleo retroambiguo 7 Nucleo centrale del bulbo 8 Nucleo sopraspinale

Fig. 6.21. Sezione condotta attraverso la decussazione delle piramidi (7/1 ×)

9 Fascicolo gracile 10 Fascicolo cuneato 11 Tratto spinale del nervo trigemino 12 Nervo accessorio, radici bulbari 13 Tratto spinocerebellare dorsale 14 Tratto spinocerebellare ventrale 15 Fascicolo anterolaterale 16 Decussazione del tratto piramidale 17 Fascicolo longitudinale mediale 18 C1 radice ventrale 19 Tratto piramidale

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Nucleo gracile Nucleo cuneato laterale Nucleo cuneato mediale Nucleo del tratto solitario Nucleo dorsale del nervo vago Nucleo intercalato Nucleo del nervo ipoglosso Nucleo del tratto spinale del nervo trigemino, subnucleo caudale: cellule marginali Nucleo del tratto spinale del nervo trigemino, subnucleo caudale: substantia gelatinosa Nucleo del tratto spinale del nervo trigemino, subnucleo caudale: nucleo proprio Nucleo ambiguo Nucleo del funicolo laterale (nucleo reticolare laterale) Nucleo del funicolo anteriore (nucleo reticolare paramediano) Nucleo olivare accessorio dorsale

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

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Nucleo olivare accessorio mediale Nuclei arcuati Fascicolo gracile Fascicolo cuneato Peduncolo cerebellare inferiore (corpo restiforme) Tratto solitario Tratto spinale del nervo trigemino Nervo accessorio: radici bulbari Fascicolo anterolaterale Fibre arcuate interne Fascicolo longitudinale mediale Decussazione delle fibre arcuate interne dirette al lemnisco mediale Lemnisco mediale Nervo ipoglosso Amiculum (mantello) dell’oliva inferiore Fibre arcuate esterne Tratto piramidale

Fig. 6.22. Sezione condotta a livello dei nuclei delle colonne dorsali (7/1 ×)

218

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Nucleo cuneato mediale Nucleo cuneato laterale Nucleo vestibolare spinale Nucleo del tratto solitario Nucleo dorsale del nervo vago Nucleo intercalato Nucleo del nervo ipoglosso Nucleo del tratto spinale del nervo trigemino, parte interpolata Nucleo centrale del bulbo Nucleo del funicolo anteriore (nucleo reticolare paramediano) Nucleo oscuro del rafe Nucleo ambiguo Nucleo del funicolo laterale (nucleo reticolare laterale)

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Nucleo olivare accessorio dorsale Nucleo olivare accessorio mediale Oliva inferiore, nucleo principale Peduncolo cerebellare inferiore (corpo restiforme) Tratto solitario Tratto spinale del nervo trigemino Nervo vago Fibre arcuate interne Fascicolo longitudinale mediale Fibre olivocerebellari Fascicolo anterolaterale Amiculum (mantello) dell’oliva inferiore Nervo ipoglosso Lemnisco mediale Tratto piramidale

Fig. 6.23. Sezione condotta a livello della parte centrale dell’oliva inferiore (7/1 ×)

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Nucleo cocleare dorsale Nucleo vestibolare spinale Nucleo vestibolare mediale Nucleo preposito dell’ipoglosso Nucleo del tratto solitario Nucleo del tratto spinale del nervo trigemino, parte orale Formazione reticolare laterale Nucleo reticolare gigantocellulare Nucleo magno del rafe Nucleo cocleare ventrale Corpo pontobulbare Nucleo ambiguo Oliva inferiore, nucleo principale

Fig. 6.24. Sezione condotta a livello dei nuclei cocleari (7/1 ×)

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

219

Nuclei arcuati Strie acustiche dorsali Strie midollari Ramo discendente del nervo vestibolare Peduncolo cerebellare inferiore (corpo restiforme) Tratto solitario Fascicolo longitudinale mediale Fibre olivocerebellari Fascicolo anterolaterale Nervo glossofaringeo Tratto tegmentale centrale Lemnisco mediale Tratto piramidale Fibre arcuate esterne

220

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Nucleo dentato Nucleo globoso (interposito posteriore) Nucleo vestibolare laterale (Deiters [10]) Nucleo vestibolare mediale Nucleo vestibolare spinale Nucleo preposito dell’ipoglosso Nucleo ovale del nucleo del tratto solitario Formazione reticolare laterale Nucleo del tratto spinale del nervo trigemino, parte orale Nucleo del nervo faciale Nucleo reticolare gigantocellulare Nucleo magno del rafe Oliva superiore Nucleo del corpo trapezoide Corpo pontobulbare Nuclei pontini

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

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17 Peduncolo cerebellare superiore (braccio congiuntivo) 18 Peduncolo flocculare 19 Peduncolo cerebellare inferiore (corpo restiforme) 20 Fibre dei tratti vestibolomesencefalico e vestibolospinale laterale 21 Fascicolo ovale, ramo ascendente del tratto solitario 22 Nervo faciale 23 Fascicolo longitudinale mediale 24 Tratto tegmentale centrale 25 Corpo trapezoide 26 Peduncolo cerebellare medio (brachium pontis) 27 Nervo vestibolococleare 28 Nervo faciale 29 Lemnisco mediale 30 Nervo abducente 31 Tratto piramidale

Fig. 6.25 A, B. Sezione condotta a livello dei nuclei vestibolari e del nucleo motore del nervo faciale (7/1 ×)

222

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

1 Nucleo dentato 2 Nucleo emboliforme (interposito anteriore) 3 Nucleo globoso (interposito posteriore) 4 Nucleo del fastigio 5 Nucleo vestibolare superiore 6 Nucleo vestibolare laterale 7 Nucleo vestibolare mediale 8 Nucleo del nervo abducente 9 Formazione reticolare laterale 10 Nucleo sensoriale principale del nervo trigemino 11 Nucleo del nervo faciale 12 Nucleo reticolare gigantocellulare 13 Nucleo magno del rafe 14 Oliva superiore laterale 15 Oliva superiore mediale 16 Nucleo del corpo trapezoide 17 Nuclei pontini

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

223

18 Peduncolo cerebellare superiore (braccio congiuntivo) 19 Peduncolo cerebellare inferiore (corpo juxtarestiforme) 20 Peduncolo cerebellare inferiore (corpo restiforme) 21 Fibre dei tratti vestibolomesencefalico e vestibolospinale laterale 22 Ginocchio (genu) del nervo faciale 23 Fascicolo longitudinale mediale 24 Nervo abducente 25 Fascicolo ovale, ramo ascendente del tratto solitario 26 Nervo faciale 27 Tratto spinale del nervo trigemino 28 Corpo trapezoide 29 Tratto tegmentale centrale 30 Fascicolo anterolaterale 31 Peduncolo cerebellare medio (brachium pontis) 32 Lemnisco mediale 33 Fibre pontocerebellari 34 Tratto piramidale

Fig. 6.26 A, B. Sezione condotta a livello del nucleo dell’abducente, dell’oliva superiore e del corpo trapezoide (7/1 ×)

224

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

1 Nucleo dentato 2 Nucleo emboliforme (interposito anteriore) 3 Nucleo globoso (interposito posteriore) 4 Nucleo del fastigio 5 Nucleo vestibolare superiore 6 Grigio periacqueduttale 7 Nucleo mesencefalico del nervo trigemino 8 Nucleo sensoriale principale del nervo trigemino 9 Nucleo motore del nervo trigemino 10 Nucleo reticolare pontino caudale 11 Formazione reticolare laterale 12 Nucleo ventrale del lemnisco laterale 13 Nucleo del rafe pontino 14 Nucleo reticolare del tegmento pontino 15 Nuclei pontini

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

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16 Commissura cerebellare: decussazione dei sistemi di fibre muscoidi afferenti 17 Commissura cerebellare: decussazione del tratto uncinato 18 Peduncolo cerebellare superiore (brachium conjunctivum) 19 Peduncolo cerebellare inferiore (corpo restiforme) 20 Fascicolo ovale, ramo ascendente del tratto solitario 21 Tratto vestibolomesencefalico (tratto ascendente di Deiters [25]) 22 Ginocchio del nervo faciale 23 Fascicolo longitudinale mediale 24 Tratto tettospinale (fascicolo predorsale) 25 Tratto tegmentale centrale 26 Nervo trigemino, radice motoria 27 Nervo trigemino, radice sensoriale 28 Lemnisco laterale 29 Fascicolo anterolaterale 30 Lemnisco mediale 31 Decussazione trigeminale sensoriale ventrale 32 Fibre pontocerebellari 33 Peduncolo cerebellare medio (brachium pontis) 34 Tratto piramidale

Fig. 6.27 A, B. Sezione condotta a livello del nucleo sensoriale principale e del nucleo motore del nervo trigemino (7/1 ×)

226

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Nucleo mesencefalico del nervo trigemino Grigio periacqueduttale Locus coeruleus Nucleo dorsale del lemnisco laterale Nucleo parabrachiale laterale Nucleo parabrachiale mediale Nucleo reticolare pontino orale Nucleo centrale superiore Nucleo reticolare del tegmento pontino Nuclei pontini

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

227

11Nervo trocleare 12 Decussazione dei nervi trocleari 13 Tratto mesencefalico del nervo trigemino 14 Peduncolo cerebellare superiore (brachium conjunctivum) 15 Lemnisco laterale 16 Fascicolo longitudinale mediale 17 Tratto tegmentale centrale 18 Fascicolo anterolaterale 19 Tratto tettospinale (fascicolo predorsale) 20 Lemnisco mediale 21 Ramo discendente del peduncolo cerebellare superiore (brachium conjunctivum) 22 Fibre corticotegmentali (areae nebulosae) 23 Fibre pontocerebellari 24 Peduncolo cerebellare medio (brachium pontis) 25 Tratto parietotemporopontino 26 Tratto piramidale 27 Tratto frontopontino

Fig. 6.28 A, B. Sezione condotta a livello della decussazione dei nervi trocleari (7/1 ×)

228

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Nucleo intercollicolare Collicolo inferiore, nucleo centrale Collicolo inferiore, nucleo esterno Grigio periacqueduttale Locus coeruleus Nucleo mesencefalico del nervo trigemino Nucleo cuneiforme Nucleo parabigemino Nucleo peduncolo pontino, pars compacta Nucleo centrale superiore Substantia nigra, pars compacta Nucleo interpeduncolare Nuclei pontini

Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

229

14 Commissura del collicolo inferiore 15 Fascicolo longitudinale dorsale 16 Nervo trocleare 17 Tratto mesencefalico del nervo trigemino 18 Lemnisco laterale 19 Tratto tettopontino 20 Fascicolo anterolaterale 21 Fascicolo longitudinale mediale 22 Tratto tegmentale centrale 23 Lemnisco mediale 24 Peduncolo cerebellare superiore (brachium conjunctivum) 25 Decussazione del peduncolo cerebellare superiore 26 Fibre corticotegmentali (areae nebulosae) 27 Peduncolo mammillare 28 Fibre pontocerebellari 29 Tratto parietotemporopontino 30 Tratto piramidale 31 Tratto frontopontino

Fig. 6.29 A, B. Sezione condotta a livello del collicolo inferiore e della decussazione dei peduncoli cerebellari superiori (7/1 ×)

230

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

1 Nucleo intercollicolare 2 Grigio periacqueduttale 3 Nucleo parabigemino 4 Nucleo centrale del collicolo inferiore 5 Nucleo mesencefalico del nervo trigemino 6 Nucleo del nervo trocleare 7 Nucleo cuneiforme 8 Nucleo peduncolopontino, pars dissipata 9 Substantia nigra, pars compacta 10 Nucleo interpeduncolare 11 Nuclei pontini

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

12 Commissura del collicolo inferiore 13 Braccio del collicolo inferiore 14 Fascicolo longitudinale dorsale 15 Tratto mesencefalico del nervo trigemino 16 Fascicolo anterolaterale 17 Tratto tettopontino 18 Tratto trigeminotalamico dorsale 19 Nervo trocleare 20 Fascicolo longitudinale mediale 21 Tratto tegmentale centrale 22 Lemnisco mediale 23 Peduncolo cerebellare superiore (brachium conjunctivum) 24 Decussazione del peduncolo cerebellare superiore 25 Peduncolo mammillare 26 Tratto parietotemporopontino 27 Tratto piramidale 28 Tratto frontopontino 29 Fibre pontocerebellari

Fig. 6.30 A, B. Sezione condotta a livello dell’area intercollicolare e del nucleo trocleare (7/1 ×)

231

232

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

1 Collicolo superiore 2 Grigio periacqueduttale 3 Nucleo mesencefalico del nervo trigemino 4 Nucleo parabigemino 5 Nucleo cuneiforme 6 Nucleo del nervo oculomotore 7 Nucleo rosso, parte parvocellulare 8 Substantia nigra, pars compacta 9 Substantia nigra, pars reticulata 10 Nucleo rosso, parte magnocellulare 11 Nucleo interpeduncolare

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Commissura del collicolo superiore Collicolo superiore Fascicolo anterolaterale Braccio del collicolo inferiore Fascicolo longitudinale dorsale Tratto mesencefalico del nervo trigemino Tratto tettospinale Tratto trigeminotalamico dorsale Fascicolo longitudinale mediale Tratto tegmentale centrale Lemnisco mediale Tratto parietotemporopontino Decussazione dorsale tegmentale (tettospinale) Peduncolo cerebellare superiore (brachium conjunctivum) Nervo oculomotore Decussazione tegmentale ventrale (rubrospinale) Peduncolo mammillare Tratto piramidale Tratto frontopontino

Fig. 6.31 A, B. Sezione condotta a livello del collicolo superiore e dei nuclei oculomotori (7/1 ×)

233

234

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Strato zonale del collicolo superiore Strato grigio superficiale del collicolo superiore Strato grigio medio del collicolo superiore Strato grigio profondo del collicolo superiore Grigio periacqueduttale Nucleo mesencefalico del nervo trigemino Nucleo cuneiforme Corpo genicolato mediale, subnucleo dorsale cuneiforme Corpo genicolato mediale, subnucleo ventrale Nucleo interstiziale Nucleo di Edinger-Westphal [11, 39] Nucleo del nervo oculomotore Nucleo rosso, parte parvocellulare Substantia nigra, pars compacta Substantia nigra, pars reticulata

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

235

16 Strato zonale del collicolo superiore 17 Strato delle fibre ottiche del collicolo 18 Strato del lemnisco del collicolo superiore 19 Strato bianco profondo del collicolo superiore 20 Commissura del collicolo superiore 21 Fascicolo longitudinale dorsale 22 Tratto mesencefalico del nervo trigemino 23 Tratto tettospinale 24 Tratto spinotalamico 25 Braccio del collicolo superiore 26 Braccio del collicolo inferiore 27 Lemnisco mediale 28 Tratto trigeminotalamico dorsale 29 Fascicolo longitudinale mediale 30 Tratto tegmentale centrale 31 Peduncolo cerebellare superiore (brachium conjunctivum) 32 Nervo oculomotore 33 Fibre strionigrali 34 Tratto parietotemporopontino 35 Tratto piramidale 36 Tratto frontopontino

Fig. 6.32 A, B. Sezione condotta a livello del nucleo rosso e del corpo genicolato mediale (7/1 ×)

236

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Pulvinar Collicolo superiore Pretetto Corpo genicolato mediale, subnucleo dorsale Corpo genicolato mediale, subnucleo ventrale Corpo genicolato laterale, lamine magnocellulari Corpo genicolato laterale, lamine parvocellulari Nucleo ventrale posteromediale Nucleo peripeduncolare Grigio periacqueduttale Nucleo di Darkschewitsch [9] Nucleo rosso, parte parvocellulare Nucleo subtalamico Substantia nigra, pars reticulata Substantia nigra, pars compacta Area tegmentale ventrale Corpo mammillare, nucleo laterale Corpo mammillare, nucleo mediale

6 Topografia del midollo spinale, tronco encefalico e cervelletto

237

19 Braccio del collicolo superiore 20 Radiazione ottica 21 Commissura posteriore 22 Tratto spinotalamico 23 Lemnisco mediale 24 Tratto trigeminotalamico dorsale 25 Fascicolo longitudinale dorsale 26 Fascicolo longitudinale mediale 27 Tratto tegmentale centrale 28 Peduncolo cerebellare superiore (brachium conjunctivum) 29 Fibre pallidoreticolari 30 Fibre strionigrali 31 Tratto parietotemporale pontino 32 Tratto ottico 33 Tratto abenulointerpeduncolare (fascicolo retroflesso) 34 Tratto piramidale 35 Tratto frontopontino 36 Commissura sopramammillare 37 Fascicolo mammillare principale

Fig. 6.33 A, B. Sezione condotta a livello della commissura posteriore, dei corpi genicolati mediale e laterale e del corpo mammillare (7/1 ×)

238

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Fig. 6.34. Schema di lettura che illustra i livelli e piani delle sezioni rappresentate nelle Figure 6.35–6.41. In alto, superficie mediale; in basso, strutture profonde esposte dallo stesso lato. A, nucleo talamico anteriore; C NU CAUD, corpo del nucleo caudato; C AMYGD, nucleo amigdaloideo; CGM, corpo genicolato mediale; CM, nucleo centromediano; COM ANT, commissura anteriore; FIM, fimbria; LD, nucleo laterale dorsale del talamo; LP, nucleo laterale posteriore del talamo; M, massa intermedia; NU ACCUMB, nucleo accumbens; PUL, pulvinar del talamo; RU, nucleo rosso; SN, substantia nigra; ST, nucleo subtalamico; VA, nucleo ventrale anteriore del talamo; VL, nucleo ventrale laterale del talamo; VP, nucleo ventrale posteriore del talamo

Fig. 6.35. Sezione condotta a livello dei corpi genicolati mediale e laterale (5/2 ×)

36 37

32 33 34 35

31

30

29

28

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

12 13

11

8 9 10

7

5 6

1 2 3 4

Giro cingolato Indusium griseum Coda del nucleo caudato Nucleo laterale dorsale del talamo Nucleo reticolare del talamo Nucleo laterale posteriore del talamo Nucleo mediale dorsale del talamo Nuclei abenulari Nucleo centromediano Nucleo ventrale posterolaterale Ponti di sostanza grigia che congiungono il nucleo caudato con il putamen (pontes grisei) Nucleo interstiziale Nucleo di Edinger-Westphal [11, 39] Substantia nigra Corpo genicolato mediale Corpo genicolato laterale Corno di Ammone Fascia dentata Subiculum Cortex entorinale Cingulum Stria longitudinale laterale Stria longitudinale mediale Stria terminalis Gamba del fornice Stria midollare Capsula interna, parte retrolenticolare Tratto abenulointerpeduncolare (fascicolo retroflesso) Fascicolo longitudinale dorsale Fascicolo longitudinale mediale Peduncolo cerebellare superiore (brachium conjunctivum) Radiazione ottica Stria terminalis Fimbria Decussazione dei peduncoli cerebellari superiori Lemnisco mediale Peduncolo cerebrale

239

Fig. 6.36. Sezione condotta a livello del talamo e della parte caudale del putamen (5/2 ×)

1 Coda del nucleo caudato 2 Nucleo laterale dorsale del talamo 3 Nucleo laterale posteriore del talamo 4 Nucleo mediale dorsale del talamo 5 Claustro 6 Putamen 7 Nucleo reticolare del talamo 8 Nucleo ventrale posterolaterale del talamo 9 Nucleo centromediano 10 Nucleo parafascicolare 11 Nucleo ventrale posteromediale del talamo 12 Nucleo ventrale posteromediale del talamo, subnucleo parvocellulare 13 Globo pallido, segmento esterno 14 Zona incerta 15 Nucleo rosso 16 Nucleo pregenicolato del talamo 17 Corpo genicolato laterale 18 Substantia nigra 19 Corno di Ammone 20 Fascia dentata 21 Subiculum 22 Lamina midollare interna 23 Lamina midollare esterna 24 Capsula interna, braccio posteriore 25 Fascicolo longitudinale mediale 26 Peduncolo cerebellare superiore (brachium conjunctivum) 27 Lemnisco mediale 28 Capsula interna, parte sublenticolare 29 Decussazione dei peduncoli cerebellari superiori 30 Peduncolo cerebrale 31 Tratto ottico 32 Fimbria 33 Alveus

240

Fig. 6.37. Sezione condotta a livello del centro del terzo ventricolo, del corpo mammillare e dell’ippocampo (5/2 ×)

1 Nucleo anteriore del talamo 2 Nucleo mediale del talamo 3 Nucleo ventrale laterale del talamo 4 Nucleo reticolare del talamo 5 Nuclei intralaminari del talamo 6 Nuclei mediani del talamo 7 Zona incerta 8 Nucleo ipotalamico posteriore 9 Area ipotalamica laterale 10 Nucleo subtalamico 11 Corpo mammillare, nucleo laterale 12 Corpo mammillare, nucleo mediale 13 Substantia nigra 14 Corpo amigdaloideo, nucleo basale accessorio 15 Peduncolo del nucleo lenticolare 16 Corno di Ammone 17 Fascia dentata 18 Incisura dell'uncus 19 Solco dell’ippocampo 20 Subiculum 21 Cortex entorinale 22 Fascicolo occipitofrontale superiore 23 Stria terminalis 24 Lamina midollare laterale 25 Lamina midollare mediale 26 Fascicolo talamico 27 Area tegmentale H 28 Fascicolo lenticolare 29 Tratto mammillotalamico 30 Fascicolo mammillare principale 31 Ansa lenticolare 32 Tratto ottico 33 Peduncolo cerebrale 34 Stria terminalis 35 Alveus

241

Fig. 6.38. Sezione condotta a livello della parte rostrale del talamo, del corpo amigdaloideo e del polo rostrale dell’ippocampo (5/2 ×)

1 Indusium griseum 2 Corpo del nucleo caudato 3 Nucleo anteriore del talamo 4 Nucleo reticolare del talamo 5 Nucleo ventrale anteriore del talamo 6 Putamen 7 Globo pallido, segmento esterno 8 Globo pallido, segmento interno 9 Nucleo ipotalamico posteriore 10 Nucleo ipotalamico ventromediale 11 Area ipotalamica laterale 12 Nuclei tuberali 13 Nucleo infundibolare 14 Sostanza innominata 15 Nucleo centrale del corpo amigdaloideo 16 Nucleo basale accessorio del corpo amigdaloideo 17 Nucleo mediale del corpo amigdaloideo 18 Nucleo corticale del corpo amigdaloideo 19 Nucleo basale del corpo amigdaloideo 20 Nucleo laterale del corpo amigdaloideo 21 Corno di Ammone 22 Cingulum 23 Stria longitudinale laterale 24 Stria longitudinale mediale 25 Lamina midollare esterna 26 Lamina midollare interna 27 Stria midollare 28 Capsula interna, braccio posteriore 29 Capsula esterna 30 Capsula estrema 31 Lamina midollare laterale 32 Lamina midollare mediale 33 Fascicolo talamico 34 Fascicolo lenticolare 35 Colonna del fornice 36 Ansa lenticolare 37 Tratto ottico 38 Commissura anteriore

242

Fig. 6.39. Sezione condotta a livello del forame interventricolare, dell’ipotalamo e del corpo amigdaloideo (5/2 ×)

1 Cavo del setto pellucido 2 Nucleo ventrale anteriore del talamo 3 Forame interventricolare 4 Claustro 5 Nucleo paraventricolare 6 Area ipotalamica laterale 7 Nucleo ipotalamico anteriore 8 Nucleo sopraottico 9 Sostanza innominata 10 Nucleo del letto della stria terminalis 11 Giro semilunare 12 Nucleo mediale del corpo amigdaloideo 13 Nucleo corticale del corpo amigdaloideo 14 Nucleo accessorio basale del corpo amigdaloideo 15 Nucleo basale del corpo amigdaloideo 16 Nucleo laterale del corpo amigdaloideo 17 Giro ambiens 18 Giro paraippocampale 19 Fascicolo occipitofrontale superiore 20 Corpo del fornice 21 Stria terminalis 22 Comb system: fibre caudatopallidali 23 Stria midollare 24 Colonna del fornice 25 Fascicolo lenticolare 26 Lamina midollare laterale 27 Lamina midollare mediale 28 Peduncolo talamico inferiore 29 Fascicolo occipitofrontale inferiore 30 Commissura anteriore 31 Ansa lenticolare 32 Ansa peduncolare 33 Fibre amigdalofughe 34 Tratto ottico

243

Fig. 6.40. Sezione condotta a livello della commissura anteriore e del chiasma ottico (5/2 ×)

1 Nuclei del setto 2 Globo pallido, segmento esterno 3 Globo pallido, segmento interno 4 Sostanza innominata 5 Nucleo preottico laterale 6 Nucleo preottico mediale 7 Nucleo della banda diagonale 8 Lamina terminalis 9 Nucleo sopraottico 10 Recesso ottico 11 Giro semilunare 12 Nucleo anteriore del corpo amigdaloideo 13 Nucleo corticale del corpo amigdaloideo 14 Nucleo basale accessorio del corpo amigdaloideo 15 Nucleo basale del corpo amigdaloideo 16 Nucleo laterale del corpo amigdaloideo 17 Radiazione del corpo calloso 18 Tronco del corpo calloso 19 Corona radiata 20 Capsula interna, braccio anteriore 21 Fibre caudatopallidali 22 Peduncolo talamico anteriore 23 Lamina midollare laterale 24 Lamina midollare mediale 25 Fascicolo lenticolare 26 Colonna del fornice 27 Commissura anteriore 28 Stria terminalis 29 Fascicolo occipitofrontale 30 Banda diagonale 31 Stria olfattoria laterale 32 Fascicolo uncinato 33 Chiasma ottico 34 Nucleo del letto della stria terminale

244

Fig. 6.41. Sezione condotta a livello dell’area del setto (5/2 ×)

1 Giro cingolato 2 Indusium griseum 3 Corpo del nucleo caudato 4 Ponti di sostanza grigia che congiungono il nucleo caudato con il putamen (pontes grisei) 5 Setto pellucido 6 Nuclei del setto 7 Putamen 8 Claustro 9 Insula 10 Nucleo della banda diagonale 11 Nucleo accumbens 12 Area subcallosale 13 Sostanza innominata 14 Nucleo olfattorio anteriore 15 Cortex prepiriforme 16 Cortex entorinale 17 Cingulum 18 Stria longitudinale laterale 19 Stria longitudinale mediale 20 Fascicolo occipitofrontale superiore 21 Capsula interna, braccio anteriore 22 Capsula esterna 23 Capsula estrema 24 Fascicolo uncinato 25 Banda diagonale 26 Stria olfattoria mediale 27 Stria olfattoria laterale

245

7 Diencefalo: introduzione ed epitalamo

Introduzione............................................................. 247 Epitalamo.................................................................. 247

Introduzione

Herrick [9, 10] ha diviso il diencefalo in quattro zone longitudinali: l’epitalamo, il talamo dorsale, il talamo ventrale e l’ipotalamo. Questa suddivisione è stata ampiamente condivisa dalla comunità scientifica ed è stato asserito che poteva essere applicata a tutte le classi di vertebrati, inclusi i mammiferi [3, 27] e l’uomo [5, 11, 12, 26]. Sebbene attualmente sia noto (vedi Cap. 2) che due delle zone di Herrick, ovvero il talamo dorsale e quello ventrale, derivino direttamente dai neuromeri, e che il loro orientamento topografico orizzontale sia dovuto alla forte curvatura della parte rostrale dell’encefalo, non si può negare che la suddivisione di Herrick costituisca un conveniente punto di partenza per una discussione relativa alle diverse masse cellulari diencefaliche e alle loro connessioni. Per questa ragione pratica, nei successivi capitoli sarà utilizzata la stessa suddivisione.

Epitalamo

L'epitalamo comprende il complesso abenulare, l’epifisi (ghiandola pineale) e una striscia di tessuto nervoso che corre lungo la superficie

dorsomediale del talamo dorsale, direttamente adiacente alla linea di inserzione del tetto membranoso del diencefalo, o tenia del talamo. Il complesso abenulare costituisce un piccolo accumulo di sostanza grigia mediale rispetto alla parte caudale del talamo dorsale, direttamente al di sotto della superficie ventricolare diencefalica. Riceve afferenze attraverso la stria midollare e dà origine al fascio abenulo-interpeduncolare o fascicolo retroflesso (Fig. 7.1). La stria midollare è un complesso fascio di fibre che origina dalla regione del setto e dal territorio preottico-ipotalamico. Queste fibre si associano nella regione al di dietro della commessura anteriore e decorrono lungo la tenia del talamo sino all’abenula. Alcune fibre, che ascendono nella stria midollare, decussano nella commessura abenulare (Fig. 3.8) per terminare nel complesso abenulare controlaterale. Il fascio abenulo-interpeduncolare discende dal complesso abenulare sino alla regione basale del mesencefalo, dove molte delle sue fibre si distribuiscono al nucleo interpeduncolare (Fig. 7.1). Quest’ultimo deriva dal neuromero istmico e dal primo neuromero rombencefalico (Fig. 2.11). La stria midollare, il fascio abenulo-interpeduncolare e il complesso abenulare insieme costituiscono un sistema di conduzione diencefalica attraverso cui gli impulsi originati dalle regioni limbiche telencefaliche e diencefaliche raggiungono la parte rostrale del tronco encefalico. Il complesso abenulare risulta costituito dai nuclei mediale e laterale (Fig. 6.35). Le cellule nel nucleo mediale sono più piccole e più addensate rispetto al nucleo laterale. Tramite la stria midollare, il nucleo abenulare mediale (MH) riceve fibre dal complesso composto dal setto mediale e dalla banda diagonale [29]. Il MH riceve fibre anche dal grigio periac–

248

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Fig. 7.1. Raffigurazione delle strutture diencefaliche e di quelle adiacenti in proiezione mediale. Riprodotta da [32]. A, nucleo anteriore del talamo; ac, commissura anteriore; cc, corpo calloso; ep, epifisi; hab, ganglio abenulare; hitr, fascicolo abenulo-interpeduncolare; hyp, ipofisi; mthtr, fascio mammillotalamico; fnx, fornice; int, nucleo interpeduncolare; lgn, nucleo genicolato laterale; lt, lamina terminale; mb, corpo mammillare; och, chiasma ottico; opttr, tratto ottico; pul, pulvinar; sep, setto pellucido; smth, stria midollare del talamo; subth, nucleo subtalamico; th, talamo; zi, zona incerta

7 Diencefalo: introduzione ed epitalamo

queduttale [28], una proiezione serotoninergica dal nucleo del rafe mesencefalico e una innervazione adrenergica dal ganglio cervicale superiore [4, 14]. Le efferenze del MH terminano esclusivamente nel nucleo interpeduncolare [8, 16]. Il nucleo interpeduncolare proietta in maniera massiva ai nuclei dorsale del rafe e centrale superiore, costituendo così un’ulteriore stazione nella “via abenulare mediale” [6, 15, 21]. Il nucleo abenulare laterale (LH) riceve le sue afferenze principalmente dai nuclei della banda diagonale, dall’area preotticoipotalamica laterale, dalla substantia innominata e dal pallido interno; mentre l’area tegmentale ventrale, i nuclei del rafe mesencefalico e la parte ventrale del grigio periacqueduttale danno origine a fibre che ascendono a questo nucleo [7, 8, 17, 22–25, 28, 31]. Le fibre che originano dal LH discendono nel fascicolo abenulo-interpeduncolare e si distribuiscono a diversi centri del mesencefalo, come la pars compacta della substantia nigra, la parte ventrale del grigio periacqueduttale, i nuclei dorsale del rafe e centrale superiore e la formazione reticolare del mesencefalo [1, 7, 8, 23]. Il ruolo funzionale dei nuclei abenulari non è chiaro. A giudicare dalle connessioni delle loro fibre, essi rappresentano due stazioni che elaborano gli impulsi in due vie abenulari strettamente distinte, quella mediale e quella laterale. La via abenulare mediale, che ha le sue stazioni sinaptiche nei nuclei abenulare mediale e interpeduncolare, convoglia informazioni provenienti dalle regioni anteriori, settale mediale e in ultimo ippocampale. Al contrario, l’area preotticoipotalamica laterale e il globo pallido forniscono al LH la gran parte delle afferenze che riceve. Le efferenze del LH evitano il nucleo interpeduncolare, mentre sia la via abenulare mediale che quella laterale convergono sui nuclei del rafe mesencefalico. In quale misura questi due sistemi efferenti interagiscano a livello dei nuclei del rafe al momento non è noto. La proiezione dal LH alla pars compacta della substantia nigra presumibilmente chiude un circuito nigro-striopallidoabenulo-nigrale [8]. Andres e coll. [2] di recente hanno analizzato i dati della letteratura, suggerendo che il complesso abenulare sia coinvolto in diverse funzioni biologiche, come l’algesia, la riproduzione, la

249

nutrizione, le risposte allo stress, il ciclo sonnoveglia e persino l’apprendimento. Sulla base di dettagliate analisi strutturali e ultrastrutturali, sono stati definiti cinque distinti subnuclei nel MH e dieci nel LH. Nuovi studi funzionali e comportamentali sono necessari per valutare se precise funzioni possano essere attribuite a tutti questi subnuclei recentemente identificati. La ghiandola pineale, o epifisi, si sviluppa da un’evaginazione mediana del tetto del diencefalo tra le commessure abenulare e posteriore (Figg. 2.5 B, C, 2.6). Gradualmente si trasforma in una struttura solida, connessa al diencefalo caudale dal peduncolo pineale. Nei primati questo peduncolo è corto, mentre appare lungo e sottile in altri mammiferi, come i roditori. Nell’uomo adulto, la ghiandola pineale costituisce un piccolo corpo conico posto tra il recesso soprapineale (un’estensione dorsocaudale del terzo ventricolo) e i collicoli superiori (Fig. 3.8). Il parenchima pineale è costituito da quattro tipi di cellule: pinealociti, cellule interstiziali di tipo gliale, fagociti perivasali e classici neuroni [18]. Di questi, i pinealociti rappresentano la componente più numerosa (più del 90%). La ghiandola pineale è circondata da una capsula formata dalla pia madre. Da questa capsula, setti di tessuto connettivo penetrano nella ghiandola dividendola in lobuli. Nello spessore dei setti, i vasi ematici e le fibre nervose si distribuiscono al parenchima ghiandolare. I pinealociti rappresentano dei neuroni modificati. Sono forniti di uno o più lunghi processi ramificati che terminano con delle espansioni a clava adiacenti ai vasi sanguigni o come terminazioni libere nello spazio extracellulare. I pinealociti producono l’ormone melatonina, un derivato della serotonina. La secrezione della melatonina aumenta molto durante la notte, mentre è a livelli non rilevabili durante il giorno [33]. La sintesi e la secrezione della melatonina nella ghiandola pineale sono regolate dalla luce percepita dai fotorecettori retinici e trasmessa all’encefalo dai nervi ottici. La lunga via multisinaptica lungo cui viene trasferita questa informazione luminosa alla ghiandola pineale è stata ben stabilita, almeno per quanto riguarda i roditori come il ratto [13, 19, 20, 30]. La retina proietta tramite le fibre retinoipotalamiche al

250

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

nucleo soprachiasmatico, una piccola massa di cellule posta direttamente dorsale al chiasma ottico. Questo nucleo, che funziona coma un segnapassi circadiano per il rilascio ritmico della melatonina, proietta a un adiacente centro ipotalamico, il nucleo paraventricolare. Le cellule della parte autonomica di questo nucleo proiettano i loro assoni alla parte rostrale della colonna intermediolaterale del midollo toracico, dove contraggono sinapsi con i neuroni visceromotori simpatici pregangliari. Questi neuroni, a loro volta, proiettano ai neuroni visceromotori simpatici postgangliari localizzati nel ganglio cervicale superiore, che danno vita alle fibre del plesso simpatico pericarotico che, seguendo la divisione dei vasi sanguigni, raggiungono la ghiandola pineale. Le fibre postgangliari penetrano all’apice della ghiandola dalla regione del tentorio del cervelletto, come un unico o una coppia di nervi conarii, rispettivamente nell’uomo e nei roditori. Questi nervi sono noradrenergici e contraggono sinapsi con i pinealociti che, a loro volta, a seguito della stimolazione, convertono la serotonina in melatonina. L’ormone è secreto nello spazio extracellulare della ghiandola pineale; da qui passa nel fluido cerebrospinale o nel circolo sistemico. Le fibre simpatiche, che innervano la ghiandola pineale, contengono, oltre alla noradrenalina, anche il neuropeptide Y. L’afferenza simpatica rappresenta la principale, ma di certo non l’unica, innervazione della ghiandola pineale. Studi condotti con traccianti neuroanatomici, spesso combinati con risultati immunoistochimici per i neurotrasmettitori, hanno mostrato che fibre nervose pinealopete originano anche dai gangli parasimpatici, dal ganglio del trigemino e da diversi nuclei diencefalici e mesencefalici [18]. Questi ultimi, che nell’insieme costituiscono l’innervazione centrale della ghiandola pineale, penetrano in essa direttamente attraverso il peduncolo pineale. Le fibre parasimpatiche originano dai gangli sfenopalatino e otico, e contengono neuropeptidi quali il vasoactive intestinal peptide (VIP) e histidine isoleucine. I neuroni trigeminali pinealopeti contengono substance P, calcitonine gene-related peptide e pituitary adenylate cyclase-activating peptide. Gli ultimi elementi, che costituiscono l’innervazione centrale della ghiandola pineale,

includono neuroni vasopressinergici e ossitocinergici a sede nel nucleo paraventricolare, neuroni istaminergici tuberomammillari, neuroni serotoninergici del nucleo dorsale del rafe e neuroni GABAergici della cosiddetta fogliola intergenicolata del corpo genicolato laterale. Poiché è stato mostrato che sulla membrana cellulare dei pinealociti sono presenti recettori per tutti i neurotrasmettitori e i neuropeptidi precedentemente indicati, si può concludere che la regolazione dell’attività di questi elementi è molto complessa [18].

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8 Diencefalo: talamo dorsale

Note introduttive .................................................... Divisione del talamo ............................................... Circuiti talamici e talamocorticali ........................ Gruppo nucleare ventrale ...................................... Gruppo nucleare anteriore e nucleo laterale dorsale ...................................................................... Nucleo mediodorsale ............................................. Corpo genicolato mediale ...................................... Corpo genicolato laterale ....................................... Gruppo nucleare laterale ....................................... Complesso nucleare posteriore ............................. Nuclei intralaminari e della linea mediana .......... Aspetti funzionali ...................................................

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Note introduttive Il talamo è un grande complesso nucleare di forma ovoidale situato nella parete del diencefalo caudalmente al forame interventricolare (Figg. 3.19, 3.20). Lateralmente, un sottile strato di fibre mieliniche, la lamina midollare esterna, divide il corpo principale del talamo dal nucleo reticolare talamico. La principale massa del talamo costituisce il talamo dorsale. Il nucleo reticolare talamico e alcune strutture adiacenti fanno parte del talamo ventrale (vedi in seguito). I termini talamo dorsale e ventrale derivano dalla loro disposizione topografica nella parete laterale del diencefalo durante lo sviluppo (vedi Cap. 2) Il nucleo reticolare del talamo (R), che delimita lateralmente la capsula interna, copre lateralmente e ventrolateralmente la superficie del talamo dorsale come una sottile lamina di sostanza grigia. Il nucleo è attraversato da fasci di fibre talamocorticali e corticotalamiche che si staccano dalla capsula interna e penetrano nel talamo. Le fibre dal peduncolo cerebellare superiore e dal globo pallido passano attraverso la parte ventrale della lamina midollare esterna raggiungendo la parte anteriore del talamo.

Le fibre corticotalamiche e quelle talamocorticali, che si staccano dalla corona radiata e dalla capsula interna per penetrare nel talamo dorsalmente ai suoi poli rostrale e caudale, costituiscono i peduncoli talamici. Questi peduncoli sono mediali rispetto alle lunghe vie corticofughe che discendono al tronco encefalico e al midollo spinale (Fig. 8.1). Il peduncolo talamico anteriore origina dal braccio anteriore della capsula interna e le sue fibre formano una connessione reciproca con le parti prefrontale e orbitofrontale della cortex e del giro cingolato. I peduncoli talamici superiore e posteriore divergono dal braccio posteriore della capsula interna e le loro fibre costituiscono una connessione a doppio senso tra il talamo e le aree parietale centrale e occipitotemporale. Il peduncolo talamico inferiore penetra dal lato ventromediale nel talamo, medialmente al braccio posteriore della capsula interna. Questo peduncolo risulta costituito da fibre che collegano il talamo con le cortex orbitofrontale, insulare e temporale e con il complesso amigdaloideo. Insieme alle fibre che collegano l’amigdala con l’ipotalamo, le fibre talamocorticali, corticotalamiche e amigdalotalamiche nel fascicolo talamico inferiore costituiscono l’ansa peduncolare, che decorre ventralmente al nucleo lenticolare nella base del telencefalo (Fig. 9.1). Le componenti amigdalotalamiche e amigdaloipotalamiche dell’ansa peduncolare costituiscono nell’insieme la via amigdalofuga ventrale (Fig. 13.2).

