Recentemente, luso diffuso della risonanza magnetica (MRI) ha richiamato lattenzione sullampia gamma di leucoencefalopatie che possono essere clinicamente riscontrati: questi disturbi evidenziano la disconnessione come tema centrale delle neuroscienze cognitive.1 In questo articolo, le leucoencefalopatie saranno discusse come problemi clinici comuni che illuminano il ruolo della sostanza bianca sia nella normale funzione cognitiva che nelle sindromi da disconnessione che ricevono maggiore attenzione. Questa enfasi sulla materia bianca influenza non solo la cura di molti pazienti neurologici e psichiatrici, ma si aggiunge in modo significativo allagenda di ricerca delle neuroscienze cognitive.
Aspetti scientifici di base della materia bianca
La materia bianca occupa quasi la metà del volume del cervello adulto. Circa 165.000 km di fibre mielinizzate corrono allinterno e tra gli emisferi, 4 collegando le aree di materia grigia corticale e subcorticale in una rete straordinariamente complessa di strutture interconnesse. Dei tre tipi di sistemi di fibre – proiezione, associazione e commissurale – gli ultimi due sono dedicati principalmente alle funzioni cognitive, mentre le fibre di proiezione servono il sistema motorio e sensoriale elementare. A livello microscopico, gli assoni che investono la mielina nel cervello sono una miscela di 70% di lipidi e 30% di proteine, che aumenta drasticamente la velocità di conduzione dal fenomeno della conduzione salata. Prove crescenti supportano lidea che il danno alla mielina, e in particolare agli assoni, riduca la velocità della cognizione in associazione con il rallentamento della velocità di conduzione.3
In generale, la materia bianca nel cervello può essere considerata abilitante trasferimento di informazioni, in contrasto con lelaborazione delle informazioni assistita dalla materia grigia. La cognizione normale richiede entrambe queste caratteristiche, consentendo operazioni mentali specifiche in ambiti come la memoria, il linguaggio e la funzione visuospaziale, nonché lefficienza con cui vengono eseguite. Unutile distinzione parallela è che la materia bianca fornisce macroconnettività nel cervello, tra regioni remote della materia grigia, al contrario della microconnettività che si verifica allinterno della materia grigia tramite la funzione sinaptica. I tratti di materia bianca quindi collegano regioni di materia grigia ampiamente disperse in insiemi neurali coerenti – reti neurali distribuite – che si ritiene mediano tutti gli aspetti della funzione superiore.5
La precisa neuroanatomia della materia bianca è compresa solo in modo rudimentale. livello, poiché la maggior parte delle informazioni sono state raccolte da studi di rintracciamento su primati non umani e indagini limitate su cervelli umani post-mortem. Lorigine, la conclusione, il corso e linterdigitazione dei tratti della sostanza bianca rimangono in gran parte oscuri; Pertanto, la funzione di questi tratti può essere dedotta solo in termini provvisori.Limportanza della materia bianca per la cognizione umana è suggerita da molte linee di evidenza, tra cui una ricchezza di informazioni sul ruolo dei sistemi mielinizzati nello sviluppo, nellinvecchiamento e nella neurologia comportamentale .3 La materia bianca può anche essere cruciale nellevoluzione umana: un recente studio MRI ha concluso che il volume della materia bianca prefrontale è la singolare caratteristica distintiva tra il cervello degli umani e dei primati non umani.6
Leucoencefalopatie
Nella pratica neurologica clinica, i disturbi della sostanza bianca sono comunemente osservati a tutte le età e la loro prevalenza è in aumento poiché lidentificazione di nuove leucoencefalopatie con la risonanza magnetica procede continuamente. La sclerosi multipla (SM) è la malattia della sostanza bianca del sistema nervoso centrale più familiare degli adulti, ma è solo una delle oltre 100 entità cliniche in cui la materia bianca è colpita in modo prominente o esclusivo.3 Genetica, demielinizzante, infettiva, infiammatoria, tossica, metabolica, vascolare , disturbi traumatici, neoplastici e idrocefalici possono tutti produrre leucoencefalopatie e, sorprendentemente, qualche forma di compromissione neurocomportamentale è stata associata a ogni disturbo precedentemente descritto.3 