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

1 Giro postcentrale (aree 2, 1, 3) 2 Giro precentrale (area 4) 3 Giri frontali (aree 6, 8) 4 Solco centrale 5 Nucleo caudato 6 Tratto piramidale 7 Peduncolo talamico superiore 8 Peduncolo talamico posteriore 9 Tratto parietopontine 10 Fibre corticotegmentali

}

11 Tratto frontopontino 12 Peduncolo talamico anteriore

}

Capsula interna, braccio posteriore

13 Putamen 14 Peduncolo talamico inferiore 15 Ansa peduncolare 16 Tratto temporopontino (capsula interna, parte sublenticolare) 17 Tratto occipitopontino (capsula interna, parte retrolenticolare) 18 Radiazione ottica 19 Strato sagittale

Capsula interna, braccio anteriore

Fig. 8.1. Proiezione laterale dei peduncoli talamici e della capsula interna (1/1 ×). La parte prossimale dei fasci di fibre corticopontine e corticospinali è stata rimossa per mettere in evidenza i peduncoli talamici, che sono raffigurati come fasci compatti per motivi di chiarezza. L’origine del fascio piramidale nella cortex cerebrale è stata accentuata

8 Diencefalo: talamo dorsale

Divisione del talamo

Le differenze citoarchitettoniche e mieloarchitettoniche consentono di dividere il talamo in un discreto numero di gruppi nucleari, ciascuno dei quali può essere ulteriormente suddiviso in due o più unità minori [43, 75, 121] (Figg. 6.35–6.39, 8.2). La maggior parte di queste unità è anche più chiaramente definita nelle sezioni trattate istochimicamente o con marker neurochimici [82, 93, 147, 152]. La nomenclatura dei nuclei talamici nel presente lavoro (Tab. 8.1, Figg. 8.2, 8.3) si fonda sugli studi di Walker [243], Jones [99, 100], Hirai e Jones [82] e Steriade e coll. [222]. Una nomenclatura differente, frequentemente utilizzata per i nuclei del talamo umano, è quella stabilita da Hassler [75] e Olszewski [162]. Per un dettagliato confronto tra questa nomenclatura e quella qui utilizzata, vedi [82] e [100]. Una lamina ricurva di sostanza bianca, la lamina midollare interna, divide il talamo in un nucleo talamico mediodorsale e nei gruppi ventrale e laterale dei nuclei talamici (Figg. 6.36, 8.2). La parte anteriore della lamina midollare interna si divide e racchiude il gruppo nucleare anteriore. Caudalmente, il gruppo ventrale è costituito dal corpo genicolato mediale (MG) che, insieme al corpo genicolato laterale (LG), appartiene al metatalamo. La zona periventricolare della parte rostrale del talamo contiene piccole masse cellulari: i nuclei allungati parateniale (Pt) e paraventricolare (Pv) e il più compatto nucleo reuniens (Re). Insieme, queste masse costituiscono il gruppo nucleare della linea mediana. Il nucleo reuniens ha una stretta relazione con l’adesione intertalamica, quando questa è presente. Quest’ultima struttura costituisce una fusione locale dei due talami al di dietro del forame interventricolare (Fig. 3.8); essa manca in circa il 25-30% degli encefali umani. Il gruppo nucleare laterale risulta costituito dal nucleo laterale posteriore (LP) e forma l’imponente polo caudale del talamo noto come pulvinar (PUL). Rostralmente si assottiglia nel nucleo laterale dorsale (LD), nella lamina midollare interna divisa, insieme al gruppo nucleare anteriore. Il gruppo ventrale dei nuclei talamici si estende più rostralmente e si divide nei nuclei ventrale

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anteriore (VA), ventrale laterale (VL) e ventrale posteriore. Nell’ambito del nucleo ventrale anteriore, può essere delimitata ventromedialmente una parte magnocellulare (VAmg). Il nucleo ventrale laterale può essere chiaramente suddiviso in componenti separate, anteriore (VLa) e posteriore (VLp) [82, 100, 222]. Il nucleo ventrale posteriore risulta composto da due divisioni maggiori, i nuclei ventrale posterolaterale (VPL) e ventrale posteromediale (VPM). Un mal definito nucleo ventrale posteriore inferiore (VPI) sta inferiormente tra il VPM e il VPL. Il gruppo nucleare talamico posteriore è situato caudomedialmente rispetto al nucleo ventrale posteriore, ventralmente rispetto alla parte rostrale del pulvinar e dorsomedialmente rispetto al corpo genicolato mediale, in una regione attraversata dalle fibre del lemnisco mediale. Questo nucleo risulta composto dal diffuso nucleo posteriore (Po) e dal più compatto nucleo limitans (L) e dai nuclei sopragenicolati (Sg). Come indica il loro nome, i nuclei intralaminari sono inclusi nelle fibre della lamina midollare interna (Fig. 8.2). Si possono distinguere gruppi rostrali e caudali dei nuclei intralaminari. Il gruppo caudale risulta costituito dal grande nucleo centromediano (CM), dal nucleo parafascicolare (Pf) disposto medialmente al primo, e avvolgente i fasci di fibre del tratto abenulo-interpeduncolare. Il gruppo rostrale risulta costituito dai nuclei centrale mediale, paracentrale e centrale laterale. Questi tre nuclei non sono facilmente separabili [99]. Il nucleo centrale mediale (CeM) occupa la parte mediale espansa della lamina midollare interna. Il sottile nucleo paracentrale (Pc) copre la parte rostrale del nucleo mediodorsale. Il nucleo centrale laterale (CL) si situa dorsalmente e caudalmente rispetto al nucleo paracentrale. La sua parte caudale si estende sulla superficie caudale del nucleo mediodorsale. La divisione del talamo ora descritta si fonda principalmente sui rapporti topografici e le proprietà strutturali delle diverse unità. Quasi tutti i nuclei talamici ricevono afferenze da una o più regioni sottocorticali e sono fittamente connessi in maniera reciproca ad alcune aree della cortex. La valutazione delle proprietà delle connessioni

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Tabella 8.1. Classificazione dei nuclei talamici

EPITALAMO Complesso abenulare Nucleo abenulare mediale Nucleo abenulare laterale

MH LH

TALAMO DORSALE Gruppo nucleare anteriore Nucleo anterodorsale Nucleo anteroventrale Nucleo anteromediale Gruppo nucleare ventrale Nucleo ventrale anteriore Divisione magnocellulare Nucleo ventrale laterale Parte anteriore Parte posteriore Parte mediale Complesso ventrale posteriore N. ventrale posteromediale N. ventromediale posteriore N. ventrale posterolaterale N. ventrale posteriore inferiore Nucleo mediodorsale Parte magnocellulare Parte parvocellulare Parte paralaminare Gruppo nucleare laterale Nucleo laterale dorsale Nucleo laterale posteriore Pulvinar Parte anteriore Parte laterale Parte mediale Parte inferiore

A Ad Av Am V VA VAmc VL VLa VLp VLm VP VPM VMpo VPL VPI MD MDmc MDpc MDpl L LD LP PUL PULa PULl PULm PULi

Corpo genicolato mediale Nucleo ventrale Nucleo dorsale Nucleo mediale Corpo genicolato laterale Nucleo dorsale Nucleo ventrale Gruppo nucleare posteriore Nucleo sopragenicolato Nucleo limitans Nucleo posteriore Gruppo nucleare della linea mediana Nucleo parateniale Nucleo paraventricolare Nucleo reuniens Gruppo nucleare intralaminare Nuclei rostrali Nucleo paracentrale Nucleo centrale laterale Nucleo centrale mediale Nuclei caudali Nucleo parafascicolare Nucleo centromediano

MG MGv MGd MGm LG LGd LGv P Sg Li Po Mi Pt Pv Re I Pc CL CeM Pf CM

TALAMO VENTRALE Nucleo reticolare

R

8 Diencefalo: talamo dorsale

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Fig. 8.2. Principali nuclei epitalamici e talamici, proiettati su di un piano orizzontale. eml, lamina midollare esterna; iml, lamina midollare interna. Per altre abbreviazioni, vedi Tabella 8.1

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

dei diversi nuclei talamici ha portato alla distinzione dei nuclei in nuclei relè sensoriali, relè motori, nuclei di associazione e limbici e alla classificazione di nuclei specifici e nuclei non specifici. I nuclei relè sensoriali costituiscono la stazione di arrivo delle proiezioni sensoriali ascendenti dirette alle regioni sensoriali primarie della neocortex. Il nucleo ventrale posteriore, il corpo genicolato laterale e il corpo genicolato mediale (ovvero le stazioni talamiche di elaborazione della percezione somatica, acustica e visiva) appartengono a questo gruppo. I nuclei relè motori sono stazioni intermedie delle proiezioni che dai nuclei del cervelletto e dai centri che appartengono al sistema motore extrapiramidale, come la substantia nigra e il globo pallido, sono dirette ai campi corticali motori e premotori. I nuclei talamici ventrale anteriore e ventrale laterale (spesso nell’insieme designati come complesso VA-VL o talamo motore) appartengono a questo gruppo [137, 199, 222]. I nuclei di associazione sono caratterizzati da robuste connessioni reciproche con le aree di associazione della neocortex. Questo gruppo comprende il nucleo mediodorsale, che è specificamente connesso alla cortex prefrontale, e il complesso formato dai nuclei laterale posteriore e pulvinar. Quest’ultimo è connesso con una seconda vasta area di cortex associativa che comprende ampie parti del lobo temporale, parietale e occipitale. I nuclei limbici sono costituiti dal complesso nucleare anteriore e dal nucleo laterale dorsale, che proiettano alla cortex cingolata ed entorinale, al presubicolo e parasubicolo, tutte strutture che fanno parte del sistema limbico. I nuclei talamici della quarta classe precedentemente elencata sono spesso designati come nuclei specifici in quanto reciprocamente connessi con specifiche aree o regioni della cortex cerebrale. Le loro fibre efferenti si distribuiscono preferibilmente negli strati 3 e 4 nei piani medi della cortex. Queste proiezioni sono discontinue e organizzate a chiazze o strisce. Infatti, le proiezioni, ben studiate, che originano dalle lamine alterne del genicolato laterale e terminano alle strisce alterne dello strato IV della cortex visiva, formano i centri delle colonne di dominanza oculare [86, 90, 248]. Un altro esempio stringente è rappresentato dalla relazione di 1:1 nella proiezione delle rappre-

sentazioni delle vibrisse nel nucleo ventrale posteriore del talamo alla cortex somatosensoriale nel ratto e nel topo, dove le vibrisse sono rappresentate da aggregati cellulari barrel-like (a barilotto) nel quarto strato della cortex [233, 255]. Sino a tempi recenti era normale porre in antitesi i nuclei talamici specifici con un gruppo di nuclei talamici non specifici come i nuclei intralaminari, quelli della linea mediana e a volte anche quelli posteriori [107]. Questo gruppo risulta caratterizzato da diffuse efferenze corticali che non tengono conto dei confini tra i diversi campi corticali [106]. Queste efferenze sono state descritte come distribuite preferibilmente nello strato più esterno, lo strato plessiforme della cortex, e pertanto in una sede ottimale per modulare l’eccitabilità dei neuroni di tutti gli strati che estendono i loro dendriti apicali in questo strato superficiale. I nuclei non specifici e le loro diffuse proiezioni corticali sono stati considerati come la stazione finale di quel sistema funzionale designato come sistema reticolare attivatore ascendente (ARAS). La stimolazione di questo sistema produce un’attivazione generale della cortex associata alla ben nota reazione comportamentale e corticoelettrica dell’allerta. È importante notare che le differenze tra nuclei talamici specifici e non specifici sono considerate meno rilevanti di quanto precedentemente si credesse. Studi dettagliati, condotti con moderne tecniche con l’uso di traccianti, hanno permesso di rilevare che ciascun nucleo intralaminare o della linea mediana ha un ristretto campo di distribuzione corticale, che si sovrappone solo leggermente con le proiezioni dei nuclei adiacenti [13, 15, 62, 234]. Recenti studi condotti da Jones [101–103] sulle proprietà chimiche dei neuroni di relè talamocorticali nei primati hanno mostrato che le fibre talamocorticali “specifiche” proiettano secondo uno schema areaspecifico allo strato medio della cortex, e fibre talamocorticali “non specifiche”, proiettano allo strato più esterno della cortex su ampie superfici, per cui la differenza esiste. Comunque, le fibre di quest’ultima categoria non emergono da un gruppo separato di nuclei, ma dalla matrice di cellule distribuite in tutto il talamo. Queste cellule sono distinte dalla loro positività per la calbindin, una proteina chelante del calcio. Jones [101, 102] ha riportato che in alcuni nuclei talamici come il

8 Diencefalo: talamo dorsale

VPM e il VPL, un core di cellule distinguibili per la loro positività alla parvalbumin, un’altra proteina chelante del calcio, si sovrappone alla matrice. Questo core di elementi proietta secondo uno schema notevolmente ordinato agli strati medi (III–IV) della cortex in maniera area-specifica. Secondo Jones, questo core di cellule, e i nuclei in cui è presente un core, ricevono afferenze subcorticali che sono disposte precisamente secondo un ordine topografico, mentre le cellule della matrice e i nuclei in cui la matrice è maggiormente presente ricevono proiezioni subcorticali in maniera più diffusa, la cui distribuzione non è limitata ai confini nucleari talamici. Il talamo costituisce una struttura di integrazione chiave per l’elaborazione del dolore, ed è noto che le fibre che trasportano impulsi nocicettivi terminano in diversi gruppi cellulari talamici, come VPM, VPL, VPI, VMP, CeM, Pc, Pf e il complesso posteriore [250, 251]. In tutte queste masse cellulari, le fibre nocicettive mostrano una spiccata predilezione per terminare in rapporto alle cellule della matrice positive per la calbindina [100].

Circuiti talamici e talamocorticali 1. La maggioranza dei neuroni talamici rappresenta cellule relè che proiettano alla cortex o allo striato. Queste cellule relè ricevono afferenze subcorticali dirette ai nuclei relè sensoriali (MG, LG, VP); queste afferenze sono organizzate in maniera topica e risultano costituite da spesse fibre che formano campi di terminazione specifici con grandi bottoni presinaptici contenenti vescicole circolari. 2. I nuclei talamici contengono interneuroni inibitori GABAergici, che nei primati costituiscono circa il 30% [149, 167, 227, 244]. 3. I nuclei talamici di relè tipicamente contengono complessi sinapsi triadici composti [177] da (a) un grosso terminale di una fibra specifica afferente al talamo, (b) un dendrite primario di una cellula talamica relè e (c) un dendrite di un interneurone inibitore. Quest’ultimo dendrite, che contiene vescicole appiattite pleomorfe, è postsinaptico rispetto al terminale afferente e presinap-

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tico rispetto al dendrite della cellula relè. Il terminale afferente contrae multiple sinapsi asimmetriche con il dendrite della cellula relè e quello dell’interneurone. Il dendrite dell’interneurone, infine, contrae sinapsi simmetriche con il dendrite della cellula relè. Si suppone che gli interneuroni inibitori siano coinvolti nell’inibizione postsinaptica che di norma fa seguito all’eccitazione delle cellule relè talamiche prodotta dalle scariche afferenti. Tuttavia, questo effetto potrebbe essere mediato anche da cellule del nucleo reticolare [99] (vedi sotto). Le triadi appena descritte, di regola, entrano a far parte di più grandi strutture glomerulari, in cui sono organizzati differenti elementi pre- e postsinaptici. 4. I differenti nuclei talamici ricevono, oltre agli afferenti “specifici”, proiezioni “non specifiche” colinergiche, noradrenergiche e serotoninergiche provenienti dal tronco encefalico. Questi tre sistemi di fibre, sebbene siano distribuiti a tutti i nuclei talamici, concentrano i loro terminali in nuclei specifici [222]. 5. I nuclei specifici presentano proiezioni precisamente organizzate per l’aspetto topografico, dirette alle loro regioni corticali, con terminazioni prevalentemente nello strato IV. I cosiddetti nuclei non specifici hanno proiezioni alla cortex più diffuse, con terminazioni non solo nel IV strato, ma anche in altri, specialmente il I e il VI. 6. Le fibre corticotalamiche originano da tutte le parti della cortex cerebrale, e tutti i nuclei talamici ricevono tali fibre. Le fibre corticotalamiche sono di due tipi diversi: sottili fibre di tipo I, che originano dalle cellule dello strato VI, e grosse fibre di tipo II, che originano dalle cellule dello strato V [68, 212]. Le fibre di tipo I prendono parte alla formazione delle proiezioni corticotalamiche organizzate topograficamente, che sono corrispondenti alle proiezioni talamocorticali che originano da particolari nuclei talamici. I loro sistemi terminali, che ramificano in maniera rada, sono caratterizzati da numerosi piccoli terminali del tipo “boutons en passant”. Questi terminali contengono vescicole circolari e contraggono sinapsi asimmetriche sui dendriti distali sia delle cellule relè che degli interneuroni nel neuropilo esterno ai glomeruli. Le fibre di tipo II sono costituite da rami collaterali di neuroni piramidali del V strato, i cui assoni principali continuano il loro decorso verso

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Fig. 8.3. Connessioni tra i nuclei talamici e la cortex cerebrale I: sezione schematica orizzontale. Sinistra: proiezioni corticotalamiche. Destra: proiezioni talamocorticali. Per la spiegazione dei numeri vedi Figura 8.4

8 Diencefalo: talamo dorsale

1 Giro cingolato 2 Corpo striato 3 Globo pallido 4 Nuclei anteriori del talamo 5 Nucleo mediodorsale del talamo 6 Nucleo ventrale anteriore del talamo 7 Nucleo ventrale laterale 8 Complesso ventrale posteriore 9 Nucleo posteriore ventromediale

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10 Nucleo posteriore laterale 11 Nucleo centromediano 12 Nucleo parafascicolare 13 Pulvinar del talamo, parte anteriore 14 Pulvinar del talamo, parte mediale 15 Pulvinar del talamo, parte laterale 16 Corpo genicolato laterale 17 Corpo genicolato mediale

Fig. 8.4 A, B. Connessioni tra i nuclei talamici e la cortex cerebrale II: aree di proiezione corticale dei nuclei talamici. A proiezione laterale; B proiezione mediale. Le aree ombreggiate corrispondono a quelle della Figura 8.3.

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

altre sedi subcorticali nel tronco encefalico e nel midollo spinale. Questi grossi efferenti corticali non hanno corrispondenza con i sistemi talamocorticali afferenti, ma piuttosto collegano il sito di terminazione di una proiezione talamocorticale a una diversa area di origine. Questi assoni terminano formando dei grappoli di grossi bottoni che formano sinapsi eccitatorie sui corpi e sui dendriti prossimali delle cellule relè talamocorticali [222]. È di rilievo che queste terminazioni non sono distinguibili da quelle dei principali afferenti (subcorticali) dei nuclei relè talamici sensoriali e motori. Le marcate differenze relative alla sede e al carattere dei loro rispettivi terminali suggeriscono che l’effetto sinaptico mediato dalle fibre di tipo II, che originano nel V strato, sia molto più potente di quello delle fibre di tipo I, che originano nel VI strato. Si crede che queste ultime esercitino un’azione modulatrice retrograda su specifiche informazioni sensoriali, motorie o altre ancora che attraversano i nuclei relè talamici. Le afferenze corticotalamiche di tipo II, d’altro canto, si crede siano parte di sistemi di ritrasmissione, ovvero che trasmettano informazioni da un’area corticale all’altra attraverso un relè talamico che riproietta alla seconda area [83, 191, 210]. Nei nuclei mediodorsale e pulvinar, le fibre di tipo II prevalgono e rappresentano le principali afferenze di controllo. Su questa base, Sherman e Guillery [210–212] hanno classificato questi nuclei in una categoria separata di nuclei di ordine superiore, a fronte dei nuclei di primo ordine che ricevono la principale afferenza di controllo da afferenti ascendenti specifici. In questa trattazione, i nuclei mediodorsale e pulvinar sono designati come nuclei di associazione, in quanto essi costituiscono in maniera evidente le stazioni talamiche nei sistemi di associazione cortico-corticale. 7. Come già descritto, il nucleo reticolare del talamo forma una sottile lamina neuronale che copre gran parte della superficie rostrale, laterale e ventrolaterale del talamo dorsale. I neuroni di questo nucleo sono tutti GABAergici e proiettano al talamo dorsale, dove contraggono sinapsi con le cellule talamocorticali relè [84, 195]. Il nucleo reticolare del talamo è attraversato dai fasci di fibre talamocorticali e dalle loro corrispondenti corticotalamiche. Dal momento che queste proiezioni

sono molto specifiche e disposte secondo uno schema topografico, si potrebbe affermare che ciascun nucleo talamico ha il suo settore nel nucleo reticolare del talamo. Durante il loro decorso attraverso il nucleo reticolare del talamo, le fibre talamocorticali e le fibre corticotalamiche di tipo I emettono brevi collaterali che fanno contatti sinaptici eccitatori con le cellule reticolari [23, 31, 45, 98, 150, 205], e queste riproiettano ai nuclei talamici da cui ricevono i loro afferenti, chiudendo in tal modo i circuiti retrogradi negativi. Di seguito, sono brevemente discusse le principali connessioni afferenti ed efferenti dei diversi nuclei talamici. Rappresentazioni schematiche delle efferenze talamiche sono raffigurate nelle Figure 8.3 e 8.4.

Gruppo nucleare ventrale Il gruppo ventrale dei nuclei talamici risulta costituito da tre suddivisioni principali, il nucleo ventrale anteriore (VA), il complesso nucleare ventrale laterale (VL) e il complesso ventrale posteriore (VP). Quest’ultimo convoglia impulsi dei sistemi sensoriali alle regioni corticali, mentre i nuclei più rostrali (VA, VL) ritrasmettono impulsi dal cervelletto, dalla substantia nigra e dai gangli della base. Il nucleo ventrale anteriore (VA) riceve afferenze dalla pars reticulata della substantia nigra e, in misura minore, dal segmento interno del globo pallido [95, 168]. Questo nucleo è reciprocamente connesso con i campi oculari frontali (area 8) e con la cortex prefrontale, inclusa la cortex cingolata [7, 58, 113, 138, 220]. Alcune connessioni corticotalamiche della cortex prefrontale con il nucleo ventrale anteriore sono bilaterali [57]. Il complesso nucleare ventrale laterale (VL) è suddiviso in pars anterior (VLa), pars posterior (VLp) e pars medialis (VLm). La VLa costituisce la principale sede di proiezione delle afferenze dal segmento interno del pallido [44, 75, 125, 156, 163, 198, 199]. Queste fibre danno rami collaterali diretti al nucleo centromediano (Fig. 9.1). Il VLp riceve un’imponente proiezione organizzata secondo uno schema topografico dai nuclei

8 Diencefalo: talamo dorsale

cerebellari [5, 168, 198, 199], mentre il VLm riceve fibre dalla pars reticulata della substantia nigra [32, 94]. Il VLp proietta alla cortex motoria primaria, il VLa alla cortex premotoria, inclusa l’area motoria supplementare, e il VLm in maniera piuttosto diffusa all’area premotoria e all’adiacente area prefrontale [99, 198, 206, 223]. Il complesso ventrale posteriore (VP) comprende due divisioni principali, i nuclei ventrale posterolaterale (VPL) e ventrale posteromediale (VPM), e anche il più piccolo e poco distinto nucleo ventrale posteriore inferiore (VPI). Quest’ultimo è posto inferiormente tra il VPL e il VPM. Il nucleo ventromediale posteriore (VMpo), descritto di recente [10, 19, 40] e molto discusso [38, 178, 249, 252], può essere considerato come una unità satellite del complesso VP. Il VPL e il VPM rappresentano i principali nuclei relè somatosensoriali. Il nucleo gracile e il cuneato mediale, tramite il lemnisco mediale, proiettano al VPL controlaterale, secondo uno schema organizzato, e lo stesso nucleo riceve anche le afferenze spinotalamiche dalla metà controlaterale del midollo spinale [22]. Le fibre che originano dai due terzi ventrali del nucleo principale del trigemino decussano nella parte rostrale del ponte e ascendono attraverso il lemnisco trigeminale al VPM. Un gruppo di fibre, paragonabile al fascio spinotalamico, origina dalla parte caudale del nucleo spinale del trigemino. Dopo la decussazione, queste fibre costituiscono il fascio trigeminotalamico laterale, che termina anch’esso nel VPM. Una terza proiezione afferente al VPM è rappresentata da fibre non crociate che originano dalla parte dorsale del nucleo principale del trigemino [26]. Le fibre lemniscali mediali e trigeminali terminano nel complesso VP in una serie di lamine parallele, ciascuna corrispondente a una specifica regione del corpo ma che comprende differenti modalità sensoriali lungo il suo asse anteroposteriore. Nel complesso VP, le proiezioni dei fasci spinotalamico e trigeminotalamico sono organizzate secondo uno schema somatotopico, Queste afferenze si sovrappongono alle terminazioni del lemnisco mediale [16, 17, 28, 37, 99, 105, 135, 142]. Il complesso VP è connesso in maniera reciproca con le aree 3b, 2 e 1 dell’area somatosensoriale primaria nel giro postcentrale e con l’area somatosensoriale

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secondaria nell’opercolo parietale [55, 99, 105, 129, 172, 247]. Il gruppo nucleare ventrale risulta costituito anche da raggruppamenti di cellule che rappresentano i centri relè delle proiezioni gustative e di quelle vestibolari. Le fibre gustative secondarie, che originano dalla parte rostrale del nucleo del tratto solitario, terminano nella parte mediale del VPM, che a sua volta proietta all’opercolo insulare e alla cortex orbitofrontale [99, 176]. È stato riportato che le fibre ascendenti che originano dal complesso dei nuclei vestibolari terminano nella parte rostrale del VPL, nel VLp e nel VPI [35, 127, 134, 181]. Il nucleo talamico ventromediale posteriore (VMpo), per la prima volta descritto da Craig e coll. [19, 40], è una massa cellulare di forma ellissoidale situata posteromedialmente rispetto al VPM, ventralmente al pulvinar anteriore, e rostrodorsalmente rispetto al corpo genicolato mediale (Fig. 8.2). Il nucleo è caratterizzato da un denso plesso di fibre positive per la calbindin e presenta caratteristiche ultrastrutturali tipiche dei nuclei sensoriali relè [10]. Il VMpo riceve afferenze spinotalamiche e trigeminotalamiche densamente aggregate e topograficamente organizzate dai neuroni della lamina I. È noto che gran parte, se non la totalità, di questi neuroni è specifica per la nocicezione e la termocezione [34, 39]. Il VMpo proietta alla parte posteriore dorsale della cortex insulare [40]. Craig e coll. [19, 38, 40] hanno concluso che il VMpo rappresenta un relè talamico specifico per la nocicezione e la termocezione. Comunque, è noto che le fibre della lamina I proiettano a diversi altri nuclei talamici, come il VPL, il VPM e la parte ventrocaudale del nucleo mediodorsale; pertanto, sembra probabile che il VMpo non rappresenti l’unico nucleo che convoglia le predette modalità sensoriali [60, 178, 249, 250, 252].

Gruppo nucleare anteriore e nucleo laterale dorsale Il gruppo nucleare anteriore (A) del talamo risulta costituito dai nuclei anteromediale (Am), anterodorsale (Ad) e anteroventrale (Av) [82, 222]. Questo gruppo di nuclei è accolto tra le due branche di

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

divisione anteriore della lamina midollare interna insieme al nucleo laterale dorsale (LD). Le connessioni del gruppo nucleare anteriore e del nucleo laterale dorsale con la cortex limbica sono piuttosto simili [99]. Il gruppo nucleare anteriore riceve il fascicolo mammilotalamico (di Vicq d’Azyr). Il nucleo mammillare laterale proietta bilateralmente all’Ad e il nucleo mammillare mediale all’Am e all’Av [126, 173, 237]. Non vi sono proiezioni dal corpo mammillare al nucleo laterale dorsale, che riceve una proiezione dal pretetto [184, 186]. I nuclei anteriori e il laterale dorsale sono connessi in maniera reciproca con la cortex limbica del giro cingolato, dell’area retrospleniale e del presubiculum e del parasubiculum [111, 185, 235, 239, 242]. Sebbene ciascuno dei subnuclei anteriori sia stato posto in relazione a uno speciale campo della cortex limbica [190], le loro proiezioni appaiono piuttosto diffuse e sovrapposte.

Nucleo mediodorsale

Il nucleo mediodorsale del talamo (MD), che nell’uomo è particolarmente grande, è circondato dalla lamina midollare interna con i suoi nuclei. Rostromedialmente a questo sono presenti i nuclei della linea mediana (nucleo paraventricolare, nucleo reuniens e nucleo parateniale). Il nucleo mediodorsale può essere suddiviso in una parte mediale magnocellulare (MDmc) e in una laterale parvocellulare (MDpc) [162]. Le grandi cellule poste al confine della divisione laterale del nucleo con la lamina midollare interna (pars paralaminaris) fanno parte, in realtà, del nucleo centrale laterale [99]. La parte mediale magnocellulare del nucleo mediodorsale è reciprocamente connessa con aree relative all’olfatto nelle regioni prefrontale mediale e orbitofrontale della neocortex [2, 180, 256]. Riceve fibre anche dall’amigdala laterale [1], sia per via diretta che per via indiretta, attraverso il nucleo del letto della stria terminalis [61, 204], la cortex entorinale e peririnale e la cortex del polo temporale. Le proiezioni dirette

dalla cortex olfattoria al nucleo mediodorsale [115] nei primati sono scarse [194]. La parte laterale parvocellulare del nucleo mediodorsale è connessa in maniera reciproca con il campo frontale oculare (area 8) e con l’intera cortex prefrontale [2, 58, 91, 194, 206, 225]. La parte laterale del nucleo riceve connessioni afferenti dal collicolo superiore, dalla substantia nigra, dai nuclei vestibolari e dai campi tegmentali mesencefalici [94, 124, 238]. Il nucleo mediodorsale riceve afferenze dal pallido ventrale [71, 72, 76, 194, 258]. Attraverso questa via, lo striato ventrale (nucleo accumbens) è connesso alla cortex prefrontale.

Corpo genicolato mediale

Il corpo genicolato mediale è un complesso composto di tre nuclei: ventrale (MGv), dorsale (MGd) e mediale o magnocellulare (MGm). Il MGv costituisce il principale nucleo relè della via acustica. Riceve afferenze dal nucleo centrale del collicolo inferiore e le sue proiezioni corticali sono mirate all’area acustica primaria (area 41). Il MGv e la sua area di proiezione nell’opercolo temporale hanno una rappresentazione tonotopica. Il substrato morfologico di questa rappresentazione è costituito dall’organizzazione lamellare delle fibre afferenti e dalle cellule relè descritte per la prima volta da Morest [153]. Il MGd riceve afferenze dal nucleo pericentrale del collicolo inferiore e da diverse altre strutture mesencefaliche, come il collicolo superiore e il tegmento dorsale [29, 236]. È connesso con la cortex acustica associativa nel piano temporale e nel giro temporale superiore [27, 99, 145, 217]. Il MGm riceve fibre dal collicolo inferiore e collaterali dal lemnisco mediale e dal tratto spinotalamico. Mantiene connessioni diffuse con le aree acustiche della cortex, ma anche con le circostanti aree non acustiche. Le sue fibre talamocorticali terminano prevalentemente nello strato I, ma anche negli strati III e IV [74], parimenti alle proiezioni dei nuclei intralaminari.

8 Diencefalo: talamo dorsale

Corpo genicolato laterale

Il corpo genicolato laterale rappresenta una piccola proiezione del talamo posteriore diretta rostrolateralmente (Fig. 3.19, 3.20, 7.1). Nella gran parte dei mammiferi, questo corpo risulta costituito da due nuclei separati, il genicolato laterale dorsale (LGd) e il genicolato laterale ventrale (LGv). Il LGd proietta alla cortex e rappresenta il principale nucleo relè talamico del sistema visivo. Il LGv si sviluppa dal talamo ventrale (Fig. 2.19B, 2.20B) e non proietta alla cortex. Il corpo genicolato laterale nell’uomo risulta costituito dal solo LGd. Il LGv nell’uomo è costituito da una massa cellulare separata, nota come nucleo pregenicolato. Il LGd è un nucleo laminato (Fig. 6.33). Nell’uomo risulta costituito da due lamine magnocellulari disposte ventralmente (1 e 2) e quattro lamine parvocellulari (3-6) [81]. Le lamine 1, 4 e 6 ricevono fibre dall’occhio controlaterale, le lamine 2, 3 e 5 dall’occhio ipsilaterale. Nei primati lo schema fondamentale del corpo genicolato laterale risulta costituito da due lamine magnocellulari e due parvocellulari [110]. Ciascuna di queste lamine contiene una rappresentazione completa dell’emicampo visivo controlaterale. Nell’uomo, come in altri primati, le lamine parvocellulari sono divise a costituire quattro strati parvocellulari. Di conseguenza, le rappresentazioni dell’emicampo visivo nelle lamine parvocellulari sono incomplete e complementari alle rappresentazioni delle altre lamine parvocellulari che trasportano informazioni dallo stesso occhio [36]. Oltre alle lamine magnocellulari e parvocellulari, sono state distinte anche delle lamine interposte (koniocellulari). Le loro connessioni sono trattate nel Capitolo 19. Come sarà discusso in dettaglio, le grandi cellule gangliari a ombrello della retina dei primati, da cui origina un sistema a conduzione rapida (Y-like), proiettano alle lamine magnocellulari, mentre le minuscole cellule gangliari, che fanno parte del sistema a lenta conduzione (Xlike), proiettano alle lamine parvocellulari. Il LGd è connesso reciprocamente con la cortex visiva primaria (area 17). Le fibre talamocorticali dalle lamine parvocellulari terminano nei sottostrati profondi e superficiali dello strato IV. Le lamine ma-

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gnocellulari proiettano a un sottostrato intermedio nel IV strato. In aggiunta, gli strati magnocellulari proiettano al VI strato [78, 90, 109, 169, 183, 248]. Nei primati, la parte dorsale del corpo genicolato laterale non proietta oltre l’area 17, ma nei mammiferi inferiori proietta sia all’area 17 che alla cortex visiva associativa delle aree 18 e 19 [188]. La proiezione da un occhio attraverso le appropriate lamine alla cortex visiva, nella maggior parte dei primati, è discontinua e organizzata in bande di dominanza oculare nel VI strato. Queste bande costituiscono la base delle colonne di dominanza oculare, che si estendono perpendicolarmente attraverso tutti gli strati della cortex sino alla superficie. Queste colonne, ampie circa 0,5 mm, si diramano in maniera approssimativamente parallela dalla rappresentazione del meridiano orizzontale. La loro ampiezza è costante in tutte le rappresentazioni delle parti centrali e periferiche del campo visivo [85 – 89]. La connessione tra il LGD e la cortex visiva costituisce la radiazione ottica. La sua parte ventrale risulta formata da fibre dirette a quella parte della cortex visiva posta al di sotto della scissura calcarina; questa parte rappresenta i quadranti superiori del campo visivo. Le fibre fanno una curva a direzione rostrale nella parete laterale del corno inferiore del ventricolo laterale prima di ruotare verso il lobo occipitale. Lesioni profonde del lobo temporale possono pertanto causare un’anopsia dei quadranti superiori [9]. Nella radiazione ottica, le fibre talamocorticali sono separate dalle più mediali fibre corticotalamiche [253].

Gruppo nucleare laterale

Il gruppo laterale dei nuclei talamici risulta costituito dal nucleo laterale dorsale (LD) e laterale posteriore (LP) e dal pulvinar. Le connessioni del LD sono state descritte nel paragrafo relativo al nucleo anteriore. Il pulvinar nei primati è grande e può essere suddiviso nei nuclei anteriore, mediale, laterale e inferiore [162]. I nuclei del gruppo laterale sono connessi in maniera reciproca con la grande, estesa, cortex di associazione dei lobi

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

parietale posteriore, occipitale e temporale [7, 11, 27, 30, 41, 42, 59, 70, 92, 108, 112, 136, 146, 166, 168, 207, 219, 229–232, 245, 257]. Il nucleo laterale posteriore e il pulvinar anteriore sono connessi alle aree 5 e 7 nei lobuli parietali superiore e inferiore [27]. La proiezione del nucleo laterale posteriore è rostrale rispetto a quella del pulvinar anteriore. Le proiezioni dai nuclei laterale e inferiore del pulvinar raggiungono la cortex a livello della giunzione parieto-occipitale, le aree circumstriate 18 e 19 e l’area visiva primaria (area 17). Le fibre dal pulvinar terminano nello strato I dell’area 17 e negli strati II e IV della cortex circumstriata. A queste connessioni corrispondono le proiezioni dalle cellule piramidali del V strato dell’area 17 e del VI strato della cortex circumstriata [12, 30, 41, 160, 161, 169, 183, 229, 230, 245]. La proiezione del pulvinar inferiore si distribuisce alla cortex visiva associativa inferotemporale. Il pulvinar mediale proietta al giro temporale superiore, alla parete dorsale del solco temporale superiore e al polo temporale. Inoltre, popolazioni separate di cellule nel pulvinar mediale proiettano ai campi oculari frontali [7, 92] e alle aree limbiche [8]. È stato dimostrato, in maniera inequivocabile, che il complesso LP-pulvinar riceve afferenze dai campi corticali del lobo frontale correlati alla motricità [189]. La principale afferenza subcorticale al complesso LP-pulvinar origina dalla regione visuomotrice del mesencefalo, ovvero dal collicolo superiore e dal pretetto. Le proiezioni dagli strati profondi non visivi del collicolo superiore terminano al pulvinar mediale [11, 12, 91, 131, 228]. Sono state descritte connessioni dirette dalla retina al pulvinar inferiore [77]. Sherman e Guillery [66, 210–212] hanno riportato che (a) nel complesso LP-pulvinar le proiezioni subcorticali sono molto meno numerose che quelle dirette ai nuclei relè motori e sensoriali e non si distribuiscono a tutte le parti di questo complesso e (b) le afferenze corticotalamiche di tipo II a questo complesso sono molto sviluppate e costituiscono la principale afferenza. Questi autori credono che il complesso LP-pulvinar sia ampiamente responsabile della trasmissione delle informazioni proiettate da un’area corticale a un’altra e che giochi un ruolo chiave nelle comu-

nicazioni cortico-corticali e nelle funzioni corticali superiori. Inoltre, diverse prove suggeriscono che il pulvinar svolga un ruolo importante nella salienza visiva, ovvero la capacità di discriminare gli stimoli visivi rilevanti da quelli irrilevanti [187]. A seguito di lesioni della cortex striata, la via extragenicolata dal collicolo superiore attraverso il pulvinar alle aree visive associative è responsabile della residua discriminazione visiva, come dimostrato sia in animali in condizioni sperimentali che nell’uomo [33, 208, 246].

Complesso nucleare posteriore

Il complesso posteriore dei nuclei del talamo è posto in posizione caudomediale rispetto al VP, ventrale rispetto alla porzione mediale del pulvinar rostrale e rostrodorsale rispetto al corpo genicolato mediale. Il complesso risulta costituito dai nuclei compatti, quali il limitans (L) e il sopragenicolato (Sg), e da un nucleo posteriore (Po) a struttura più diffusa (Fig. 8.2). Tutti questi nuclei proiettano alla cortex retroinsulare che circonda S2 e all’adiacente cortex insulare [27, 104, 155]. Questa struttura nel complesso riceve afferenze subcorticali dal collicolo superiore [73], dal collicolo inferiore [120, 151, 236], dal lemnisco mediale [21] e dai tratti spinotalamico e trigeminotalamico [22, 24, 140, 143, 179]. La maggior parte dei nuclei del complesso posteriore è multimodale, e nessuno sembra avere quella specificità organizzativa di un tipico nucleo relè sensoriale [99]. La parte mediale del nucleo posteriore riceve numerose terminazioni di fibre spinotalamiche [22], e una certa parte dei suoi neuroni rispondono a stimoli nocivi [4, 171].

Nuclei intralaminari e della linea mediana

I nuclei talamici intralaminari sono rappresentati da gruppi rostrali e caudali. I primi comprendono il nucleo centrale mediale (CeM), il paracentrale (Pc) e il centrale laterale (CL). Il gruppo caudale annovera il nucleo centromediano (CM) e il

8 Diencefalo: talamo dorsale

parafascicolare (Pf). I nuclei della linea mediana sono rappresentati dal nucleo parateniale (Pt), il paraventricolare (Pv) e il reuniens (Re). Nell’uomo, e nei primati in genere, il nucleo centromediano è di grandi dimensioni (Figg. 6.35, 6.36), ma i nuclei della linea mediana sono piccoli e difficili da definire [99]. I nuclei intralaminari e della linea mediana nell’insieme sono indicati come nuclei talamici non specifici. Sino a tempi recenti, in generale si credeva che questi nuclei proiettassero diffusamente alla cortex cerebrale senza rispettare i confini tra le diverse aree. Tuttavia, studi condotti con moderne tecniche anatomiche con l’utilizzo di traccianti [62, 234] hanno evidenziato che gran parte dei singoli nuclei proietta preferibilmente a specifiche aree corticali e che esiste scarsa sovrapposizione tra i diversi campi di proiezione di specifici nuclei intralaminari/della linea mediana (I/Mi) adiacenti. Malgrado queste recenti acquisizioni, esiste ancora una certa giustificazione per il mantenimento della comune denominazione di “nuclei non specifici” [130]: a. Invece di ricevere una notevole afferenza da una distinta fonte, come accade per i nuclei relè specifici, i nuclei I/Mi ricevono afferenze convergenti da numerose diverse aree. b. Le loro proiezioni corticali, sebbene meno diffuse di quanto precedentemente immaginato, mancano della precisione topografica dei nuclei di relè specifici. c. Mentre i nuclei di relè specifici sono reciprocamente connessi a piccoli settori del nucleo reticolare talamico, i nuclei I/Mi sono innervati da ampie proiezioni di questo nucleo. Un’importante caratteristica condivisa da tutti i nuclei I/Mi è che essi proiettano alla cortex e allo striato. Inoltre, le aree sedi delle proiezioni talamocorticali e talamostriatali di un dato nucleo sono tra loro connesse attraverso le proiezioni corticostriatali [62]. I nuclei intralaminari ricevono proiezioni ascendenti dal grigio spinale, in particolare dalle lamine VII e VIII [209] e da una gran numero di nuclei del tronco encefalico, come il nucleo spinale del trigemino, i nuclei vestibolari mediale e laterale, varie parti della formazione reticolare, particolarmente il nucleo cuneiforme del mesencefalo, il complesso nucleare parabrachiale, gli strati profondi del collicolo superiore, diversi nuclei pretettali e il noradre-

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nergico locus coeruleus, il (principale) nucleo serotoninergico dorsale del rafe, e i nuclei colinergici peduncolopontino e laterodorsale tegmentale [20, 25, 26, 49, 53, 73, 128, 141, 157, 193, 201, 215, 216, 222, 254]. Studi recenti condotti nel ratto [116–119] hanno mostrato che singoli nuclei intralaminari ricevono differenti combinazioni di afferenze dai diversi nuclei del tronco encefalico. Le proiezioni dalle lamine VII e VIII del grigio spinale e le corrispondenti parti del nucleo spinale del trigemino terminano principalmente nei nuclei intralaminari rostrali. Queste proiezioni e i corrispondenti centri talamici costituiscono parte di un sistema algico mediale, coinvolto negli aspetti affettivo-emozionali del dolore [209, 240]. (Le fibre che formano il sistema algico laterale originano dalle lamine I e V del corno spinale dorsale e dalle corrispondenti zone del nucleo spinale del trigemino, e proiettano precipuamente al complesso ventrale posteriore del talamo. Questo sistema, incluse le sue proiezioni corticali alla SI, è coinvolto nella trasmissione degli aspetti sensorialidiscriminanti del dolore [251].) Insieme con le proiezioni dai nuclei noradrenergici, serotoninergici e colinergici del tronco encefalico, le fibre reticolotalamiche formano un sistema ascendente non specifico coinvolto nella regolazione degli stati generali dell’encefalo, come il sonno, la veglia, l’attenzione e l’allerta. I nuclei intralaminari rostrali rappresentano le maggiori sedi di proiezione dei nuclei cerebellari [6, 79, 218, 226], mentre i nuclei intralaminari caudali ricevono una densa proiezione dal segmento interno del globo pallido [114, 125, 158, 163, 164]. Quest’ultima afferenza risulta costituita principalmente di collaterali di fibre pallidali che terminano nel nucleo ventrale laterale del talamo (Fig. 9.1). Come già riferito, tutti i nuclei intralaminari proiettano sia allo striato che alla cortex cerebrale. In questi nuclei sono state descritte cellule da cui originano assoni che si ramificano e proiettano sia alla cortex che allo striato, ma secondo la maggior parte degli autori questi elementi sono rari, e i diversi nuclei sono costituiti da popolazioni nettamente segregate di cellule che proiettano allo striato e di cellule che proiettano alla cortex [132, 133, 196, 197, 203]. La proiezione talamostriata è stata per la prima volta dimostrata in sezioni di encefalo umano [241] e in seguito in animali speri-

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mentali [47, 48, 159, 174, 175]. Nel gatto, entrambi i gruppi rostrale e caudale proiettano a tutto lo striato secondo uno schema di sovrapposizione [139, 192]. Studi condotti nei primati [50, 51, 54, 122, 133, 165, 196, 197] hanno evidenziato che le proiezioni dei diversi nuclei intralaminari tendono a convergere su specifici componenti o settori dello striato. Pertanto, il CM invia un’imponente proiezione a una regione del putamen modulata da fibre corticostriatali che provengono da aree motorie e sensoriali primarie, mentre il Pf proietta specificamente a settori del nucleo caudato caratterizzati da afferenze che provengono da aree di associazione [132, 133, 196, 197]. Le proiezioni corticali dei nuclei intralaminari sono piuttosto diffuse, ma ciascuno di questi nuclei sembra avere un settore regionale di dominanza [13, 62, 80, 106, 147, 148, 234]. La cortex associativa parietale anteriore (area 5) costituisce una delle maggiori sedi di proiezione delle efferenze che originano dai nuclei intralaminari rostrali, e questi nuclei proiettano anche alla cortex cingolata, a quella entorinale e, in maniera rada, a quella prefrontale. Il CM e il CL proiettano principalmente alla cortex motoria primaria [108, 123, 124, 132, 133, 139, 170, 222]. Le fibre corticotalamiche corrispondono in maniera reciproca alle proiezioni intralaminari-corticali [132]. I nuclei talamici della linea mediana ricevono afferenze da numerosi centri subcorticali, tra cui la formazione reticolare del tronco encefalico e il noradrenergico locus coeruleus, il nucleo dorsale del rafe principalmente serotoninergico, il nucleo tegmentale laterodorsale colinergico, i nuclei parabrachiali, il grigio periacqueduttale mesencefalico, l’ipotalamo e il nucleo del letto della stria terminalis [117, 234]. I nuclei della linea mediana proiettano sia allo striato che alla cortex cerebrale ma, a differenza di quanto visto per i nuclei intralaminari, le efferenze dei nuclei della linea mediana sono dirette principalmente alla cortex e in misura minore allo striato. Le efferenze corticali dei nuclei della linea mediana sono principalmente dirette alla cortex cingolata anteriore, alla cortex entorinale e al subiculum [3, 96, 241, 242]; queste proiezioni corticali sono reciproche. Le efferenze subcorticali dei nuclei della linea mediana proiettano al nucleo accumbens, alle adiacenti regioni dello striato ventrale e al complesso amigdaloideo [14, 56, 63, 144, 224].

Classicamente, i nuclei intralaminari e della linea mediana sono stati considerati come costituenti del talamo non specifico, coinvolto nella modulazione dell’attività corticale durante il sonno, l’allerta, l’attenzione selettiva e la nocicezione. Van der Werf e coll. [234] recentemente hanno riesaminato le connessioni afferenti ed efferenti dei singoli nuclei intralaminari e della linea mediana. Combinando questi dati relativi alle connessioni con risultati di studi funzionali e clinici, hanno proposto che nel complesso, ovvero funzionando in maniera concertata, questi nuclei giocano un importante ruolo nell’allerta e nell’attenzione, ma certi gruppi o raggruppamenti di essi espletano funzioni più specifiche nell’ambito di questo globale dominio funzionale. Pertanto, hanno suggerito che i nuclei della linea mediana (a esclusione del nucleo reuniens) sono coinvolti nel controllo delle funzioni viscerolimbiche, i nuclei intralaminari rostrali nelle funzioni cognitive, e i nuclei intralaminari caudali nelle funzioni limbiche motorie.

Aspetti funzionali

1. Il talamo dorsale è spesso considerato come la strada di accesso alla cortex. Questa affermazione è corretta in quanto esso costituisce la principale, anche se non la sola, via attraverso cui l’attività dei neuroni sottocorticali, che modula la cortex cerebrale, passa per il talamo. Gli impulsi che trasportano informazioni da tutti gli organi di senso, eccetto quello dell’olfatto, terminano in particolari nuclei talamici, da dove sono proiettati a specifiche aree corticali da parte delle cellule relè talamiche (Fig. 8.5 A). Lo stesso vale per informazioni di altre parti dell’encefalo, come il cervelletto o i gangli della base, che non possono essere etichettati come sensoriali. Comunque, va rimarcato che nel talamo il flusso di informazioni dirette alla cortex non è passivamente ritrasmesso, ma è anche soggetto a complesse influenze che modulano il segnale [210, 212–214]. Come raffigurato in maniera schematica nella Figura 8.5 B, in associazione alle afferenze regolatrici sensoriali o le afferenze intrinseche, le cellule relè talamiche ricevono:

8 Diencefalo: talamo dorsale

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CORTEX

N. RET. TAL.

TALAMO

Fig. 8.5 A–C. Circuiti talamici. A, Relè talamici di primo ordine, diretti da fibre afferenti sensoriali. B, Relè di primo ordine, cui è sommato l’apparato modulatore talamico. C, Relè talamici di ordine superiore, diretti da collaterali di assoni delle cellule piramidali del V strato della cortex. Elementi inibitori in rosso. Per i dettagli vedi il testo. Basata sul lavoro di Sherman e Guillery [213]. CV, CVI, cellule piramidali corticali della lamina V e lamina VI. ce, fibre corticali efferenti; dca, fibre guida afferenti corticali; dsa, fibre guida afferenti sensoriali; I, interneurone talamico; M, apparato modulatore talamico; R, neurone reticolare talamico; N. RET. TAL., nucleo reticolare talamico; ra, fibra colinergica ascendente dal tegmento mesopontino; T, neurone relè talamico; o, terminali eccitatori

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a. Afferenze glutammatergiche eccitatorie dirette, dai neuroni del VI strato della cortex b. Afferenze GABAergiche inibitorie indirette, dallo stesso strato corticale attraverso il nucleo reticolare del talamo c. Afferenze eccitatorie dal tegmento pontino superiore e dal tegmento mesencefalico inferiore, da parte di neuroni che utilizzano come neurotrasmettitori l’acetilcolina e l’ossido nitrico (queste fibre originano dal nucleo tegmentale peduncolopontino e dal nucleo tegmentale laterodorsale terminando in tutti i nuclei talamici [222]) d. Un’afferenza GABAergica inibitoria, dai neuroni dei circuiti locali talamici Entrambi i tipi di recettori ionotropici e metabotropici sono postsinaptici rispetto alle quattro afferenze modulatrici dirette alle cellule relè. L’attivazione dei recettori ionotropici produce rapidi potenziali postsinaptici con breve latenza, mentre l’attivazione dei recettori metabotropici porta a lente risposte di lunga durata. Le membrane di tutte le cellule relè talamiche hanno speciali canali per il calcio, canali del Ca2+ del tipo transiente (T). Questo tipo di canali permette ai neuroni talamici di rispondere agli stimoli eccitatori in una delle due modalità di risposta completamente diverse, denominate l’una come tonic e l’altra come burst [212, 213]. L’attività dei canali T è voltaggio dipendente. A valori dei potenziali di membrana relativamente depolarizzanti, questi canali sono inattivi e non giocano alcun ruolo nelle proprietà di scarica dei neuroni. In queste circostanze i neuroni hanno un’attività di tipo tonic. In condizione di iperpolarizzazione i canali T sono attivati, e questo dà inizio all’attività di tipo burst. Il passaggio dall’attività di tipo burst a quella di tipo tonic richiede una depolarizzazione di ampiezza e durata sufficienti, come il passaggio inverso dall’attività di tonic a quella di tipo burst necessita di un’iperpolarizzazione parimenti sostenuta. I recettori metabotropici sono particolarmente importanti nella produzione di un’iperpolarizzazione-depolarizzazione sostenuta necessaria per attivare o rispettivamente inattivare i recettori T. Attraverso questi recettori metabotropici, le afferenze modulatrici raffigurate nella Figura 8.5 B possono determinare effetti sostenuti sulla responsività generale delle cellule relè talamiche e con ciò della loro modalità di scarica.

Durante l’attività di scarica di tipo tonic, le cellule relè generano treni di potenziale d’azione, che per numero e frequenza sono strettamente dipendenti dall’intensità e dalla durata della depolarizzazione [222]. In queste condizioni l’informazione ricevuta dalle afferenze guida è trasferita in maniera quasi lineare alla cortex cerebrale. Durante l’attività di tipo burst, l’informazione inoltrata alla cortex cerebrale non è trasferita in maniera lineare e di qui l’accuratezza del messaggio ritrasmesso attraverso il talamo è compromessa. Comunque, la scarica di tipo burst produce un rapporto segnale:rumore molto più alto di quello prodotto dalla attività di tipo tonic; ciò significa che questa modalità può risultare superiore per rilevare gli stimoli [65]. Le differenze appena analizzate hanno portato al concetto che la frequenza di scarica del tipo tonic consente un’analisi più fedele e accurata del segnale, mentre l’attività di scarica del tipo burst risulta superiore nel rilevare i segnali e può essere utilizzata come una sorta di “sveglia” per stimoli nuovi e potenzialmente interessanti o pericolosi [64, 213, 214]. 2. Abbiamo visto che parti del nucleo mediodorsale del talamo e la regione del pulvinar non ricevono le loro afferenze dominanti o “guida” dalla periferia o da centri inferiori, ma piuttosto dalla stessa cortex. Queste afferenze provengono da grandi cellule piramidali del V strato della cortex, molte delle quali, e possibilmente tutte, sono collaterali di lunghi assoni discendenti diretti al tronco encefalico o al midollo spinale. Le cellule relè talamocorticali raggiunte da queste afferenze del V strato ricevono anche afferenze dal VI strato della cortex, afferenze subcorticali e proiezioni locali, che nell’insieme costituiscono parte dell’apparato modulatore talamico (Fig. 8.5 C). Si può concludere che il talamo non solo elabora l’informa–zione proveniente dalla periferia e dai centri inferiori e destinata alla cortex, ma gioca anche un ruolo potenzialmente significativo nella comunicazione corticocorticale [66, 212, 213]. Le relazioni spaziali e funzionali tra connessioni cortico-talamo-corticali e le abbondanti vie dirette cortico-corticali restano inesplorate. Comunque, poiché i neuroni piramidali del V strato sono normalmente forniti di un ricco sistema di collaterali intracorticali, sembra possibile che entrambi i sistemi di proiezione condividano “vie iniziali comuni”.

8 Diencefalo: talamo dorsale

È stato già descritto che Guillery e coll. [66, 68, 212, 213] hanno definito i nuclei talamici che ricevono le loro afferenze guida dalle vie ascendenti come relè di primo ordine (Fig. 8.5 B), e quelli che ricevono afferenze guida dal V strato della cortex come relè di ordine superiore (Fig. 8.5 C). Le loro idee sulla possibile funzione di questi relè di ordine superiore possono essere riassunte nel seguente modo: a. I lunghi assoni discendenti delle cellule del V strato sono diretti ai centri premotori e motori nella parte inferiore del tronco encefalico e nel midollo spinale, e quindi sono relativi al controllo motorio b. I collaterali talamici degli assoni del V strato inviano copie delle istruzioni motorie ai relè talamici di ordine superiore c. Queste copie delle efferenze motorie terminano nella cortex attraverso serie di circuiti corticotalamo-corticali e, di fatto, contribuiscono all’elaborazione percettiva nelle aree corticali associative (“superiori”) d. In breve, la cortex non solo elabora le afferenze sensoriali, ma controlla anche le risposte motorie. 3. Lo “status” di nuclei talamici intralaminari e della linea mediana è notevolmente cambiato durante le ultime decadi. Tradizionalmente [97, 154, 221], questi nuclei erano considerati quali centri di origine di diffuse proiezioni che si distribuivano negli strati superficiali della cortex e costituivano la stazione finale di un sistema reticolare ascendente aspecifico, che giocava un ruolo cruciale nella regolazione degli stati di veglia e di sonno. Quanto alle proiezioni corticali, è stato già riferito che Groenewegen e coll. [15, 63, 234] hanno trovato che i singoli nuclei intralaminari e della linea mediana presentano dei ristretti campi di terminazione corticale. Circa il sistema reticolare ascendente, non ci sono dubbi che la formazione reticolare del tronco encefalico eserciti una potente influenza attivatrice sull’intera cortex cerebrale. Comunque, lo stato di attivazione della cortex cerebrale non è regolato esclusivamente attraverso i nuclei intralaminari e della linea mediana, ma anche tramite numerose vie efferenti della formazione reticolare, incluse le proiezioni ai nuclei talamici specifici (Fig. 8.5 B), al nucleo reticolare del talamo [67, 69] e dirette [52] e indirette proiezioni extratalamiche alla cortex. Queste ultime fanno stazione nell’ipotalamo posteriore

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[182, 200] e nel prosencefalo basale (Fig. 10.5) [18, 46, 202].

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9 Diencefalo: talamo ventrale o subtalamo

Note introduttive............................................. Nuclei subtalamici........................................... Sistemi di fibre subtalamiche.........................

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Note introduttive

Il talamo ventrale occupa una zona relativamente stretta del diencefalo interposta tra il talamo dorsale e l’ipotalamo. I suoi principali gruppi nucleari sono rappresentati dal nucleo reticolare, dalla zona incerta, dal nucleo pregenicolato e dal corpo o nucleo subtalamico (Figg. 6.36, 6.37). È importante notare che Kahle [20] e Richter [52, 53] asseriscono che il nucleo subtalamico forma parte di una zona, subtalamica, separata. Comunque, la maggior parte degli autori non fa questa distinzione e tratta subtalamo e talamo ventrale come sinonimi. Il neurobiologo e psichiatra svizzero August Forel (1848–1931) è stato il primo ad analizzare la struttura microscopica della regione subtalamica (un termine introdotto da lui) [16]. Egli considerò questa regione come la continuazione rostrale del tegmento mesencefalico. Forel notò che la parte caudomediale della regione subtalamica è costituita da una densa trama di fibre che egli designò con la lettera H e che, più rostralmente e lateralmente, la zona incerta divide questa massa di fibre in due subcampi, uno dorsale l’altro ventrale, che egli denominò rispettivamente H1 e H2. La lettera H stava per “Haubenfeld” (Haube è il termine in lingua tedesca per tegmentum). Le tre formazioni suddette ora sono generalmente indicate come campi tegmentali H, H1 e H2 di Forel (Figg. 6.37, 6.38, 9.1). Numerose fibre che originano dai nuclei cerebellari controlaterali attraversano il campo H nel

loro percorso verso il talamo. Inoltre, come discusso in seguito, le efferenze dal globo pallido contribuiscono alla costituzione di tutti e tre i campi tegmentali. È importante notare che il termine talamo ventrale è puramente descrittivo e indica semplicemente la posizione topografica di questa suddivisione del diencefalo nello stadio adulto. Ontogeneticamente, il talamo ventrale deriva dal parencephalon anterius, un neuromero rostrale rispetto a quello da cui si sviluppa il talamo dorsale (vedi Cap. 2, Fig. 2.11). Questo significa che tutte le fibre che proiettano dal talamo dorsale al telencefalo e viceversa devono passare attraverso il parencephalon anterius. A seguito dell’enorme espansione del talamo dorsale, la parte adiacente di questo neuromero si trasforma in una sottile lamina neuronale, il nucleo reticolare del talamo. Come già discusso, questo nucleo svolge un ruolo importante nel modulare il trasferimento delle informazioni dal talamo alla cortex cerebrale (Fig. 8.5 B).

Nuclei subtalamici Il nucleo reticolare del talamo costituisce una sottile lamina neuronale che circonda le superfici rostrale, ventrale e laterale del talamo dorsale, da cui è separato per l’interposizione della lamina midollare esterna (Figg. 6.35, 6.38, 8.2). La continuità di questa lamina cellulare è interrotta a intervalli da fasci di fibre talamocorticali e corticotalamiche che lo attraversano; da qui il nome di nucleo “reticolare” [62]. Il nucleo reticolare risulta costituito da grandi elementi GABAergici inibitori, i cui assoni sono diretti esclusivamente al talamo.

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

I grandi alberi dendritici di queste cellule sono a forma di disco e occupano lo stesso piano formato dalla sottile lamina dello stesso nucleo reticolare talamico. In questo nucleo sono state descritte sinapsi dendrodendritiche e assoassoniche [48]; inoltre, ci sono prove che le cellule reticolari possano costituire sinapsi elettriche [32]. I rapporti sinaptici tra il nucleo reticolare da una parte e il talamo e la cortex dall’altra sono stati già trattati. Riassumendo: a. Gli assoni talamocorticali e corticotalamici, che attraversano il nucleo reticolare, emettono corti collaterali che fanno sinapsi con le cellule reticolari b. Un determinato nucleo talamico e la sua corrispondente area corticale hanno connessioni con la stessa regione del nucleo reticolare c. Le cellule reticolari proiettano al talamo dorsale terminando negli stessi nuclei da cui ricevono afferenze (Fig. 8.5 B). Ne consegue che il nucleo reticolare può essere diviso in settori distinti, ciascuno specificamente correlato a parti distinte della proiezione talamocorticale. È opportuno evidenziare che l’organizzazione topografica ora delineata vale solo per i nuclei talamici “specifici” [34]. Le proiezioni dal nucleo reticolare ai nuclei “non specifici” intralaminari e della linea mediana e le corrispondenti afferenze corticali al nucleo reticolare sono organizzate in maniera più sfumata rispetto a quelle relative ai nuclei specifici [26]. In aggiunta alle estese afferenze talamiche e corticali, il nucleo reticolare riceve afferenze dal globo pallido e dal telencefalo basale e da un gran numero di nuclei del tronco encefalico tra cui la substantia nigra, il collicolo superiore, il grigio periacqueduttale, il nucleo cuneiforme, il nucleo tegmentale peduncolopontino e i nuclei parabrachiali. Ciascuno di questi nuclei, è ben noto, proietta anche direttamente ai nuclei del talamo dorsale. È stato stabilito che le efferenze di ciascun nucleo del tronco dell’encefalo si distribuiscono a zone distinte del nucleo reticolare e che le proiezioni di alcuni nuclei del tronco dell’encefalo (p. es. la substantia nigra) vanno a un particolare nucleo talamico e parimenti si distribuiscono al corrispondente settore del nucleo reticolare, funzionalmente associato al nucleo talamico [26]. Nel talamo il flusso di informazioni dirette alla cortex è controllato da un complesso apparato

modulatore (Fig. 8.5 B) di cui il nucleo reticolare del talamo costituisce la parte principale. Questo apparato modulatore controlla la modalità di scarica dei neuroni di proiezione talamocorticali e pertanto il tipo di informazione trasferito dal talamo alla cortex. Come discusso nel precedente capitolo, esistono due principali modalità di scarica nel sistema talamocorticale, la modalità tonic e quella burst, e i neuroni relè talamici passano dall’una all’altra modalità in risposta a variazioni sostenute del loro potenziale di membrana. Nell’ambito di ciascuna modalità il talamo trasmette un’informazione di tipo diverso. La modalità tonic, si crede sia in relazione all’analisi dettagliata del segnale; la modalità burst, invece, al rilevamento del segnale. Le afferenze eccitatorie dalla cortex cerebrale e dal tronco dell’encefalo depolarizzano i neuroni relè talamici e quindi determinano in questi neuroni il passaggio dalla modalità di risposta burst a quella tonic; di contro, le afferenze inibitorie provenienti dal nucleo reticolare del talamo hanno un effetto iperpolarizzante, cosa che induce nei neuroni relè il passaggio dalla modalità tonic a quella burst. I modelli spaziali e temporali di queste due modalità determinano il modo di funzionare del sistema talamocorticale. Per esempio, è possibile che un gruppo di neuroni relè di un nucleo talamico nella modalità di scarica tonic crei un’attenzione focalizzata e una dettagliata analisi nella corrispondente area corticale, mentre la circostanti cellule relè sono indotte o mantenute a uno stato burst [58]. Sembra possibile che le proiezioni corticotalamiche eccitatorie del VI strato della cortex, le proiezioni eccitatorie talamoreticolari e le proiezioni inibitorie reticolotalamiche (Fig. 8.5 B), che sono tutte organizzate topograficamente, svolgano un ruolo critico nella creazione di tali meccanismi attentivi focalizzati. È importante notare che, nonostante la considerevole reciprocità globale tra il talamo dorsale e il nucleo reticolare del talamo, non esiste una stretta reciprocità tra singole cellule relè talamiche e neuroni reticolari talamici. È stato dimostrato che gli assoni dei neuroni reticolari talamici, che ricevono afferenze da una particolare cellula relè talamica, proiettano a un’area strettamente adiacente all’albero dendritico di quella cellula relè talamica [47].

9 Diencefalo: talamo ventrale o subtalamo

Evidenze fisiologiche suggeriscono che tra nuclei talamici adiacenti, funzionalmente accoppiati, esistono vie talamoreticolotalamiche bisinaptiche similari [10, 11]. Queste vie bisinaptiche locali sono probabilmente coinvolte in meccanismi di inibizione laterale o limitrofa [18]. Sebbene afferenze originate da diversi nuclei del tronco encefalico generalmente proiettino a specifici territori del nucleo reticolare talamico [26], questi afferenti sono meno circoscritti di quelli provenienti dal talamo dorsale e dalla cortex cerebrale [25]. In base a ciò, è prevedibile che abbiano azioni meno diffuse sul nucleo reticolare e, tramite questo, sulla trasmissione talamocorticale in generale [18]. Poiché tutti i neuroni del nucleo reticolare talamico sono GABAergici, è presumibile che questi elementi esercitino, tramite i loro contatti sinaptici locali, reciproche influenze inibitorie. È stato suggerito che contatti elettrici tra i neuroni reticolari consentano al nucleo di generare un’attività talamocorticale generale sincronizzata, in questo modo “chiudendo” l’accesso talamocorticale, per esempio durante il sonno [17]. Per un’analisi dettagliata di questa struttura e delle (possibili) funzioni del nucleo reticolare talamico, vedi [46]. Il nucleo pregenicolato dei primati è l’omologo del nucleo genicolato ventrale delle altre specie. Il primordio di questo nucleo è ventrale a quello del nucleo genicolato laterale dorsale (Figg. 2.19 B, 2.20 B); tuttavia, a seguito della rotazione di quest’ultimo, i rapporti topografici, nell’uomo, mutano considerevolmente durante lo sviluppo, e nell’adulto il nucleo pregenicolato sta sopra al nucleo genicolato laterale dorsale (Fig. 6.36). Il nucleo pregenicolato è un nucleo visivo, riceve dalla retina un’imponente afferenza, organizzata retinotopicamente e principalmente controlaterale. Ulteriori afferenze provengono dalle aree visive corticali (17–19), dal pretetto e dal collicolo superiore [8, 9, 63]. Il nucleo pregenicolato rappresenta anche la maggiore sede di proiezione di afferenze noradrenergiche, serotoninergiche e colinergiche dal tronco dell’encefalo [62]. Le proiezioni efferenti del nucleo pregenicolato vanno al pretetto, ai collicoli superiori e ai nuclei pontini [8, 9]. Inoltre, questo nucleo proietta, tramite fibre contenenti il neuropeptide Y, al nu-

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cleo soprachiasmatico dell’ipotalamo [19]. Il nucleo pregenicolato è partecipe dei movimenti degli occhi e della testa e nel mantenimento dei ritmi circadiani relativi alle fasi luce e oscurità [62]. La zona incerta è di norma considerata come l’estensione rostrale della formazione reticolare del tronco encefalico [24, 56, 57]. Situata nella parte caudale del diencefalo, proprio ventrale al talamo, la sua parte rostrale occupa una posizione dorsale rispetto al nucleo subtalamico, mentre la sua parte caudale è circondata ventralmente dal peduncolo cerebrale. La zona incerta è ampiamente circondata dalle efferenze pallidali che sono dirette al talamo e attraversano i campi H2, H e H1 di Forel (Fig. 9.1). Risulta costituita da gruppi cellulari disposti in maniera piuttosto rada, che lateralmente si continuano con il nucleo reticolare del talamo (Fig. 6.37). Nei primati, nella zona incerta esistono due tipi cellulari morfologicamente distinti: grandi cellule fusiformi, o cellule principali poligonali, e piccoli interneuroni rotondeggianti [34]. La zona incerta riceve afferenze dalla cortex prefrontale mediale, cingolata, somatosensoriale e motoria [41, 55, 57], dal nucleo centrale dell’amigdala [55], dalla substantia innominata [7], dal nucleo ventromediale dell’ipotalamo [28] e da diverse strutture del tronco encefalico come il collicolo superiore, il grigio periacqueduttale, la parte parvocellulare del nucleo rosso, la formazione reticolare mesencefalica, i nuclei parabrachiali mediale e laterale, i nuclei cerebellari, il complesso nucleare sensoriale del trigemino e i nuclei della colonna dorsale [27, 36, 39, 40, 55, 57, 64]. Le efferenze dalla zona incerta terminano al talamo, principalmente ai nuclei intralaminari e di associazione, a diverse aree ipotalamiche, al pretetto, al collicolo superiore, al grigio periacqueduttale, alla parte parvocellulare de nucleo rosso, alla formazione reticolare mesencefalica e rombencefalica, al nucleo peduncolopontino, al nucleo magno del rafe, al complesso olivare inferiore e al midollo spinale [27, 31, 39, 49, 50, 56, 61, 66]. Studi recenti condotti principalmente nel ratto hanno permesso di distinguere nella zona incerta quattro differenti settori – rostrale, dorsale, ventrale e caudale – ciascuno con una citoarchitettonica, un profilo immunoistochimico e uno schema di connessioni ben distinti [21, 24, 27, 34, 39, 41].

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Il settore rostrale contiene numerosi neuroni dopaminergici e serotoninergici [24]. Le cellule dopaminergiche sono state inizialmente descritte come gruppo A13 da Dahlström e Fuxe [12]; esse innervano diverse strutture come il nucleo centrale dell’amigdala, il nucleo della banda diagonale del Broca e il nucleo paraventricolare dell’ipotalamo [6, 14, 65]. Il settore dorsale riceve afferenze dalla cortex del cingolo, dal nucleo ventromediale dell’ipotalamo e da numerose strutture del tronco encefalico, mentre le sue efferenze sono dirette ai nuclei intralaminari del talamo e in basso agli stessi nuclei del tronco encefalico che ad esso proiettano [41, 49, 55]. Il settore ventrale riceve afferenze principalmente dai centri somatosensoriali, come la cortex somatosensoriale, il collicolo superiore, il complesso del trigemino e i nuclei della colonna dorsale. Le sue efferenze sono dirette principalmente ai nuclei di associazione del talamo e al collicolo superiore [21, 27, 49, 55]. Il settore ventrale contiene anche una popolazione di cellule GABAergiche che proiettano alla cortex somatosensoriale [33, 34, 44]. Una distinta massa cellulare nell’area di passaggio mesodiencefalica, nota anche come nucleo peripeduncolare, rappresenta il settore caudale della zona incerta (Fig. 6.33). È stato riportato che questo nucleo è connesso a doppio senso con diverse strutture come i gangli della base, il nucleo ventromediale dell’ipotalamo, i collicoli superiori e inferiori, i nuclei del lemnisco laterale, il grigio periacqueduttale e il nucleo cuneiforme. Sono state descritte anche proiezioni all’area ipotalamica laterale e al complesso amigdaloideo [1, 2, 22, 23, 37, 59]. È stato dimostrato che, nel ratto, la zona incerta risulta connessa con il nucleo interposito del cervelletto [40] e con la parte parvocellulare del nucleo rosso [39]. Il primo proietta densamente alla zona incerta controlaterale, principalmente alla zona mediale, distribuendosi a tutti i quattro settori citoarchitettonicamente distinti di questa struttura. Esiste anche una piccola proiezione principalmente ipsilaterale dalla zona incerta indietro al nucleo interposito. La parte parvocellulare del nucleo rosso è connessa reciprocamente con la zona incerta. L’area di terminazione della proiezione rubra corrisponde a quella del nucleo interposito. La zona incerta è stata considerata partecipe di diverse funzioni come quella visiva, quella somatosensoriale e l’elaborazione nocicettiva, l’allerta e l’attenzione,

la locomozione, l’inizio dei movimenti saccadici, nonché l’assunzione di cibo e liquidi e il comportamento sessuale [27, 34, 39, 51]. Il nucleo subtalamico di Luys o corpus Luysi è nella parte caudale del diencefalo, ventrale alla zona incerta e dorsale al braccio posteriore della capsula interna e al suo passaggio nel peduncolo cerebrale (Figg. 5.7, 5.8, 5.22). Risulta composto di cellule abbastanza grandi triangolari e poligonali (Figg. 6.33, 6.37). Il nucleo subtalamico è incardinato nei circuiti dei gangli della base, che saranno trattati nel Capitolo 14. Riceve afferenze dal segmento laterale del globo pallido [3, 4, 5, 13, 43, 45], dalla cortex del lobo frontale [29, 30, 35] e dal nucleo tegmentale peduncolopontino del mesencefalo [15, 38, 54]. Proietta ai segmenti mediale e laterale del globo pallido, al nucleo tegmentale peduncolopontino e alla parte reticolare della substantia nigra [4, 5, 42, 45, 60].

Sistemi di fibre subtalamiche Abbiamo già riportato che Forel [16] ha distinto tre campi di fibre nella regione subtalamica: il campo mediale H (noto anche come campo prerubro), il campo dorsolaterale H1 e il campo ventrolaterale H2. Separati dalla zona incerta, H1 e H2 si fondono rostromedialmente con il campo H. Grosse fibre molto mielinizzate, che originano dal segmento mediale del globo pallido (GPm), contribuiscono a formare tutti i tre campi di Forel (Fig. 9.1). Queste fibre pallidofughe costituiscono due differenti sistemi di fibre, l’ansa lenticolare e il fascicolo lenticolare. Il primo decorre medialmente lungo la superficie basale del GPm e compone una curva che avvolge la capsula interna. Le fibre del secondo sistema emergono dalla superficie dorsomediale del GPm, attraversano il braccio posteriore della capsula interna e poi passano ventromedialmente nel campo H2. Le fibre dell’ansa lenticolare e del fascicolo lenticolare si fondono nel campo H, da dove passano dorsolateralmente nel campo H1, formando parte di un altro cospicuo fascio, il fascicolo talamico. Altre componenti di questo fascio sono rappresentate dalle fibre del peduncolo cerebellare superiore e del lemnisco mediale.

9 Diencefalo: talamo ventrale o subtalamo

AM Complesso amigdaloideo al Ansa lenticolare ap Ansa peduncolare C Nucleo caudato Cl Claustro CM Nucleo centromediano del talamo Ctx Cortex cerebrale fl Fascicolo lenticolare fst Fascicolo subtalamico fth Fascicolo talamico GPl Globo pallido, segmento laterale GPm Globo pallido, segmento mediale H, H1, H2 Campi tegmentali di Forel

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ic Capsula interna ithp Peduncolo talamico inferiore Mm Parte magnocellulare del nu cleo mediodorsale del talamo ot Tratto ottico P Putamen PHC Continuum preotticoipotalamico Ppc Cortex prepiriforme STN Nucleo subtalamico VA Nucleo ventrale anteriore del talamo VL Nucleo ventrale laterale del talamo vafp Proiezione am igdalofuga ventrale ZI Zona incerta III Terzo ventricolo

Fig. 9.1. Alcuni fasci di fibre che si collegano a strutture telencefaliche e diencefaliche, rappresentate nel piano trasverso in maniera semischematica

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Come indicano i loro nomi, le fibre del fascicolo talamico vanno al talamo dorsale, dove si distribuiscono alle diverse parti del gruppo nucleare ventrale. Le fibre pallidofughe proiettano al nucleo ventrale anteriore e in maniera particolare alla parte anteriore del nucleo ventrale laterale, staccando collaterali per il nucleo centromediano. Il peduncolo cerebellare superiore, che origina dai nuclei cerebellari controlaterali, termina nella parte posteriore del nucleo ventrale laterale, mentre il nucleo ventrale posterolaterale costituisce la sede di proiezione delle fibre del lemnisco mediale. Quest’ultimo origina dai nuclei gracile e cuneato mediale controlaterali. Le fibre pallidosubtalamiche e subtalamopallidali, che attraversano la capsula interna e si incrociano con questa ad angolo retto, sono nell’insieme indicate come fascicolo subtalamico (Fig. 9.1).

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10 Diencefalo: ipotalamo

Note introduttive ............................................ Topografia e divisione.................................... Principali canali di conduzione..................... Aspetti funzionali 1: note introduttive ......... Aspetti funzionali 2: organizzazione di specifici sistemi funzionali ipotalamici .... – Ritmi circadiani ........................................... – Ciclo sonno veglia ....................................... – Risposta allo stress....................................... – Termoregolazione........................................ – Assunzione di cibo ...................................... – Sete ................................................................ – Comportamento sessuale............................ – Comportamento difensivo.......................... Aspetti funzionali 3: riepilogo e conclusioni

289 289 290 293 298 298 301 305 307 308 311 314 320 322

Note introduttive

L’ipotalamo umano è costituito da soli 4 cm3 di tessuto nervoso, pari a circa lo 0,3% del volume totale dell’encefalo adulto [151, 205]. Ciononostante, partecipa in maniera critica alla coordinazione e all’integrazione delle risposte autonomiche, endocrine e comportamentali necessarie per il mantenimento dei ritmi circadiani e circannuali, il ciclo sonno/veglia, la termoregolazione, il bilanciamento dei liquidi, degli elettroliti ed energetico, l’assunzione di cibo, il comportamento agonistico e la riproduzione.

Topografia e divisione

L'ipotalamo contiene la parte più ventrale del diencefalo, di cui costituisce il pavimento, e contribuisce a formare le pareti laterali del terzo ventricolo. Il suo confine superiore è segnato sulla superficie ventricolare da un solco poco profondo, il solco ipotalamico (Fig. 3.8). Caudalmente, l’ipota– lamo si continua gradatamente nel grigio periventricolare e tegmentale del mesencefalo. Comunque, è consuetudine definire il margine posteriore dell’ipotalamo come il piano ventrale passante caudalmente ai corpi mammillari. Questi sono due piccoli rilievi pari sulla superficie basale dell’encefalo. Il confine rostrale dell’ipotalamo corrisponde a un piano verticale diretto dal forame di Monro alla parte media del chiasma ottico. La regione preottica, che costeggia il limite rostrale del terzo ventricolo, si estende dalla lamina terminalis al confine rostrale dell’ipotalamo. Sebbene questa regione sia di origine telencefalica, strutturalmente e funzionalmente è così strettamente correlata all’ipotaamo da essere trattata insieme in questo capitolo. Durante l’ontogenesi, il pavimento dell’ipotalamo forma un processo cavo a dito di guanto, l’infundibolo o peduncolo ipofisario. Da questo processo si sviluppano due strutture, l’eminenza mediana e la neuroipofisi. La prima, situata nella parete anteriore dell’infundibolo, costituisce una zona di contatto neuroematica che rappresenta un’interfaccia funzionale tra l’ipotalamo e il lobo anteriore dell’ipofisi (vedi sotto). La neuroipofisi si sviluppa dalla parte più distale dell’infundibolo.

290

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Tabella 10.1. Il continuum preotticoipotalamico: nuclei (N) e aree (A) principali Regione preottica

Regione anteriore

N. preottico periventricolare (PePn)

Zona periventricolare N. soprachiasmatico (SCH) N. infundibolare (INF) N. paraventricolare (PVH)

N. preottico mediale (MPN)



Regione tuberale

Regione mammillare

Zona mediale

N. paraventricolare (PVH) N. ipotalamico anteriore (AHN)

A. ipotalamica posteriore (PHA) N. premammillare dorsale (PMD) N. premammillare ventrale (PMV) N. mammillare mediale (MM) N. mammillare laterale (LM) N. tuberomammillare (TM)

N. ipotalamico dorsomediale (DMH)

Zona laterale



N. tuberomammillare (TM) A. preottica laterale (LPA)

A. ipotalamica laterale (LHA) N. sopraottico(SO)

Le Gros Clark [204, 205] ha diviso il continuum preottico-ipotalamico in quattro livelli o regioni rostrocaudali, preottica, sopraottica o anteriore, tuberale e mammillare, mentre Crosby e Woodburne [72] hanno distinto tre zone organizzate in direzione mediolaterale, ovvero periventricolare, mediale e laterale (Tab. 10.1) (Figg. 6.37–6.40, 10.1). La zona periventricolare è composta di pochi strati di piccole cellule tra cui sono inframmezzati elementi neurosecretori più grandi. Questi ultimi formano un singolo complesso, la parte mediale magnocellulare del nucleo paraventricolare. Gli strati cellulari si alternano a sottili lamine di piccole fibre, perlopiù amieliniche. In aggiunta alla parte mediale del nucleo paraventricolare, i nuclei preottico periventricolare, soprachiasmatico compatto e infundibolare rappresentano nell’ipotalamo basale derivati della zona periventricolare. La zona mediale, che è relativamente cellulare, contiene un numero di masse cellulari variabilmente distinte: il nucleo preottico mediale è piuttosto compatto, il nucleo anteriore ha un aspetto più diffuso, la parte magnocellulare posteriore del nucleo paraventricolare appare precisa come i nuclei ventromediali (che, però, spesso tra loro sono scarsamente

delimitati), i nuclei premammillari dorsale e ventrale sono netti, i nuclei mammillari mediale e laterale sono distinti, mentre l’area ipotalamica posteriore ha un aspetto diffuso. La zona laterale è parzialmente separata dalla zona mediale dal fornice postcommissurale, un grosso fascio di fibre che collega la formazione ippocampale al corpo mammillare (Figg. 6.38, 10.1). La zona laterale contiene il nucleo sopraottico magnocellulare e neurosecretorio, ma gran parte del suo territorio è occupata dalla diffusa area preottica laterale e dall’area ipotalamica laterale. Il nucleo tuberomammillare costituisce un gruppo di grandi cellule disposte in maniera piuttosto diffusa nelle regioni tuberale caudale e mammillare rostrale. Esso forma parte della zona ipotalamica mediale, ma si estende alquanto lateralmente nella zona laterale. Il nucleo tuberomammillare contiene una cospicua popolazione di neuroni istaminergici (vedi Fig. 10.5).

Principali canali di conduzione L’ipotalamo forma parte del sistema limbico maggiore, un’entità funzionale discussa nell’ultimo capitolo di questo testo.

10 Diencefalo: ipotalamo

È sufficiente qui ricordare che questa struttura si estende in tutto l’encefalo e che l’ipotalamo è inserito tra le sue parti telencefalica rostrale e mesencefalica caudale e rombencefalica. La regione del setto, l’ippocampo e il complesso amigdaloideo rappresentano maggiori componenti della parte telencefalica del sistema limbico maggiore, mentre la sua parte caudale comprende il grigio centrale del mesencefalo, i nuclei parabrachiali, del tratto solitario e del rafe, e un insieme di masse cellulari citoarchitettonicamente scarsamente definite note come paracore laterale. Diversi sistemi di fibre ipotalamiche, tra cui le vie ipotalamo-ipofisarie, il fascio prosencefalico mediale, il fascicolo longitudinale dorsale di Schütz, il fascio mammillotalamico, il fornice, il fascicolo mammillare principale e il peduncolo mammillare, formano parte dei circuiti del sistema limbico maggiore. Le vie ipotalamo-ipofisarie sono raffigurate nella Figura 10.1. I nuclei magnocellulari dell’ipotalamo anteriore, ovvero i nuclei sopraottico e paraventricolare (magnocellulare), proiettano assoni che discendono attraverso il peduncolo infundibolare al lobo posteriore dell’ipofisi. Questi assoni, che insieme costituiscono il tratto sopraottico-paraventricolo-ipofisario, trasportano gocciole lipidiche contenenti gli ormoni ossitocina e vasopressina sino al lobo posteriore dell’ipofisi o neuroipofisi, dove sono secreti direttamente nel torrente ematico. Le cellule del nucleo infundibolare sono coinvolte nel controllo della secrezione degli ormoni dell’ipofisi anteriore mediante ormoni regolatori che stimolano o inibiscono il rilascio degli ormoni prodotti dall’ipofisi. Ciascun ormone ipofisario ha il suo corrispondente ormone regolatore. Questi ormoni regolatori passano dal nucleo infundibolare lungo gli assoni dei suoi neuroni all’eminenza mediana, dove sono rilasciati dai terminali assonici nei capillari del sistema portale ipofisario. Questo sistema costituisce una stazione vascolare tra l’infundibolo e l’adenoipofisi. È ben noto che l’eminenza mediana, un cospicuo organo neuroematico posto nella parete anteriore del peduncolo infundibolare, oltre agli assoni dei neuroni del nucleo infundibolare, riceve anche fibre neurosecretorie da diversi altri centri, come la parte parvocellulare del nucleo paraventricolare e il nucleo settale mediale. Il fascicolo mediale del telencefalo o fascicolo prosencefalico mediale (MFB) può essere considerato la via longitudinale centrale del continuum limbico prosen-

291

cefalo-mesencefalico. È un insieme di fibre perlopiù sottili, assemblate in maniera lassa, che si estendono dall’area settale al tegmento del mesencefalo. Il MFB attraversa l’area preottica-ipotalamica laterale, i cui neuroni diffusi costituiscono nell’insieme il nucleo del letto del fascio prosencefalico mediale. Questo fascio è molto complesso: comprende infatti un gran numero di connessioni ascendenti e discendenti brevi e lunghe [257, 403, 405, 406]. Nell’area di transizione tra diencefalo e mesencefalo, le fibre del MFB si riorganizzano in una radice mediale più piccola e una laterale più grande [153, 169, 253]. La radice mediale grossomodo mantiene l’orientamento sagittale della traiettoria che il fascio assume nell’ipotalamo e passa attraverso le parti mediali delle aree tegmentali del mesencefalo e del rombencefalo, proprio adiacente ai nuclei del rafe. La radice mediale contiene fibre discendenti, attraverso le quali diversi centri ipotalamici proiettano ai nuclei del rafe e alla parte adiacente della formazione reticolare mediale [153, 253], e anche fibre che ascendono dai nuclei del rafe all’ipotalamo laterale, da dove si distribuiscono a diversi centri diencefalici e telencefalici (vedi Cap. 22 sui sistemi reticolare e monoaminergico). La radice laterale delle fibre dal MFB al tronco encefalico curva lateralmente e caudalmente sul margine dorsale della substantia nigra in una posizione tegmentale ventrolaterale immediatamente caudale alla substantia nigra; a questo livello effettua una curva a direzione dorsomediale per discendere attraverso l’area tegmentale centrale e giungere al campo tegmentale laterale del ponte e del midollo allungato (bulbo). Questa radice contiene fibre discendenti dal nucleo centrale dell’amigdala [162, 279, 390], dal nucleo del letto della stria terminalis [160, 390], e da diverse aree ipotalamiche [153, 169, 214, 306]. Queste fibre discendenti terminano in diversi centri del tronco encefalico, tra cui meritano di essere ricordati la substantia nigra (pars compacta), i nuclei parabrachiali, il locus coeruleus, il nucleo subcoeruleus, i gruppi noradrenergici A1, A2 e A5, l’area reticolare ventrolaterale superficiale e il complesso dorsale del vago. Molte di queste proiezioni discendenti del MFB sono contraccambiate da corrispondenti proiezioni ascendenti [405, 406]. Infatti, il MFB costituisce la principale connessione ascendente e discendente tra il prosencefalo e il tronco dell’encefalo.

292

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

1 Colonna del fornice 2 Nucleo paraventricolare 3 Area ipotalamica laterale 4 Nucleo ipotalamico posteriore 5 Area tegmentale ventrale 6 Nucleo preottico mediale 7 Nucleo ipotalamico anteriore 8 Nucleo dorsomediale 9 Nucleo ventromediale 10 Fascicolo mammillare principale 11 Corpo mammillare 12 Nucleo preottico laterale 13 Nucleo sopraottico

14 Nucleo soprachiasmatico 15 Nucleo infundibolare 16 Arteria ipofisaria superiore (destra) 17 Infundibolo 18 Pars infundibolare 19 Pars distale Lobo anteriore dell’ipofisi 20 Pars intermedia 21 Lobo posteriore dell’ipofisi 22 Seno intercavernoso posteriore 23 Seno intercavernoso anteriore 24 Arteria ipofisaria inferiore (sinistra) 25 Arteria ipofisaria inferiore (destra)

Fig. 10.1. Nuclei ipotalamici e rapporti tra l’ipotalamo e l’ipofisi (4 ×)

}

10 Diencefalo: ipotalamo

Il fascicolo longitudinale dorsale di Schütz o sistema delle fibre periventricolari [309, 349], come il fascicolo mediale prosencefalico, è un sistema composito costituito da sottili fibre ascendenti e discendenti. Questo fascicolo si estende dalla parte posteriore dell’ipotalamo alla parte caudale del midollo allungato (bulbo) e occupa una posizione periventricolare per il suo intero decorso. Rostralmente le sue fibre entrano a far parte del sistema periventricolare ipotalamico. Nella letteratura datata [73, 254] è riportato che gran parte delle proiezioni ascendenti e discendenti contenute nel fascicolo longitudinale dorsale è sinapticamente interrotta sia nel grigio centrale del mesencefalo che nel nucleo tegmentale dorsale di Gudden. Più recentemente, tuttavia, è stato stabilito che sostanziali contingenti di fibre passano direttamente dal prosencefalo ai centri autonomici della parte inferiore del midollo allungato e sono presenti anche più in basso [129, 292, 312]. Il fornice è un grande e compatto fascio a forma di arco che origina dalla formazione ippocampale e proietta alla regione del setto e all’ipotalamo. Il suo tratto finale decorre come colonna del fornice nella parete dell’ipotalamo e termina per gran parte nei corpi mammillari (Figg. 6.38–6.40) [194, 225, 226, 327, 364]. Il fascicolo mammillare principale, che contiene le efferenze dei nuclei mammillari, costituisce un grande e compatto fascio che corre dorsalmente per un breve tratto e poi si divide in due componenti, il grande tratto mammillotalamico e il piccolo tratto mammillotegmentale (Fig. 10.1). Il tratto mammillotalamico, diretto al nucleo anteriore del talamo, forma parte del circuito di Papez. Il tratto mammillotegmentale curva caudalmente nel tegmento del mesencefalo per distribuirsi al nucleo tegmentale dorsale e al nucleo reticolare del tegmento pontino di Bechterew [74, 291]. Il peduncolo mammillare riceve fibre dai nuclei centrale superiore e tegmentale dorsale e dall’area tegmentale ventrale. Il peduncolo decorre ventralmente e ascende lungo la superficie ventrale del mesencefalo sino al corpo mammillare, dove termina gran parte delle sue fibre. Alcune di queste si associano al fascicolo prosencefalico mediale e si distribuiscono al setto e alla zona preottico-ipotalamica laterale [244, 255]. Nel ratto, le proiezioni al corpo

293

mammillare dalle tre masse cellulari suddette sono organizzate topograficamente [9, 326]. Una sinossi delle principali connessioni afferenti ed efferenti dell’ipotalamo è riportata nelle Tabelle 10.2 e 10.3 e nelle relative Figure 10.2 e 10.3.

Aspetti funzionali 1: note introduttive L’ipotalamo partecipa in maniera determinante alla regolazione delle funzioni endocrine, al controllo delle reazioni autonomiche, e alla generazione di modelli comportamentali fondamentali. Le funzioni endocrine sono regolate attraverso le vie ipotalamo-ipofisarie descritte in precedenza. Le cellule di origine di queste vie possono essere considerate motoneuroni neuroendocrini che rappresentano la via finale comune per le influenze neurali centrali sulla secrezione ormonale dai lobi anteriore e posteriore dell’ipofisi [252, 361]. Diversi centri ipotalamici esercitano influenze regolatrici sui neuroni autonomici pregangliari del tronco encefalico e del midollo spinale (Fig. 10.3). Perciò il nucleo paraventricolare, considerato come “master controller of the autonomic system” [209], proietta direttamente al nucleo motore dorsale del vago, al nucleo ambiguo e alle colonne cellulari pregangliari toracica (simpatica) e sacrale (parasimpatica) [308, 360]. Questa proiezione mostra una distinta differenziazione funzionale, in quanto gruppi selezionati di neuroni paraventricolari proiettano a specifici neuroni pregangliari [343]. Proiezioni indirette dal nucleo paraventricolare ai centri efferenti simpatici e parasimpatici si interrompono a contrarre sinapsi nei nuclei autonomici premotori come il gruppo cellulare noradrenergico A5 e il midollo allungato ventrale. Oltre al nucleo paraventricolare, anche il nucleo dorsomediale e l’area ipotalamica laterale forniscono connessioni discendenti ai nuclei autonomici della parte inferiore del tronco encefalico e del midollo spinale [209, 360].

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Tabella 10.2. Afferenze ipotalamiche. Per le abbreviazioni dei termini, vedi Tabella 10.1 Origine Neocortex (N), diverse aree compresa la prefrontale, la cingolata, la prelimbica, l’infralimbica Cortex ippocampale subiculare (SUB) Nucleo settale laterale (LS) Complesso amigdaloideo (AM) Nucleo del letto della stria terminalis (BST) Nucleo accumbens (ACB) Retina (R) Grigio periacqueduttale (PAG) Nucleo parabrachiale (PB) Rafe serotoninergico dorsale (DR) e centrale superiore (CS) nuclei Gruppi cellulari noradrenergici A1, A2, A5, A6 (locus coeruleus), A7 Gruppi cellulari adrenergici C1, C2 Nucleo del tratto solitario (NTS) Area reticolare ventrolaterale superficiale: “midollo allungato (bulbo)ventrolaterale” (VLM) Nucleo spinale del trigemino, parte caudale (SPVc) Lamine X, V, e I del midollo spinale

}

Aree di distribuzione AHN, VMH, PHA, MM, LHA MM, ML, LPA, LHA MPN, AHN, VMH, PMV MPN, AHN, VMH, PMV, LHA LPA, PVH, SO, DMH, LHA LHA SCH MPN, AHN, VMH, DMH, PHA, LHA MPN, PVH, VMH, DMH, PHA, SCH, LHA MPN, LPA, AHN, PVH, LHA MPN, PVH, SO, PHA, LHA PVH, SO PVH, DMH, LHA PVH, SO

Bibliografia [2, 9, 109, 206, 263, 290, 327, 386] [250, 270, 327, 386] [2, 270, 294] [195, 251, 254]

SCH, PVH, DMH, PHA, LHA

[49, 50, 51, 52, 67]

[91, 92, 386] [118, 121, 387] [82, 242, 338] [2, 57, 218, 386] [2, 112, 200, 280, 311, 386] [2, 256], [256] [319] [63, 64, 292] [65, 77, 223]

10 Diencefalo: ipotalamo

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Fig. 10.2. Principali connessioni afferenti dell’ipotalamo. fnx, fornice; st, stria terminalis; vafp, via amigdalofuga ventrale. Per altre abbreviazioni, vedi Tabella 10.2

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Tabella 10.3. Efferenze ipotalamiche. Per le abbreviazioni, vedi Tabella 10.1 Origine LHA, PHA

Aree di distribuzione Intera neocortex (N)

PHA

Ippocampo: giro dentato (DG), corno di Ammone (CA) Nucleo settale laterale (LS) Nucleo settale mediale (MS) Complesso amigdaloideo (AM) Nucleo del letto della stria terminalis (BST) Nucleo della banda (NDB) Substantia innominata (SI) Talamo: nuclei della linea mediana (MI) e mediodorsale (MD) Eminenza mediana (ME) Neuroipofisi (NH) Zona incerta (ZI) Grigio periacqueduttale (PAG)

MPN, AHN, VMH, PMV LHA VMH, PMV, LHA VMH, PMV LPA, LHA VMH, LHA MPN, AHN, VMH, LHA INF SO, PVN MPN, VMH MPN, DMH, VMH, PMD, LHA PVH, LHA PVH, PHA, LHA

MPN, DMH MPN, PMV, PHA, LPA, LHA VMH MPN PVH, DMH LHA AHN, PVH, PHA, LHA PVH, DMH, LHA

Nuclei parabrachiali (PB) Complesso dorsale del vago: Nucleo del tratto solitario (NTS), area postrema (AP), e nucleo motore dorsale del nervo vago (DMX) Area tegmentale ventrale (VTA) Rafe dorsale (DR) e centrale superiore (CS) nuclei Formazione reticolare mesencefalica (MRF) Regione locomotrice mesencefalica (MLR) Locus coeruleus (A6) Formazione reticolare rombencefalica (RRF) Area reticolare ventrolaterale superficiale: midollo allungato (bulbo) ventrolaterale (VLM) Lamine I e X del midollo spinale, colonna intermediolaterale (IML)

Bibliografia [185, 188, 277, 290, 296, 307] [122, 300, 307, 421] [15, 55, 70, 138, 315, 335] [286, 358] [12, 55, 307, 315] [55, 196] [358] [315] [296, 298, 315] [135, 373] [166] [196, 371] [30, 297, 298, 384, 416] [107, 298, 393] [168, 312, 404]

[15, 99, 297, 371] [55] [153, 169, 314, 323] [15, 371] [18, 297] [153, 169, 314, 323] [84] [127, 166, 288, 414]

10 Diencefalo: ipotalamo

Fig. 10.3. Principali connessioni efferenti dell’ipotalamo. Per abbreviazioni, vedi Tabella 10.3.

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Il classico lavoro di Hess e Brügger [145] e altri ha mostrato che, stimolando elettricamente differenti siti ipotalamici, si possono evocare caratteristiche risposte comportamentali. I neuroni somatomotori coinvolti in queste risposte sono attivati attraverso vie multisinaptiche che fanno stazione in diverse strutture, tra cui la zona incerta, il nucleo tegmentale peduncolopontino e la formazione reticolare (Fig. 10.3). Nell’ipotalamo, queste risposte somatomotorie sono integrate con le risposte endocrine e autonomiche nella produzione di comportamenti motivati o finalizzati che possono essere divisi in due grandi classi, una relativa principalmente alla sopravvivenza dell’individuo e l’altra alla sopravvivenza della specie nella sua interezza [361]. I comportamenti termoregolatori, ingestivi, difensivi e aggressivi appartengono alla prima classe, i comportamenti sessuali e parentali alla seconda. Nella sezione successiva saranno discussi i substrati morfologici di cinque comportamenti motivati: la termoregolazione, l’assunzione di cibo, l’assunzione di liquidi, il comportamento sessuale e il comportamento difensivo. Questa trattazione sarà preceduta da una breve descrizione dei circuiti neurali che sono alla base di tre importanti funzioni generali dell’ipotalamo: i ritmi circadiani, la veglia e il sonno, e la risposta allo stress. Per un’ampia rassegna dell’istologia funzionale e la neuropatologia dell’ipotalamo umano, facciamo riferimento ai recenti lavori di Swaab [350–354].

Aspetti funzionali 2: organizzazione di specifici sistemi funzionali ipotalamici Ritmi circadiani Il piccolo nucleo soprachiasmatico (SCH), posto nella parte rostroventrale dell’ipotalamo (Fig. 10.1), è considerato il maggior segnatempo dell’encefalo e per questo in grado di coordinare un ampio spettro di ritmi circadiani endocrini, fisiologici e comportamentali (Fig. 10.4) [151, 152, 350, 351]. Questo nucleo nelle sezioni encefaliche non è distinguibile con la normale tecnica di colorazione secondo Nissl, ma può essere chiaramente messo in evidenza con tecniche di immunocitochimica volte a identificare diversi neuropeptidi. Le po-

polazioni neuronali presenti sono immunoreattive per la vasopressina (VP), il vasoactive intestinal peptide (VIP), il neuropeptide-Y (NPY) e la neurotensin (NT), ciascuno dei quali presenta una particolare organizzazione spaziale. In aggiunta, nel SCH sono state rilevate la somatostatin, la galanin e la preproenkephalin [351]. Singoli neuroni SCH isolati sono in grado di generare oscillazioni circadiani della loro attività elettrica e di secrezione [68]. Di recente è stato dimostrato che le cellule SCH sono unite da sinapsi elettriche; ciò consente la sincronizzazione dell’attività neurale ed è indispensabile per il mantenimento dei ritmi circadiani responsabili del comportamento [211]. Le nostre conoscenze relative alle connessioni delle fibre del SCH si fondano principalmente su studi condotti sui roditori [31, 35, 119, 237, 238, 241, 341, 363, 412, 413], recentemente ampliati da una serie di estesi studi sull’encefalo umano [78, 79, 81–83]; in questi studi sono state utilizzate tecniche immunoistochimiche e procedure di “tracing” su materiale postmortem recentemente sviluppate [80]. Lo stesso SCH genera ritmi biologici con una periodicità di circa 24 h [37, 236]. Questi ritmi endogeni del SCH sono aggiustati quotidianamente (ritarati) al ciclo ambientale luce/buio attraverso una proiezione diretta dalla retina al SCH nota come tratto retinoipotalamico [82, 176, 207, 240, 241, 338]. Nei roditori [338], come anche nell’uomo [82], questo tratto termina nella parte ventrale del SCH. Nel ratto è stato dimostrato che il tratto retinoipotalamico origina da un distinto sottogruppo di cellule gangliari retiniche [242] che coesprimono come neurotrasmettitori il glutammato e il pituitary adenylatecyclase-activating polypeptide (PACAP) [130].

10 Diencefalo: ipotalamo

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Fig. 10.4. Le vie responsabili della mediazione dell’informazione fotoperiodica. ac, commissura anteriore; DMH, nucleo ipotalamico dorsomediale; inf, infundibolo; LHA, area ipotalamica laterale; LS, nucleo laterale del setto; MPN, nucleo preottico mediale; PFC, cortex prefrontale; PHA, area ipotalamica posteriore; PVH, nucleo ipotalamico paraventricolare; PVT, nucleo paraventricolare del talamo; rht, tratto retinoipotalamico; SCH, nucleo soprachiasmatico; SPZ, zona subparaventricolare; VMH, nucleo ipotalamico ventromediale; IIn, IIIn, nervi cranici; 1, 2, etc. vie trattate nel testo

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Studi sperimentali hanno mostrato che nel ratto il SCH, oltre alla afferenza retinica, riceve afferenze da diverse altre fonti, tra cui la fogliola intergenicolata (l’omologo del nucleo pregenicolato dei primati), il pretetto, i nuclei del rafe mesencefalico, il nucleo ipotalamico ventromediale, l’area ipotalamica posteriore, il setto laterale, il subiculum ventrale, la cortex infralimbica e il nucleo paraventricolare del talamo [133, 174, 182, 233, 238, 239, 335, 370]. Queste afferenze dirette al SCH sono organizzate topograficamente [238]. La fogliola intergenicolata, i nuclei del rafe mesencefalico e il pretetto, che ricevono tutti afferenze dalla retina, come il tratto retinoipotalamico, proiettano principalmente alla parte ventrale del SCH. Queste strutture formano stazioni relè sulle vie indirette per il cui tramite l’afferenza luminosa dalla retina perviene al SCH. A eccezione del nucleo paraventricolare del talamo, i restanti nuclei proiettano principalmente alla parte dorsale del SCH, mentre le efferenze talamiche paraventricolari sembra si distribuiscano uniformemente a tutto il SCH. Diverse prove fanno ipotizzare che i neuroni dei diversi nuclei che proiettano al SCH, compresi il nucleo settale laterale, il nucleo ipotalamico ventromediale, l’area ipotalamica posteriore e il nucleo paraventricolare del talamo, utilizzino come principale neurotrasmettitore un aminoacido eccitatore [237]. Il SCH, ovvero il pacemaker circadiano, esercita un controllo sul ciclo sonno-veglia e risulta coinvolto anche nella regolazione di numerosi processi endocrini e comportamentali. I circuiti che mediano queste influenze sono raffigurati schematicamente nella Figura 10.4. (Le vie indicate da frecce continue sono state stabilite nell’uomo [1, 81–83] e nei roditori [46, 62, 161, 180, 245, 380, 384, 409, 413]; le vie indicate da frecce tratteggiate sono state descritte solo in studi sperimentali condotti su roditori). I numeri utilizzati nella successiva sinossi corrispondono a quelli della Figura 10.4. 1. La parte rostroventrale del nucleo ipotalamico paraventricolare (PVH) riceve una proiezione diretta dal SCH incrementata da proiezioni indirette attraverso la zona subparaventricolare (SPZ) e il nucleo ipotalamico dorsomediale (DMH). La zona subparaventricolare non è citoarchitettoni-

camente chiaramente delimitata dal circostante grigio ipotalamico; comunque, è caratterizzata da una densa rete di fibre contenenti vasopressina (VP) e vasoactive intestinal polypeptide (VIP) provenienti dal SCH [79]. Anche il DMH riceve una proiezione principale dal SCH, composta principalmente da fibre VIP [62, 79, 81]. La parte rostroventrale del PVH, su cui convergono le proiezioni dirette e indirette del SCH, contiene numerosi neuroni che sintetizzano e secernono VP e corticotropin-releasing hormone. Pertanto, sembra probabile che il SCH influenzi, attraverso queste proiezioni, la secrezione di questi ormoni. 2. Numerosi neuroni nel PVH e nel DMH hanno lunghi assoni discendenti diretti ai centri autonomici del tronco encefalico e del midollo spinale [166, 213, 366, 380]. Queste fibre costituiscono parte delle proiezioni attraverso cui il SCH controlla la secrezione della melatonina dalla ghiandola pineale [203, 377] e influenza la secrezione dei glucocorticoidi dalla cortex surrenale [47] e del glucagone e dell’insulina dal pancreas [45]. La proiezione alla pineale comprende neuroni simpatici pregangliari della parte rostrale della colonna intermediolaterale del midollo spinale e neuroni postgangliari del ganglio cervicale superiore. La proiezione al surrene sembra essere costituita da efferenze del SCH contenenti VIP o VP, fibre contenenti ossitocina provenienti dalla divisione autonomica del PVH e neuroni della colonna intermediolaterale del midollo spinale [47]. Le vie tramite cui il SCH modula la secrezione degli ormoni pancreatici sono costituite da una proiezione simpatica che corrisponde a quella diretta al surrene e da una proiezione parasimpatica attraverso il PVH e il nucleo motore dorsale del vago [45]. Le vie multisinaptiche che collegano il SCH con la pineale, il surrene e il pancreas sono state definite con approccio sperimentale mediante l’utilizzo di traccianti virali transneurali retrogradi. Il SCH può utilizzare la grande via composta da DMH-PVH anche per esercitare un controllo sui centri autonomici; ci sono prove che, nell’encefalo umano, le fibre contenenti VP proiettano dalla parte dorsale del PVH al locus coeruleus, ai nuclei parabrachiali, al nucleo del tratto solitario e all’area postrema [78, 107, 392, 393].

10 Diencefalo: ipotalamo

3. Studi sperimentali condotti sui roditori hanno mostrato che il DMH è collegato in maniera reciproca con il nucleo ipotalamico ventromediale (VMH) e con l’area ipotalamica laterale [212, 313, 314, 378, 379, 384]. È noto che questo complesso di centri interconnessi è coinvolto nella regolazione dell’assunzione di cibo. È possibile che il SCH influenzi questa funzione attraverso la sua proiezione al DMH. 4. Il nucleo preottico mediale (MPN) sembra giochi un ruolo, oltre che in altre funzioni, nel controllo del comportamento riproduttivo e nella regolazione della temperatura corporea; una proiezione diretta dal SCH al MPN indica che queste funzioni possono essere influenzate anche dal SCH. 5. Un recente studio condotto con traccianti virali [372] ha mostrato che, nel ratto, attraverso un relè sito nel nucleo paraventricolare del talamo (PVT), il SCH proietta alla cortex prefrontale mediale. È stato suggerito [372] che questa proiezione moduli funzioni cerebrali superiori come attenzione e memoria di lavoro. 6. È stato ben stabilito che l’oscillatore circadiano esercita una considerevole influenza regolatrice sul sonno e sulla veglia [69, 190]. Le basi morfologiche per questa influenza possono essere costituite da due vie che connettono il SCH con le strutture che fanno parte dei circuiti nervosi alla base del ciclo sonnoveglia (questo circuito è complesso e sarà analizzato in seguito). La prima di queste due vie è composta da fibre che proiettano dal SCH a due gruppi di neuroni dell’ipotalamo posteriore, uno che produce hypocretin e l’altro che produce melanin-concentrating hormone; questa proiezione è stata dimostrata sia nel ratto che nell’uomo [2]. La seconda via, indiretta, collega il SCH con il locus coeruleus noradrenergico. Questa via è sinapticamente interrotta nel DMH [18]. È molto importante notare che il DMH proietta anche fibre principalmente GABAergiche al nucleo preottico ventrolaterale, un centro ipnoinduttore [62]. Prove fisiologiche hanno di recente dimostrato che il pacemaker circadiano centrale che regola il ciclo sonnoveglia riceve anche informazioni retrograde relative allo specifico stato del sonno [88]. Comunque, la via anatomica che è alla base di questo circuito retrogrado è da chiarire.

301

Ciclo sonno veglia

I circuiti che sono alla base della regolazione del sonno, della veglia e dello stato di allerta comprendono le seguenti strutture chiave (Fig. 10.5) [120, 149, 266, 316, 348]: a. Due gruppi di cellule, i nuclei tegmentale laterodorsale (LDT) e tegmentale peduncolopontino (PPT), entrambi disposti nel tegmento del mesencefalo caudale e nella parte rostrale del ponte. Questi nuclei contengono numerosi neuroni che utilizzano come neurotrasmettitore l’acetilcolina. I neuroni colinergici del PPT sono nell’insieme designati come CH5, quelli del LDT come CH6 [230, 231]. L’attività dei neuroni di LDT-PPT varia nei diversi stati del comportamento. Questi neuroni scaricano rapidamente nello stato di veglia, ma la loro attività varia in maniera marcata durante il sonno. È importante notare che, periodicamente durante la notte, l’uomo entra in uno stato di sonno “attivo” caratterizzato da rapidi movimenti oculari (da cui la denominazione di sonno REM, Rapid Eye Movements) e calo del tono muscolare, a eccezione di quello dei muscoli responsabili della respirazione; al contrario del sonno normale, o “inattivo” o generalmente designato come sonno non-REM (NREM). Durante questa fase i neuroni LDT-PPT sono inattivi, ma durante il sonno REM risultano anche più attivi che durante la veglia [316]. b. Neuroni noradrenergici raggruppati nel locus coeruleus (LC) e nel tegmento pontino rostrale (Fig. 6.28). È stato mostrato che sono più attivi durante la veglia, meno attivi durante il sonno NREM e silenti durante il sonno REM [108]. c. Neuroni serotoninergici mesencefalici dei nuclei del rafe dorsale (DR) e centrale superiore (CS). Mostrano un tipo di attività molto simile a quella delle cellule del LC [316]. d. Gruppo di cellule istaminergiche raggruppate nel nucleo tuberomammillare (TMN) a livello dell’ipotalamo posteriore [5, 120, 267, 411]. Contengono, oltre all’istamina, numerosi altri neurotrasmettitori e modulatori, incluso GABA, galanin e substance P [4, 192, 208]. Registrazioni dirette dei neuroni del TMN hanno mostrato che la loro attività aumenta durante la veglia e l’attenzione, è bassa durante il sonno NREM, e assente durante il sonno REM [120, 191, 316]. È ben noto che nell’uomo lesioni dell’ipotalamo posteriore a seguito di infezioni virali, infarti locali o tumori possono provocare prolungati stati di ipersonnia [134].

302

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Fig. 10.5. Circuiti responsabili della regolazione del sonno, dell’allerta e della veglia. AAS, sistema ascendente dello stato di allerta; BT, telencefalo basale; cl, gruppo concentrato di neuroni nel VLPO; CS, nucleo centrale superiore; DR, nucleo dorsale del rafe; e, estensione diffusa del VLPO; LC, locus coeruleus; LDT, nucleo tegmentale laterodorsale; N, neocortex; PFG, gruppo perifornicale; PPT, nucleo tegmentale peduncolopontino; S, centro attivatore del sonno; THAL, talamo; TMN, nucleo tuberomammillare; VLPO, area preottica ventrolaterale; W, centro attivatore della veglia

10 Diencefalo: ipotalamo

Quindi, sia prove cliniche che sperimentali indicano che una regione (W) che attiva la veglia ha sede nell’ipotalamo posteriore. e. Un gruppo di neuroni organizzati in maniera diffusa nella regione intermedia dell’ipotalamo caratterizzata dalla presenza del neuropeptide orexin (noto anche come hypocretin) [87, 304, 348]. Poiché queste cellule più o meno circondano il fornice, sono nell’insieme indicate come gruppo perifornicale (PFG). Vi sono prove che nell’uomo [258, 272, 381] e nel topo [5] la degenerazione o l’agenesia dei neuroni ipotalamici orexinergici causino narcolessia. In questa patologia, gli individui mostrano sonnolenza durante il giorno e vanno incontro in maniera improvvisa ad accessi di sonno REM. Nel ratto, tra i neuroni perifornicali sembra che il 53% aumenti la frequenza di scarica sia durante lo stato di veglia che durante la fase di sonno REM, ma questa attività si abbassa durante la fase di sonno NREM; un ulteriore 38% dei neuroni di quest’area sembra essere attivo solo durante la fase di veglia [7]. f. Sherin e coll. [324] hanno di recente descritto nel ratto un centro attivatore del sonno nell’area preottica ventrolaterale (VLPO). Durante la fase di sonno NREM, quest’area sembra attivare il gene a espressione precoce (immediate-early gene) c-fos, a indicare un aumento dell’attività metabolica in questo stato comportamentale. I neuroni in quest’area producono GABA e il peptide inibitore galanina [325]. Un corrispondente gruppo di cellule contenenti galanin è stato identificato nelle scimmie e nell’uomo [316]. Il VLPO comprende un denso gruppo di neuroni (VLPO cluster o cl) circondato da una più diffusa estensione del nucleo (extended VLPO o VLPO e) [324, 325]. Registrazioni elettrofisiologiche hanno identificato, nel ratto, neuroni attivi per il sonno nella regione VLPO [374]. Nell’uomo, un centro attivatore del sonno (S) nell’area preottica e nell’adiacente area telencefalica basale è stato ipotizzato più di 70 anni fa da von Economo [407, 408] sulla base di osservazioni cliniche e patologiche in alcuni pazienti affetti da encefalite virale (vedi, comunque, [6]). g. Gruppi di neuroni colinergici sono presenti nel nucleo settale mediale (Ch1), nel nucleo della banda diagonale (Ch2, 3), e nel complesso basale nucleo della substantia innominata (Ch4)

303

(Figg. 6.38–6.40) [137, 229–231, 269, 310]. Questi neuroni nell’insieme costituiscono il telencefalo basale colinergico (BT). È stato dimostrato che sono particolarmente sensibili a stimoli nuovi e motivazionali [417]. Fibre ascendenti dai gruppi cellulari mesopontini colinergici (LDT, PPT), noradrenergici (LC) e serotoninergici (DR, CS) e da altre parti della formazione reticolare costituiscono insieme il sistema ascendente di allerta (AAS). Questo sistema, a livello della giunzione tra mesencefalo e diencefalo, si divide in due rami maggiori. Il ramo dorsale comprende numerose fibre colinergiche provenienti dal LDT e dal PPT, e si dirige al talamo e al nucleo reticolare del talamo [95, 126, 330]. È stato già sottolineato che queste fibre colinergiche contribuiscono alla costituzione dell’apparato modulatore talamico (Fig. 8.5 B), e la loro influenza è considerata cruciale nell’attivazione della trasmissione talamocorticale [342]. Il ramo ventrale del sistema ascendente di allerta, che risulta costituito fondamentalmente da fibre serotoninergiche e noradrenergiche, penetra nell’ipotalamo e, decorrendo in direzione rostrale nell’ambito del fascicolo prosencefalico mediale, raggiunge il telencefalo mediobasale. Durante questo percorso attraverso l’ipotalamo, le fibre noradrenergiche e serotoninergiche del ramo ventrale si associano alle fibre istaminergiche che provengono dal TMN, alle fibre orexinergiche che originano dal PFG e in ultimo rostralmente a numerosi assoni del BT colinergico. Tutti questi componenti innervano vaste regioni del prosencefalo, compresa la neocortex (N); l’innervazione neocorticale da parte di questi componenti è comunemente designata come “diffusa”. Tuttavia, è noto che queste fibre inequivocabilmente si distribuiscono preferenzialmente a determinate regioni e lamine. Pertanto, ci si può attendere che ciascun componente influenzi, in modo strettamente chimico-specifico, l’elaborazione dell’informazione nella cortex [108]. Un’analisi dettagliata dei meccanismi noti e ipotizzati alla base della regolazione degli stati comportamentali relativi alla veglia, al sonno NREM e al sonno REM va oltre lo scopo del presente lavoro (per specifiche rassegne, vedi [149, 266]). Qui noi ci limitiamo a pochi salienti e ben accertati aspetti di questa regolazione.

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

a. Il sistema ascendente dorsale di allerta e i componenti noradrenergici, serotoninergici, istaminergici e colinergici del BT del sistema ventrale di allerta cospirano nel promuovere lo stato cerebrale attivo proprio della veglia, mentre il VLPO gioca un ruolo cruciale nell’inizio e nel mantenimento del sonno NREM. b. Il sistema colinergico mesopontino, composto dal LDT e dal PPT, agisce da solo nel favorire lo stato attivato di sonno REM. Ci sono prove che di norma il LC noradrenergico e il DR serotoninergico e il CS sono tonicamente attivi e inibiscono il sistema colinergico mesopontino. Tuttavia, all’inizio del sonno REM, i neuroni noradrenergici e serotoninergici sono inibiti da elementi GABAergici locali, che causano la disinibizione dei neuroni colinergici. Pertanto, liberati dalla inibizione mediata dalle monoammine, questi neuroni scaricano rapidamente durante il sonno REM [215, 259, 260, 303]. Da dove provenga l’attivazione dei neuroni GABAergici coinvolti non è noto. c. Esistono relazioni reciproche tra il centro attivatore del sonno, il VLPO e i centri attivatori della veglia dell’ipotalamo posteriore (TMN) e del tronco encefalico (LC, DR, CS). Il VLPO è innervato da terminali noradrenergici originati dal LC, assoni serotoninergici dal DR e dal CS e afferenze istaminergiche dal TMN [61]. I neuromodulatori che attivano la veglia, la noradrenalina e la serotonina, inibiscono i neuroni del VLPO [113]. Questi neuroni non rispondono all’istamina, ma i neuroni istaminergici del TMN contengono anche GABA e galanin, che possono inibire il VLPO [5]. Il VLPO proietta fibre discendenti ai diversi componenti del sistema ascendente di allerta [98, 114, 316, 325]. I neuroni strettamente addensati del sottogruppo del VLPO (cl) innervano densamente i soma dei neuroni del TMN, mentre quelli della parte diffusa, l’extended VLPO (e), innervano in maniera meno densa il DRN, il CS e il LC [325, 339, 422]. Poiché i neuroni del VLPO sintetizzano GABA e galanin, le loro proiezioni discendenti sembrano essere inibitorie. Pertanto esiste, tra il VLPO attivatore del sonno e i centri monoaminergici dell’ipotalamo caudale e del tronco encefalico attivatori della veglia, un’interazione inibitoria reciproca. Saper e coll. [316] hanno proposto che questa organizzazione rappresenti la base dinamica

per un modello di “bistabilità” nella regolazione sonno-veglia: “Quando i neuroni del VLPO scaricano rapidamente durante il sonno, essi inibiscono i gruppi di cellule monoaminergiche, tramite cui disinibiscono e rinforzano la loro stessa potenzialità di scarica. Parimenti, quando i neuroni monoaminergici scaricano ad alta frequenza durante la veglia, essi inibiscono il VLPO, e pertanto disinibiscono la loro attività” ([316], p. 728). d. È stato già riportato che la degenerazione dei neuroni perifornicali orexinergici causa narcolessia, un disturbo caratterizzato da due sintomi principali, l’eccessiva sonnolenza diurna e gli improvvisi passaggi dallo stato di veglia allo stato di sonno REM. Studi condotti con tecniche immunoistochimiche [165, 243, 271] hanno evidenziato che i neuroni contenenti orexin hanno un’estesa ramificazione assonale che, tra le diverse sedi, innerva tutti i componenti del sistema ascendente di allerta, ovvero il BT colinergico, il TMN istaminergico, il DR e il CS serotoninergici e in maniera particolarmente densa, il LC noradrenergico. Poiché l’orexin, come è stato dimostrato, esercita un’azione eccitatoria su questi centri [29, 40, 43, 96], sembra plausibile che questo neuropeptide aiuti a mantenere la veglia aumentando l’attività del sistema ascendente di allerta [316], prevenendo così, infine, i passaggi dalla veglia al sonno come accade nella narcolessia. Il secondo sintomo importante della narcolessia, gli improvvisi accessi di sonno REM, risulta più difficile da spiegare. Comunque, sembra probabile che il LC, l’efferenza noradrenergica che favorisce lo stato di allerta corticale della veglia ma si oppone all’attivazione associata al REM, sia fortemente coinvolto. Questo gruppo di cellule, come riportato, è densamente innervato da fibre orexinergiche e proietta fibre inibitorie ai neuroni del complesso LDY-PPT che generano il REM [165]. Una complicazione è però data dal fatto che questo complesso riceve anche proiezioni orexinergiche dirette. Per ulteriori dettagli sulle interazioni dei neuroni orexinergici con le altre strutture coinvolte nella regolazione della veglia e del sonno, vedi [186, 266, 316, 348]. È caratteristico il fatto che i neuroni orexinergici non solo giocano un ruolo nella regolazione degli stati di allerta, ma influenzano anche l’assunzione di cibo e il metabolismo energetico [304, 318, 348].

10 Diencefalo: ipotalamo

Risposta allo stress Il cosiddetto asse ipotalamo-ipofisi-surrenalico (HPA) gioca un ruolo cruciale nelle risposte allo stress (Fig. 10.6). I suoi elementi costitutivi sono: a. Neuroni parvocellulari del nucleo ipotalamico paraventricolare (PVH), che producono il corticotropin-releasing hormone (CRH). Nel ratto, le cellule che producono il CRH hanno sede in un distinto subnucleo del PVH, ma nell’uomo sono diffuse in tutto il nucleo [283]. b. Cellule corticotrope nell’ipofisi anteriore (APG), che producono l’ormone adrenocorticotropo (ACTH). c. Elementi della cortex surrenalica (AC), che producono i cosiddetti ormoni dello stress, ovvero i glucocorticoidi (GCS), corticosterone e cortisolo. Questi ormoni steroidei hanno un’ampia gamma di effetti, dall’aumento della pressione ematica e dei livelli di glicemia alla soppressione delle risposte infiammatoria e immunitaria. La maggior parte dei neuroni che producono il CRH nel PVH proietta alla zona di contatto neuroematico nell’eminenza mediana (ME). Pervenendo all’adenoipofisi attraverso la circolazione portale ipotalamo-ipofisaria, il CRH stimola la secrezione dell’ACTH dalle cellule corticotrope; a sua volta, l’ACTH stimola il rilascio di glucocorticoidi surrenalici. Studi condotti principalmente nei roditori [360] hanno evidenziato che le cellule che producono CRH nel PVH ricevono i seguenti tipi di afferenze: a. Fibre afferenti dei nervi glossofaringeo e vago che terminano nel nucleo del tratto solitario (NST). L’informazione viscerosensoriale trasportata da queste fibre è ritrasmessa alle cellule CRH da una proiezione diretta solitarioipotalamica. b. Afferenze dal complesso parabrachiale (PB), dal locus coeruleus noradrenergico (LC) e dai gruppi A1 e A2, e dai gruppi adrenergici C1 e C2. Dal momento che tutti questi gruppi cellulari ricevono afferenze dal nucleo del tratto solitario, le loro proiezioni efferenti possono anche costituire la trasmissione dell’informazione viscerosensoriale alle cellule CRH.

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c. Proiezioni dal grigio periacqueduttale (PAG) che possono inoltrare informazioni somatosensoriali, in particolare nocicettive. d. Fibre dall’organo subfornicale (SFO), che trasmettono informazioni dei segnali chimici originati dal sangue. e. Efferenze dalla maggior parte delle altre regioni ipotalamiche, che convergono sulle cellule CRH. Queste fibre costituiscono il substrato morfologico delle relazioni esistenti tra le varie funzioni ipotalamiche. Perciò, è noto che l’attività dell’asse HPA è fortemente influenzata dallo “Zeitgeber” (ndt. segnatempo) soprachiasmatico e che i diversi comportamenti motivati sono spesso accompagnati dallo stress. f. Numerosi neuroni dei circuiti locali circondano il PVH. Sono presenti elementi eccitatori glutammatergici, come anche inibitori GABAergici, ed entrambi i tipi di cellule contraggono sinapsi con le cellule CRH [21, 38, 75, 144, 234, 299, 376]. g. Tre tipiche strutture limbiche, ovvero la cortex cingolata (CING), la formazione ippocampale (HF) e il complesso amigdaloideo (AM), proiettano al PVH. Attraverso queste strutture, informazioni estremamente elaborate relative all’ambiente esterno e interno sono inoltrate al PVH. Queste strutture, per esempio, sono coinvolte nel decidere quale stimolo, sulla base dell’esperienza, debba essere interpretato come stressante. La proiezione proveniente dall’amigdala si interrompe sinapticamente nel nucleo del letto della stria terminalis (BST), mentre quelle originate dall’ippocampo fanno relè nel setto (S) e nel BST [76]. Le strutture e le connessioni ora descritte sono nell’insieme descritte come i “forebrain arms” del sistema dello stress [222]. È importante notare che nessun componente di queste parti (con la possibile eccezione del BST) contrae un contatto monosinaptico diretto con le cellule CRH. Tutte esercitano la loro influenza su questi elementi neurosecretori attraverso gruppi locali di interneuroni prima descritti [21, 144]. L’ippocampo esercita un effetto tonico e prevalentemente inibitore sui neuroni CRH [140-142], mentre un’influenza stimolatrice su questi elementi è attribuita all’amigdala [10]. La risposta allo stress non è confinata all’attività dell’asse HPA, ma coinvolge anche risposte

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Fig. 10.6. I circuiti responsabili della risposta allo stress. A1, A2, gruppi cellulari noradrenergici; AC, cortex surrenale; AM, amigdala; APG, adenoipofisi; BST, nucleo del letto della stria terminalis; CING, cortex cingolata; CRH, corticotropin-releasing hormone; GCS, glucocorticoidi; HF, formazione ippocampale; LC, locus coeruleus; ME, eminenza mediana; NST, nucleo del tratto solitario; PAG, grigio periacqueduttale; PB, nuclei parabrachiali; PVH, nucleo ipotalamico paraventricolare; S, nuclei del setto; SFO, organo subfornicale

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autonomiche e comportamentali. Il CRH è coinvolto in maniera cruciale nel coordinare queste risposte [265]. I neuroni parvocellulari che sintetizzano il CRH nel PVH inviano proiezioni discendenti alla parte inferiore del tronco dell’encefalo e al midollo spinale e possono a giusta ragione mediare le risposte autonomiche. L’encefalo costituisce un importante obiettivo degli ormoni prodotti ai differenti livelli dell’asse HPA. I corticosteroidi surrenalici esercitano un effetto retroattivo negativo selettivo sulla sintesi del CRH nel PVH e sull’ippocampo [101], una regione particolarmente ricca in recettori corticosteroidei. Sinora sono stati identificati due differenti tipi di recettori del CRH, CRH-R1 e CRH-R2, che mostrano una distribuzione nell’encefalo distinta, anche se sovrapposta. Nella scimmia rhesus, sono stati riscontrati nella neocortex, nella formazione dell’ippocampo e nell’amigdala entrambi i tipi [305]. Di recente è stato dimostrato che l’interazione del CRH con i recettori tipo CRH-R1 nelle regioni limbiche del prosencefalo modula il comportamento ansioso (ovvero un componente comportamentale della risposta allo stress) e che quest’effetto è indipendente dall’attività del sistema HPA. Va detto che lo stress e la disfunzione dei circuiti neuronali CRH, associata allo stress, sono stati coinvolti nello sviluppo di specifici disordini psichiatrici, come la depressione maggiore e i disordini d’ansia [10, 222]. Nella depressione maggiore si rileva un sostenuto aumento dell’attività del CRH; in particolare, il numero totale dei neuroni CRH dei pazienti affetti da depressione maggiore sembra essere quattro volte maggiore rispetto ai controlli [284, 285]. Il nucleo soprachiasmatico (SCH) modula l’attività dell’asse HPA attraverso una via bisinaptica in cui i neuroni del SCH fanno sinapsi con i neuroni del nucleo ipotalamico dorsomediale che sono presinaptici rispetto ai neuroni CRF del PVH [48, 62]. Termoregolazione Nei mammiferi è essenziale, per il funzionamento dell’organismo, che la temperatura corporea resti costante. Gli organismi regolano la temperatura attraverso due meccanismi, uno relativo alla disper-

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sione del calore e l’altro alla sua produzione e conservazione. L’aumento della temperatura ambientale induce perdita di calore attraverso la vasodilatazione cutanea, la sudorazione e una riduzione della produzione di calore. Quando la temperatura ambientale cala, viene prodotto un aumento di calore attraverso il meccanismo del brivido e la dissipazione del calore viene ridotta tramite la vasocostrizione a livello cutaneo. Una lunga esposizione al freddo aumenta il rilascio di tiroxina, che aumenta la temperatura corporea stimolando il metabolismo tissutale. Il continuum preottico-ipotalamico gioca un ruolo prominente nella termoregolazione. Prove fisiologiche e cliniche suggeriscono la presenza di centri di controllo rostrali e caudali. Il centro termoregolatore rostrale è situato nell’area ipotalamica preottica anteriore (POAH) e contiene numerosi neuroni sensibili all’aumento della temperatura ematica. Molti di questi elementi termosensibili rispondono anche alla temperatura cutanea [39]. La stimolazione della POAH determina vasodilatazione cutanea e sudorazione; l’area presenta anche aumentati livelli dell’attività di c-fos in conseguenza dell’ipertermia [320]. L’ipertermia, l’ipotermia e la poichilotermia possono verificarsi per un danno a carico della POAH a seguito di infarto, trauma o intervento chirurgico [352]. Il centro termoregolatore caudale è situato nell’area ipotalamica posteriore, un’area insensibile alle variazioni termiche in quanto non contiene neuroni che rispondono al caldo o al freddo. Tuttavia, la stimolazione elettrica o chimica prodotta a questo livello può indurre brivido, vasocostrizione e aumento della produzione di calore metabolico [385]. Grandi lesioni a livello dell’ipotalamo posteriore possono alterare la produzione di calore, comportando la comparsa di poichilotermia [352]. Riguardo agli specifici circuiti responsabili dei processi di termoregolazione le conoscenze sono scarse. Sembra plausibile che l’informazione proveniente dai termocettori cutanei sia trasferita da fibre che appartengono alla componente spinotalamica del sistema anterolaterale e dall’equivalente trigeminale. L’esposizione al freddo porta alla secrezione di thyreotropin-releasing hormone (TRH), che attiva la tiroide. Nell’uomo le cellule secernenti il TRH sono concentrate nella parte dorsocaudale del nucleo

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paraventricolare [106]. Le afferenze coinvolte nelle reazioni di queste cellule alla temperatura non sono note; lo stesso vale per le afferenze ai neuroni somatomotori coinvolti nel fenomeno del brivido. Nell’uomo la temperatura corporea, che è mantenuta a circa 37°C, va incontro a fluttuazioni diurne, scendendo a un valore minimo durante il sonno. Il nucleo soprachiasmatico (SCH) è responsabile di queste variazioni circadiane della temperatura [249] e probabilmente influenza il sistema della termoregolazione attraverso le sue proiezioni all’ipotalamo anteroventrale [82]. Per quanto concerne i circuiti centrali coinvolti nelle risposte termoregolatrici autonomiche, sono diverse le proiezioni dirette e indirette che collegano l’ipotalamo con gruppi cellulari pregangliari simpatici e parasimpatici nella parte inferiore del tronco encefalico e nel midollo spinale. Tutte queste proiezioni possono mediare gli impulsi della termoregolazione. Nel ratto è stata descritta una via indiretta che collega la regione preottica con la colonna spinale intermediolaterale. Questa via si interrompe nel grigio periacqueduttale e nei nuclei del rafe del midollo allungato (bulbo) e gioca un ruolo principale nella termoregolazione [58, 143, 210, 246, 426]. Assunzione di cibo I classici studi condotti nei ratti negli anni ‘40 e ‘50 hanno rivelato che grandi lesioni elettrolitiche bilaterali prodotte nella regione del nucleo ipotalamico ventromediale (VMH) producono iperfagia e obesità [146], mentre le lesioni condotte allo stesso livello nell’area ipotalamica laterale (LHA) causano afagia [14]. Inoltre, la stimolazione elettrica della LHA sembra provochi un aumento dell’assunzione di cibo, mentre la stimolazione della VMH sembra inibire l’assunzione di cibo [13, 90]. Nel complesso questi risultati fornirono i fondamenti per sviluppare l’ipotesi dei due centri, secondo la quale il VMH contiene il “centro della sazietà, mentre il LHA contiene un reciproco “centro della fame” [14, 136, 340]. Recentemente, diverse osservazioni hanno sollevato notevoli dubbi su questa ipotesi. Infatti, è stato dimostrato che lesioni ristrette esclusivamente al VMH non portano all’obesità, mentre lesioni leggermente più dorsali, che comprendono il nucleo paraventricolare (PVH), sembrano essere efficaci [115]. Inoltre, diverse prove

suggeriscono che l’afagia che segue a lesioni della LHA sia dovuta al danno delle fibre che passano attraverso il fascio prosencefalico mediale, piuttosto che alla distruzione di specifiche popolazioni di neuroni della LHA [344, 386]. Infine, è stato dimostrato che le connessioni tra i due centri di controllo dell’assunzione del cibo sono scarsamente sviluppate [214]. Pertanto, la base neuroanatomica per le modificazioni del comportamento alimentare indotte da lesioni e stimolazioni resta sconosciuta [32, 360]. Un altro arduo problema nello studio dei circuiti centrali relativi al comportamento alimentare è che lo stimolo specifico o il segnale e lo specifico ingresso a questi circuiti restano del tutto ignoti. Recenti studi morfologici, fisiologici e molecolari hanno fornito nuove vedute sul ruolo dell’ipotalamo nella regolazione dell’assunzione di cibo e del peso corporeo. È stato dimostrato che popolazioni interagenti di neuroni peptidergici nell’ipotalamo ventromediale e nell’area ipotalamica laterale giocano un ruolo cruciale in queste regolazioni e che anche il nucleo paraventricolare è coinvolto in maniera critica. Comunque, sembra che il centro ipotalamico ventromediale della sazietà corrisponda al nucleo infundibolare (o arcuato) (INF) piuttosto che al VMH. Un importante passo avanti è stato fornito dall’identificazione del gene responsabile dell’obesità nei roditori e la caratterizzazione del suo prodotto proteico denominato leptin [425]. La leptin è un ormone, prodotto dagli adipociti, i cui livelli circolanti variano in maniera direttamente proporzionale in funzione della massa di tessuto adiposo. È stato dimostrato che la leptin circolante fornisce un segnale negativo retrogrado fisiologicamente importante nel controllo del peso corporeo, influenzando sia il comportamento alimentare che l’attività metabolica [53, 125, 268, 419]. Il nucleo infundibolare deve essere considerato la principale sede di controllo dei segnali basati sulla leptin circolante diretti all’encefalo: infatti, il nucleo rappresenta la sede di massima espressione dei recettori per la leptin e. poiché la barriera ematoencefalica è localmente assente, i neuroni costituenti il nucleo IF sono direttamente raggiungibili dagli ormoni circolanti [100, 123]. Recenti conoscenze relative ai mediatori e alle vie neurali coinvolte nella diffusione all’encefalo degli effetti indotti dalla leptin possono essere riassunti nel seguente modo (Fig. 10.7 A) [105, 318, 348].

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ai centri autonomici

Fig. 10.7 A, B. Vie e gruppi cellulari coinvolti nella regolazione dell’assunzione di cibo. A Efferenze del nucleo infundibolare (INF). I neuroni Leptin-sensibili di questo nucleo proiettano al nucleo ipotalamico paraventricolare (PVH), al nucleo ipotalamico dorsomediale (DMH), e a gruppi di neuroni orexinergici e contenenti melaninconcentrating hormone nel nucleo perifornicale (PFA) e nelle aree ipotalamiche laterali (LHA). ME, eminenza mediana. B Efferenze e aree di distribuzione delle popolazioni cellulari orexinergiche dell’ipotalamo. Sono riportati solo i campi terminali più rappresentativi (basata su [243, 388]). A5, gruppo cellulare noradrenergico pontino; BST, nucleo del letto della stria terminalis; CS, nucleo centrale superiore; DR, nucleo dorsale del rafe; HY, ipotalamo; LC, locus coeruleus; LDT, nucleo tegmentale laterodorsale; N, neocortex; NDB, nucleo della banda diagonale di Broca; NST, nucleo del tratto solitario; PAG, grigio periacqueduttale; PB, nucleo parabrachiale; PPT, nucleo tegmentale peduncolopontino; PVT, nucleo paraventricolare del talamo; RM, nucleo magno del rafe; RRF, formazione reticolare rombencefalica; S, nuclei del setto; SI, substantia innominata; SNc, substantia nigra, pars compacta; SPC, midollo spinale; ZI, zona incerta. U, cellule contenenti α-MSH, S, cellule contenenti AgRP + NPA; {, cellule contenenti MCH; Q, cellule contenenti orexin/hypocretin

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1. I neuroni sensibili alla leptin nel nucleo infundibolare formano due popolazioni di neuroni peptidergici, l’uno esprime il neuropeptide Y (NPY) e la agouti-related protein (AgRP), l’altro esprime αmelanocyte-stimulating hormone (α-MSH) [3, 59, 228, 321]. È noto che questi tre neuropeptidi partecipano tutti alla regolazione dell’assunzione di cibo 2. I neuroni peptidergici infundibolari responsivi alla leptin proiettano ai nuclei ipotalamici paraventricolare (PVH) e dorsomediale (DMH) e alle aree perifornicale (PFA) e ipotalamica laterale (LHA) [19, 20, 42, 97, 318]. 3. Le proiezioni al PVH potenzialmente collegano gli elementi infundibolari sensibili alla leptin con i neuroni neurosecretori parvocellulari, comprese le componenti centrali degli assi ipotalamo-ipofisisurrenale e ipotalamo-ipofisi-tiroide. È noto che le attività di questi assi sono influenzate dalla leptin [3, 171]. Il PVH costituisce anche la maggiore fonte di lunghe fibre discendenti dirette ai neuroni pregangliari simpatici e parasimpatici nella parte inferiore del tronco encefalico e nel midollo spinale [369]. Queste fibre fanno parte delle vie multisinaptiche attraverso cui il PVN, insieme con altri centri, è in grado di influenzare la secrezione degli ormoni surrenalici e pancreatici [45, 47]. La proiezione diretta dal nucleo infundibolare al PVH può essere potenziata da una via indiretta che passa attraverso il DMH, dotato di recettori per la leptin [100, 123, 321]; questo nucleo riceve afferenze dal nucleo infundibolare e proietta densamente al PVH [124]. 4. Recentemente sono state identificate, nell’area perifornicale e in quella ipotalamica laterale, due popolazioni di neuroni peptidergici, una contenente melanin-concentrating hormone (MCH), l’altra contenente hypocretin (anche nota come orexin) (H/O) [87, 304]. Nei roditori e anche nell’uomo i neuroni MCH e i neuroni H/O costituiscono popolazioni distinte, sebbene spazialmente sovrapposte. Le cellule MCH si estendono su un’area più ampia e parzialmente circondano la popolazione H/O [42, 97]. È stato stabilito che le due popolazioni ipotalamiche laterali ricevono afferenze da neuroni del nucleo infundibolare chimicamente definiti AgRP+NPY e αMSH [42, 97]. 5. Studi immunoistochimici condotti sui roditori [85, 271, 388] e sull’uomo [243, 388] hanno mostrato che neuroni H/O proiettano

diffusamente in tutto il nevrasse (Fig. 10.7 B). Elevate densità di fibre H/O-positive sono state osservate in numerose aree, tra cui l’intero ipotalamo (HY), il setto (S), il nucleo della banda diagonale (NDB), la substantia innominata (SI), il nucleo paraventricolare del talamo (PVT), la zona incerta (ZI), il grigio periacqueduttale (PAG), il nucleo dorsale del rafe (DR) e centrale superiore (CS), i nuclei laterodorsale (LDT) e tegmentale peduncolopontino (PPT), il locus coeruleus, il nucleo reticolare gigantocellulare (GR), e il nucleo del tratto solitario (NST). È degno di nota che un modesto numero di fibre H/O è stato trovato in tutta la cortex cerebrale e che nel midollo spinale queste fibre sono concentrate nella zona marginale, nel nucleo intermediolaterale e nell’area che circonda il canale centrale. 6. Le proiezioni dei neuroni MCH, che sino adesso sono stati studiati solo nel ratto [33], generalmente mostrano una forte similitudine a quelle dei neuroni H/O. L’unica grande differenza sembra consista nel fatto che la substantia innominata e il locus coeruleus sono innervati in maniera meno densa dalle fibre MCH rispetto alle fibre H/O. 7. È stato mostrato che i sistemi ipotalamici laterali H/O e MCH proiettano all'indietro al nucleo infundibolare [33, 42, 97] e che le fibre H/O contraggono sinapsi direttamente con le cellule NPY, ovvero con uno dei gruppi neuronali infundibolari che esprimono i recettori per la leptin [164]. Pertanto, sembra plausibile che i sistemi H/O e MCH, piuttosto che rappresentare dei passivi destinatari delle informazioni provenienti dal nucleo infundibolare, possano attivamente modificare queste informazioni [322]. I risultati relativi ai mediatori e alle vie coinvolte nella regolazione dell’assunzione di cibo precedentemente riassunti comportano un revival del classico concetto dei due centri! Gruppi cellulari chimicamente definiti nel nucleo infundibolare dell’ipotalamo mediobasale, che costituiscono importanti bersagli della leptin circolante, sono reciprocamente connessi con gruppi cellulari chimicamente definiti disposti nell’ipotalamo laterale e che proiettano diffusamente a tutto il sistema nervoso centrale. Per un’esposizione dettagliata sul possibile significato funzionale di questi

10 Diencefalo: ipotalamo

circuiti scoperti di recente, vedi le rassegne pubblicate [105, 318, 348, 375, 415]. In questo testo ci limitiamo a esporre brevi note sullo stato delle popolazioni neuronali che esprimono H/O e MCH. a. Esistono numerose prove che questi neuroni peptidergici siano coinvolti nel comportamento alimentare. Queste cellule non solo ricevono afferenze che mediano segnali prodotti dalla leptin, ma esprimono essi stessi recettori per la leptin, anche se in misura di gran lunga inferiore rispetto a quella rilevata nel nucleo infundibolare [124, 164]. È stato provato che iniezioni intracerebroventricolari di H/O e MCH influiscono sull’assunzione di cibo [170, 278, 282, 304]. Inoltre, l’espressione di mRNA di H/O è aumentata dalla privazione di cibo [304], e topi MCH-knockout mostrano una ridotta assunzione di cibo [328]. b. Tuttavia, è importante notare che le iniezioni intracerebroventricolari di H/O influiscono su diverse funzioni oltre all’alimentazione, per esempio il controllo della pressione ematica [281], la frequenza cardiaca [302], la temperatura corporea [261], la nocicezione [41], e la secrezione di diversi ormoni [281, 301]. c. L’area ipotalamica laterale (LHA), in cui sono presenti le popolazioni neuronali O/H e MCH, riceve, oltre alle afferenze dal nucleo infundibolare, proiezioni da numerose altre strutture che vanno dalla cortex prefrontale mediale al nucleo del tratto solitario [31, 36, 167, 189, 214, 254, 293]. Molti di questi sistemi afferenti hanno connessioni efferenti reciproche con la LHA. Sebbene non sia stato mostrato che tutti questi sistemi afferenti proiettino specificamente alle popolazioni neuronali O/H e MCH, i dati relativi alle connessioni, combinati con i risultati funzionali prima descritti, suggeriscono in maniera chiara che queste popolazioni neuronali sono coinvolte in più funzioni che non la sola regolazione delle attività relative all’alimentazione. d. Come precedentemente discusso, i neuroni H/O sono coinvolti nella regolazione della veglia e del sonno. Senza entrare nei dettagli, si può ricordare che (i) i neuroni H/O proiettano in maniera particolarmente densa a un gran numero di gruppi cellulari monoaminergici e colinergici, tutti costituenti elementi chiave del sistema ascendente dell’allerta, (ii) i neuroni H/O esercitano influenze eccitatorie sui gruppi cellulari citati, e (iii) una deficienza della neurotrasmissio-

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ne del sistema di hypocretin causa nell’uomo e nel topo la narcolessia, un grave disordine dello stato di veglia. Questi dati hanno indotto alcuni autori [348, 375] a concludere che il sistema H/O, sebbene partecipi a diverse funzioni, è principalmente coinvolto nella regolazione della funzione di allerta.

Sete Le due masse cellulari ipotalamiche (i nuclei sopraottico e paraventricolare), i due organi circumventricolari (l’organo subfornicale e l’organo vascoloso della lamina terminalis), e le proiezioni centrali del IX e X nervo cranico costituiscono le parti essenziali dei circuiti neurali associati alla regolazione della sete e al comportamento relativo all’assunzione di liquidi (Fig. 10.8). I nuclei sopraottico (SO) e paraventricolare (PVH) sono masse cellulari distinte nell’ipotalamo anteriore (Figg. 6.39, 10.1). Dai grandi neuroni di questi nuclei, che sintetizzano i neurormoni peptidici vasopressina e ossitocina, originano gli assoni discendenti che attraverso il peduncolo infundibolare vanno al lobo posteriore dell’ipofisi, formando così i tratti sopraottico- e paraventricolare-ipofisario (Fig. 10.1). Gli ormoni sono trasportati lungo gli assoni di queste vie e rilasciati nei capillari sanguigni della neuroipofisi. La vasopressina ha un’azione antidiuretica, favorendo il riassorbimento di acqua a livello renale; l’ossitocina stimola la contrazione della muscolatura liscia dell’utero e della ghiandola mammaria. La vasopressina e l’ossitocina sono prodotte da neuroni diversi che, nell’insieme, costituiscono il cosiddetto sistema neurosecretivo magnocellulare. Oltre agli elementi magnocellulari già trattati, il PVH contiene altre due popolazioni di neuroni peptidergici. La prima consiste di elementi che sintetizzano il corticotropin-releasing factor (CRF). Questi neuroni formano un sistema neurosecretivo parvocellulare e i loro assoni sono diretti alla lamina esterna dell’eminenza mediana, dove i loro terminali prendono contatto con i capillari portali ipofisari [16, 337]. È stato già discusso che il CRF, una volta secreto nel sistema portale ipofisario, attiva la secrezione di ACTH nell’adenoipofisi, che a sua

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volta determina il rilascio di corticosteroidi dal surrene. Gli elementi dell’altra popolazione danno origine a proiezioni discendenti costituite da sottili fibre amieliniche che innervano principalmente un certo numero di centri autonomici nel tronco encefalico e nel midollo spinale [44, 166, 359]. Questi neuroni contengono una moltitudine di peptidi neuroattivi, come la vasopressina, la neurotensina, neurotensin, l’enkephalin, la somatostatin e la cholecystokinin. Ciascuno di questi peptidi è presente da solo o in diverse combinazioni in singoli neuroni parvocellulari [201]. Nel PVH dei roditori, le popolazioni neuronali ora discusse sono raccolte in distinti subnuclei, ma nel PVH umano una tale organizzazione in subnuclei è assente [350]. I neuroni vasopressinergici del PVH e del SO, come anche gli elementi peptidergici del PVH che proiettano caudalmente, partecipano alla regolazione del bilancio idrico corporeo. I due organi circumventricolari (CVOs), l’organo subfornicale (SFO) e l’organo vascoloso della lamina terminalis (OVLT), sono coinvolti nella regolazione della sete e del comportamento relativo all’assunzione dei liquidi. Per le note generali relative agli CVOs, vedi il Capitolo 4. Il SFO contiene numerosi neuroni, un denso plesso di capillari fenestrati e un’alta densità di recettori per l’ormone peptidico angiotensin II (AII). È noto che la sete ipovolemica è accompagnata da un aumentato livello in circolo di quest’ormone che, attraverso i neuroni del SFO e i loro obiettivi, determina uno spettro di risposte volte al mantenimento della pressione sanguigna e alla sostituzione dell’acqua corporea perduta (vedi sotto) [361]. L'OVLT e il nucleo preottico mediano immediatamente adiacente possono essere nell’insieme indicati come la terza area ventricolare anteroventrale (AV3V) [175]. Come il SFO, l’OVLT è ricco in recettori AII. La AV3V è sensibile specialmente all’iperosmolarità del sangue, un altro stimolo della sete [41]. Oltre agli stimoli umorali, partecipano alla regolazione del bilanciamento idrico e al senso della sete informazioni meccanocettive, che originano dai recettori di volume presenti nelle pareti delle grandi vene e degli atri e dai barorecettori del seno carotico. Questa informazione viscerosensoriale è trasmessa a livello centrale attraverso le fibre del

nervo glossofaringeo e del vago (IX, X) che proiettano al nucleo del tratto solitario (NST). La seguente sintesi dei circuiti neurali preposti alla regolazione dell’acqua corporea e al controllo della sete e del comportamento dell’assunzione di liquidi fondamentalmente si basa su una serie di lavori di Swanson e coll. [360–362, 367, 368] (Fig. 10.8). 1. Il SFO e la AV3V sono reciprocamente connessi [383]. Interessante notare che la proiezione dal SFO all’OVLT utilizza AII come neurotrasmettitore. 2. Il SFO e la AV3V proiettano al SO e al PVH. 3. L’informazione viscerosensitiva dal vago e dal nervo glossofaringeo è indirizzata al PVN da proiezioni dirette che originano dal nucleo del tratto solitario e da vie indirette attraverso il complesso nucleare parabrachiale (PB) e il cosiddetto midollo allungato (bulbo) ventrolaterale (VLM). Quest’ultimo comprende il nucleo paragigantocellulare laterale, un prolungamento ventrolaterale della formazione reticolare mediale in cui sono contenuti gruppi cellulari noradrenergici A1 e adrenergici C1. Il midollo allungato ventrolaterale gioca un ruolo centrale nel mantenimento della pressione sanguigna. Esso riceve afferenze eccitatorie dal nucleo del tratto solitario (NST). Le sue efferenze dirette al PVH utilizzano come neurotrasmettitori, tra gli altri, anche noradrenalina, adrenalina, galanin e neuropeptide Y. 4. Afferenze intraipotalamiche al PVH comprendono fibre provenienti dai nuclei dorsomediale (DMH), infundibolare (INF), e soprachiasmatico (SCH). Quest’ultimo può supplire al PVH informazioni relative al ciclo circadiano. 5. Probabili afferenze di tipo cognitivo provenienti dalla cortex cerebrale sono dirette al PVH attraverso il nucleo del letto della stria terminalis (BST) e il nucleo ventrale laterale del setto (VLS), che a sua volta riceve afferenze dalla cortex prefrontale (PF), dal complesso dell’amigdala (AM), e dalla formazione ippocampale (HF) [296, 362]. Il controllo della sete coinvolge risposte neuroendocrine, autonomiche e somatosensoriali. 6. La risposta neuroendocrina è mediata dai neuroni vasopressinergici del PVH e del SO, i cui assoni vanno al lobo posteriore dell’ipofisi, dove secernono il loro prodotto nel circolo sistemico. Il termine vasopressina è dovuto al fatto che questo

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Fig. 10.8. Il circuito neurale associato alla regolazione della sete e al comportamento dell’assunzione di liquidi. AII, angiotensina II; AM, complesso amigdaloideo; AV3V, terza area ventricolare anteroventrale; BST, nucleo del letto della stria terminalis; DMH, nucleo ipotalamico dorsomediale; DMX, nucleo motore dorsale del vago; HF, formazione ippocampale; ILC, colonna cellulare spinale intermediolaterale; INF, nucleo infundibolare; LHA, area ipotalamica laterale; NTS, nucleo del tratto solitario; OSM, osmolalità; OVLT, organo vascoloso della lamina terminalis; PAG, grigio periacqueduttale; PB, nuclei parabrachiali; PF, cortex prefrontale; PP, lobo posteriore dell’ipofisi; PVH, nucleo ipotalamico paraventricolare; SCH, nucleo soprachiasmatico; SFO, organo subfornicale; SI, substantia innominata; SO, nucleo sopraottico; VLM, midollo allungato ventrolaterale; VLS, nucleo settale ventrale laterale; IX, X, nervi cranici

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ormone aumenta la pressione sanguigna tramite la vasocostrizione. La sua funzione principale consiste tuttavia nell’azione antidiuretica a livello del nefrone distale, da cui il suo nome alternativo di ormone antidiuretico. 7. Il substrato neurale delle risposte visceromotorie alla sete è costituito da assoni discendenti dal PVH al nucleo del tratto solitario (NST), al nucleo motore dorsale del vago (DMX), al midollo allungato (bulbo) ventrolaterale (VLM), e alla colonna spinale intermediolaterale (ILC) [127, 288]. Tutti questi centri sono coinvolti nella regolazione della pressione sanguigna. 8. La risposta somatomotoria alla sede comprende lo stato generale di allerta diretto all’assunzione di liquidi e l’atto comportamentale del bere. Lo stato di allerta si crede sia mediato da fibre che vanno dal SFO alla substantia innominata (SI) e da proiezioni dal SFO e dalla AV3V all’area ipotalamica laterale (LHA) [184]. Come già analizzato, la substantia innominata e l’area ipotalamica laterale contengono popolazioni neuronali che formano parte del sistema ascendente di allerta, che innerva l’intera neocortex (Fig. 10.5). La via presumibilmente polisinaptica che collega l’ipotalamo con i centri motori del rombencefalo caudale coinvolti nell’atto del bere non è nota. Le fibre discendenti dal PVH dirette al grigio periacqueduttale (PAG) possono giustamente far parte di questa via.

Comportamento sessuale

Esiste un ampio corpo di evidenze funzionali, morfologiche e neuroendocrinologiche che gruppi di cellule dell’area preottica ipotalamica e del telencefalo basale notevolmente coordinate siano coinvolte nell’inizio e nella coordinazione del comportamento riproduttivo (Fig. 10.9 A). Questo complesso, qui definito come complesso riproduttivo telodiencefalico (TDRC), comprende i nuclei ipotalamico ventromediale (VMH), infundibolare (INF), premammillare ventrale (PMV), e soprachiasmatico (SCH), il nucleo preottico mediale (MPN) e, nel telencefalo basale, il nucleo del letto della stria terminalis (BST), il nucleo laterale del setto (LS), il nucleo della banda diagonale del Broca

(NDB), e il nucleo amigdaloideo mediale (MEA). L’estesa letteratura fisiologica sul controllo neurale della riproduzione qui non è passata in rassegna; è sufficiente menzionare che studi di lesioni e stimolazioni condotti nei roditori hanno mostrato che il MPN è essenziale per il comportamento sessuale nel maschio [131, 227], mentre il VMH svolge un ruolo paragonabile nella femmina [193, 275]. Le considerevoli differenze nel comportamento sessuale tra maschi e femmine si riflettono nella diversa grandezza, numero di cellule e struttura di differenti gruppi cellulari nel TRDC, che includono l’area preottica mediale, BST, VMH e SCH. Nel ratto, l’area preottica contiene un gruppo di cellule intensamente colorate che è da tre a otto volte più grande nei maschi che nelle femmine [116, 117]. Pertanto, è stato designato come nucleo sessualmente dimorfico dell’area preottica (SDN-POA). Un possibile omologo si riscontra nell’area preottica umana [355]. Nell’uomo, il SDN-POA costituisce un gruppo di forma ovoidale, di grandi cellule notevolmente addensate, posto tra il nucleo sopraottico dorsolaterale e il polo rostrale del nucleo paraventricolare. L’analisi morfometrica ha rivelato che il volume di questo gruppo cellulare risulta grande più del doppio in giovani maschi adulti che nelle donne e contiene nel maschio circa il doppio delle cellule [150, 356]. Contrariamente a quanto ci si possa attendere, il VMH è più grande nei ratti maschi che nelle femmine [221]. Il BST è una struttura telencefalica posta alla giunzione tra setto, nucleo accumbens e regione preottica (Fig. 6.40). Come tutte le altre componenti del TDRC, forma parte del sistema limbico ed è caratterizzato da un numero straordinariamente grande di neuromediatori, particolarmente neuropeptidi [256]. Walter e coll. [410] hanno suddiviso nell’uomo il BST sulla base del modello distributivo di 13 differenti neuropeptidi in tre aree principali: laterale, centrale e mediale. L’area centrale risulta essere chiaramente dimorfica, in quanto del 40% più piccola nelle donne che negli uomini [427] e contenente nell’uomo circa il doppio di neuroni a somatostatin [197]. È stato anche riportato che un particolare componente posteromediale del BST umano, intensamente colorato, è circa due volte e mezzo più grande nei maschi che nelle femmine [11]. Differenze sessuali volumetriche [89, 148] e neurochimiche [216, 391]

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sono state riferite anche per il BST in diverse specie di roditori. Il SCH contiene diversi gruppi di neuroni peptidergici, ciascuno dei quali è concentrato in un particolare subnucleo [350]. Uno di questi, composto di neuroni che esprimono vasoactive intestinal polypeptide (VIP), risulta essere grande il doppio nell’uomo giovane (da 10 a 30 anni di età) rispetto alla donna giovane e risulta contenere il doppio di cellule. È interessante notare che, in un gruppo di età compresa tra i 41 e i 65 anni, queste differenze sessuali sono invertite, e completamente assenti dopo i 65 anni [356, 357]. È noto che neuroni contenenti VIP nel SCH proiettano al MPN, dove innervano direttamente le cellule neurosecretrici che producono ormoni e gonadotropin-releasing hormon [389]. I fenomeni di dimorfismo sessuale non sono confinati a strutture nell’ambito del TDRC. Il midollo spinale a livello sacrale contiene un distinto gruppo di motoneuroni disposto ventralmente, noto come nucleo di Onuf, i cui assoni innervano, tra le altre strutture, la muscolatura del pavimento pelvico e i muscoli bulbocavernoso e ischiocavernoso. È stato stabilito che, nel midollo spinale dell’uomo e del cane, il nucleo di Onuf contiene più neuroni nei maschi che nelle femmine. Il TDRC contiene gruppi di neuroni che producono gonadotropin-releasing hormone e costituisce un importante bersaglio per gli ormoni steroidei gonadici circolanti. Il gonadotropin-releasing hormone (GnRH), noto anche come luteinizing hormone-releasing hormone (LHRH), è un decapeptide essenziale per la riproduzione nei mammiferi, secreto dai terminali nervosi nell’eminenza mediana e trasportato attraverso il sistema portale ipotalamo-ipofisario al lobo anteriore dell’ipofisi, dove stimola la sintesi e la secrezione degli ormoni gonadotropi luteinizing hormone (LH) e follicle-stimulating hormone (FSH). La distribuzione dei neuroni che esprimono GnRH nell’encefalo umano è stata studiata con l’ausilio di anticorpi diretti contro quest’ormone [27, 28, 93] o utilizzando tecniche istochimiche di ibridazione per visualizzare il GnRH mRNA [287]. Sembra che i pericaria che producono GnRH siano diffusamente distribuiti nell’intero ipotalamo e nelle adiacenti regioni te-

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lencefaliche basali, con concentrazioni nel setto, nei nuclei della banda diagonale di Broca, nelle parti dorsale e ventrale dell’area preottica mediale e nel nucleo infundibolare (Fig. 10.9 B). Uno studio condotto con traccianti retrogradi [333] ha rivelato che nel ratto circa il 50% dei neuroni GnRH nelle regioni telencefaliche preottica e basale proiettano all’eminenza mediana. I restanti neuroni contenenti GnRH proiettano presumibilmente ad altre parti dell’encefalo. È stato osservato che, dalle aree dove questi pericaria sono concentrati, le fibre contenenti GnRH si distribuiscono a varie strutture extraipotalamiche, tra cui i bulbi olfattori, amigdala, cortex cingolata e grigio periacqueduttale [332, 418]. Esistono prove che il GnRH non funzioni solo come un neurormone ma anche come neurotrasmettitore o neuromodulatore nella regolazione centrale del comportamento sessuale [247, 274]. Gli ormoni gonadici steroidei estrogeno e testosterone giocano un ruolo cruciale nel mediare le funzioni riproduttive. Risultati sperimentali indicano che una via primaria attraverso cui questi steroidi esercitano la loro influenza consiste nel modificare l’attività di biosintesi ed elettrica di specifici gruppi di neuroni coinvolti nel controllo del comportamento sessuale e della secrezione di gonadotropine [335]. La distribuzione di neuroni estrogeno sensibili (ES) e androgeno sensibili (AS) è stata studiata con differenti tecniche in diversi gruppi di mammiferi compresi i roditori [66, 273, 317, 336, 345– 347], i carnivori [181, 289], le scimmie [139, 183, 232, 276, 420], e l’uomo [103, 198, 199, 264].Un considerevole numero di neuroni ES e AS è stato riscontrato nel MEA, BST, LS, NDB, MPN, VMH, e INF. Nell’uomo, differenze legate al sesso sono state osservate in alcuni di questi nuclei. Per esempio, nelle femmine i neuroni ES nel NDB e nel VMH appaiono più marcati che nei maschi [420]. Gli steroidi gonadici partecipano alla regolazione retrograda della sintesi e rilascio di GnRH. Riguardo all’estrogeno, questa regolazione è apparentemente indiretta. Infatti, malgrado una notevole sovrapposizione tra la distribuzione di cellule ES e cellule GnRH, queste ultime non posseggono recettori per l’estrogeno [273].

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Le cellule estrogeno e quelle androgeno sensibili non sono limitate all’ipotalamo e alle adiacenti regioni del telencefalo basale. Studi condotti sui roditori [66, 273, 317, 346, 347] hanno mostrato che tali cellule sono ampiamente distribuite nell’intero nevrasse. I neuroni sensibili all’androgeno e estrogeno circolanti sono stati trovati in maniera predominante in strutture limbiche (maggiori) provviste di connessioni dirette con l’ipotalamo, come i bulbi olfattori, la cortex olfattoria, la formazione ippocampale, il grigio periacqueduttale, i nuclei parabrachiali, il nucleo del tratto solitario e le lamine spinali I, II e X. In alcune di queste strutture sono state rilevate differenze legate al sesso. Pertanto, nella formazione ippocampale i neuroni AS sembrano essere più marcati rispetto ai neuroni ES. Neuroni AS intensamente marcati sono stati osservati in diverse strutture coinvolte nella trasmissione centrale delle informazioni somatosensoriali, tra cui i nuclei vestibolari, i nuclei cocleari il nucleo del lemnisco laterale e il nucleo genicolato mediale. Neuroni AS chiaramente marcati sono stati riscontrati anche nei nuclei motori associati con il V, VII, X e XII nervo cranico e nella IX lamina del midollo spinale. Le cellule cerebellari di Purkinje e i grandi nuclei precerebellari, ovvero l’oliva inferiore e il grigio pontino, sono sensibili agli androgeni, sebbene la parte parvocellulare del nucleo cerebellare laterale contenga chiaramente neuroni ES. I dati ora riportati si basano principalmente su [66], cui il lettore può fare riferimento. È importante notare che, in base a studi recenti relativi alla distribuzione dei recettori per gli steroidi gonadici nel cervello umano [181, 199, 420], i nuclei mammillari mediale e laterale contengono recettori sia per gli androgeni che per gli estrogeni in maniera sessualmente dimorfica. I circuiti del complesso riproduttivo telencefalico, come raffigurato in maniera schematica nella Figura 10.9 A, si basano principalmente su studi sperimentali condotti sul ratto [54, 334, 335, 360, 362]. Il MPN e VMH costituiscono importanti punti nodali di questi circuiti. Questi nuclei ricevono informazioni somatosensoriali estremamente elaborate provenienti da aree corticali associative che raggiungono l’ipotalamo attraverso la formazione ippocampale e il complesso dell’amigdala. Le proiezioni ippocampo-ipotalamiche e le proiezioni

amigdalo-ipotalamiche, che convogliano queste informazioni, in parte sono sinapticamente interrotte rispettivamente nel LS e nel BST. Il complesso amigdaloideo inoltra all’ipotalamo olfattorio anche informazioni originate dai sistemi olfattori principale e accessorio. Il sistema olfattorio accessorio o vomeronasale [128, 329] comprende l’organo vomeronasale di Jacobson, il nervo vomeronasale e una parte speciale del bulbo olfattorio, nota come bulbo olfattorio accessorio. Quest’ultimo proietta principalmente al nucleo mediale dell’amigdala. I sistemi olfattori principale e accessorio sono entrambi sistemi chemosensoriali, ma il sistema olfattorio accessorio è specializzato nella trasduzione delle informazioni feromonali (i feromoni sono dei messaggeri chimici prodotti da altri membri della stessa specie). Nei mammiferi provvisti di sistemi olfattori accessori ben sviluppati, come gli insettivori e i roditori, la comunicazione feromonale gioca un ruolo importante nel comportamento riproduttivo. Tuttavia, nell’uomo questo sistema è vestigiale, e dati recenti che suggeriscono una sua funzione sono alquanto controversi [128]. I circuiti centrali relativi al comportamento riproduttivo non sono confinati al telencefalo e al diencefalo, ma si estendono a tutte le componenti del nevrasse. Nella Figura 10.10 sono schematicamente raffigurati alcuni centri relativi alla riproduzione e le loro connessioni ascendenti (A) e discendenti (B). I centri indicati sono: il nucleo peripeduncolare (PP), l’area tegmentale ventrale (VTA), il nucleo retroambiguo (NRA), i gruppi cellulari noradrenergici A1 e A2, e ovviamente il segmento lombosacrale del midollo spinale. Va considerato che nessuno di questi centri è esclusivamente correlato al comportamento riproduttivo e che molti di essi stabiliscono connessioni reciproche con il MPN e/o VMH. Il nucleo peripeduncolare (PP), posto nell’area di transizione mesodiencefalica, presumibilmente rappresenta il settore caudale della zona incerta (Fig. 6.33). Le sue connessioni sono state già esaminate nella sezione relativa al talamo ventrale. Il PP è intensamente connesso a doppio senso con il VMH [17, 214, 315]. L'area tegmentale ventrale (VTA) rappresenta una massa cellulare alquanto diffusa nel tegmento ventromediale del mesencefalo (Fig. 6.33).

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Fig. 10.9 A, B. Organizzazione delle strutture coinvolte nella regolazione del comportamento sessuale. A Gruppi cellulari e sistemi di fibre che costituiscono il complesso riproduttivo telediencefalico. B La distribuzione dei neuroni contenenti GnRH. BST, nucleo del letto della stria terminalis; HF, formazione ippocampale; INF, nucleo infundibolare; LS, nucleo laterale del setto; MEA, amigdala mediale; MPN, nucleo preottico mediale; NDB, nucleo della banda diagonale di Broca; PMV, nucleo premammillare ventrale; SCH, nucleo soprachiasmatico; SDN, nucleo sessualmente dimorfico dell’area preottica; VMH, nucleo ipotalamico ventromediale

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Fig. 10.10 A, B. Organizzazione delle strutture coinvolte nella regolazione del comportamento sessuale. Le principali connessioni esistenti tra alcuni centri ipotalamici relativi al comportamento riproduttivo e quelli presenti nelle parti caudali del nevrasse. A Proiezioni ascendenti. B Proiezioni discendenti; A1, A2, gruppi cellulari noradrenergici; als, sistema anterolaterale; D/CSG, grigio spinale dorsale/centrale; L, midollo spinale lombare; MN, neuroni motori; MPN, nucleo preottico mediale; PAG, grigio periacqueduttale; PPN, nucleo peripeduncolare; PPTN, nucleo tegmentale pedunculopontino; praf, fibre afferenti primarie; RAN, nucleo retroambiguo; S, midollo spinale sacrale; VMH, nucleo ipotalamico ventromediale; VTA, area tegmentale ventrale

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Quest’area contiene numerosi neuroni dopaminergici che proiettano al nucleo accumbens. La VTA è qui inclusa nel gruppo dei centri relativi alla riproduzione, poiché (a) riceve afferenze da tutti i componenti telencefalici e diencefalici dello stesso gruppo, compresi LS, BST, MPN, e VMH [214, 313, 358, 365] e (b) è intensamente attivata nell’uomo durante l’eiaculazione (vedi sotto) [156, 157, 159]. Il grigio periacqueduttale (PAG) o grigio centrale mesencefalico costituisce una rilevante struttura della linea mediana che circonda l’acquedotto cerebrale (Figg. 6.29–6.32). Risulta costituito principalmente di piccole cellule strettamente addossate. Il PAG riceve afferenze da differenti strutture, tra cui diversi campi limbici corticali (prelimbico, infralimbico, cingolato anteriore) [132, 217], il complesso amigdaloideo [177, 178], MPN [15, 30, 220], VMH [30, 217, 402], la zona incerta (ZI) [163, 217, 220], il ATV [187], i nuclei dorsale del rafe e centrale superiore [30, 220], i nuclei parabrachiali [30, 220], la formazione reticolare pontina e del bulbo [30, 220], e il midollo spinale [224, 398]. Molte di queste regioni stabiliscono proiezioni reciproche con il PAG [60, 94, 218, 219]. Il PAG gioca un ruolo importante in differenti funzioni e modelli comportamentali, che includono le reazioni di difesa, il comportamento riproduttivo, la vocalizzazione, le regolazioni autonomiche e la modulazione del dolore [23, 25, 26]. Studi fisiologici condotti utilizzando microiniezioni di aminoacidi eccitatori hanno permesso di evidenziare all’interno del PAG quattro zone longitudinali o colonne: dorsomediale, dorsolaterale, laterale e ventrolaterale [24, 25, 329]. Senza scendere nei dettagli, si può qui ricordare che la stimolazione della zona laterale induce un comportamento difensivo caratterizzato da un aumento della pressione ematica e della frequenza cardiaca, mentre la stimolazione della zona ventrolaterale causa immobilità (“freezing”), riduzione della pressione sanguigna e della frequenza cardiaca. La parte caudale della zona laterale del PAG è coinvolta nel comportamento riproduttivo. In ratti di sesso femminile, stimolando questa zona si può evocare la lordosi [329]. Nel gatto, le fibre che originano dalla parte laterale del corno dorsale e dalla zona intermediolaterale del segmento lombare inferiore e del segmento sacrale superiore del midollo spinale decussano a livello dei

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neuroni di origine, ascendono nel funicolo laterale controlaterale e terminano nella parte laterale del PAG caudale [398]. Le cellule di origine di questa proiezione spinomesencefalica sono poste nell’area di terminazione delle fibre afferenti primarie (praf) che originano dalla vagina o dal pene, dal pavimento pelvico, dalla cute del perineo e dalle relative strutture [398]. Nei gatti [395], come anche nelle scimmie [400], un compatto gruppo di neuroni del PAG laterale invia una densa proiezione al nucleo retroambiguo. Il nucleo retroambiguo (NRA) risulta costituito da una compatta colonna di cellule ad asse maggiore rostrocaudale nella parte laterale del rombencefalo caudale (Fig. 6.21) [262]. È stato mostrato che risulta coinvolto nell’espirazione e nelle attività relative all’espirazione come la vocalizzazione e il vomito. Per mediare queste attività, il NRA proietta ai gruppi di motoneuroni che innervano la laringe, la faringe, la parete addominale e la muscolatura intercostale, e i muscoli del pavimento pelvico [102, 154, 158, 235]. Nel gatto, la proiezione lombosacrale del NRA presenta un notevole e dinamico dimorfismo. La densità di questa proiezione nell’area dove risiedono i suoi obbiettivi, i gruppi di motoneuroni che sembrano dipendere molto dal ciclo estrale: è circa nove volte maggiore nelle femmine durante la fase dell’estro che durante la fase non estrale [397]. Il dato suggerisce che la maggiore forza della via NRA-motoneuronale nei casi di estro è indotta dalla crescita di terminali di fibre NRA e che questa crescita è probabilmente indotta dall’estrogeno [397]. La proiezione NRA-lombosacrale nei gatti di sesso maschile innerva gruppi di motoneuroni leggermente diversi rispetto ai gatti di sesso femminile, presumibilmente perchè durante l’accoppiamento i maschi adottano una postura differente da quella adottata dalle femmine. Questa proiezione nei maschi è più forte rispetto a quella delle femmine nella fase di non estro, ma più debole rispetto a quella delle femmine nella fase di estro [396]. Nella proiezione NRA-lombosacrale nel maschio non si osservano segni di plasticità [396]. È stato suggerito [156, 157] che, nei gatti, la proiezione ascendente dal midollo spinale lombosacrale al PAG e la proiezione discendente

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PAG-NRA-motoneuroni lombosacrale costituiscano i due segmenti afferente ed efferente di un circuito che genera la postura necessaria per la copulazione. Strutture limbiche superiori con accesso al PAG possono influenzare questo circuito spino-tronco-spinale [157]. I gruppi noradrenergici A1 e A2 sono entrambi situati nella parte caudale del midollo allungato (bulbo). Le cellule del gruppo A1 circondano il nucleo del funicolo laterale, mentre quelle del gruppo A2 sono inglobate nel nucleo del tratto solitario, nel nucleo motore dorsale del vago e nell’area interposta (Figg. 6.22, 6.23). Entrambi i gruppi di cellule, come è noto, proiettano all’ipotalamo. Esperimenti condotti utilizzando come segnale dell’attività neuronale c-Fos hanno evidenziato che nei ratti femmine i gruppi A1 e A2 risultano fortemente attivati dopo l’accoppiamento. Molte delle cellule attivate esprimono i recettori per gli estrogeni [423]. Come fanno gli impulsi sensoriali dai genitali a raggiungere il cervello e, infine, la coscienza? Abbiamo visto che le afferenze primarie da questi organi penetrano nel midollo spinale e terminano nella parte laterale del corno dorsale e nella zona intermediolaterale dei segmenti spinali lombari inferiore e sacrale superiore, e che i neuroni di quest’area di terminazione proiettano al PAG. È importante notare che questa proiezione costituisce parte di un grande composito complesso di fibre denominato sistema anterolaterale. Le cellule di origine di questo sistema sono principalmente localizzate nelle regioni dorsali e centrali del grigio spinale. La maggior parte delle loro fibre decussa nella commessura bianca anteriore e ascende nel funicolo anterolaterale controlaterale. Le fibre o i collaterali del sistema anterolaterale terminano nel telencefalo basale [50], nel talamo, nell’ipotalamo [49, 52, 424], e in un gran numero di strutture del tronco encefalico [224], molte delle quali formano parte o sono direttamente connesse al circuito relativo alla riproduzione (Fig. 10.10 A). La componente spinotalamica del funicolo anterolaterale, che si sa far parte del circuito relativo alla termocezione, alla pressocezione e alla nocicezione, è molto probabilmente coinvolta anche nella gaudicezione. Utilizzando tecniche di tomografia a emissione

positronica (PET), Holstege e coll. [156, 157, 159] di recente hanno affrontato la questione di quali strutture siano attivate durante l’eiaculazione nel maschio umano. La maggiore attivazione è stata trovata in strutture del mesencefalo e del diencefalo, tra cui la VTA (ovvero l’area di gratificazione), il campo tegmentale centrale laterale e i nuclei talamici ventrale posteriore, della linea mediana e intralaminari. L’attività del telencefalo era incrementata nel putamen laterale e in certe regioni delle cortex prefrontale, temporale, parietale e insulare, esclusivamente nell’emisfero di destra. Di particolare significato, una forte attivazione in rapporto all’eiaculazione è osservata nel cervelletto. A questo proposito, va ricordato che il frenologo Franz Joseph Gall (1757–1829) ipotizzò circa due secoli orsono che il cervelletto giocasse un ruolo importante nell’eccitazione sessuale, anche se su basi piuttosto banali. Lo storico delle neuroscienze Stanley Finger [104] ha proposto che l’ipotesi di Gall fosse “basata su un’osservazione infantile, in cui egli aveva associato il collo spesso, come quello di un toro o di uno stallone, a un grande cervelletto e una grande potenza sessuale” (l.c.p. 211).

Comportamento difensivo Stimoli di minaccia possono evocare un caratteristico schema di risposte comportamentali e autonomiche comunemente indicato come reazione emotiva di difesa (Fig. 10.11). Nei gatti, i componenti somatomotori di questa reazione comprendono la retrazione delle orecchie, l’emissione di soffi e ringhi e l’aggressione con la zampa anteriore. Lo schema di risposte autonomiche comprende la dilatazione pupillare, la piloerezione, l’aumentata frequenza e ampiezza del respiro e una reazione cardiovascolare simpatica caratterizzata da accelerata frequenza cardiaca, aumento della pressione sanguigna e vasocostrizione nei territori cutanei, renali e splancnici, ma vasodilatazione nella muscolatura scheletrica. I classici lavori di Hess e Brügger [145], Hunsperger [172, 173] e altri autori hanno dimostrato che questa risposta di difesa può essere evocata da stimolazioni elettriche di un’area encefalica che si estende dall’ipotalamo sino al grigio mesencefalico. Successivamente è apparso evidente che il comportamento

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complesso ipotalamico difensivo

Fig. 10.11. Schema del principale circuito che media il comportamento difensivo. Basato ampiamente su [54, 298]. AHN, nucleo anteriore dell’ipotalamo; LHAPF, area ipotalamica laterale, parte perifornicale; LS, nucleo laterale del setto; MDT, nucleo mediodorsale del talamo; MEA, nucleo amigdaloideo mediale; PAG, grigio periacqueduttale; PFC, cortex prefrontale; PMD, nucleo premammillare dorsale; spmns, neuroni premotori somatici; apmns, neuroni premotori autonomici; VMH, nucleo ipotalamico ventromediale

può essere sollecitato anche mediante stimolazione elettrica dell’amigdala, particolarmente del suo nucleo mediale [25, 71, 147, 179]. Fernandez de Molina e Hunsperger [34] hanno mostrato che la stimolazione elettrica lungo una zona continua che comprende l’amigdala, la stria terminalis, l’ipotalamo e il grigio periacqueduttale evoca comportamento difensivo. Secondo Hilton e coll. [71, 147], questa zona continua attraverso il tegmento pontobulbare caudalmente al livello del nucleo motore dorsale del nervo vago. Esperimenti di lesione e stimolazione elettrica hanno mostrato che anche il nucleo laterale del setto (LS) è coinvolto in comportamenti di difesa [34, 331]. Questo nucleo riceve, come è noto, la sua principale afferenza dalla formazione ippocampale ed è fortemente e reciprocamente connesso all’ipotalamo. Nell’uomo, tumori dell’area settale sono associati a un aumentato comportamento difensivo [8]. È stato riportato che nell’ipotalamo diverse strutture sono direttamente coinvolte nel comportamento difensivo. Hess e Brügger [145] hanno descritto che nel gatto questo comportamento può essere rapidamente evocato da una limitata zona centrata nella parte perifornicale dell’area ipotalamica laterale (LHApf). Un’area paragonabile è stata identificata anche nel ratto [202, 298]. Secondo Fuchs e coll. [110, 111], la zona ipotalamica da cui nel gatto può essere evocato elettricamente il comportamento difensivo

comprende anche i nuclei ipotalamici ventromediale (VMH) e anteriore (AHN). Sono state riportate prove anatomiche e fisiologiche che la principale via alla base del comportamento emotivo difensivo in queste specie va dal VMH attraverso l’AHN al PAG. Questi autori sottolineano il fatto che l’AHN riceve afferenze da strutture chiave come l’amigdala e l’area settale e possono ben svolgere una funzione integrativa relativa al comportamento emotivo di difesa. Nel ratto, nella zona ipotalamica mediale non solo l’AHN e il VMH, ma anche il nucleo premammillare dorsale (PMD) è coinvolto nel comportamento difensivo. In questa specie tutti questi tre nuclei mostrano un elevato numero di neuroni immunoreattivi per l’IEG c-Fos dopo la manifestazione di un comportamento difensivo [56]. Inoltre, è stato mostrato che questi nuclei sono notevolmente interconnessi nell’ambito di un sistema neurale chiaramente distinto da quelli che mediano comportamenti alimentari e riproduttivi [54, 55, 295, 362]. Nel ratto, un’area che comprende la zona perifornicale dell’area ipotalamica laterale più il polo ventrale del VMH è designata come “attack area” ipotalamica (HAA) [298]. Quest’area proietta al nucleo laterale del setto, al nucleo mediodorsale del talamo (MDT), al PAG e a diverse strutture nel tegmento mesencefalico e rombencefalico [298].

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

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Tabella 10.4. Funzioni ipotalamiche e loro principali ( ) e altri (o) i nodali. Per le abbreviazioni, vedi Tabella 10.1

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LPA MPN AHN PVH SO SCH DMH VMH INF TM PMD PMV PHA LHA

Ritmi circadiani Ciclo sonno-veglia Risposta allo stress Termoregolazione Alimentazione Sete Comportamento sessuale Comportamento di difesa

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Anche il MDT è associato al comportamento aggressivo [22] e proietta densamente alla cortex prefrontale, che a sua volta esercita un’influenza inibitoria sul comportamento di attacco indotto dalla stimolazione ipotalamica [86]. I gruppi cellulari che insieme costituiscono il complesso difensivo ipotalamico (Fig. 10.11) proiettano al PAG attraverso il fascicolo longitudinale dorsale di Schütz [54, 214, 298, 402]. Come già riportato, questa struttura mesencefalica è suddivisibile in quattro zone longitudinali o colonne: dorsale, dorsolaterale, laterale e ventrolaterale. La stimolazione elettrica o chimica della colonna laterale induce un comportamento difensivo associato a un aumento della frequenza cardiaca, della pressione sanguigna e della respirazione e una deviazione del sangue dai territori viscerali alla muscolatura degli arti posteriori [57], mentre la stimolazione della colonna ventrolaterale produce immobilità (“freezing”) e riduzione della pressione sanguigna e della frequenza cardiaca [24]. Le efferenze che mediano queste risposte discendono dal PAG ai gruppi di neuroni premotori somatici (spmns) e autonomici (apmns) nella parte inferiore del tronco encefalico e nel midollo spinale [24, 155].

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Tabella 10.5. Centri funzionali ipotalamici e loro sedi generali. Per abbreviazioni, vedi Tabella 10.1 Segnapassi circadiano Regione ipnoinducente Regione inducente il risveglio Centro termoregolatore rostrale Centro termoregolatore caudale Centro della sazietà Centro della fame Centro sessuale maschile Centro sessuale femminile Area ipotalamica di attacco

SCH VLPA TM MPN-AHN PHA INF LHA MPN VMH LHA-PF

Aspetti funzionali 3: riepilogo e conclusioni 1. Nella precedente sezione, è stato presentato un profilo dell’organizzazione di specifiche funzioni talamiche. 2. Sembra che tutte queste funzioni corrispondano a un caratteristico circuito neuronale e che tutti questi circuiti si estendano ben oltre l’ipotalamo (Figg. 10.4–10.11). 3. I diversi circuiti non sono tra loro indipendenti; piuttosto condividono numerosi punti nodali (Tab. 10.4) e vie nervose 4. Esperimenti fisiologici (lesioni, stimolazioni elettriche o chimiche) hanno consentito la caratterizzazione funzionale di un certo numero di sedi o “centri” (Tab. 10.5).

10 Diencefalo: ipotalamo

5. Noti punti di repere istologici sono spesso utilizzati come sistema di riferimento per localizzare questi centri funzionali (Tab.10.4, 10.5). Comunque, va evidenziato che la maggior parte non coincide con distinte entità citoarchitettoniche. Infatti, numerosi centri ipotalamici definiti dal punto di vista comportamentale presentano una consistente sovrapposizione, come anche le loro connessioni efferenti [298].

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11 Telencefalo: introduzione e sistema olfattorio

Introduzione .............................................................

337

Sistema olfattorio .....................................................

341

– Aspetti macroscopici............................................

341

– Recettori olfattori..................................................

341

– Bulbo olfattorio .....................................................

343

– Proiezioni olfattorie secondarie e loro sedi di terminazione .................................

347

– Ulteriori proiezioni dell’informazione olfattoria

353

– Sistema olfattorio accessorio e nervo terminale

355

Introduzione

Nel corso dell’ontogenesi, gli emisferi telencefalici evaginano bilateralmente dalla parte più dorsale della lamina alare del prosencefalo secondario (Figg. 2.2C, 2.3C, 2.4, 2.5B, C). Esistono due principali divisioni degli emisferi telencefalici: il tetto o pallio e la base o sub pallio. Classicamente, il pallio è diviso in tre zone longitudinali, mediale, dorsale e laterale. Durante lo sviluppo, i neuroblasti migrano verso l’esterno dalla matrice ventricolare per partecipare alla formazione delle strutture corticali in tutte le zone del pallio. Il pallio mediale si sviluppa dando origine alla formazione ippocampale, nella quale, tra i due strati plessiformi, periventricolare e subpiale, è racchiuso un compatto strato di cellule. Una struttura a tre strati si forma anche nel pallio laterale. Qui riscontriamo uno strato molecolare superficiale, contenente un relativo scarso numero di cellule sparse, uno strato intermedio a elevata densità cellulare e uno strato profondo, che mostra una moderata densità cellulare. La formazione corticale, che si

sviluppa dal pallio laterale, riceve proiezioni dirette dal bulbo olfattorio. Per questo motivo, nell’encefalo adulto, è designata come cortex olfattoria. Questa cortex olfattoria, particolarmente nei mammiferi macrosmatici, è suddivisa nei campi corticali prepiriforme e piriforme (o periamigdaloideo). Nei mammiferi, il pallio dorsale dà origine a una formazione corticale a sei strati, a elevata complessità che, a seguito della sua tardiva comparsa nel corso della filogenesi, è designata con il termine di neocortex. La differenziazione della neocortex durante lo sviluppo è preceduta dalla formazione di una compatta placca corticale (Figg. 2.10J, 2.19A,2.20). Nei mammiferi primitivi, come l’opossum o l’istrice, l’estensione della neocortex appare ancora limitata (Fig. 11.2A) ma, in alcuni gruppi di mammiferi, particolarmente nei primati e nelle balene, questa formazione raggiunge notevoli dimensioni (Fig. 11.2B), rappresentando il centro encefalico di maggiori dimensioni. I recenti studi di Puelles e collaboratori [48, 67– 69] hanno dimostrato che dal pallio laterale origina anche il claustro dorso laterale o claustro propriamente detto e che un quarto distretto del pallio, il pallio ventrale, è interposto tra il pallio laterale e il sub pallio (Figg. 2.24B, 2.25, 11.1, 11.2, Tab. 11.1). Questa nuova entità si accresce, proprio come le altre unità istogenetiche del telencefalo, dalla superficie ventricolare alla superficie piale. Questa struttura è costituita dall’abbozzo del bulbo olfattorio e dal claustro ventromediale o nucleo endopiriforme e partecipa alla formazione della cortex olfattoria e del complesso amigdaloideo. Riveste particolare importanza il fatto che le ricerche di Puelles e collaboratori sui profili dell’espressione genica hanno confermato pienamente i risultati degli studi classici di Holmgren [38] e Källén [43], secondo i quali una notevole porzione del complesso amigdaloideo origina dal pallio.

338

ac acc bla bma bst cau cc cea cldl clvm DP gp hipc ic ins insc isCal la

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Commissura anteriore Nucleo accumbens Nucleo amigdaloideo basolaterale Nucleo amigdaloideo basomediale Nucleo del letto della stria terminalis Nucleo caudato Corpo calloso Nucleo amigdaloideo centrale Claustro, parte dorsolaterale Claustro, parte ventromediale Pallio dorsale Globo pallido Cortex ippocampale Capsula interna Insula Cortex insulare Isole di Calleja Nucleo amigdaloideo laterale

LGE lot lv LP ma MGE MP nc ndb ot pirc psb put sep VP vp vst

Eminenza gangliare laterale Tratto olfattorio laterale Ventricolo laterale Pallio laterale Nucleo amigdaloideo mediale Eminenza gangliare mediale Pallio mediale Neocortex Nucleo della banda diagonale Tubercolo olfattorio Cortex piriforme Confine palliosubpalliale Putamen Setto Pallio ventrale Pallido ventrale Striato ventrale

Fig. 11.1 A, B. La principale suddivisione del telencefalo dei mammiferi rappresentata in sezioni schematiche trasverse condotte a livello dei settori rostrale (A) e caudale (B) di un emisfero cerebrale non deformato. Leggermente modificato da Puelles e Rubenstein [68]. Nelle sezioni, le linee tratteggiate spesse marcano il limite palliosubpalliale, mentre le linee tratteggiate sottili indicano i limiti tra le zone encefaliche, descritte nel testo

11 Telencefalo: introduzione e sistema olfattorio

339

Fig. 11.2 A, B. Emisezioni trasverse condotte a livello della parte rostrale degli emisferi telencefalici dell’istrice, Erinaceus europaeus (A) e la scimmia rhesus, Macaca mulatta (B). Il significato delle linee tratteggiate e delle abbreviazioni è simile a quello della Fig. 11.1. Nell’istrice, le strutture olfattorie centrali sono enormemente sviluppate, ma la neocortex (che si sviluppa nel pallio dorsale) è piccola. Nel macaco e, in generale, nei primati, questi rapporti sono all’inverso. La notevole espansione della neocortex che si verifica in questo gruppo comporta numerose deformazioni, quali (1) la deviazione ventromediale dei componenti delle zone corticali laterale e ventrale e (2) lo spostamento in direzione rostro ventrale del complesso amigdaloideo. A si fonda in parte sulle illustrazioni riportate in Stephan e coll. [84] e in Dinopoulos e coll. [25]; B in parte si basa sulle fotomicrografie riportate in Lauer [45] e Krieg [44]. Per le spiegazioni vedi la Figura 11.1

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Sezione II struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Tabella 11.1. Zone embrionali telencefaliche e loro principali derivati nell’encefalo di un mammifero adulto. Basate su Puelles e coll. [130, 157, 162, 166]

Secondo un’ottica tradizionale (vedi, p. es [3, 36]), il subpallio topograficamente è suddiviso in un piccolo setto mediale e in un complesso strioamigdaloideo molto più grande (Tab. 2.2). Comunque, gli studi condotti da Puelles e coll. [48, 67–69] hanno dimostrato che questa regione risulta costituita da tre zone parallele definite dal punto di vista molecolare: striatale, pallidale ed entopeduncolare (Figg. 2.24B, 2.25). I derivati di queste tre zone sono indicati nella Tabella 1.1. Le principali differenze rispetto alla suddivisione classica del subpallio sono costituite dal fatto che: (1) solo i nuclei centrale e mediale del complesso amigdaloideo sono di origine subpalliale e che (2) tutte le zone subpalliali, e anche una ristretta parte della zona palliale ventrale, partecipano alla formazione del setto (Fig. 2.24 B). Nella discussione riguardante la struttura e le connessioni delle fibre del telencefalo, che costituisce la seconda parte del presente capitolo (Cap. 11) e dei successivi quattro capitoli (Cap. 12-15), questa parte

dell’encefalo è suddivisa nei seguenti sistemi e complessi funzionali:

– il sistema olfattorio, che comprende il bulbo olfattorio, il tubercolo olfattorio, le cortex prepiriforme e periamigdaloidea e il nucleo corticale dell’amigdala – l’ippocampo e alcune strutture correlate: il setto precommissurale e il lobo limbico – l'amigdala e il claustro – i gangli della base – la neocortex Risulta di particolare importanza che nessuna di queste entità funzionali è prodotta da una singola zona istogenetica. È vero che la formazione dell’ippocampo e la neocortex derivano principalmente dalle zone rispettivamente mediale e dorsale del pallio, ma entrambe queste strutture ricevono i precursori dei loro interneuroni inibitori dal subpallio (vedi Cap. 2 e Figg. 2.9 e 2.25).

11 Telencefalo: introduzione e sistema olfattorio

Sistema olfattorio

Aspetti macroscopici

Le parti dell’encefalo che sono coinvolte nella trasmissione dei segnali olfattivi sono di norma designate come encefalo olfattorio o rinencefalo. Le sue parti principali sono rappresentate dal bulbo olfattorio e dalle sue sedi di proiezione, ovvero l’area retro bulbare o nucleo olfattorio anteriore, il tubercolo olfattorio, le cortex prepiriforme, periamigdaloidea e la confinante cortex entorinale e alcuni nuclei del complesso amigdaloideo. Nei mammiferi macrosmatici, tutte queste strutture sono ben sviluppate, nei roditori occupano gran parte della superficie basale del telencefalo (Fig. 11.3) e nelle forme macrosmatiche con un neopallio poco sviluppato, come il riccio, quasi l’intera superficie basale e una considerevole parte della superficie telencefalica laterale appartengono al rinencefalo (Figg. 11.2A, 11.3A). Il bulbo olfattorio rappresenta il centro primario del sistema olfattorio e funge da stazione di proiezione per tutti gli impulsi olfattori, posta tra la mucosa olfattoria e i centri olfattori superiori. I bulbi olfattori sono dei prolungamenti anteriori del telencefalo divisi, che originano da evaginazioni delle pareti emisferiche. Nei marsupiali e negli insettivori, i bulbi contengono un grande ventricolo olfattorio ma, in numerosi altri mammiferi, nella vita adulta, queste cavità sono piccole o completamente obliterate. Nella maggior parte dei mammiferi, piccoli peduncoli olfattori congiungono i bulbi olfattori con gli emisferi cerebrali ma, nei primati, a seguito della notevole espansione in direzione rostrale dei lobi frontali, questi peduncoli sono retratti in lunghi peduncoli. I rapporti macroscopici delle parti del sistema olfattorio dell’encefalo umano sono raffigurati nella Figura 11.3C. Nell’uomo, i bulbi olfattori sono dei corpi di forma ovoidale piccoli e appiattiti appoggiati sulla lamina cribrosa dell’osso etmoide. Dai poli posteriori dei bulbi originano i tratti o peduncoli olfattori diretti posteriormente alla superficie basale del lobo frontale per entrare in contatto con gli emisferi. Alle sedi di inserzione, i tratti si biforcano nelle strie olfattorie mediale e laterale. I tratti iniziali di queste strie

341

contornano, insieme alla banda diagonale di Broca, un territorio noto come sostanza perforata anteriore. La stria olfattoria mediale si estende verso l’area subcallosale sulla superficie mediale del lobo frontale; la stria olfattoria laterale decorre lateralmente e poi piega nettamente attorno al limen insulae per penetrare nella parte rostromediale del lobo temporale. Una piccola stria olfattoria intermedia continua secondo la direzione del tratto olfattorio per un breve tratto e poi si irradia nella sostanza perforata anteriore. Durante il suo decorso dal lobo frontale al lobo temporale, la stria olfattoria laterale è circondata dalla parte laterale dal piccolo giro ambiens. Questo giro è occupato dalla cortex olfattoria. Dal punto di vista topografico, proprio come nei mammiferi macrosmatici, la cortex olfattoria può essere suddivisa nelle aree prepiriforme e piriforme (o periamigdaloidea, Fig. 11.3).

Recettori olfattori

Gli elementi recettoriali dell’apparato olfattorio sono sottili cellule bipolari presenti nelle aree specializzate dell’epitelio pseudostratificato che riveste le cavità nasali. L’epitelio olfattorio occupa un’area di circa 1 cm2 da ciascun lato della parte posterodorsale delle cavità nasali. Gli elementi recettoriali sono dispersi tra le cellule di supporto nell’epitelio olfattorio. Ciascuna di esse presenta due processi, un grosso processo apicale, che si estende alla superficie epiteliale, e un processo sottile diretto alla base dell’epitelio. Il processo apicale si espande in una terminazione claviforme da cui originano numerosi microvilli che si estendono nel muco che copre l’epitelio. Il processo basale degli elementi recettoriali continua in assoni amielinici estremamente sottili (0,2– 0,4 μm) che si uniscono a comporre piccoli fasci o fila olfattorie, che attraversano la lamina cribrosa dell’etmoide e penetrano nel bulbo olfattorio. Nel bulbo olfattorio, le fibre olfattorie primarie contraggono sinapsi con i diversi tipi di neuroni, di cui le cellule mitrali rappresentano gli elementi più cospicui (Fig. 11.4). Le fila olfattorie nell’insieme costituiscono il nervo olfattorio (I nervo cranico). Il trasmettitore utilizzato dalle cellule neurosensoriali olfattorie è il glutammato [4, 6].

342

aon aps db entcx gam gph gun

Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Nucleo olfattorio anteriore Area perforata anteriore Banda diagonale Cortex entorinale Giro ambiens Giro paraippocampico Giro uncinato

gsl hf los lot mos ncam neocx olb

Giro semilunare Formazione ippocampale Stria olfattoria laterale Tratto olfattorio laterale Stria olfattoria mediale Nucleo amigdaloideo corticale Neocortex Bulbo olfattorio

olped ot pamcx ph pl prpcx rf

Peduncolo olfattorio Tubercolo olfattorio Cortex periamigdaloidea Ippocampo precommissurale Lobo piriforme Cortex prepiriforme Fessura rinale

Fig. 11.3 A-C. Proiezioni basali delle parti rostrali degli encefali di istrice, Erinaceus europaeus (A), di ratto, Mus rattus (B) e dell’uomo (C), che mostrano la grandezza del bulbo olfattorio e di altre strutture rinencefaliche in rapporto con l’intero prosencefalo. In C, i lobi temporali sono stati spostati lateralmente al fine di esporre le strutture sottostanti e i giri uncinato e semilunare sono stati ruotati verso il piano della pagina. A si basa su illustrazioni raffigurate in Stephan [83], B è modificata da Heimer [34] e C è riprodotta da Nieuwenhuys [61]. Per le spiegazioni vedi la Figura 11.4

11 Telencefalo: introduzione e sistema olfattorio

Ci sono circa 6 milioni di neuroni sensoriali olfattori nella mucosa nasale umana [53]. Questi elementi sono morfologicamente uniformi, ma il loro fenotipo molecolare è notevolmente diverso. Una grande famiglia multigenica, identificata prima nel ratto, sembra che codifichi per oltre 1000 differenti recettori olfattivi [9, 29, 100], ciascuno dei quali interagisce con un ligando odorifero specifico. I neuroni sensoriali olfattori che esprimono un determinato recettore sono ristretti, nell’epitelio olfattorio, a una di quattro zone parzialmente sovrapposte [55, 70]. Particolarmente interessante è che gli assoni delle cellule neurosensoriali che esprimono lo stesso recettore odorifero convergono tutti su pochi glomeruli di proiezione [52, 88]. Le cellule neurosensoriali olfattorie hanno vita breve, mediamente di soli 30-60 giorni. Queste cellule sono continuamente sostituite da cellule basali nell’epitelio [78]. Questo significa che, durante tutta la vita, assoni olfattori primari neoformati si dirigono verso il bulbo olfattorio, costituendo sinapsi funzionalmente corrette in specifici glomeruli.

Bulbo olfattorio

Il bulbo olfattorio (Fig. 11.4) ha un’organizzazione laminare che risulta ben definita in numerosi mammiferi, compreso il feto umano [39], ma che poi diviene meno evidente con la maturazione dell’encefalo [18, 19]. Procedendo dalla superficie in profondità, si rilevano i seguenti strati: 1. Lo strato del nervo olfattorio, costituito dagli assoni estremamente sottili, fittamente intrecciati, delle cellule neurosensoriali olfattorie. 2. Lo strato glomerulare, che contiene evidenti glomeruli, ovvero addensamenti specializzati del neuropilo in cui arborizzazioni terminali delle fibre nervose olfattorie fanno sinapsi con i dendriti di tre tipi di neuroni olfattori secondari, vale a dire con le cellule mitrali, le cellule a pennacchio e le cellule periglomerulari. I primi due tipi di cellule stanno negli strati profondi; gli altri elementi sono piccoli e granulari e, come indica il loro stesso nome, circondano i glomeruli. In uomini giovani adulti,

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sono stati contati circa 8000 glomeruli [49]. Esperimenti condotti utilizzando la tecnica del 2-desossiglucosio [80] o la risonanza magnetica funzionale ad alta risoluzione [96] hanno dimostrato che le proprietà intrinseche e conformazionali delle molecole odorifere sono rappresentate topograficamente in moduli spaziali di attivazione glomerulare. Odori specifici attivano consistentemente piccoli gruppi di glomeruli adiacenti. Insieme, queste “immagini odorose” formano nello strato glomerulare una mappa spaziale “odotopica” [81, 95]. Le basi morfologiche di questa mappa funzionale sono costituite da connessioni convergenti tra specifici gruppi di neuroni recettoriali e specifici glomeruli, come già descritto. 3. Lo strato plessiforme esterno, composto principalmente da processi dendritici intrecciati, in particolar modo da dendriti primari e secondari delle cellule mitrali e delle cellule a pennacchio, e dai dendriti efferenti delle cellule granulari interne diretti perifericamente. Comunque, questo strato contiene anche i pericaria degli interneuroni superficiali e delle relativamente grandi cellule a pennacchio. 4. Lo strato delle cellule mitrali è composto da un sottile strato di corpi delle grandi cellule mitrali. Si trovano in questo strato anche i corpi cellulari di alcune cellule dei granuli. 5. Lo strato plessiforme interno è composto dai dendriti ascendenti delle cellule dei granuli profonde, dagli assoni delle cellule mitrali e a pennacchio e dai loro collaterali ricorrenti e dagli assoni delle fibre centrifughe di altre aree dell’encefalo. Inoltre, si riscontrano in questo strato anche i pericaria di alcune cellule dei granuli e di cellule alquanto più grandi ad assone breve. 6. Lo strato delle cellule dei granuli, caratterizzato da diverse aree di cellule dei granuli fortemente addensate, separate tra loro da fasci di fibre nervose. In questo strato sono presenti anche in maniera diffusa alcuni neuroni di maggiori dimensioni. 7. Una zona centrale di fibre, occupata da efferenti e afferenti bulbari. Negli animali con ventricoli olfattori persistenti, questa zona di norma viene designata come zona periventricolare; comunque, nell’uomo adulto, questi ventricoli sono completamente obliterati.

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Fig. 11.4A,B. Il bulbo olfattorio. A Citoarchitettonica; B elementi neuronali e fibre come osservati in preparati ottenuti secondo la tecnica di Golgi (alquanto semplificati). Modificato da Nieuwenhuys [61]. Ach, acetilcolina; aff, afferenze centrifughe; Bc, cellule di Blanes; Carn, carnosina; cfz, zona centrale delle fibre; DA, dopamina; eff, fibre efferenti; epl, strato plessiforme esterno; Gc, cellule di Golgi; gl, glomerulo; gll, strato glomerulare; Glu, glutammato; grc, cellula dei granuli; grl, strato delle cellule dei granuli; hc, cellula orizzontale; ipl, strato plessiforme interno; mc, cellula mitrale; mcl, strato delle cellule mitrali; NA, noradrenalina; olfn, nervo olfattorio; olfnl, strato del nervo olfattorio; pgc, cellula periglomerulare; sin, interneurone superficiale; SP, sostanza P; tc, cellula a pennacchio; vcC, cellula verticale Cajal

11 Telencefalo: introduzione e sistema olfattorio

La microcircuiteria del bulbo olfattorio è stata oggetto di numerosi studi, il più antico dei quali è stato magistralmente riassunto da Stephan [83]. Nel presente lavoro, comunque, può essere offerta solo una breve analisi delle relazioni strutturali e funzionali dei diversi elementi bulbari. Nel preparare questa disamina, abbiamo tenuto in particolare considerazione i lavori critici di Macrides e Davis [47], Mori [54], Shipley e coll. [82] e Shepherd e coll. [81]. I seguenti aspetti saranno discussi in maniera sequenziale: la proiezione olfattoria, i ruoli delle cellule periglomerulari e dei granuli e le cellule centrifughe e le loro sedi di proiezione. La proiezione olfattoria è costituita da cellule neurosensoriali olfattorie primarie e da neuroni olfattori di proiezione di secondo ordine, ovvero le cellule mitrali e le cellule a pennacchio. Gli elementi olfattori primari sono già stati discussi. In generale, le grandi cellule mitrali e, in una certa misura, le più piccole cellule a pennacchio hanno un singolo dendrite principale o primario, che termina come un pennacchio o si ramifica in un glomerulo, e diversi dendriti secondari o accessori che ramificano nello strato plessiforme esterno. I dendriti principali entrano in contatto sinaptico con le fibre del nervo olfattorio e con assoni e dendriti delle cellule periglomerulari. Le relazioni sinaptiche dei dendriti secondari saranno trattate di seguito. Gli assoni delle cellule mitrali e delle cellule a pennacchio decorrono in direzione radiale attraverso gli strati profondi del bulbo olfattorio. Durante il loro percorso attraverso il bulbo, questi assoni emettono numerosi collaterali, che contattano le cellule dei granuli e gli interneuroni profondi. I principali assoni delle cellule mitrali e delle cellule a pennacchio degli strati medio e profondo assumono un rivestimento mielinico e si organizzano in fasci, che ruotano all’indietro e che costituiscono la proiezione olfattoria secondaria. Le fibre di questa proiezione convogliano le informazioni olfattorie alle strutture olfattorie di ordine superiore. Gli assoni delle cellule a pennacchio degli strati superficiali proiettano principalmente ad altre sedi nello stesso bulbo olfattorio, formando, perciò, un sistema di associazione intrabulbare. Le cellule a pennacchio degli strati medio e profondo proiettano a sedi della cortex olfattoria diverse da quelle di proiezione delle cellule mitrali. Le cellule mitrali a livello dei loro terminali assonici e dei loro siti di trasmissione dendritica utilizzano come trasmettitore il glutammato. Lo stesso vale per la maggior parte delle

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cellule a pennacchio, ma alcuni di questi elementi sembrano essere dopaminergici. È stato già ricordato che tutti gli assoni sensoriali che terminano in un glomerulo esprimono lo stesso recettore olfattorio. Questo significa che il glomerulo, inclusi tutti gli assoni sensoriali primari che convergono su di esso e tutte le cellule mitrali e a pennacchio ad esso connesse, formano l’unità funzionale di base per l’analisi degli stimoli odoriferi [5, 81]. Le cellule periglomerulari e le cellule dei granuli presentano numerosi aspetti in comune. Entrambi i tipi di cellule mantengono reciproci contatti sinaptici dendrodendritici con le cellule mitrali e le cellule a pennacchio e, per entrambi, questi due tipi di cellule costituiscono i loro maggiori punti di proiezione. Comunque, anche le cellule periglomerulari e le cellule dei granuli mostrano marcate differenze, di cui la più importante è che le prime sono cellule regolari ad assone breve, mentre le seconde sono elementi amacrini, ovvero sono elementi privi di assone. Per la loro posizione e le piccole dimensioni, le cellule periglomerulari sono spesso designate come cellule dei granuli superficiali. I loro dendriti penetrano nei glomeruli, dove ricevono afferenze dai terminali del nervo olfattorio e formano anche sinapsi “reciproche” o bidirezionali con i rami dendritici delle cellule mitrali e delle cellule a pennacchio. Gli aspetti ultrastrutturali di questi contatti dendrodendritici suggeriscono che i dendriti delle cellule mitrali e delle cellule a pennacchio sono elementi eccitatori diretti ai dendriti periglomerulari e che questi ultimi sono elementi inibitori nei confronti dei dendriti delle cellule mitrali e delle cellule a pennacchio. Gli assoni delle cellule periglomerulari decorrono lungo la periferia di un numero di glomeruli che va da due a cinque, creando sinapsi inibitorie sui corpi e sui dendriti delle altre cellule periglomerulari e dei segmenti iniziali dei dendriti primari delle cellule mitrali e delle cellule a pennacchio. Pertanto, le cellule periglomerulari esercitano un’influenza inibitoria sulle cellule mitrali e dei pennacchi in due diverse sedi e modalità, cioè attraverso sinapsi dendrodendritiche interglomerulari e attraverso sinapsi assodendritiche subglomerulari. La popolazione delle cellule periglomerulari è eterogenea dal punto di vista neurochimico. Prove immunoistochimiche indicano che la maggior parte di questi elementi è GABAergica, che molti di questi elementi sono dopaminergici e che il GABA e la dopamina colocalizzano in alcuni di questi elementi.

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Le abbondanti cellule granulari amacrine (profonde) hanno numerosi dendriti basali corti e un lungo dendrite diretto perifericamente che ramifica nello strato plessiforme esterno tra i dendriti secondari delle cellule mitrali e delle cellule a pennacchio. Le porzioni ramificate distali di questi lunghi dendriti delle cellule dei granuli sono densamente provviste di cospicue spine (gemmule). Le cellule dei granuli ricevono sinapsi assodendritiche da collaterali ricorrenti delle cellule mitrali e dalle cellule a pennacchio; c’è anche un consistente numero di afferenze alle cellule dei granuli dal telencefalo propriamente detto (vedi sotto). I dendriti secondari delle cellule mitrali/a pennacchio e le spine dei dendriti periferici delle cellule dei granuli sono riccamente interconnessi mediante sinapsi dendrodendritiche, organizzate a coppie ad attività bidirezionale. Ci sono evidenze sia ultrastrutturali che fisiologiche indicanti che le sinapsi contratte dai dendriti delle cellule mitrali/a pennacchio con le gemmule sono eccitatorie, mentre le adiacenti sinapsi contratte dalle gemmule con i dendriti delle cellule mitrali/a pennacchio sono inibitorie. Queste coppie di sinapsi caratteristiche costituiscono vie inibitorie estremamente brevi di cellule mitrali con cellule mitrali o di cellule a pennacchio con cellule a pennacchio. I circuiti costituiti dai collaterali delle cellule mitrali e delle cellule a pennacchio e dalle cellule dei granuli provvedono a inibire le stesse cellule e quelle circostanti. L’inibizione prodotta dalle sinapsi che stabiliscono le cellule dei granuli con le cellule mitrali è molto forte e costituisce il principale meccanismo di controllo sulle efferenze del bulbo olfattorio. Molto probabilmente, il GABA costituisce il neurotrasmettitore rilasciato dalle sinapsi dendrodendritiche, che le spine delle cellule dei granuli stabiliscono con i dendriti delle cellule mitrali/a pennacchio. È importante notare che queste sinapsi dendrodendritiche costituiscono l’unica efferenza delle cellule dei granuli. Come molte altre regioni sensoriali, il bulbo olfattorio è sottoposto a un controllo esteso e ampiamente differenziato operato dall’encefalo. Studi neuroanatomici sperimentali [7, 20, 21, 24, 56, 87, 90, 97] hanno mostrato che le fibre centrifughe, che originano da numerose regioni encefaliche diverse, vanno direttamente al bulbo olfattorio. Molte di queste afferenze bulbari originano da strutture relative all’olfatto e sono in rapporto reciproco con le afferenze bulbari; altre rappresentano afferenze non olfattive e modulatrici ge-

nerali. Le afferenze “olfatto relative” originano principalmente dal nucleo olfattorio anteriore e dalla cortex olfattoria. Le fonti delle afferenze modulatrici generali sono costituite dai neuroni colinergici del prosencefalo basale (particolarmente il nucleo del braccio orizzontale della banda diagonale), dai neuroni serotoninergici del nucleo dorsale del rafe e dagli elementi noradrenergici del locus coeruleus. Il nucleo olfattorio anteriore proietta densamente e bilateralmente al bulbo olfattorio. Queste afferenze centrifughe si distribuiscono principalmente allo strato granulare e plessiforme interno, ma alcune ascendono alla zona subglomerulare dello strato plessiforme esterno. Le afferenze bulbari che originano dalla cortex olfattoria sono costituite da collaterali assonici di neuroni piramidali glutammatergici, che terminano principalmente nello strato granulare. Le afferenze bulbari noradrenergiche e serotoninergiche si distribuiscono principalmente nello strato delle cellule granulari e nello strato plessiforme interno, come anche nello strato glomerulare. È stato osservato che le fibre serotoninergiche terminano nei glomeruli. Le afferenze colinergiche si distribuiscono in maniera relativamente uniforme in tutte le lamine bulbari. Nello strato plessiforme esterno, le afferenze colinergiche, quelle noradrenergiche e tutte le altre terminano maggiormente sulle spine dendritiche delle cellule dei granuli. In queste sedi strategiche occupano una posizione ottimale per modulare l’inibizione dendrodendritica delle cellule mitrali e di quelle a pennacchio. Questo controllo centrifugo viene esercitato anche a livello dello strato glomerulare e delle cellule dei granuli. Nei glomeruli, sono presenti i terminali intraglomerulari delle fibre serotoninergiche precedentemente indicati. Nello strato delle cellule dei granuli, le afferenze bulbari contraggono sinapsi con i dendriti basali delle cellule dei granuli. Nella maggior parte degli strati del bulbo olfattorio sono diffusi interneuroni di media grandezza. Una descrizione dettagliata di questi elementi, alcuni raffigurati nella Figura 11.4, va oltre lo scopo del presente lavoro. In generale, si può stabilire che la natura di questi elementi è inibitoria, che essi utilizzano come neurotrasmettitore il GABA e che formano un collegamento tra le afferenze bulbari eccitatorie e i piccoli interneuroni, ovvero le cellule periglomerulari e le cellule dei granuli.

11 Telencefalo: introduzione e sistema olfattorio

Poiché anche questi ultimi elementi sono inibitori, si può presumere che gli interneuroni di media grandezza esercitano un’influenza disinibitoria sulle cellule mitraliche e sulle cellule a pennacchio che, come già discusso, rappresentano gli obiettivi delle cellule dei granuli e periglomerulari [47, 57, 58]. In aggiunta ai classici neurotrasmettitori quali l’acetilcolina, il glutammato e il GABA e le monoamine dopamina, noradrenalina e serotonina, nel bulbo olfattorio sono stati localizzati diversi neuropeptidi. Molti di questi neuropeptidi sono colocalizzati con uno dei classici trasmettitori. Possono essere riportate le seguenti combinazioni: glutammato + carnosine nelle cellule neurosensoriali olfattorie, glutammato + substance P nelle cellule a pennacchio e GABA + encefaline nelle cellule dei granuli e periglomerulari [81]. Inoltre, la substance P e il luteinizing hormonereleasing hormone (LHRH) sono stati dimostrati nelle afferenze centrifughe al bulbo [31]. Il significato di questi neuropeptidi non è ancora compreso; noi crediamo che possano essere coinvolti nella trasmissione non sinaptica o nella trasmissione volumetrica.

Proiezioni olfattorie secondarie e loro sedi di terminazione

Gli assoni dei neuroni di proiezione nel bulbo olfattorio proiettano posteriormente nel tratto olfattorio e si distribuiscono alle varie aree olfattive (vedi Fig. 11.7). Studi neuroanatomici sperimentali hanno mostrato in maniera definitiva che quel rilievo macroscopico che costituisce la stria olfattoria mediale non riceve nessuna fibra olfattoria secondaria [35, 74, 89]. Dopo aver distribuito le fibre al nucleo olfattorio anteriore e al tubercolo olfattorio, tutte le proiezioni olfattorie secondarie passano nella stria olfattoria laterale (Fig. 5.37). Da questa stria, le fibre raggiungono le cortex prepiriforme, periamigdaloidea ed entorinale e il nucleo amigdaloideo corticale, dove terminano [15, 34, 66, 89]. Nei primati, incluso l’uomo, il nucleo olfattorio anteriore è poco sviluppato e risulta costituito da alcuni piccoli gruppi di neuroni posti nella parte caudale del bulbo olfattorio, nel peduncolo olfattorio e nell’area dove questo peduncolo si unisce all’emisfero [18]. Nei mam-

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miferi macrosmatici, il nucleo forma un anello, che circonda la parte caudale del ventricolo bulbare o le sue vestigia, separando il bulbo olfattorio dalle restanti strutture olfattorie (Fig. 11.3A, B). Il tubercolo olfattorio rappresenta una struttura ambigua e, per qualche verso, enigmatica. Nei mammiferi macrosmatici, costituisce un possente rilievo alla base degli emisferi (Fig. 11.3A, B) che, microscopicamente, mostra una distinta struttura trilaminare. A differenza di questa struttura simile alla cortex, il tubercolo olfattorio ha molto in comune con le adiacenti regioni dello striato. Entrambe le strutture mostrano un’intensa colorazione per l’acetilcolinesterasi, apparentemente in relazione con i neuroni colinergici intrinseci [33], e gli strati più profondi del tubercolo contengono numerosi neuroni di media grandezza provvisti di molte spine, che assomigliano al più comune tipo cellulare dello striato. I soma di questi elementi formano numerosi ponti cellulari che collegano direttamente il tubercolo olfattorio con il nucleo accumbens e il caudatoputamen [51]. Inoltre, le regioni striatali ventrali e il tubercolo olfattorio ricevono entrambi una forte proiezione dopaminergica dall’area tegmentale ventrale. Il tubercolo olfattorio e le parti adiacenti della substantia innominata e il nucleo della banda diagonale contengono aggregati di piccoli neuroni noti come isole di Calleja [16]. Queste isole ricevono i terminali e le fibre nervose vomeronasali [27, 60]. Nel ratto, le isole di Calleja contengono recettori per gli estrogeni e cellule che producono LHRH e, pertanto, sono considerate coinvolte nelle funzioni riproduttive. Nell’uomo, il tubercolo olfattorio è poco sviluppato, ma possono, tuttavia, essere riconosciuti i tre strati distinguibili negli animali macrosmatici. Questi includono: uno strato superficiale e plessiforme composto da fibre, uno strato medio compatto composto da cellule piramidali ed ellissoidali e uno strato profondo di cellule multiformi [18, 59]. Il tubercolo olfattorio è posto immediatamente dietro la biforcazione delle strie olfattorie mediale e laterale e forma parte dello spazio perforato anteriore (o sostanza o area). Quest’area è caratterizzata dalla presenza di numerosi piccoli vasi sanguigni che penetrano nell’encefalo. Quando questi vasi sono asportati, i loro punti di ingresso si presentano come una serie di fori, da cui il nome.

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

L’omologo del tubercolo olfattorio nei mammiferi macrosmatici è limitato alla parte più rostrale della sostanza perforata anteriore; la sua parte caudale, che è attraversata da numerose fibre a direzione trasversale, costituisce la banda diagonale (Fig. 11.3C). Il tubercolo olfattorio riceve fibre sensoriali dal bulbo olfattorio e fibre di associazione dalla cortex olfattoria primaria [15]. La cortex olfattoria primaria costituisce la più grande delle aree olfattorie. Come già considerato, può essere topograficamente suddivisa in due aree: prepiriforme e piriforme (o periamigdaloidea, Fig. 11.3). In alcune recenti pubblicazioni [60, 82] è stato proposto di designare queste due suddivisioni come un’unica cortex piriforme. La cortex olfattoria primaria è stata studiata in grande dettaglio, non solo per la sua posizione saliente nel sistema olfattorio, ma anche per il suo significato di prototipo. Condivide numerose caratteristiche con la neocortex, ma è strutturata in maniera più semplice e risulta costituita solo da tre piuttosto che da sei strati. Pertanto, ben si adatta a servire come modello per l’analisi delle strutture fondamentali e delle proprietà funzionali dell’organizzazione della cortex. C.U. Ariëns Kappers [1–3] ha considerato la cortex olfattoria o piriforme come la parte della cortex filogeneticamente più antica: da qui, la sua definizione di paleocortex. Quest’autore ipotizzò che, da questa antica struttura, nel corso dell’evoluzione, sia originata la neocortex. La successiva analisi della struttura della cortex olfattoria primaria si fonda principalmente su due recenti pubblicazioni di Haberly [30] e Neville e Haberly [60], ma sono stati tenuti in debita considerazione anche studi precedenti [11, 65, 85, 91]. La cortex olfattoria primaria risulta composta da tre strati, di norma indicati come strato I, II e III (Fig. 11.5). Lo strato I è uno strato superficiale plessiforme, che contiene solo pochi neuroni distribuiti in maniera diffusa e principalmente costituito da assoni diretti tangenzialmente e da espansioni dendritiche ascendenti di cellule piramidali e semilunari. Lo strato plessiforme può essere suddiviso in uno strato Ia, una sublamina superficiale dominata dalla presenza di fibre afferenti dal bulbo olfattorio, e uno strato Ib, una sublamina profonda caratterizzata dalla presenza di fibre di associazioni provenienti da altre

parti della cortex olfattoria primaria. Lo strato II risulta composto da corpi neuronali strettamente associati. Può essere, a sua volta, suddiviso in uno strato superficiale IIa, in cui sono concentrate le cellule semilunari, e in uno strato profondo IIb, in cui prevalgono i corpi delle cellule piramidali. Lo strato III presenta una densità cellulare moderata e contiene neuroni piramidali, che tendono a concentrarsi nella parte superficiale, e neuroni multipolari, che sono più comuni nella parte profonda. I neuroni nella cortex olfattoria primaria possono essere classificati come appartenenti a uno dei due tipi fondamentali: le cellule piramidali e le cellule non piramidali. Si possono distinguere due popolazioni di tipiche cellule piramidali: i neuroni piramidali superficiali, che hanno il loro soma nello strato IIb e i neuroni piramidali profondi, che hanno il soma nello strato III. Tutti i neuroni piramidali hanno un ciuffo dendritico apicale e uno basale, ma la lunghezza dei tronchi dendritici apicali è determinata dalla profondità dei loro corpi. Gli assoni delle cellule piramidali discendono radialmente attraverso la lamina III ed emettono numerosi collaterali. I collaterali brevi vanno in tutte le direzioni, stabilendo contatti sinaptici sia con i neuroni piramidali che con quelli non piramidali. I collaterali lunghi ascendono allo strato plessiforme superficiale, dove assumono una direzione tangenziale. È stato stabilito con metodi sperimentali che i collaterali lunghi dei neuroni piramidali, situati nella parte anteriore della cortex olfattoria primaria, vanno alla parte posteriore della cortex olfattoria secondaria, dove si concentrano in un substrato superficiale dello strato Ib, mentre i collaterali lunghi provenienti dalla cortex olfattoria primaria posteriore proiettano principalmente alle parti più profonde dello strato Ib delle regioni anteriore e posteriore della cortex olfattoria primaria (vedi Fig. 11.6). La distribuzione dei contatti sinaptici sulla superficie dei neuroni piramidali nella cortex olfattoria primaria è molto simile a quella osservata nei neuroni piramidali di altre parti della cortex: le sinapsi asimmetriche con associate vescicole circolari sono concentrate sulle spine dendritiche, ma mancano sui soma; le sinapsi simmetriche con associate vescicole pleomorfe sono presenti in altissima densità sui segmenti iniziali degli assoni e a densità moderata sulle restanti parti, compresi i pericaria e i dendriti sia apicali che basali.

11 Telencefalo: introduzione e sistema olfattorio

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Fig. 11.5. Citoarchitettonica e maggiori tipi cellulari della cortex olfattoria primaria. BI, cellula bipolare; DP, cellula piramidale profonda; GSI, soma di cellula glomerulare nello strato I; GSII, soma di cellula globulare nello strato II; H, cellula orizzontale; M, cellula multipolare; MA, neurone multipolare privo di spine; MS, neurone multipolare provvisto di spine; SP, cellula piramidale superficiale; SL, cellula semilunare; Ia–III, strati corticali. (Modificata da Neville e Haberly [60])

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Gli assoni delle cellule piramidali nella cortex olfattoria primaria, come in altre parti della cortex, formano, con i loro neuroni bersaglio, tipiche sinapsi asimmetriche. È stato già riportato che i corpi delle cellule semilunari sono concentrati nella parte superficiale del II strato. Questi elementi emettono dendriti o gruppi di dendriti dai due poli dei loro corpi a forma di semiluna (Fig. 11.5); questi dendriti si estendono perifericamente e ramificano nello strato plessiforme. Gli assoni di queste cellule discendono radialmente attraverso la cortex e penetrano nella sottostante sostanza bianca. Sebbene a prima vista gli elementi semilunari differiscano notevolmente dalle tipiche cellule piramidali, devono essere considerati come membri anomali del gruppo delle cellule piramidali. Come in altre parti della cortex, le cellule non piramidali formano un gruppo eterogeneo. Molti di questi neuroni, se non tutti, hanno dendriti lisci e gli studi condotti con la tecnica di Golgi suggeriscono che i loro assoni, in genere, non si estendono oltre la cortex. Questo gruppo comprende grandi cellule orizzontali, che si ritrovano esclusivamente nel substrato Ia, piccole cellule bipolari o a doppio pennacchio (bitufted), piccole cellule stellate con corpi globulari, che sono comunemente presenti negli strati I e II e cellule multipolari di media grandezza e grandi, che sono principalmente confinate al III strato. Molte delle cellule non piramidali della cortex olfattoria primaria, come nella formazione ippocampale e nella neocortex, utilizzano come neurotrasmettitore il GABA e sono di natura inibitoria. Un’importante eccezione è rappresentata da un gruppo di grandi neuroni multipolari con dendriti provvisti di spine (cellula MS nella Fig. 11.5), per i quali è stato dimostrato che sono di natura eccitatoria e che utilizzano come neurotrasmettitore il glutammato [37]. Uno schema riepilogativo dei circuiti e della sinaptologia della cortex olfattoria primaria è riportato nella Figura 11.6. Questo schema sinottico si fonda principalmente sugli eccellenti lavori di Haberly [30] e Neville e Haberly [60], a cui il lettore può fare riferimento. I dati presentati nella Figura 11.6 possono essere riassunti come segue: 1. Entrambe le fibre di associazione estrinseche e intracorticali decorrono tangenzialmente in distinte subzone del I strato.

2. Sono presenti tipiche cellule piramidali, che hanno caratteristici dendriti che ramificano nel I strato. Le ramificazioni assonali di queste cellule si distribuiscono nella cortex olfattoria primaria e oltre (vedi in seguito); insieme queste ramificazioni formano un esteso sistema associativo, che stabilisce contatti sinaptici con le cellule piramidali e i neuroni dei circuiti locali. 3. La cortex olfattoria primaria contiene diversi tipi di neuroni dei circuiti locali. Molti di questi elementi sono di natura inibitoria e utilizzano il GABA come neurotrasmettitore, formando una parte dei circuiti che mediano sia l’inibizione anterograda sia quella retrograda sulle cellule piramidali. La cortex olfattoria primaria riceve proiezioni da neuroni dopaminergici, serotoninergici e noradrenergici del tronco encefalico. È stato stabilito che queste proiezioni monoaminergiche (tra le altre possibili funzioni) esercitano un’influenza eccitatoria su un particolare gruppo di interneuroni inibitori, situati nella parte superficiale del III strato [28]. Nella cortex olfattoria primaria sono stati dimostrati numerosi neuropeptidi, molti dei quali colocalizzano con il GABA; è stato rilevato che il vasoactive intestinal peptide (VIP) e la cholecystokinin (CCK) sono espressi in differenti subpopolazioni di cellule bipolari [26]. È stato già ricordato che gli assoni delle cellule neurosensoriali che esprimono un particolare recettore per l’odore convergono su pochi distinti glomeruli nel bulbo olfattorio e che i “punti di convergenza” di diversi (> 1000!) recettori per gli odori nel complesso costituiscono nella lamina glomerulare una mappa “odotopica”. Recentemente, nuove evidenze dimostrano che una simile mappa è presente anche nella cortex olfattoria primaria. Utilizzando una tecnica di marcatura genetica transneuronale, è stato dimostrato che i neuroni piramidali della cortex, che ricevono afferenze da un particolare recettore dell’odore, costituiscono gruppi definiti [101]. Questa osservazione è in linea con un precedente risultato [10] che la marcatura, con un tracciante assonale, di poche cellule mitrali raggruppate nello strato delle cellule mitrali, metteva in risalto complessi ben definiti di fibre marcate nella cortex olfattoria primaria.

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coll. ass. dalla cortex post. coll. ass. dalla cortex ant.

Fig. 11.6. Circuiti e sinaptologia della cortex olfattoria primaria. Le linee tratteggiate indicano le connessioni probabili ancora non provate. Cellule eccitatorie: contorni neri; (probabili) elementi inibitori: in rosso. I numeri di seguito utilizzati corrispondono a quelli nella figura. Per le abbreviazioni, vedi Fig. 11.5. 1. Le cellule mitrali nel bulbo olfattorio costituiscono la principale fonte delle afferenze alla cortex olfattoria primaria. Queste afferenze sono dirette attraverso il tratto olfattorio laterale allo strato Ia della cortex e contraggono contatti sinaptici eccitatori con i dendriti apicali delle cellule piramidali (1a) e con gli elementi orizzontali (1b). 2. Gli assoni delle cellule piramidali lasciano la cortex. 3. I collaterali di assoni delle cellule piramidali contraggono contatti sinaptici eccitatori con i dendriti basali di altre cellule piramidali. 4. I lunghi collaterali di associazione delle cellule piramidali superficiali nella parte anteriore della cortex olfattoria primaria passano attraverso la parte più profonda della cortex e discendono nella parte posteriore della cortex alla zona superficiale dello strato Ib, dove contraggono sinapsi eccitatorie con i dendriti apicali delle cellule piramidali superficiali e profonde. 5. I lunghi collaterali di associazione delle cellule piramidali profonde nella parte posteriore della cortex olfattoria primaria, ascendono nella parte anteriore della cortex sino alla zona profonda dello strato Ib, dove contraggono sinapsi eccitatorie con i dendriti apicali delle cellule piramidali superficiali e profonde. 6. Gli assoni delle cellule orizzontali e delle cellule stellate superficiali prendono contatto con i dendriti apicali delle cellule piramidali e mediano l’inibizione anterograda. 7. Le piccole cellule stellate del II strato ricevono contatti assosomatici dalle cellule piramidali superficiali. 8. I segmenti iniziali delle cellule piramidali sono densamente coperti di sinapsi simmetriche. È probabile che questi contatti siano fatti dagli assoni di una variante di piccole cellule stellate presenti nel II strato. Se questa ipotesi viene confermata, questi elementi occuperebbero nei circuiti della cortex olfattoria primaria una posizione paragonabile a quella delle cellule a candeliere dell’ippocampo e della neocortex. 9. Studi fisiologici hanno mostrato che gli interneuroni delle parti più profonde della cortex olfattoria formano parte dei circuiti di azione retrograda. Molto probabilmente, esplicano questa funzione le grandi cellule multipolari che ricevono afferenze sinaptiche eccitatorie dalle cellule piramidali (9a) e che contraggono sinapsi inibitorie con gli elementi dello stesso tipo (9b). Molte delle grandi cellule multipolari sono cellule basket, ovvero i loro assoni partecipano alla formazione con i loro terminali assonici di intrecci a forma di canestro intorno ai corpi delle cellule piramidali. Le lunghe ramificazioni degli assoni di queste cellule costituiscono il possibile substrato per l’inibizione limitrofa (9c). 10. Una dimostrazione fisiologica indica che i neuroni inibitori retroattivi si inibiscono l’un l’altro. 11. Di recente è stato stabilito che le piccole cellule bipolari o a doppio pennacchio con dendriti orientate nel piano verticale costituiscono un’ulteriore fonte di terminazioni di tipo basket sulle cellule piramidali (11a) [26, 76]. Poiché si suppone che queste cellule ricevono afferenze eccitatorie da fibre afferenti del I strato (1d), come anche da collaterali delle cellule piramidali (11b), probabilmente funzionano sia in senso anterogrado che retrogrado

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Fig. 11.7. Centri olfattori e vie proiettati sulla superficie basale dell’encefalo umano. La parte anteriore del lobo temporale è stata rimossa. Le aree di terminazione delle proiezioni olfattorie secondarie sono punteggiate. Gli obiettivi neocorticali delle efferenze dalla cortex olfattoria primaria (prpcx + pamcx) sono tratteggiati. In questa figura e nelle successive, i dati sperimentali relativi alle connessioni delle fibre nel telencefalo della scimmia macaco [12–14, 63, 72] sono stati estrapolati all’encefalo umano. ac, commissura anteriore; am, complesso amigdaloideo; aon, nucleo olfattorio anteriore; aps, sostanza perforata anteriore; entcx, parte olfattoria rostrale della cortex entorinale; front, lobo frontale; hf, formazione ippocampale; Iai, area insulare agranulare intermedia; Iam, area insulare agranulare mediale; Iapm, area insulare agranulare posteromediale; ncam, nucleo corticale dell’amigdala; olb, bulbo olfattorio; olped, peduncolo olfattorio; orbcx, cortex orbitale; ot, tubercolo olfattorio; pamcx, cortex periamigdaloidea ; prpcx, cortex prepiriforme; temp, lobo temporale; 13a,m, suddivisioni dell’area 13

11 Telencefalo: introduzione e sistema olfattorio

Le due strutture che delimitano la cortex olfattoria primaria, ovvero il nucleo corticale dell’amigdala e la cortex entorinale (Fig. 11.7), ricevono anche proiezioni dirette dal bulbo olfattorio. Nei primati, le proiezioni olfattorie sono confinate alle parti rostrali di entrambe queste strutture. Nella cortex entorinale, le fibre olfattorie secondarie formano una sottile lamina subpiale [15, 40, 89]. La cortex olfattoria primaria proietta a diverse aree di “ordine superiore” (vedi in seguito), ma dà origine anche a un sostanziale sistema di fibre di associazione, che si estendono a tutti i centri che ricevono proiezioni dirette dal bulbo olfattorio [15, 41]. Il nucleo olfattorio anteriore e la cortex olfattoria primaria sono collegati da fibre che passano attraverso la commessura anteriore. Per questa stessa strada, le fibre che originano dal nucleo olfattorio anteriore proiettano agli strati più profondi del bulbo olfattorio controlaterale [46].

Ulteriori proiezioni dell’informazione olfattoria

La cortex olfattoria primaria proietta a diverse altre parti del telencefalo, compresi l’amigdala, l’ippocampo, l’ipotalamo, il talamo dorsale e la neocortex [15, 66]. Le fibre dirette all’ippocampo e all’amigdala originano principalmente dalla cortex periamigdaloidea e dall’adiacente parte rostrale olfattoria della cortex entorinale. Queste fibre formano parte di vie polisinaptiche attraverso cui il rinencefalo è connesso al setto e all’ipotalamo. Le fibre che collegano la cortex olfattoria primaria con l’ipotalamo si associano al fascicolo prosencefalico mediale e terminano principalmente nella parte caudale dell’area ipotalamica laterale. Queste proiezioni olfattoipotalamiche sono coinvolte nel controllo dell’appetito e del comportamento alimentare. La proiezione dalla cortex olfattoria primaria al talamo dorsale è relativamente piccola e termina principalmente nella parte mediale del nucleo mediodorsale [75]. Questa parte del nucleo mediodorsale del talamo, come è noto, è connessa reciprocamente con diverse aree della cortex orbitofrontale posteriore e insulare rostrale. Come sarà discusso in seguito, queste aree corticali ricevono anche proiezioni monosinaptiche direttamente dalla cortex olfattoria primaria, molto più sviluppate.

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Le proiezioni olfattorie alla neocortex sono state ampiamente studiate da Carmichael e coll. [15]. Questo studio è parte di un esteso programma di ricerca che comprende la suddivisione architettonica della cortex orbitale e dell’adiacente cortex insulare nella scimmia macaco e nell’uomo e una dettagliata analisi sperimentale, condotta nella scimmia, relativa ai circuiti di connessione in queste regioni corticali [12–14, 63, 64, 66, 72]. I seguenti dati sono stati tratti da questi studi. Le proiezioni dalla cortex olfattoria primaria terminano in quattro aree insulari e in due orbitali (Fig. 11.7). Tutte queste aree corticali sono agranulari o disgranulari, il che significa che hanno un IV strato poco sviluppato o del tutto assente. Le proiezioni olfattorie neocorticali differiscono notevolmente dalle vie di altre modalità sensoriali. Nei sistemi somatosensoriale, visivo e uditivo, le informazioni sensoriali raggiungono la cortex attraverso un relè talamico e le fibre talamocorticali terminano principalmente nel IV strato ben differenziato. Al contrario, le aree olfattorie neocorticali ricevono la loro principale afferenza sensoriale direttamente dalla cortex olfattoria primaria, senza un relè talamico, e le afferenze che trasportano questo segnale terminano principalmente nel I strato. La cortex prefrontale orbitale può essere suddivisa in circa 20 differenti aree architettoniche, che interagiscono grazie a un elaborato sistema di connessioni [14, 63, 64] (Fig. 11.8). Il circuito intrinseco composto da queste connessioni riceve, oltre alle già analizzate afferenze olfattorie, afferenze estrinseche da diverse altre modalità sensoriali. Pertanto è stato mostrato che le proiezioni gustative, viscerali generali, somatosensoriali e visive terminano su ristrette aree dei circuiti orbitali, specialmente nelle loro parti caudale e laterale (Fig. 11.8B). Dati anatomici e fisiologici [13, 14, 17, 71–73], indicano che le aree orbitali che ricevono queste afferenze sensoriali e le connessioni cortico-corticali esistenti tra queste aree sono coinvolte nell’analisi e nell’integrazione di sensazioni legate al cibo e giocano un ruolo importante nel controllo alimentare. Afferenze olfattorie e gustative, che convergono sulla parte caudale del circuito orbitale, probabilmente sono coinvolte nella generazione della sensazione dell’odore associato ai diversi alimenti [63].

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Fig. 11.8 A, B. Il circuito delle connessioni orbitofrontali. A Suddivisione architettonica della cortex prefrontale orbitale umana [64]. Le aree 12–14 corrispondono alle aree con simile numerazione nella cortex del macaco [12, 92]. Le aree 10, 11, 45 e 47 erano state precedentemente identificate da Brodmann [8]. È importante notare che tutte le (sub)aree mostrate possono essere identificate anche nella scimmia macaco [12, 64]. B Connessioni tra le aree architettoniche mostrate in A e alcune delle afferenze estrinseche al circuito prefrontale orbitale [13, 14]. La maggior parte delle connessioni mostrate, ma non tutte, è reciproca. Le afferenze olfattorie originano, come mostrato nella Fig. 11.7, dalla cortex prepiriforme. Le afferenze gustative originano dalla cortex gustativa primaria (G), che occupa l’insula agranulare rostrale che, a sua volta, riceve afferenze dalla parte dorsale del nucleo ventrale posteromediale parvocellulare del talamo. Le afferenze viscerali originano dalla parte ventrale dello stesso nucleo talamico. Le afferenze somatosensoriali originano dalle aree corticali somatosensoriali primaria e secondaria (SI, SII) e dall’area somatosensoriale associativa 7b. Le afferenze visive originano dall’area 21, l’area visiva associativa temporale. Basata sulle illustrazioni in [14, 63, 64]

11 Telencefalo: introduzione e sistema olfattorio

Le afferenze viscerali possono fornire segnali relativi all’assunzione di cibo e al senso di sazietà, come la dilatazione gastrica e i livelli glicemici. Questi segnali interni servono a modulare il comportamento alimentare [17]. È noto che l’attività dei neuroni gustatori nella cortex orbitale è modulata dal senso di fame e di sazietà [17]. I segnali somatosensoriali sembrano originare dalle regioni della testa e della faccia dell’area corticale somatosensoriale [72]. Le afferenze somestesiche orali localizzano l’odore nella bocca e forniscono un “senso orale”, ovvero un’unificata percezione sensoriale di odore, gusto e consistenza [14]. Nell’area che riceve le afferenze visive, sono presenti neuroni che mostrano risposte selettive alla vista del cibo; è interessante notare che questi neuroni, analogamente agli elementi gustatori descritti, raggiunta la sazietà, mostrano una riduzione senso-specifica delle loro risposte al cibo [17]. Le tecniche di imaging funzionale sono state utilizzate per identificare le aree corticali attivate da stimoli olfattori e per studiare la natura dell’elaborazione olfattoria nell’encefalo umano. Per una dettagliata analisi dei risultati di questi studi, il lettore può vedere rassegne e pubblicazioni di Zatorre e Jones Gotman [99] e Zald e Pardo [98]; qui ci limitiamo a brevi note. 1. Come ci si può attendere dai dati anatomici precedentemente analizzati, l’attività relativa all’olfatto è stata ripetutamente rilevata nelle regioni della cortex olfattoria primaria e in quella orbitofrontale. 2. Stimoli olfattivi monorinali attivano la cortex olfattoria primaria bilateralmente, attraverso la commessura anteriore, in accordo con la presenza di connessioni commissurali tra queste aree (Fig. 11.7). 3. Diversi studi di imaging funzionale (vedi [99]) hanno riportato che, a seguito della presentazione bilaterale di stimoli olfattori, la risposta risulta essere di gran lunga maggiore nella cortex orbitofrontale di destra che in quella di sinistra. Questo dato suggerisce un’asimmetria funzionale nell’elaborazione superiore dell’informazione olfattoria, che concorre con la dominanza dell’emisfero di destra nella percezione olfattiva, come osservato nella pratica clinica [42]. 4. È importante notare che il centro orbitofrontale dell’attività olfattoria, come dimostrato dagli studi di neuroimaging funzionale, è posizionato molto più rostrale di

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quanto ci si aspettasse sulla base dei soli dati anatomici [98] (Fig. 15.69A). 5. Non solo le registrazioni neurofisiologiche (vedi sopra) ma anche gli studi di neuroimaging hanno mostrato che l’attività della cortex orbitofrontale dipende da modificazioni motivazionali che accompagnano l’alimentazione. Per esempio, le risposte, registrate mediante fMRI, a stimoli olfattori relativi al cibo si riducono notevolmente e specificamente a seguito dell’assunzione sino alla sazietà di un particolare alimento [62].

Sistema olfattorio accessorio e nervo terminale

Il sistema olfattorio accessorio [32, 50, 79], noto anche come sistema vomeronasale, risulta composto dall’organo vomeronasale di Jacobson, da una parte speciale del bulbo olfattorio, nota come bulbo olfattorio accessorio, dal nucleo mediale del complesso amigdaloideo e da alcune parti del letto del nucleo della stria teminalis. Sebbene il sistema olfattorio principale e il sistema olfattorio accessorio mostrino numerosi parallelismi nella loro organizzazione strutturale, i due sono morfologicamente distinti e sottendono differenti funzioni. Il sistema olfattorio accessorio è principalmente coinvolto nella regolazione del comportamento riproduttivo evocato dai feromoni, ovvero i messaggeri chimici prodotti da altri membri della stessa specie. L’organo vomeronasale rappresenta un condotto allungato contenuto in una capsula ossea, localizzata bilateralmente lungo la base del setto nasale. Il condotto si apre anteriormente attraverso uno stretto dotto nel pavimento della cavità nasale. Le cellule recettoriali chemosensoriali vomeronasali, che sono confinate sul lato mediale dell’organo, sono simili a quelle presenti nell’epitelio olfattorio, eccetto che per il fatto di avere dei microvilli piuttosto che delle ciglia. I sottili assoni di questi recettori si organizzano nel nervo vomeronasale. Dopo aver attraversato la lamina cribrosa dell’etmoide, terminano nel bulbo olfattorio accessorio.

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Il bulbo olfattorio accessorio comunemente appare come una piccola sporgenza sulla superficie mediocaudale del bulbo olfattorio. La sua struttura interna riproduce molte delle caratteristiche del bulbo olfattorio principale, e possono essere riconosciuti anche gli stessi sette strati. Il bulbo olfattorio accessorio proietta al complesso dell’amigdala e al nucleo del letto della stria terminalis attraverso il tratto olfattorio accessorio; quest’ultimo, all’inizio, forma parte del tratto olfattorio laterale ma, a livelli più caudali, ingrandendosi diviene individuabile. Il sistema olfattorio accessorio è ben sviluppato in diverse specie di mammiferi, compresi i marsupiali, gli insettivori e i roditori; in questi ultimi, è stato dimostrato che gioca un ruolo preminente nel comportamento sessuale. Alla domanda se l’uomo adulto possieda un sistema olfattorio accessorio non può essere data una risposta definitiva, come risulta evidente dai seguenti dati, che sono stati tratti principalmente da due recenti monografie [32, 86]. 1. Esistono solide prove sociologiche e comportamentali dell’esistenza di una comunicazione feromonale tra gli umani. 2. L’opinione ampiamente accettata che l’organo vomeronasale sia presente nell’uomo solo durante il periodo embrionale e fetale e che quest’organo scompaia prima della nascita si è dimostrata insostenibile. Recenti studi hanno mostrato che distinte fossette vomeronasali sono presenti nell’uomo adulto e l’analisi condotta al microscopio elettronico ha rivelato la presenza di possibili cellule sensoriali nell’epitelio pseudostratificato che riveste queste fossette. Comunque, non è stato mai mostrato che queste possibili cellule sensoriali posseggano assoni che le collegano al nervo vomeronasale. 3. Il bulbo olfattorio accessorio è assente nell’uomo adulto. I segnali feromonali, possibilmente, nell’uomo raggiungono il SNC per una diversa via, costituita dal nervo terminale. Il nervo terminale, denominato anche nervo zero, nei vertebrati, compreso l’uomo, è ubiquitario [22, 23]. È un nervo cranico provvisto di ganglio che si estende dal naso alle regioni basali del prosencefalo. All’interno del cranio, le sue fibre formano un lasso plesso lungo le

superfici mediale e ventrale del bulbo olfattorio e del peduncolo olfattorio. I suoi rami periferici sono associati alle fila olfattiva e vomeronasale e proiettano alla mucosa nasale, fornendo terminazioni nervose libere sia nell’epitelio olfattorio che in quello non olfattorio e un denso plesso che circonda le ghiandole di Bowman. Rami del nervo terminale sono stati osservati anche nel costituire terminazioni nella parete dei vasi sanguigni. Centralmente, il nervo terminale stabilisce connessioni con diverse regioni telencefaliche, compresi il setto, il tubercolo olfattorio, l’area preottica e l’eminenza mediana. Una componente di questo nervo penetra nell’encefalo immediatamente in prossimità della lamina terminalis (da cui trae il suo nome). I neuroni che danno il loro contributo di fibre al nervo terminale sono sia diffusi lungo il suo percorso sia aggregati in alcuni gangli. Il più grande di questi, noto come “ganglio terminale”, è posto ventrale al confine caudale del bulbo olfattorio. Nel nervo terminale sono stati descritti neuroni bipolari o fusiformi e multipolari. I neuroni multipolari si crede rappresentino elementi autonomici postgangliari che forniscono l’innervazione delle ghiandole e dei vasi sanguigni nel naso. Le cellule bipolari originano nel placode olfattorio e, durante l’ontogenesi, migrano verso l’interno [77]. Formano parte di un sistema di conduzione centripeto che convoglia messaggi nervosi (forse chemosensoriali) dall’epitelio nasale direttamente all’encefalo. Studi condotti con tecniche immunocitochimiche hanno mostrato che alcune di queste cellule e i loro processi contengono il peptide del sistema riproduttivo LHRH. Esistono prove sperimentali che suggeriscono il coinvolgimento del nervo terminale nella regolazione del comportamento riproduttivo [93, 94].

11 Telencefalo: introduzione e sistema olfattorio

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12 Telencefalo: ippocampo e strutture relative

Introduzione......................................................... 361 Topografia e struttura dell'ippocampo ............. 366 Microcircuiti del corno di Ammone................. 372 Connessioni intrinseche dell’ippocampo......... 375 Principali sistemi di connessione della formazione ippocampale e delle sue dipendenze con altre regioni dell’encefalo ............................................ 378 Afferenze all’ippocampo..................................... 379 Efferenze dell’ippocampo ................................... 383 Circuito di Papez ................................................. 386 Sinossi dei dati anatomici: Aspetti funzionali e clinici.................................. 386

Introduzione In questo capitolo, saranno trattati l’ippocampo e due relative strutture telencefaliche, il lobo limbico e il setto precommissurale. L’ippocampo, che si sviluppa dal pallio mediale (Figg. 2.24B, 2.25, 11.1), fa la sua comparsa durante la sesta settimana di gestazione. Negli ultimi stadi della vita embrionale questa struttura occupa una considerevole parte della parete mediale dell’emisfero (Fig. 12.1A) ma, durante il successivo sviluppo, è più volte sopravanzato dal neopallio in espansione [80]. Dal quarto mese in poi, le parti rostrali del primordio ippocampale vanno incontro a modificazioni regressive e gradualmente si riducono a uno stretto rudimento a forma di nastro (Fig. 12.1B, C). La parte morfologicamente caudale dell’abbozzo ippocampale segue la curvatura ventrale dell’emisfero che si sviluppa e viene incorporata nel lobo temporale. Con il procedere dello sviluppo, questa parte temporale dell’ippocampo si avvolge su se stessa lungo un solco longitudi-

nale, la fessura ippocampale [80]. A seguito di questa “internalizzazione”, solo parti relativamente piccole dell’ippocampo mantengono, nella vita adulta, la loro iniziale posizione superficiale (Fig. 3.6). La riduzione delle parti rostrali dell’ippocampo è chiaramente associata allo sviluppo del corpo calloso. Tutti i mammiferi euteri (euplacentati) posseggono un corpo calloso e, in tutte le specie studiate, la sottile e ridotta porzione dell’ippocampo si estende con quella commissurale (Fig. 12.1 C–E) [214, 234]; nei monotremi [1, 74, 81] e nei marsupiali [68, 96, 125, 126], manca il corpo calloso. In queste forme, è presente un ippocampo ben sviluppato per tutta la lunghezza degli emisferi (Fig. 12.2). La parte convoluta che, negli euteri, è confinata alla porzione postcallosale dell’ippocampo (Fig. 12.1 CE) interessa, nei monotremi (Fig. 12.2B, C) e nei marsupiali, anche le parti più rostrali di questa struttura. La sostanza grigia dell’ippocampo mostra una differenziazione laminare, che porta alla formazione della cortex ippocampale o archicortex. Questa cortex può essere divisa in tre aree disposte a strati, il giro dentato, il corno di Ammone e il subiculum (Figg. 12.2C, 12.5A). Il giro dentato e il corno di Ammone sono tipiche strutture trilaminari, in cui uno strato cellulare è posto tra due strati plessiformi/di fibre (Fig. 12.5B–D). Il subiculum è caratterizzato dalla presenza di un’ampia zona di cellule, in cui si possono distinguere strati separati superficiali e profondi (Fig. 12.5E). Anatomicamente, l’ippocampo forma parte della grande circonvoluzione arcuata di Broca [130] detta grande lobo limbico. Nell’uomo e in altri primati, questo lobo include il giro cingolato e quello paraippocampale che, attraverso l’istmo retrospleniale del giro cingolato, si continuano l’uno nell’altro (Figg. 1.4B, 3.6).

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Fig. 12.1. Proiezioni mediali schematiche dell’emisfero cerebrale di destra di un embrione umano di 7 settimane (A); un feto umano di 12 settimane (B); uomo adulto (C); un istrice, Erinaceus europaeus (D) e un galagone di Demidoff, Galago demidovii (E), che mostrano la forma e l’estensione dell’ippocampo e del suo abbozzo. In C la parte ventrale dell’ippocampo, che è ampiamente immersa nel lobo temporale, è stata proiettata sulla superficie mediale. L’ippocampo è raffigurato in rosso, il corpo calloso in grigio. A e B sono basate sul lavoro di O’Rahilly e Müller [158]; D ed E sono tratte e semplificate da Stephan [214]

12 Telencefalo: ippocampo e strutture relative

Istologicamente, la cortex ippocampale è separata per tutta la sua lunghezza dalla neocortex a sei strati, completamente espansa, da una mesocortex di transizione [28, 128, 214]. Questa mesocortex può essere divisa in una zona periarchicorticale o limbica, interna, e in una zona proneocorticale o paralimbica, esterna [128, 266]; in genere, la proneocortex è molto simile alla neocortex. La periarchicortex ha cinque strati cellulari organizzati in una lamina principale esterna (strati II e III) e in una lamina principale interna (strati IV-VI). Le lamine interna ed esterna sono separate da uno strato di fibre povero di cellule, la lamina dissecans [128, 266]. Le zone periarchicorticale e proneocorticale si estendono sul lobo limbico. In base alla divisione della cortex secondo Brodmann [31, 32], si può dire che la periarchicortex comprende la cortex infralimbica (area 25), la cortex cingolata anteriore (area 24), le aree retrospleniali 29 e 30 e la cortex entorinale (area 28; Fig. 12.3). Anche il presubiculum e il parasubiculum, due aree a forma di striscia poste tra il subiculum e la cortex entorinale, fanno parte della zona periachicorticale. Nella presente descrizione, queste due aree e il subiculum saranno nell’insieme denominate complesso subiculare. Da un punto di vista comparativo, è estremamente interessante notare che, nei monotremi acallosali e nei marsupiali, la periarchicortex si continua direttamente con una ben differenziata formazione dell’ippocampo per tutta la sua estensione (Fig. 12.2) mentre, negli euteri, le parti cingolata e retrospleniale di questa cortex sono delimitate da un rudimento ippocampale scarsamente sviluppato. La zona proneocorticale comprende la cortex prelimbica (area 32), l’area cingolata posteriore (area 23) e le aree peririnali 35 e 36 (Fig. 12.3) [159, 160]. È di particolare importanza che von Economo e Koskinas [258], nell’uomo, in una regione del lobo temporale mediale, grosso modo corrispondente alle parti caudali delle aree 35 e 36 secondo Brodmann, hanno delineato due aree separate, un’area TH, mediale, e un’area TF, situata più lateralmente (Fig. 12.3). Queste due aree, la cui esistenza e definizione sono state confermate sia nell’uomo [16] che nella scimmia rhesus [219, 220, 257], possono essere classificate come paralimbiche o proneocorticali [128, 160]. Le varie aree che formano zone limbiche e paralimbiche non sono in relazione solo

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strutturalmente, ma condividono anche alcune importanti proprietà di connessione. Perciò le varie aree periarchicorticali sono fortemente connesse tra loro e con la formazione ippocampale. Un’ulteriore caratteristica di queste aree è data dalle loro connessioni con i nuclei anteriori e/o della linea mediana del talamo, in particolare il nucleo reuniens. Le aree proneocorticali o paralimbiche costituiscono un’interfaccia di collegamento tra le aree neocorticali ad ampia diffusione e le zone archicorticale e periarchicorticale. Il setto (septum) forma parte della parete mediale degli emisferi cerebrali. Il suo sviluppo ontogenetico è complesso, poiché non meno di quattro su sette zone telencefaliche fondamentali partecipano alla sua formazione (Fig. 2.24B, Tab. 11.1). Il setto può essere diviso in una parte dorsale e in una ventrale. A seguito dell’espansione del corpo calloso, la parte dorsale si prolunga in una sottile lamina, composta per la gran parte da cellule gliali e da fibre nervose. Questa struttura membranosa, nota come setto pellucido (septum pellucidum), è delimitata dalla superficie basale del corpo calloso e dalla convessità rostrale del fornice (Fig. 3.7). La parte ventrale, o septum verum, è posta subito rostralmente alla lamina terminalis nel giro paraterminale (Fig. 3.6). È limitata dorsalmente dal rostro del corpo calloso, rostralmente dalla porzione precommissurale dell’ippocampo e, caudalmente, dalla commessura anteriore e dalla regione preottica. Ventrolateralmente confina con il nucleo accumbens, una grande massa di cellule che occupa una posizione intermedia tra i sistemi limbico e striatale o “extrapiramidale” sia per la sede che per la funzione. Contrariamente all’opinione prevalente, la regione settale nell’encefalo umano è ben sviluppata [14]. Il septum verum contiene due gruppi di cellule, il nucleo laterale del setto e il complesso mediale del setto. Quest’ultimo comprende il nucleo mediale del setto situato dorsalmente e il braccio settale o dorsale del nucleo della banda diagonale di Broca.

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Fig. 12.2 A–C. L’ippocampo nell’ornitorinco, Ornitorhynchus anatinus. A L’ippocampo proiettato sulla superficie mediale dell’emisfero cerebrale; B sezione schematica trasversa al livello indicato; C la regione ippocampale della sezione raffigurata in B, a un maggiore ingrandimento. Basata sulle illustrazioni di Hines [81]. Ah, corno di Ammone; cing, cortex cingolata; dg, giro dentato; hf, fessura ippocampale; hip, ippocampo; nctx, neocortex; sub, subiculum

12 Telencefalo: ippocampo e strutture relative

1 Stria longitudinale mediale 2 Stria longitudinale laterale 3 Indusium griseum 4 Fornice precommissurale 5 Commissura anteriore 6 Colonna del fornice 7 Corpo amigdaloideo 8 Nucleo anteriore del talamo 9 Tratto mammillotalamico 10 Subiculum 11 Corno inferiore del ventricolo laterale

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12 Corno di Ammone (giro uncinato) 13 Limbus di Giacomini 14 Corno di Ammone (giro intralimbico) 15 Corno di Ammone (digitazioni ippocampiche) 16 Corpo del fornice 17 Fimbria dell’ippocampo 18 Giro dentato 19 Gamba del fornice 20 Commissura del fornice 21 Sede del corpo calloso 22 Giro fasciolare

Fig. 12.3. Proiezione mediale dell’emisfero cerebrale umano, che mostra la posizione della formazione dell’ippocampo (rosso), le aree limbiche o paraippocampali (grigio) e le aree paralimbiche o proneocorticali (tratteggio). L’ippocampo postcommissurale è disteso. Amh, corno di Ammone; dg, giro dentato; ig, indusium griseum; subc, complesso subiculare; TH, TF, aree corticali secondo von Economo e Koskinas [258]; tt, taenia tecta; numeri, aree corticali secondo Brodmann [31]

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Il braccio ventrale o tubercolare di questo nucleo si estende caudolateralmente lungo la superficie ventrale dell’emisfero e definisce il confine caudale del tubercolo olfattorio. Come indica il suo nome, questo nucleo è immerso in un fascio di fibre, la banda diagonale di Broca (Figg. 6.40, 6.41). La regione del setto contiene diversi neurotrasmettitori e altre sostanze neuroattive. Jakab e Leranth [94] hanno classificato 35 differenti neuropeptidi presenti nei neuroni e/o nelle fibre del setto. Le connessioni del setto saranno discusse a pagina 387. In generale, queste connessioni mostrano chiaramente che i nuclei del setto rappresentano principalmente delle stazioni sulle vie tra la formazione dell’ippocampo e l’ipotalamo. L’ippocampo, le aree mesocorticali perippocampali e il setto formano, insieme al complesso amigdaloideo, la porzione rostrale di un grande complesso funzionale che si estende attraverso l’encefalo. Questo complesso, che può essere designato come sistema limbico maggiore, sarà trattato nel Cap. 23 di questo testo.

Topografia e struttura dell’ippocampo

L'ippocampo o formazione ippocampale è una grande struttura a forma di C che costituisce parte della parete mediale dell’emisfero cerebrale (Figg. 3.18, 12.4). Questa struttura può essere morfologicamente suddivisa in tre parti: precommissurale, sopracommissurale e retrocommissurale. Le prime due parti sono relativamente piccole, strutture vestigiali; l’ippocampo retrocommissurale, al contrario, è ben sviluppato e rappresenta la principale porzione della formazione ippocampale. I nomi delle tre parti, va notato, fanno riferimento alla loro posizione rispetto al corpo calloso. L’ippocampo precommissurale è una stretta struttura verticale situata nella parte caudale dell’area subcallosa, subito rostrale al septum verum, e si continua dorsorostralmente nell’indusium griseum, un nastro di tessuto ippocampale che si estende per tutta la lunghezza del corpo calloso. L’indusium griseum rappresenta l’ippocampo sopracommissurale. Due piccoli fasci di fibre, le strie longitudinali mediale e laterale, sono contenuti al suo interno. Questi fasci rappresentano una piccola componente sopracallosale del fornice. Il fornice sub-

callosale, il principale, sarà trattato in seguito. Vicino allo splenio del corpo calloso, l’ippocampo sopracommissurale si continua con l’ippocampo retrocommissurale, la parte espansa e morfologicamente la parte più caudale della formazione ippocampale, inclusa all’interno del lobo temporale mediale. È stato già discusso che durante l’ontogenesi questa parte dell’ippocampo si avvolge su se stessa lungo un solco longitudinale, la fessura ippocampale. Questo avvolgimento determina la protrusione dell’ippocampo retrocommissurale nel corno inferiore del ventricolo laterale. La porzione più rostrale dell’ippocampo retrocommissurale è ricurva dorsalmente e, pertanto, forma un’eminenza arrotondata sulla superficie mediale dell’emisfero, nota come uncus. Sulla superficie ventricolare, questa parte dell’ippocampo è notevolmente ingrandita e differenziata in una serie di lobuli separati, le digitazioni ippocampali. Come raffigurato nelle Figure 5.23, 5.24 e 12.4, la parte più rostrale della formazione ippocampale si estende per una certa distanza ventralmente al complesso amigdaloideo. La formazione ippocampale costituisce la parte archipalliale dell’emisfero cerebrale; contiene, per tutta la sua estensione, una cortex a tre strati relativamente semplice. L’ippocampo retrocommissurale è chiaramente differenziato in tre strutture organizzate longitudinalmente: il giro dentato, il corno di Ammone e il subiculum. Il giro dentato, il cui nome si riferisce all’aspetto dentato della sua superficie, costituisce morfologicamente la striscia più mediale del pallio. Durante le fasi precoci dello sviluppo, lo strato cellulare del giro dentato è in diretta continuazione con quello del corno di Ammone ma, successivamente nello sviluppo, questa continuità scompare e il giro dentato copre e circonda il margine mediale libero dello strato cellulare del corno di Ammone [85]. In questo modo, si realizza la caratteristica interconnessione di questi due strati cellulari, come si osserva nell’ippocampo adulto (Figg. 12.2C, 12.5A). A seguito dell’avvolgimento dell’ippocampo, la superficie esterna (piale) del giro dentato e quella esterna del corno di Ammone si affrontano direttamente e, infine, si fondono per un considerevole tratto. A seguito di questa fusione, la profondità della fessura ippocampale si riduce notevolmente. Nell’adulto, il giro dentato è disposto sopra la fessura ippocampale, mentre il subiculum si situa al di sotto della fessura (Fig. 12.5A).

12 Telencefalo: ippocampo e strutture relative

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1 Stria longitudinale mediale 2 Stria longitudinale laterale 3 Indusium griseum 4 Fornice precommissurale 5 Commissura anteriore 6 Colonna del fornice 7 Corpo amigdaloideo 8 Nucleo anteriore del talamo 9 Tratto mammillotalamico 10 Subiculum 11 Corno inferiore del ventricolo laterale 12 Corno di Ammone (giro uncinato) 13 Limbus del Giacomini 14 Corno di Ammone (giro intralimbico) 15 Corno di Ammone (digitazioni ippocampali) 16 Corpo del fornice 17 Fimbria dell’ippocampo 18 Giro dentato 19 Gamba del fornice 20 Commissura del fornice 21 Sede del corpo calloso 22 Giro fasciolare

Fig. 12.4. La formazione ippocampale e altre strutture limbiche isolate dalla gran parte di quelle circostanti, viste dall’alto (2/1×)

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

12 Telencefalo: ippocampo e strutture relative

Il giro dentato costituisce morfologicamente la parte più mediale della cortex cerebrale. Dall’esterno verso l’interno, i suoi tre strati sono rappresentati dallo strato molecolare, dallo strato granulare e dallo strato polimorfo (Fig. 12.5 B). Per la sua forte curvatura, il giro dentato circonda la parte terminale, anch’essa curva, dello strato delle cellule piramidali del corno di Ammone (Fig. 12.5 A). Lo strato granulare, come indica il suo nome, è composto da corpi di cellule dei granuli densamente stipati. I dendriti provvisti di spine di questi elementi penetrano nello strato molecolare, dove si ramificano estesamente (Fig. 12.9). Nello strato molecolare, i dendriti delle cellule dei granuli contraggono contatti sinaptici con le afferenze provenienti dalla cortex entorinale, con afferenze commissurali/associazionali e con assoni ascendenti dallo strato polimorfo. Le afferenze e i terminali originati dalla cortex entorinale si concentrano nei due terzi esterni dello strato molecolare, mentre le fibre commissurali/associazionali occupano il terzo interno di questo strato. Nell’uomo, le cellule dei granuli del giro dentato spesso sono provviste anche di alcuni dendriti basali che si estendono nel sottostante strato polimorfo [123, 197]. Gli assoni delle cellule dei granuli passano attraverso lo strato polimorfo e penetrano nel corno di Ammone come fibre muscoidi. Nel corno di Ammone queste fibre muscoidi stabiliscono contatti sinaptici con le escrescenze spinose dei fusti dendritici delle cellule piramidali (Fig. 12.9). Le cellule dei granuli sono elementi eccitatori e utilizzano glutammato come loro principale neurotrasmettitore, ma contengono anche peptidi oppioidi come enkephalin e dynorphin [237].

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Gli strati polimorfo e molecolare del giro dentato contengono entrambi numerosi neuroni intrinseci. Nello strato polimorfo, sono stati descritti almeno cinque differenti tipi di cellule basket [172]. Gli assoni di questi neuroni innervano i corpi delle cellule dei granuli; gli assoni di altri interneuroni dello strato polimorfo ascendono allo strato molecolare, dove arborizzano in specifiche zone superficiali, intermedie o profonde [60]. Tra gli interneuroni dello strato molecolare, le cellule asso-assoniche costituiscono il gruppo principale; gli assoni di queste cellule terminano sui segmenti assonali iniziali delle cellule dei granuli. I neuroni intrinseci del giro dentato sono privi di spine e GABAergici. Comunque, la zona superficiale dello strato polimorfo contiene una classe di neuroni provvisti di spine che sono eccitatori e utilizzano come neurotrasmettitore il glutammato [208]. Amaral [6] ha definito questi neuroni cellule muscoidi poiché la parte prossimale dei loro lunghi dendriti ramificati in maniera diffusa è densamente ornata da escrescenze irregolari. I dendriti delle cellule muscoidi sono generalmente confinati nello strato polimorfo. I loro assoni penetrano nello strato granulare e proiettano per distanze relativamente lunghe su entrambi i lati dell’ippocampo. Nell’insieme, formano una proiezione commissurale e di associazione ipsilaterale che, come è stato già detto, occupa il terzo interno dello strato molecolare nel giro dentato. Gli assoni delle cellule dei granuli del giro dentato staccano diversi rami collaterali nello strato polimorfo prima di penetrare nel campo CA3 del corno di Ammone (Fig. 12.9). Questi collaterali stabiliscono contatti sinaptici con interneuroni locali e anche con cellule muscoidi [41].

 Fig. 12.5A–H. Citoarchitettonica della formazione ippocampale umana. A Sezione trasversale condotta a livello del

nucleo genicolato laterale; B–H schemi dei diversi campi ippocampali a maggiore ingrandimento; B giro dentato; C campo CA2; D campo CA1; E subiculum; F presubiculum; G parasubiculum; H cortex entorinale; a, alveus; DG, giro dentato; CA1, CA2, CA3, campi del corno di Ammone; EC, cortex entorinale; epl, strato principale esterno; epms, sottostrato piramidale esterno; fim, fimbria del fornice; gl, strato granulare; hf, fessura ippocampale; ipl, strato principale interno; ipms, sottostrato piramidale iterno; ld, lamina dissecans; lm, stratum lacunosum-moleculare; ml, stratum moleculare; o, stratum oriens; p, strato piramidale; pl, strato polimorfo; Pas, parasubiculum; Prs, presubiculum; r, stratum radiatum; S, subiculum; I–VI, strati corticali

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Sebbene le cellule granulari del giro dentato, a prima vista, siano molto differenti dai tipici neuroni piramidali ippocampali (Fig. 12.9), va evidenziato che entrambi appartengono in maniera evidente alla categoria delle cellule di tipo piramidale [156]. È anche importante notare che i circuiti locali del giro dentato e del corno di Ammone sono estremamente simili tra loro [194]. Il corno di Ammone forma la maggior parte della formazione ippocampale. In aggiunta a un limitato numero di piccoli elementi, il suo strato cellulare intermedio contiene i corpi delle cellule piramidali, che rappresentano la classe di neuroni più numerosa del corno di Ammone. Questi elementi sono molto simili ai loro corrispettivi nelle altre cortex. Ciascuna cellula piramidale ippocampale ha un robusto dendrite apicale che, a una breve o lunga distanza dal corpo, si divide verso l’alto in un certo numero di rami terminali. I segmenti apicali dei dendriti costituiscono lo stratum radiatum, mentre lo strato in cui si distribuiscono i rami terminali dei dendriti apicali costituisce lo stratum lacunosum-moleculare. I dendriti basali delle cellule ramificano nello stratum oriens (Fig. 12.9). Gli assoni delle cellule piramidali dell’ippocampo penetrano in un compatto strato di fibre subependimali, l’alveus. Una certa parte di questi assoni discende attraverso il fornice al nucleo laterale del setto; altri vanno alla cortex entorinale, ma la maggior parte resta nella formazione ippocampale. Le differenze di grandezza e di densità cellulare degli elementi piramidali permette una suddivisione del corno di Ammone in campi citoarchitettonici separati (Fig. 12.5A, C, D). Lorente de Nó [130] nel suo classico studio ha distinto nell’ippocampo quattro campi, che ha designato come CA1-CA4. CA1 è adiacente al subiculum, mentre CA4 è posto nella cosiddetta regione ilare del giro dentato. Comunque, Insausti e Amaral [87] recentemente hanno proposto di abbandonare il termine CA4 e di includere le cellule piramidali della regione ilare in CA3. Le afferenze ai neuroni piramidali del corno di Ammone mostrano una precisa organizzazione laminare. Senza entrare nel dettaglio, si può ricordare che le afferenze settali terminano sui dendriti basali e sulle parti prossimali dei dendriti apicali, che le fibre commissurali terminano sui dendriti basali e sulle parti interme-

die dei fusti dei dendriti apicali e che le afferenze dalla cortex entorinale fanno contatti sinaptici sui rami terminali dei dendriti apicali [214, 222]. Inoltre, due gruppi di fibre di proiezione intraippocampali, ovvero le fibre muscoidi precedentemente menzionate e i collaterali di Schaffer che saranno discussi in seguito, sono organizzati in distinti sottostrati e si distribuiscono a particolari segmenti dei dendriti apicali dei neuroni piramidali. Neuroni dei circuiti locali si rilevano in tutti gli strati del corno di Ammone e molti di questi neuroni hanno dendriti lisci e rilasciano GABA come principale neurotrasmettitore. È stato mostrato che sottopopolazioni di interneuroni Ammonici contengono neuropeptidi come somatostatin, neuropeptide Y e vasoactive intestinal polypeptide o delle calcium-binding proteins come calbindin, parvalbumin e calretinin. I classici studi condotti da Cajal con il metodo di Golgi [35] e da Lorente de Nó [130] hanno mostrato la presenza di circa 20 differenti tipi di interneuroni nel corno di Ammone. Le tipiche cellule basket, che fanno sinapsi sui corpi dei neuroni piramidali, sembrano essere presenti in tutti gli strati Ammonici, eccetto che nello stratum moleculare (Fig. 12.6A, B). I successivi studi condotti con il metodo di Golgi [203, 204] hanno rivelato la presenza di cellule assoassoniche, che contraggono multipli contatti sinaptici con i segmenti assonali iniziali dei neuroni piramidali (Fig. 12.6C). La marcatura di singole cellule con marker intracellulari o neurochimici ha ulteriormente aumentato le nostre conoscenze nell’impressionante eterogeneità degli interneuroni Ammonici. Un importante risultato generale di questi studi di marcatura è che le aree di terminazione sinaptica di numerosi interneuroni sono rappresentate da specifici segmenti degli alberi dendritici apicali e/o basali delle cellule piramidali. Il sottotipo di interneurone, definito come cellula oriens-lacunosum moleculare, rappresenta il tipico esempio; questo neurone, che esprime la calcium-binding protein calbindin e il peptide somatostatin, presenta i dendriti orientati nel piano orizzontale nello stratum oriens. Il suo assone ascende e ramifica diffusamente nello stratum lacunosum-moleculare (Fig. 12.6 D). È stato stabilito che queste ramificazioni fanno sinapsi sui dendriti distali delle cellule piramidali, dove esercitano un’azione inibitoria mediata dal GABA.

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Fig. 12.6A–D. Alcuni neuroni dei circuiti locali osservati nel corno di Ammone, riprodotti dalle fonti indicate. A cellula O/A [130]; B cellula piramidale basket [130]; C cellula asso-assonica [204]; D cellula O/LM [60]. strmol, stratum moleculare; strlac, stratum lacunosum; strrad, stratum radiatum; strpyr, strato piramidale; stror, stratum oriens; alv, alveus

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L’abbondanza di letteratura sulla struttura e sulla funzione degli interneuroni ippocampali è stata riassunta in alcune recenti rassegne [60, 132, 138], a cui il lettore può fare riferimento per ulteriori informazioni. Comunque, le relazioni sinaptiche di alcuni di questi elementi sono brevemente trattate nella successiva sezione di questo capitolo, dedicata ai microcircuti del corno di Ammone. Il subiculum forma la terza parte della formazione ippocampale; esso è situato tra il corno di Ammone e il presubiculum (Fig. 12.5A). Il subiculum può essere diviso in uno strato molecolare superficiale e in uno strato profondo di cellule piramidali (Fig. 12.5E). Lo strato molecolare è molto ampio e accoglie i pennacchi apicali delle cellule piramidali. Nello strato piramidale, si possono distinguere sottostrati separati esterno e interno. I neuroni piramidali nel sottostrato esterno sono alquanto più grandi e disposti più distanziati di quelli del sottostrato interno. La zona più superficiale del sottostrato contiene isole di piccole cellule intensamente colorate. Grandi cellule stellate sono disseminate attraverso tutto lo strato piramidale [28]. Entrambi gli strati molecolare e piramidale contengono numerosi neuroni immunoreattivi per il GABA. La densità di questi elementi è considerevolmente maggiore nel subiculum che nelle altre parti della formazione ippocampale [98]. Il subiculum riceve una robusta proiezione, organizzata topograficamente, dall’adiacente campo CA1; le fibre che formano questa proiezione terminano secondo un’organizzazione colonnare nello strato piramidale del subiculum [12, 230]. Sono i collaterali degli assoni ascendenti dalle cellule piramidali subiculari profonde a costituire un simile modello colonnare [73]. Il subiculum costituisce la principale struttura di efferenza dell’ippocampo; esso proietta alla cortex entorinale e a diverse strutture subcorticali, incluso il septum, il nucleo accumbens, il talamo anteriore, l’ipotalamo e i nuclei mammillari [87]. Le tre aree periarchicorticali situate medialmente al subiculum, ovvero il presubiculum, il parasubiculum e la cortex entorinale (Fig. 12.3, 12.5A), sono così strettamente e intensamente connesse con le strutture archicorticali precedentemente analizzate che sono comunemente considerate come componenti integrali della formazione ippocampale. Tutte queste strutture formano parte di un unico complesso funzionale, definito da Squire e Zola-Morgan

[210] come il sistema di memoria del lobo temporale mediale. Nel presubiculum, nel parasubiculum e nella cortex entorinale, possono essere distinti due principali strati di cellule, denominati come strato principale interno ed esterno. Questi due strati sono separati dalla lamina dissecans, priva di cellule [182]. Nel presubiculum (Fig. 12.5F) e nel parasubiculum (Fig. 12.5G), la zona superficiale dello strato principale esterno è occupata da piccoli neuroni intensamente addensati. Attraverso la gran parte del presubiculum questa zona è frammentata in piccole isole (Fig. 12.5A). Nella cortex entorinale, i due strati principali, esterno e interno, sono entrambi differenziati in due sottostrati, rispettivamente II e III e V e VI (Fig. 12.5H). Una caratteristica peculiare del II strato della cortex entorinale è che risulta costituito da gruppi di cellule piramidali modificate, intensamente colorate (Fig. 12.5A, H). Nell’uomo, la cortex entorinale è stata suddivisa in otto [91], nove [112] o persino 23 [181] differenti subaree.

Microcircuiti del corno di Ammone La seguente sinossi relativa alle relazioni interneuronali certe e possibili presenti nel corno di Ammone (particolarmente nel campo CA1) dell’ippocampo dei mammiferi si basa principalmente su studi condotti da Schwartzkroin e Lacaille e coll. [101, 113, 116–119, 132, 134, 192, 193]. I numeri e altri simboli utilizzati nel testo corrispondono a quelli riportati nella Fig. 12.7. Le cellule piramidali (P), molto caratteristiche con le loro ampie superfici somatodendritiche, costituiscono i principali neuroni dei circuiti del corno di Ammone (Fig. 12.9). Le afferenze estrinseche ai neuroni piramidali includono fibre dalla cortex entorinale (1), dal nucleo mediale del setto (2) e dall’ippocampo controlaterale (3). Queste fibre afferenti contraggono contatti sinaptici con particolari settori dell’albero dendritico dei neuroni piramidali (1a, 2a, 3a). Gli assoni delle cellule piramidali (4) discendono all’alveus, dove si dividono in un ramo di maggiori dimensioni, che va al subiculum, e in un ramo di dimensioni minori che proietta attraverso la fimbria.

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La parte iniziale di questi assoni emette collaterali locali (5), che contraggono sinapsi eccitatorie con altre cellule piramidali [49, 130, 135] (5a) e con diversi interneuroni (5b,c,d). Il corno di Ammone contiene diversi tipi di interneuroni inibitori, come le cellule piramidali basket (B), i neuroni oriens/alveus (O/A), le cellule assoassoniche (AA), le cellule lacunosum-moleculare (L/M) e le cellule oriens-lacunosum-moleculare (O/LM). Le grandi cellule piramidali basket (Fig. 12.6B) sono definite in questo modo poiché, riguardo alla posizione e alla grandezza dei loro corpi e alla forma dei loro alberi dendritici, somigliano ai neuroni piramidali ippocampali [35, 130]. Le loro ramificazioni assonali partecipano alla formazione di un denso plesso simile a un canestro che avvolge il corpo e i dendriti prossimali delle cellule piramidali (6a). Sono stati descritti anche contatti con altri interneuroni (6b,c). Le cellule piramidali basket ricevono afferenze eccitatorie dalle cellule piramidali (5b) e da afferenze dell’alveus (2b) e dello stratum radiatum (3b). Altri interneuroni, tra cui le cellule O/A e le cellule L/M, contraggono sinapsi inibitorie con le cellule piramidali basket (7b, 9c). I collaterali degli assoni delle cellule piramidali terminano sulle cellule piramidali basket (5b) e queste ultime, con le loro ramificazioni assonali, terminano sulle cellule piramidali (6a) formando, nel complesso, un circuito per l’inibizione ricorrente o retrograda, mentre è stato dimostrato che le afferenze dirette dalle afferenze ippocampali alle cellule piramidali basket (2b, 3b) costituiscono parte di circuiti inibitori anterogradi. Le cellule O/A (Fig. 12.6A) rappresentano un particolare tipo di cellula basket. Gli assoni di questi neuroni contraggono sinapsi inibitorie con le cellule piramidali (7a) ed è presumibile anche con cellule piramidali basket (7b) e con interneuroni L/M (7c). Le cellule O/A ricevono sinapsi eccitatorie dai collaterali delle cellule piramidali (5c) e da fibre afferenti dello stratum radiatum (3c) e dell’alveus (2c). Dati ultrastrutturali suggeriscono che le cellule piramidali basket e gli interneuroni L/M fanno contatti sinaptici con gli interneuroni O/A (6b, 9d). L’effetto prodotto da queste sinapsi non è noto; gli interneuroni O/A mediano, come le cellule piramidali basket, l’inibizione anterograda e retrograda delle cellule piramidali di CA1. Le cellule asso-assoniche (Fig. 12.6C) sono

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interneuroni specializzati che contraggono multipli contatti sinaptici inibitori, esclusivamente con i segmenti iniziali degli assoni dei neuroni piramidali (8). L’assone di queste cellule ramifica nello strato piramidale ed emette numerosi terminali che “si arrampicano” lungo i segmenti iniziali degli assoni dei neuroni piramidali. L’esame al microscopio elettronico ha rivelato che un singolo terminale costituisce una serie di circa otto-trenta sinapsi simmetriche su un singolo segmento iniziale assonale di un neurone piramidale e che i segmenti terminali di diverse cellule asso-assoniche convergono sul segmento iniziale di una singola cellula piramidale [203, 204]. I dati relativi alle afferenze dirette alle cellule asso-assoniche mancano; comunque, il fatto che le cellule asso-assoniche ippocampali abbiano, grosso modo, la stessa distribuzione dendritica delle cellule piramidali può ben suggerire che esse ricevono tutte le afferenze dirette a queste ultime [204]. Gli interneuroni L/M, che stanno nel campo CA1, hanno corpi fusiformi o multipolari e processi dendritici, a corona di rosario, privi di spine, che ramificano negli strati lacunosum, moleculare e radiatum. L’assone di aspetto varicoso origina da un dendrite primario e spesso decorre per diversi millimetri lungo lo stratum lacunosum, ramifica abbondantemente nello stratum radiatum, e alcuni rami raggiungono persino lo strato piramidale e lo stratum oriens. In particolare, i processi degli interneuroni L/M non sono ristretti al campo CA1, dal momento che si è descritto che i processi dendritici e assonali di alcuni di questi elementi ascendono nello stratum moleculare, attraversano la fessura ippocampale e penetrano nell’adiacente stratum moleculare del giro dentato [113, 116, 117, 119]. Le relazioni sinaptiche dei neuroni L/M possono essere riassunte nel seguente modo [116, 117, 119]: fibre afferenti dell’alveus (2d), stratum radiatum (3d) stratum moleculare della regione CA1 (1b) e fascia dentata (1e) contraggono con essi sinapsi eccitatorie.

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eccitatorie inibitorie incerte

Fig. 12.7. Relazioni interneuronali certe e possibili nel corno di Ammone (particolarmente nel campo CA1) della formazione ippocampale dei mammiferi. Per ulteriori spiegazioni, vedi il testo. strmol, stratum moleculare; strlac, stratum lacunosum; strrad, stratum radiatum; strpyr, stratum piramidale; stror, stratum oriens; alv, alveus (basata principalmente sugli studi di Schwartzkroin e Lacaille e coll. [101, 113, 116–119, 132, 134, 192, 193])

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Altri interneuroni, probabilmente inclusi le cellule piramidali basket e gli interneuroni O/A, fanno sinapsi non ancora provate dal punto di vista funzionale con le cellule L/M (6c, 7c). Le ramificazioni assonali degli interneuroni L/M contraggono contatti inibitori con le cellule piramidali (9b), le cellule piramidali basket (9c) e, probabilmente, anche con interneuroni O/A (9d) nella regione CA1. Alcune delle ramificazioni assonali degli interneuroni L/M attraversano la fessura ippocampale e stabiliscono sinapsi con le cellule dei granuli (GR) della fascia dentata (9a). Da questi dati, appare evidente che gli elementi O/A, come le cellule piramidali basket e le cellule L/M, sono interneuroni inibitori. Comunque, mentre le cellule piramidali basket e le cellule O/A mediano sia l’inibizione anterograda che retrograda sulle cellule piramidali di CA1, gli interneuroni L/M sembra che medino solo l’inibizione in senso anterogrado. Mancano prove per la presenza di contatti sinaptici eccitatori dai neuroni piramidali di CA1 sugli interneuroni L/M [117]. I corpi degli interneuroni O/LM sono disposti nello stratum oriens e i loro dendriti si distribuiscono orizzontalmente nello stesso strato. I loro assoni ascendono attraverso lo stratum piramidale-radiatum e ramificano diffusamente nello stratum lacunosum-moleculare (Fig. 12.6D), dove contraggono contatti inibitori GABAergici (10) con i dendriti distali delle cellule piramidali [134]. Le cellule O/LM ricevono una robusta afferenza eccitatoria attraverso i collaterali ricorrenti locali delle cellule piramidali (5d) e sono, pertanto, una componente essenziale dei circuiti retroattivi[26, 133, 139]. Sebbene i dati precedentemente analizzati e la Fig. 12.7 rivelino che i circuiti locali della regione CA1 siano alquanto complessi, va evidenziato che, in realtà, questi circuiti sono senza dubbio molto più complessi. È immediatamente evidente che sono stati inclusi solo cinque di 18 o più tipi di interneuroni presenti in questa regione dell’ippocampo [35, 130, 166]. Un’altra limitazione è che lo schema si fonda solo su dati qualitativi e che i dati quantitativi, che sono disponibili solo in parte [11], sono stati omessi. Infine, è sostanziale che i neuroni dell’ippocampo non comunicano esclusivamente per mezzo di sinapsi chimiche. Vi sono prove che numerosi interneuroni inibitori siano uniti in modalità elettrotonica [62] e che le fibre colinergiche, noradrenergiche e serotoninergiche ubi-

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quitarie comunichino principalmente mediante sistemi non sinaptici o di trasmissione volumetrica con gli altri elementi ippocampali [236].

Connessioni intrinseche dell’ippocampo Il circuito considerato quale substrato morfologico del principale flusso di informazioni attraverso l’ippocampo, origina con una proiezione dalla cortex entorinale diretta al giro dentato e, da qui, è proiettata al campo CA3 del corno di Ammone e poi è diretta al campo CA1. Le proiezioni dal campo CA al subiculum e dal subiculum alla cortex entorinale chiudono il circuito [13, 221, 222]. I componenti di questo circuito saranno analizzati in seguito. I numeri utilizzati nel testo corrispondono a quelli delle figure associate 12.8 e 12.9. Le fibre che vanno dalla cortex entorinale al giro dentato formano una grande via, nota come via perforante o temporo-ammonica (1). Queste fibre originano principalmente da grandi cellule stellate poste nel II strato della cortex entorinale e passano attraverso il subiculum e la zona della fessura ippocampale obliterata. Dopo essere entrate nel giro dentato, queste fibre ramificano nei due terzi esterni dello strato molecolare di questa struttura, dove formano sinapsi eccitatorie sulle spine dendritiche delle cellule dei granuli (1a) [33, 84, 225, 263]. È importante notare che le efferenze dalla cortex entorinale, che entrano nella via perforante, non terminano esclusivamente nel giro dentato, ma si distribuiscono anche ai campi CA3 e CA1 e al subiculum (1b). Le fibre che passano a CA3 originano dal II strato, mentre quelle destinate a CA1 e al subiculum originano principalmente dal III strato [263].

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Fig. 12.8. Connessioni intrinseche della formazione ippocampale. Per ulteriori spiegazioni, vedi il testo. CA1, CA3, campi del corno di Ammone; DG, giro dentato; EC, cortex entorinale; PaS, parasubiculum; PrS, presubiculum; S, subiculum

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Fig. 12.9. Elementi che partecipano al principale circuito ippocampale. alv, alveus; CA1, CA3, campi del corno di Ammone; DG, giro dentato; EC, cortex entorinale; gr1, gr2, cellule dei granuli; mf, fibre muscoidi; perfp, via perforante; pyr, cellula piramidale; S, subiculum; Sch, collaterale di Schaffer; strgran, stratum granulare; strlac, stratum lacunosum; strmol, stratum moleculare; stror, stratum oriens; strplex, strato plessiforme; strpy, strato piramidale; strrad, stratum radiatum. Gli elementi neuronali raffigurati sono modificati da Cajal [35]

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Gli assoni delle cellule dei granuli del giro dentate proiettano come fibre muscoidi allo stratum radiatum del campo CA3, dove formano un sottostrato separato definito stratum lucidum. Le fibre muscoidi fanno sinapsi con le grandi cellule piramidali in CA3 (2). La parte prossimale dei dendriti apicali di questi elementi presenta delle escrescenze ramificate che sono letteralmente abbracciate dalle grandi varicosità irregolari delle fibre muscoidi, cui devono il loro nome. Il complesso formato dalle varicosità assonali e dalle escrescenze dendritiche forma enormi complessi sinaptici in cui sono presenti molteplici zone attive (sino a 37!) [24, 40, 72]. Le varicosità delle fibre muscoidi contengono grandi quantità di Zn2+ e peptidi oppioidi che sono rilasciati insieme al neurotrasmettitore primario, il glutammato [15, 213]. Oltre alle grandi cellule piramidali, gli interneuroni GABAergici rappresentano i maggiori obiettivi postsinaptici delle fibre muscoidi in CA3 [2]. I principali assoni delle grandi cellule piramidali di CA3 sono diretti all’alveus. Comunque, nel passaggio attraverso lo stratum oriens, questi assoni emettono grossi collaterali, molti dei quali penetrano nello strato piramidale e vanno al campo CA1, dove formano una compatta lamina di fibre nello stratum lacunosum, mentre altri collaterali, anche diretti a CA1, restano nello stratum oriens. Questi collaterali, nell’insieme, costituiscono i collaterali di Schaffer ed emettono corti rami, che entrano in contatto sinaptico con i dendriti apicali (3a) e basali (3b) dei neuroni piramidali di CA1 [93, 95, 124]. Esperimenti fisiologici hanno mostrato che i collaterali di Schaffer esercitano un’azione eccitatoria sulle cellule piramidali di CA1 [191]; in accordo con quanto detto, le sinapsi prodotte dai collaterali di Schaffer, come quelle delle fibre muscoidi, sono di tipo I. Le cellule piramidali di CA1 proiettano in maniera cospicua al subiculum (4) e, più modestamente, alla cortex entorinale (4b) [12, 57, 58, 230]. Il subiculum, a sua volta, proietta al presubiculum (5a) e al parasubiculum (5b) e tutti e tre i componenti del complesso subiculare proiettano alla cortex entorinale (6) [83, 103, 104, 183, 188, 200, 201, 268]. Tutte queste proiezioni originano dai neuroni piramidali e sono considerate di natura eccitatoria. Le proiezioni dal pre e dal parasubiculum terminano negli strati superficiali della cortex entorinale, dove possono innervare le cellule che proiettano

al giro dentato. Le fibre che originano dal campo CA1 e dal subiculum vanno agli strati profondi della cortex entorinale [188, 229, 230]. Le cellule piramidali in questi strati hanno collaterali ascendenti [33, 129], e questi possono costituire la stazione finale (7) di una seconda via, attraverso la quale si chiude il circuito ippocampo-entorinale. Se analizziamo questi dati, risulta che la cortex entorinale, il giro dentato, i diversi campi del corno di Ammone e il complesso subiculare costituiscono le varie parti di un circuito chiuso composto da una serie di proiezioni eccitatorie e unidirezionali (Fig. 12.8).

Principali sistemi di connessione della formazione ippocampale e delle sue dipendenze con le altre regioni dell’encefalo Alcuni principali sistemi di fibre collegano la formazione ipocampale e le sue componenti con altre regioni dell’encefalo. Questi comprendono il fornice, il fascicolo mammillare principale e il cingulum. Il fornice (Figg. 3.18, 12.4) è un compatto fascio di fibre che collega l’ippocampo con l’ipotalamo e diverse altre strutture. Le sue fibre prima formano l’alveus, un sottile strato di sostanza bianca sulla superficie ventricolare del corno di Ammone, e poi convergono come fimbria e decorrono lungo il margine mediale dell’ippocampo. Correndo in direzione posterosuperiore, le fibre della fimbria penetrano nella gamba del fornice (crus fornix), una struttura appiattita che forma una curva a convessità superiore e mediale al di sotto dello splenio del corpo calloso. In questa regione, un certo numero di fibre decussa al lato opposto, formando una sottile lamina di fibre crociate, la commissura ippocampale, commissura fornicale o psalterium (Figg. 3.18, 12.4) [65]. Studi neuroanatomici sperimentali [10, 48] hanno mostrato che, nella scimmia rhesus, la commissura ippocampale è composta principalmente da fibre commissurali vere, che collegano la parte più rostrale (o uncale) del corno di Ammone e il corrispondente giro dentato, e da fibre che decussano, passando dal presubiculum alla cortex entorinale controlaterale.

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Procedendo in direzione rostrale sul talamo, le due gambe convergono e si uniscono a formare il corpo del fornice, che si trova immediatamente al di sotto del corpo calloso. Comunque, a livello del polo anteriore del talamo, il corpo fornicale si separa ancora in due fasci, le colonne del fornice, che curvano ventralmente, davanti al forame interventricolare, e caudalmente alla commissura anteriore, e penetrano nell’ipotalamo. Immediatamente oltre il forame interventricolare un cospicuo contingente di fibre lascia la colonna e passa posteriormente al nucleo anteriore del talamo e al nucleo del letto della stria terminalis. Altre fibre si dividono dal fornice proprio al di sopra della commissura anteriore e costituiscono una piccola porzione precommissurale del fornice. Il fascio principale del fornice o fornice postcommissurale alla fine attraversa l’ipotalamo, dove gran parte delle sue fibre terminano nel corpo mammillare. Le fibre efferenti del corpo mammillare formano un compatto fascio, il fascicolo mammillare principale. Questo fascio decorre per un breve tratto dorsalmente e poi si divide in due componenti, il più grande tratto mammillotalamico e il tratto mammillotegmentale di dimensioni minori. Il tratto mammillotalamico, diretto ai nuclei anteriori del talamo, forma parte del cosiddetto circuito di Papez (vedi sotto). Il tratto mammillotegmentale curva caudalmente nel tegmento del mesencefalo e termina nel nucleo tegmentale dorsale e nel nucleo reticolare del tegmento pontino di Bechterew [46, 173]. Il cingulum consiste in un fascio composto da fibre di associazione brevi e lunghe che circonda il corpo calloso. Decorrendo attraverso il centro dei giri cingolato e paraippocampale, si estende dall’area del setto alla regione uncale del lobo temporale (Fig. 12.13).

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Afferenze all’ippocampo Afferenze estrinseche, che si presume attivino e modulino i circuiti ippocampali intrinseci, originano da diverse fonti, compresi (1) diverse aree corticali, (2) complesso amigdaloideo, (3) complesso settale mediale-banda diagonale, (4) talamo, (5) regione sopramammillare e (6) gruppi cellulari monoaminergici del tronco encefalico (Figg. 12.10, 12.11). 1. Afferenze corticali. Le vie efferenti da diffuse aree neocorticali convergono sulla formazione ippocampale. Gran parte delle fibre di questa grande proiezione corticoippocampale termina nella cortex entorinale, ovvero nella sede di origine della via perforante; altre fibre raggiungono la cortex entorinale dopo un’interruzione sinaptica nelle aree peririnali 35 e 36 o nelle aree paraippocampali posteriori TH e TF e altre ancora oltrepassano la cortex entorinale per terminare direttamente nelle cortex subiculari (Fig. 12.10) [89, 217, 218]. Le aree neocorticali che proiettano direttamente alla cortex entorinale includono la cortex insulare ventrale o agranulare, la cortex infralimbica (area 25), la cortex orbitofrontale caudale (area 13), la cortex temporopolare (area 38), diversi campi del giro temporale superiore, la cortex prelimbica (area 32), la cortex cingolata anteriore e posteriore (aree 24 e 23), la cortex prefrontale dorsolaterale (aree 9 e 46) e la cortex retrospleniale (aree 29 e 30) [66, 89, 97, 153, 163, 177, 180, 235, 241, 243, 244]. Le proiezioni che raggiungono la cortex entorinale attraverso un relè peririnale o paraippocampale posteriore originano dalla cortex retrospleniale (aree 29 e 30), che, a sua volta, riceve proiezioni dalle aree 24, 32, 23 e 31 [102], dalla cortex prefrontale (aree 9 e 46), dal giro temporale superiore (area 22), dalla cortex parietale (area 7), dalla cortex occipitale (area 19) e dal giro temporale inferiore (area 20) [177, 196, 218, 241, 243, 244]. Le aree neocorticali che proiettano direttamente (oltrepassando la cortex entorinale) al complesso subiculare comprendono l’area temporale polare 38, le aree peririnali 35 e 36, le aree paraippocampali posteriori TH e TF, l’area parietale 7 e l’area cingolata posteriore 23 [51, 162, 196, 245, 273].

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Amh dg I olb stsc subc TH, TF

Corno di Ammone Giro dentato Insula Bulbo olfattorio Cortex sulcale temporale superiore Complesso subiculare Aree corticali secondo von Economo e Koskinas [258] 7, 9 ecc. Aree corticali secondo Brodmann [31]

Fig. 12.10. Afferenze corticali dirette e indirette dell’ippocampo

12 Telencefalo: ippocampo e strutture relative

1 Cingulum 2 Fornice 3 Nucleo anteriore del talamo 4 Nuclei mediani del talamo 5 Commissura anteriore 6 Nucleo mediale del setto 7 Nucleo della banda diagonale, parte dorsale 8 Regione sopramammillare 9 Giro dentato 10 Corno di Ammone 11 Subiculum 12 Nuclei amigdaloidei basale e laterale 13 Tratto temporo-ammonico o “via perforante” 14 Cortex entorinale

Fig. 12.11. Afferenze subcorticali e connessioni intrinseche dell’ippocampo

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

Contributi sostanziali alla proiezione corticoippocampale originano da aree che rappresentano sedi ove convergono informazioni sensoriali. Tra queste, le principali sono rappresentate dalla cortex temporale sulcale superiore, dall’area prefrontale 46, dall’area orbitofrontale 13 e dall’area parietale 7. Le vie efferenti dalle aree primarie, visiva, acustica e somatosensoriale della neocortex, decorrono attraverso un numero variabile di aree di associazione interposte e, in ultimo, convergono su queste aree multimodali di associazione. Anche le aree unimodali, visiva (aree 19, 20) e uditiva (area 22), contribuiscono alla proiezione corticoippocampale. Nel lobo temporale mediale, l’informazione sensoriale unimodale e multimodale convogliata da diverse vie è ulteriormente elaborata a tre livelli organizzati gerarchicamente, rappresentati da (1) cortex peririnale e paraippocampale posteriore, (2) cortex entorinale e (3) la stessa formazione dell’ippocampo (Fig. 12.10). Pertanto, si può concludere che le cortex paraippocampali e, in ultimo, l’ippocampo ricevono un ampio spettro di informazioni senso-specifiche sintetizzate, ma anche informazioni corticali multimodali [241]. Dal momento che la cortex entorinale riceve anche informazioni olfattorie, sia originate dal bulbo olfattorio [78, 169, 190] che provenienti dalla cortex prepiriforme [70, 110, 111, 179], sembra probabile che l’informazione derivata da tutte le modalità sensoriali pervenga alla formazione ippocampale. Studi sperimentali neuroanatomici [177–179, 240, 265, 266] e fisiologici [127, 128, 238, 239] hanno mostrato che l’ippocampo non può essere considerato una struttura omogenea lungo l’asse splenio-temporale. La proiezione entorinale-ippocampale è organizzata secondo uno schema topografico in maniera tale che un asse lateromediale nella cortex entorinale corrisponde all’asse spleniotemporale dell’ippocampo. Ciò significa che le parti laterali della cortex entorinale distribuiscono le fibre alle parti più spleniali dell’ippocampo mentre, progressivamente, le parti più mediali della cortex entorinale proiettano in maniera crescente alle parti più temporali dell’ippocampo. Le parti laterale e mediale delle aree entorinali differiscono notevolmente rispetto alle loro afferenze. La parte laterale riceve in maniera predominante le vie corticali che convogliano informazioni da tutte le modalità sensoriali [177, 265], mentre

le parti mediali sono maggiormente influenzate da centri subcorticali come il setto, i nuclei della linea mediana del talamo e l’amigdala [178]. Queste differenti afferenze alle parti mediale e laterale della cortex entorinale e l’organizzazione topografica della via perforante entorinale-ippocampale precedentemente analizzata porta alla convergenza di informazioni sensoriali esterocettive sulle porzioni spleniali dell’ippocampo, mentre l’informazione derivata dai centri subcorticali in relazione con il sistema limbico, riflettendo presumibilmente lo stato intrinseco dell’organismo, è trasmessa in particolare alle porzioni temporali della formazione ippocampale [265]. 2. Afferenze amigdaloidee. L’ippocampo e la cortex entorinale ricevono una sostanziale afferenza dal complesso amigdaloideo [7, 19, 20, 90, 109–111, 168, 178, 189]. I nuclei laterale, basale e basale accessorio dell’amigdala proiettano densamente alla cortex entorinale ed esistono ulteriori proiezioni dal nucleo basale al complesso subiculare. 3. Afferenze dal complesso settale mediale-banda diagonale. Un’importante proiezione diretta all’ippocampo e alla cortex entorinale origina dal nucleo mediale del setto e dal nucleo della banda diagonale [5, 7, 8, 20, 50, 53, 99, 141, 167, 178, 227, 269]. Le fibre che costituiscono questa proiezione seguono tre diverse vie. La gran parte di esse decorre nel sistema composto da fornice e fimbria, mentre contingenti minori entrano nel cingulum o seguono la via ventrale attraverso il fascio prosencefalico mediale e, poi, attraverso il complesso amigdaloideo 24 [178]. La proiezione all’ippocampo termina principalmente nel giro dentato e all’adiacente regione del corno di Ammone [8, 37, 47, 174]. Il nucleo mediale del setto e il nucleo della banda diagonale contengono numerosi elementi colinergici [145–147], ed è stato dimostrato che numerose fibre colinergiche presenti nella formazione ippocampale originano da questi neuroni [216, 259, 260]. La proiezione dal complesso setto e banda diagonale diretta alle cortex ippocampale e paraippocampale è, comunque, solo in parte colinergica [8], e i neuroni settali esprimono diversi altri neurotrasmettitori, tra cui il GABA [105, 164] e la substance P [251], che, a loro volta, contribuiscono a questa proiezione. Anche la cortex entorinale riceve una proiezione, parzialmente colinergica, dal complesso setto mediale-banda diagonale [5, 8, 90].

12 Telencefalo: ippocampo e strutture relative

L’ippocampo mostra una caratteristica, lenta, attività elettrica ritmica, di norma designata come ritmo theta ippocampale. I dati suggeriscono che entrambe le proiezioni, quella setto-ippocampale diretta e quella setto-entorinale-ippocampale indiretta, sono importanti nella generazione del ritmo theta ippocampale [131, 149]. 4. Afferenze dal talamo. Due parti del talamo dorsale, i nuclei anteriori e il complesso della linea mediana, proiettano alle aree ippocampali e paraippocampali. Le fibre che originano dai nuclei anteriori raggiungono il lobo temporale attraverso il cingulum e terminano nel complesso subiculare e, più specificamente, nel presubiculum [4, 52, 90, 176, 202]. Questa proiezione forma parte del cosiddetto circuito di Papez, che sarà discusso in seguito. Le fibre che originano dai nuclei della linea mediana (nel ratto, nel gatto e nella scimmia molte di queste fibre originano dal nucleo reuniens del talamo [7, 20, 50, 79, 178, 271]) sono dirette al ginocchio del corpo calloso, dove si uniscono al cingulum [79]. Le fibre curvano intorno allo splenio del calloso e innervano le cortex entorinale e subiculare e il campo ippocampale CA1 [79, 178]. Il nucleo reuniens del talamo riceve afferenze dai nuclei parabrachiali, che, a loro volta, ricevono afferenze che originano dal nucleo del tratto solitario, un centro viscerosensoriale primario. Quindi, il nucleo reuniens può, a giusta ragione, avere un ruolo nella trasmissione di informazioni dalla periferia viscerale alle strutture limbiche [79]. La cortex entorinale riceve una sostanziale proiezione anche da un altro centro della linea mediana, il nucleo paraventricolare [90]. 5. Afferenze dalla regione sopramammillare. Una popolazione di grandi cellule, posta direttamente dorsale al corpo mammillare, invia una consistente proiezione alla regione ippocampale attraverso il fornice [7, 71, 90, 167, 174, 269]. Gran parte delle fibre di questa proiezione sopramammillare termina nel giro dentato e nell’adiacente campo CA3, ma sono innervati anche i restanti campi del corno di Ammone e la cortex entorinale rostrale [71, 90, 178]. Un sottogruppo di cellule sopramammillari contenenti calretinin e substance P proietta in maniera specifica al giro dentato [157]; è stato proposto che queste cellule siano coinvolte nella regolazione dell’attività theta [21].

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6. Afferenze da gruppi cellulari monoaminergici del tronco encefalico. La formazione dell’ippocampo riceve fibre serotoninergiche dai nuclei del rafe mesencefalico, fibre noradrenergiche dal locus coeruleus e fibre dopaminergiche dall’area tegmentale ventrale. Fibre disposte in maniera diffusa che convogliano queste tre monoamine sono state rilevate in tutte le regioni dell’ippocampo. Comunque, la zona più profonda dello strato plessiforme dentato e il III strato della cortex entorinale sono densamente innervati da fibre serotoninergiche, mentre l’intero strato plessiforme del dentato e lo strato piramidale del campo CA3 contengono un denso plesso di fibre noradrenergiche [227].

Efferenze dell’ippocampo

Passando ora alle connessioni efferenti dell’ippocampo (Fig. 12.12), va, per prima cosa, stabilito che le ricerche condotte utilizzando le cosiddette tecniche con traccianti hanno cambiato in maniera radicale le nostre conoscenze relative all’organizzazione di queste connessioni. Contrariamente a quanto si è creduto per circa un secolo, l’intero fornice postcommissurale e una considerevole parte del fornice precommissurale originano dal subiculum piuttosto che dal corno di Ammone [142, 224, 225]. È stato dimostrato che il contributo di quest’ultima struttura alla costituzione del fornice è modesto e che è confinato al fornice precommissurale. Alla luce di questi risultati, le efferenze ippocampali possono essere suddivise nel seguente modo: (1) efferenze dal corno di Ammone, (2) contributi del complesso subiculare al fornice precommissurale, (3) contributi del complesso subiculare al fornice postcommissurale e (4) efferenze “non fornicali”.

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

1 Giro cingolato (area 23) 2 Cortex retrospleniale (area 29, 20) 3 Fornice 4 Nucleo anteriore del talamo 5 Nucleo del letto della stria terminalis 6 Ippocampo precommissurale 7 Cortex prefrontale mediale 8 Nuclei del setto 9 Giro retto 10 Nucleo accumbens 11 Nucleo olfattorio anteriore 12 Nucleo ipotalamico ventromediale 13 Nucleo mammillare 14 Corpo amigdaloideo 15 Corno di Ammone 16 Subiculum 17 Cortex entorinale (area 28)

Fig. 12.12. Efferenze dell’ippocampo

12 Telencefalo: ippocampo e strutture relative

1. Efferenze dal corno di Ammone. Le fibre del fornice precommissurale originano dal corno di Ammone e terminano esclusivamente nel nucleo laterale del setto [142, 224, 225]. Queste fibre, che sono presumibilmente glutammatergiche [274], originano da tutti i campi cellulari del corno di Ammone [108]. Studi con tecniche di multipla marcatura retrograda evidenziano che la gran parte delle cellule piramidali del corno di Ammone che proiettano al setto dà origine anche a collaterali intraippocampali [222]. È interessante notare che il nucleo laterale del setto proietta al complesso settale mediale–banda diagonale [170] che, a sua volta, proietta alla formazione ippocampale. 2. Contributi del complesso subiculare al fornice precommissurale. Le fibre del fornice precommissurale che originano dal complesso subiculare si distribuiscono al nucleo laterale del setto, al nucleo accumbens, al nucleo caudato e al putamen, al nucleo olfattorio anteriore, all’ippocampo precommissurale, alla parte mediale della cortex frontale e al giro retto [69, 142, 183, 205, 207, 225]. La proiezione al nucleo accumbens costituisce parte dell’interfaccia del sistema limbico con i meccanismi somatomotori [150, 151, 272]. 3. Contributi del complesso subiculare al fornice postcommissurale. Il fornice postcommissurale contiene, oltre ad alcune afferenze all’ippocampo, solo fibre che originano dal complesso subiculare. Molte di queste fibre terminano nel corpo mammillare; contingenti minori sono distribuiti ai nuclei talamici anteriori, al nucleo del letto della stria terminalis e alla zona capsulare priva di cellule che circonda il nucleo ipotalamico ventromediale [108, 140, 142–144, 183, 224, 225]. Il corpo mammillare forma un prominente e caratteristico rilievo sulla superficie basale dell’encefalo (Figg. 3.4, 3.8). Può essere suddiviso in un grande nucleo mediale composto da piccole cellule e in un nucleo laterale più piccolo composto da grandi cellule (Fig. 6.33). Il nucleo mammillare mediale è innervato dal subiculum, mentre il nucleo mammillare laterale è innervato dal subiculum e dal presubiculum. Il corpo mammillare riceve, oltre alle afferenze discendenti del fornice, afferenze ascendenti dalla zona paramediana del mesencefalo, attraverso un piccolo fascio compatto che costituisce il peduncolo mammillare

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(Fig. 6.31). Questo fascio, che origina principalmente dal nucleo tegmentale dorsale di Gudden, decorre ventralmente e poi ascende lungo la superficie ventrale del mesencefalo al corpo mammillare, dove termina la gran parte delle sue fibre. Alcune delle sue fibre si uniscono al fascio prosencefalico mediale e si distribuiscono alla zona preotticoipotalamica laterale e al nucleo mediale del setto [152, 154, 155]. Allen e Hopkins [4a] hanno studiato, nel ratto, la sede e la modalità di terminazione dei diversi sistemi afferenti alle cellule del corpo mammillare. Hanno presentato dati ultrastrutturali che suggeriscono che le afferenze subiculari (come anche le aderenze discendenti dalla cortex prefrontale) costituiscono sinapsi eccitatorie sulle parti distali dei dendriti dei neuroni mammillari, mentre le afferenze tegmentali formano sinapsi inibitorie sui corpi e sui dendriti prossimali e distali di questi elementi. Gli assoni dei neuroni mammillari ascendono attraverso il fascicolo mammillare principale e si dividono in due rami che vanno a costituire, rispettivamente, il tratto mammillotalamico e il tratto mammillotegmentale. Il tratto mammillotalamico termina nei nuclei anteriori del talamo. Il tratto mammillotegmentale finisce al nucleo tegmentale dorsale di Gudden. Questo tratto discendente e il reciproco peduncolo mammillare ascendente possono costituire parte del “circuito sistema limbico-mesencefalo” [30]. 4. Efferenze non fornicali. Le efferenze non fornicali comprendono fibre che proiettano al complesso amigdaloideo e alla neocortex. La proiezione ippocampale all’amigdala è sostanzialmente più debole, paragonata a quella in direzione opposta [120]; risulta composta principalmente da fibre che originano da cellule situate lungo il margine del subiculum e del campo CA1, che proiettano al nucleo basale dell’amigdala [189]. La proiezione ippocampale alla neocortex è composta da efferenze del complesso subiculare, dalla cortex entorinale e dal complesso peririnaleparaippocampale posteriore. La maggior parte dei componenti della proiezione ippocamponeocorticale condivide sistemi di fibre reciproci che vanno nella direzione opposta (Fig. 12.10). Le efferenze dal complesso subiculare terminano nella cortex entorinale (area 28), nelle cortex

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cingolate anteriore e posteriore (aree 24,23), nelle cortex orbitofrontale caudale e frontale mediale, nella cortex temporale polare (area 38), nella cortex temporale inferiore (area 20), nella cortex parietale (area 7) e nella cortex retrospleniale (aree 29,30) [18, 20, 27, 36, 82, 88, 92, 102, 144, 183, 188, 206, 241, 273]. La cortex entorinale proietta alle cortex peririnale (aree 35, 36) e paraippocampale posteriore (aree TH, TF), alla cortex insulare agranulare, alla cortex prepiriforme (area 51), alla cortex prelimbica (area 32), alla cortex cingolata (aree 23, 24), alla cortex retrospleniale (aree 29, 30), alla cortex orbitofrontale (area 13), alla cortex temporale (aree 20-22) e alla cortex parietale (area 7) [66, 102, 107, 205, 217, 218, 241, 246, 264]. Le efferenze dalle cortex peririnale e paraippocampale posteriore vanno all’insula anteriore, a diverse parti del lobo frontale, comprese le aree 11, 12, 13, 9 e 46, alle aree temporali 20-22, all’area cingolata 24, all’area parietale posteriore 7, all’area occipitale 19 e alle aree retrospleniali 29 e 30. Queste ultime, a loro volta, proiettano alle aree cingolate 23 e 24 [102, 121, 241, 246, 264]. Attraverso le enumerate proiezioni divergenti, le efferenze dell’ippocampo si distribuiscono a numerose e diffuse aree della neocortex, molte delle quali appartenenti alla categoria delle aree di associazione unimodale e multimodale. Come sarà analizzato in seguito, si suppone che le proiezioni ippocamponeocorticali giochino un ruolo cruciale nella costituzione della memoria a lungo termine.

Circuito di Papez

Il fornice postcommissurale è rilevante in un sistema composto da centri e connessioni noto come “circuito di Papez” [165]. Questo circuito comprende l’ippocampo, il fornice postcommissurale, il corpo mammillare, il tratto mammillotalamico, il nucleo anteriore del talamo, la proiezione talamocingolata e il giro cingolato. Le fibre che, attraverso il fascio cin-

gulum, dal giro cingolato ritornano all’ippocampo chiudono il circuito. Papez [165] ha ipotizzato che questo circuito costituisse una parte essenziale delle basi strutturali delle emozioni. Comunque, non vi sono evidenze biologiche a sostegno di questa ipotesi [30]. Come sarà discusso in seguito, molte delle strutture del circuito di Papez giocano un ruolo nella memoria.

Sinossi dei dati anatomici: aspetti funzionali e clinici

Gli aspetti funzionali e clinici dell’ippocampo sono qui riassunti e posti in relazione ai dati anatomici, come raffigurato nella Figura 12.13; i numeri utilizzati in questa figura corrispondono a quelli in questa sezione. Il lobo temporale mediale costituisce una struttura morfologicamente eterogenea, che comprende la ben differenziata porzione temporale della formazione ippocampale, la cortex entorinale, le aree TH e TF e le aree peririnali 35 e 36 (Fig. 12.3). La cortex entorinale e le varie parti della formazione ippocampale sono interconnesse da una serie di connessioni unidirezionali che, nell’insieme, costituiscono il cosiddetto circuito ippocampale intrinseco (Figg. 12.8, 12.13: 1). Le proiezioni da diffuse aree corticali soprattutto di associazione raggiungono il lobo temporale mediale e convergono sia direttamente che attraverso una o due interruzioni sinaptiche alla formazione dell’ippocampo (Fig. 12.13: 2). Queste proiezioni neocorticoippocampali sono connesse in maniera reciproca a estese proiezioni ippocampo-neocorticali. Anche il complesso amigdaloideo forma parte del lobo temporale mediale; questo complesso è connesso secondo una modalità reciproca con la formazione dell’ippocampo (Fig. 12.13: 2). Il lobo temporale mediale, che all’incirca corrisponde al giro paraippocampale, gioca un ruolo preminente nei processi di apprendimento e di memoria. Ciò è stato per la prima volta dimostrato da un famoso caso clinico: il paziente HM, un paziente che fu sottoposto alla rimozione

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bilaterale del lobo temporale mediale per il trattamento terapeutico di un’epilessia intrattabile. A seguito di questo intervento, il paziente HM mostrò una grave sindrome amnestica; egli soffriva di forti perdite della capacità di formare memorie a breve termine e appariva incapace di associare nuove informazioni alla memoria a lungo termine. La grave e persistente amnesia era in netto contrasto con la sua capacità di rievocare memorie precedenti e con una conservata proprietà intellettiva globale. I pazienti schizofrenici che vanno incontro a simili interventi chirurgici mostrano una sintomatologia paragonabile [45, 195]. Recenti studi condotti nell’uomo [171, 275] e nei primati non umani [276] hanno evidenziato che danni bilaterali limitati alla formazione ippocampale sono in grado di produrre persistenti alterazioni mnesiche. Ciò è dimostrato da un altro classico caso clinico, quello del paziente RB, descritto da Zola-Morgan e coll. nel 1986 [275]. Questo paziente sviluppò una sostanziale alterazione della memoria a lungo termine a seguito di un periodo di ipotensione durante un intervento chirurgico per bypass coronarico. Non era stata descritta alcuna perdita di memoria prima dell’intervento e l’encefalo di RB fu analizzato dopo la sua morte. L’unica patologia che poté essere associata ai suoi disturbi di memoria fu la completa assenza di neuroni nel campo CA1 dell’ippocampo. Poiché l’amnesia di RB era meno grave di quella da cui era affetto HM, è stato ipotizzato che la gravità delle alterazioni della memoria può dipendere dall’estensione del danno a carico della formazione ippocampale e della cortex adiacente. L'incapacità di costituire nuove memorie, che caratterizza l’inizio della malattia di Alzheimer, può anche essere attribuita a un danno a carico della formazione ippocampale e delle adiacenti aree corticali [86, 242, 247]. In questa malattia c’è una quasi totale perdita di neuroni piramidali nel campo CA1 e nel subiculum. Questi neuroni costituiscono importanti connessioni nei circuiti intrinseci dell’ippocampo (Fig. 12.8) e danno origine anche alle efferenze ippocampali che, decorrendo attraverso il fornice, si distribuiscono a diverse regioni subcorticali telencefaliche e diencefaliche (Fig. 12.12, 12.13: 4). Nel morbo di Alzheimer, sono state rilevate gravi modificazioni patologiche nel II strato della cortex entorinale e nello strato mole-

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colare del giro dentato, ovvero le sedi, rispettivamente, di origine e di terminazione della via perforante. Come raffigurato nella Fig. 12.8 questa via rappresenta un altro collegamento fondamentale del circuito intrinseco dell’ippocampo. Il dato che i pazienti che hanno sofferto di danni al lobo temporale mediale presentano un’alterazione persistente della loro capacità di formare nuove memorie a lungo termine, mentre le memorie più antiche restano in gran parte intatte, e osservazioni simili ottenute da modelli animali hanno portato all’idea che questa parte dell’encefalo sia coinvolta nella formazione di nuovi eventi mnesici, ma che non costituisce la sede finale dove essi sono custoditi [209, 211]. Si crede che il lobo temporale mediale formi nuove memorie sulla base di flussi convergenti di informazioni sensoriali dalla neocortex (Fig. 12.10), ma che le nuove memorie, una volta formate, siano trasferite e consolidate nelle aree neocorticali. Il processo di formazione e consolidamento delle nuove memorie richiede che le vie anatomiche tra il lobo temporale e la neocortex e quelle dei circuiti ippocampali intrinseci ad esse associate siano intatte (Fig. 12.13: 1, 2). La formazione ippocampale è connessa in maniera forte e reciproca con il setto precommissurale. Il complesso settale mediale proietta densamente a tutte le parti dell’ippocampo, compresi il subiculum [226] e la cortex entorinale [5]. Componenti significative della proiezione settoippocampale originano da popolazioni di neuroni colinergici e GABAergici. Il complesso settale mediale riceve proiezioni da quasi tutte le parti dell’ipotalamo [23, 43, 44, 187, 233] e da gruppi di neuroni monoaminergici del tronco encefalico [227]. Appare probabile che le afferenze convogliate attraverso queste proiezioni ascendenti modulino il flusso di informazioni attraverso il circuito intraippocampale in relazione con il prevalente stato comportamentale [227]. Il nucleo laterale del setto riceve afferenze glutammatergiche dal corno di Ammone, organizzate in base a un modello topografico, e dal subiculum attraverso il fornice precommissurale (Fig. 12.13: 5) [142, 224, 225] e proietta, ancora in maniera organizzata topograficamente, alla zona preotticoipotalamica mediale (Fig. 12.13: 6). Diverse parti del nucleo laterale del setto proiettano a specifici nuclei in questa zona [22, 175, 226].

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

ACRa ACRp AM ATH HF HY M N PCR RSR S SM VM

Parte anteriore della regione cingolata anteriore Parte posteriore della regione cingolata anteriore Amigdala Nucleo anteriore del talamo Formazione ippocampale Ipotalamo Corpo mammillare Area nocicettiva Regione cingolata posteriore Regione retrospleniale Septum Area somatomotoria Area visceromotoria

Fig. 12.13. Le principali connessioni della formazione dell’ippocampo (rosso scuro), il lobo temporale mediale e il giro cingolato (entrambi in rosso chiaro). Le linee spesse tratteggiate delimitano il giro cingolato e paraippocampale, comprese le loro parti della formazione ippocampale. Le linee spesse punteggiate segnano i limiti delle quattro principali regioni cingolate. Le aree citoarchitettoniche sono indicate con numeri in carattere piccolo in corsivo o in lettere; le sottili linee tratteggiate delimitano alcune di queste aree. I numeri in carattere grande sono spiegati nel testo

12 Telencefalo: ippocampo e strutture relative

Molti di questi nuclei formano parte dei sistemi coinvolti nella regolazione dei comportamenti essenziali per la sopravvivenza dell’individuo o della specie. Pertanto, il nucleo ipotalamico paraventricolare gioca un ruolo preminente nel comportamento alimentare (Fig. 10.7, 10.8) e risulta anche essere coinvolto in maniera critica nella risposta allo stress (Fig. 10.6), i nuclei ipotalamici preottico mediale e ventromediale occupano posizioni centrali nei circuiti relativi al comportamento riproduttivo (Fig. 10.9), mentre il nucleo ipotalamico anteriore e il nucleo premammillare dorsale occupano le corrispettive posizioni nel complesso difensivo ipotalamico (Fig. 10.11). Data l’organizzazione topografica delle proiezioni ippocampo-settali e setto-ippocampali, sembra probabile che gli specifici domini ippocampali, attraverso queste proiezioni, influenzino in maniera selettiva particolari comportamenti motivati [175, 223]. Alla luce di ciò, non è sorprendente che lesioni a carico della regione settale possano condurre a marcate modificazioni del comportamento alimentare, sessuale e agonista [3, 30]. Il fornice postcommissurale (Fig. 12.13: 7), che origina dal subiculum, proietta al corpo mammillare nella parte più posteriore dell’ipotalamo. Altri afferenti al corpo mammillare provengono dal nucleo laterale del setto, dal nucleo preottico mediale e da diversi nuclei ipotalamici [199]. Recentemente, è stata descritta una via diretta frontomammillare, che origina principalmente dalle aree orbitali 10, 11 e 47 [115]. Il corpo mammillare dà origine a un grande sistema efferente diretto rostrodorsalmente, il fascicolo mammillare principale (Fig. 12.13: 8), che si divide in un tratto mammillotalamico ascendente e in un tratto mammillotegmentale discendente (Fig. 12.13: 9, 10). Il tratto mamillotalamico distribuisce le sue fibre a tutti i tre componenti del nucleo anteriore del talamo, dove, a sua volta, originano robuste proiezioni al giro cingolato (Fig. 12.13: 11). Studi condotti principalmente nel ratto hanno mostrato che l’area di terminazione di questa proiezione comprende la cortex retrospleniale e si estende posteriormente sino al complesso subiculare e alla cortex entorinale [215]. Vogt e coll. [254] hanno riportato che, nella scimmia macaco, il sistema talamocingolato proietta principalmente alla cortex retrospleniale. La proiezione ippocampomammillotalamica (Fig. 12.13: 7–9) è integrata da

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fibre che si staccano dal fornice postcommissurale e che vanno direttamente al nucleo anteriore del talamo (Fig. 12.13: 12). Come detto in precedenza, il fornice postcommissurale, il corpo mammillare, il tratto mammillotalamico, il nucleo anteriore del talamo e la proiezione talamocingolata formano parte del cosiddetto circuito di Papez. Le conoscenze relative al ruolo funzionale dei circuiti precedentemente analizzati sono ancora frammentarie e in parte controverse. Riguardo al fornice, alcuni autori [63, 75, 228] hanno riportato che, nell’uomo, un danno bilaterale di questo fascio porta a un danno dei processi di memoria, ma sono stati descritti anche casi di pazienti con lesioni bilaterali del fornice senza alcun evidente deficit di memoria [267]. Nelle scimmie antropomorfe, la sezione del fornice produce solo alterazioni transitorie della memoria [276]. Anche i corpi mammillari sono stati posti in relazione con la funzione della memoria poiché risultano costantemente danneggiati nella sindrome di Korsakoff. Questa sindrome, caratterizzata da amnesia selettiva anterograda e retrograda, da confabulazione e da gravi deficit di apprendimento, appare come una sequela dell’encefalopatia di Wernicke, una patologia prodotta dall’alcol causata da un deficit di tiamina [38, 231]. Comunque, nell’encefalopatia di Wernicke, i nuclei mammillari non rappresentano l’unica sede del danno. È stato suggerito che la sede critica della lesione responsabile dei disturbi della memoria comprende il nucleo mediodorsale (non quello anteriore!) del talamo, e che il coinvolgimento dei corpi mammillari gioca solo un ruolo secondario [106, 137, 249, 250]. Nelle scimmie antropomorfe, lesioni a carico del corpo mammillare producono, proprio come le sezioni del fornice, solo una transitoria alterazione della memoria [276]. Esperimenti, condotti principalmente nel ratto, suggeriscono un ruolo specifico dei corpi mammillari nell’orientamento spaziale [25, 212] e negli esercizi che richiedono la memoria di lavoro spaziale [42, 185, 186, 248]. Nelle scimmie antropomorfe, gli esercizi che richiedono la memoria di lavoro determinano un aumento del metabolismo glucidico nei nuclei anteriori del talamo [61]. Il tratto mammillotegmentale (Fig. 12.13: 10) termina principalmente nel nucleo tegmentale dorsale di Gudden. Attraverso questo tratto, il

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Sezione II Struttura del midollo spinale e delle strutture encefaliche

corpo mammillare (e in ultimo l’ippocampo) può influenzare l’attività nella parte superiore del tronco dell’encefalo. Il giro cingolato, che circonda dorsalmente il corpo calloso, occupa un’ampia parte della superficie mediale del telencefalo umano (Fig. 3.6). Questa struttura è tradizionalmente divisa in una regione cingolata anteriore (ACR), comprendente le aree 25, 24 e 32, in una regione cingolata posteriore (PCR), con le aree 23 e 31, e in una regione retrospleniale (RSR), composta dalle aree 29 e 30. La regione cingolata anteriore può essere ulteriormente suddivisa, su basi sia strutturali che funzionali, in due separate subregioni, anteriore e posteriore. Queste subregioni qui sono designate come ACRa e ACRp (Fig. 12.13). Vogt [252, 256], che ha proposto questa suddivisione, ha evidenziato che la ACRa riceve una robusta afferenza dall’amigdala, mentre la ACRp riceve significative proiezioni dalla cortex parietale posteriore. Le parti posteriori delle aree 24 e 32, che comprendono la ACRp sono definite come aree 24’ e 32’ (Fig. 12.13). Le varie regioni cingolate sono connesse intensamente e in maniera reciproca da fibre di associazione [161, 163, 246, 254], molte delle quali decorrono nel fascio del cingulum (Fig. 12.13: 12). La ACR è connessa in maniera reciproca con le aree prefrontali 9 e 46, riceve afferenze dalle aree di associazione somatosensoriali (area 7) e uditive (area 22) [114, 160, 161] e proietta a diverse strutture subcorticali, compresi i nuclei del setto, l’amigdala e l’ipotalamo [160]. La ACR è associata alle esperienze affettive e gioca un ruolo in processi cognitivi, come la memoria e la selezione del corretto comportamento, in risposta a stimoli conflittuali [34]. Inoltre, quest’area contiene un’area sensoriale relativa alla nocicezione, come anche aree effettrici somatomotorie e autonomiche. Nell’uomo, la stimolazione elettrica della ACR produce piacere, paura, agitazione o rabbia [148]. Nelle scimmie antropomorfe, il danno bilaterale della ACR produce un aumento del comportamento remissivo e indifferenza sociale [64]. Pazienti con lesioni della ACR risultano apatici e mostrano una marcata riduzione delle risposte motorie sia spontanee che emozionali [56]. Lesioni intenzionali della ACR (cingulotomia) o del fascio del cingulum (cingulumotomia) possono ridurre il dolore cronico, l’ansia e comportamenti depressivi e ossessivo-compulsivi [17, 148, 261]. La ACR e la RSR, che sono notevolmente connesse e condividono le medesime afferenze dalla cortex associativa acustica, sono attivate insieme durante

l’esecuzione di prove di memoria verbale uditiva [67]. È stato dimostrato che, nella scimmia macaco, la ACR e le cortex prefrontale ventromediale e orbitofrontale sono coinvolte nei processi di memoria di riconoscimento a lungo termine [270]. Nei ratti, la ACR, insieme alle cortex prefrontale e temporale, mostra un chiaro aumento dell’attività, specificamente a seguito di esercizi che comportano il recupero di un evento mnemonico remoto. Il danno a queste aree corticali sembra produrre una specifica alterazione della memoria remota [262]. La ACRp contiene un’area nocicettiva e una somatomotoria (Fig. 12.13). L’area nocicettiva rappresenta la stazione corticale terminale del sistema dolorifico mediale, che è in relazione particolarmente con la componente affettiva del dolore (la sofferenza) [198, 253]. È particolarmente significativo che la ACR non solo gioca un ruolo nella percezione del dolore, ma anche nel suo controllo. Le fibre che vanno da questa regione al grigio periacqueduttale formano un collegamento essenziale della componente discendente inibitoria del sistema della nocicezione. La parte dorsale della ACRp contiene un’area caratterizzata dalla presenza di un grandissimo numero di neuroni piramidali nel suo quinto strato (Fig. 12.13). Quest’area, che gioca un ruolo importante nel controllo cognitivo e nell’esecuzione di movimenti volontari [232], è connessa in maniera reciproca con le cortex motorie primarie e premotorie e dà origine a una proiezione corticospinale che termina nella zona intermedia del midollo spinale [54, 55, 76, 246]. La ACRa è coinvolta nella regolazione autonomica. La stimolazione di una subregione subgenuale, che corrisponde grosso modo all’area 25, produce modificazioni della frequenza cardiaca, della pressione sanguigna e del ritmo del respiro. L’area 25 proietta a diversi centri subcorticali noti per essere coinvolti nel controllo autonomico; tra questi il complesso amigdaloideo, la regione perifornicale dell’ipotalamo, il grigio periacqueduttale e il nucleo parabrachiale laterale [39, 59, 184]. La stimolazione della ACRa può anche portare a risposte comportamentali, come la vocalizzazione e reazioni di difesa o di fuga. Molto probabilmente, le proiezioni che discendono da questa regione all’ipotalamo e al grigio periacqueduttale svolgono un ruolo anche in queste risposte. La PCR riceve un’imponente afferenza dalla cortex parietale posteriore [122]. Altre afferenze corticali dirette alla PCR comprendono fibre dalle aree

12 Telencefalo: ippocampo e strutture relative

prefrontali 9 e 46 e dalle aree associative visive e acustiche [102]. Le afferenze alla RSR sono strettamente analoghe a quelle della PCR, con l’eccezione che la proiezione diretta dalla cortex parietale posteriore alla RSR risulta di gran lunga minore rispetto a quella diretta alla PCR [102]. Le funzioni note della PCR e della RSR sono tutte in relazione con la memoria. La PCR e la RSR sono entrambe coinvolte nella memoria di lavoro e nella memoria visuospaziale [255]. La PCR gioca un ruolo importante nella rievocazione della memoria autobiografica [136] ed è stato già detto che la RSR e la ACR sono attivate congiuntamente negli esercizi di memoria verbale uditiva [67]. Pazienti con danno alla RSR in genere mostrano una persistente sindrome di amnesia anterograda con una variabile amnesia retrograda [102]. Il giro cingolato è strettamente associato con il lobo temporale mediale, che corrisponde all’incirca al giro paraippocampale. Come già riferito, queste due strutture nell’insieme costituiscono una grande circonvoluzione arcuata, il grande lobo limbico di Broca [29]. Il giro cingolato e il giro paraippocampale sono entrambi accompagnati da una parte della formazione ippocampale. Nell’uomo e negli euteri, la componente ippocampale del giro cingolato (o il suo equivalente) è scarsamente sviluppata (Fig. 12.1C–E), ma noi abbiamo visto che, nei monotremi acallosali (Fig. 12.2) e nei marsupiali, la formazione ippocampale ben sviluppata si estende per tutta la lunghezza del grande lobo limbico. ACRa, PCR e RSR non solo sono connesse tra loro in maniera reciproca, ma anche con il lobo temporale mediale. Il grande fascio del cingulum, che si estende dal giro cingolato al lobo temporale mediale, fornisce queste connessioni (sebbene questo fascio contenga anche numerose fibre che non originano né terminano nel grande lobo limbico). Si crede che i neuroni cingolati, che inviano i loro assoni attraverso il fascio del cingulum al lobo temporale mediale (Fig. 12.13: 13), ricevano afferenze dalle varie cortex di associazione e che, quindi, facciano parte della grande proiezione neocortico-temporo-ippocampale precedentemente descritta (Fig. 12.13: 2). La notevole convergenza e la concentrazione di questo sistema sulla formazione ippocampale temporale è in relazione con la parimenti notevole riduzione delle restanti parti di questa formazione.

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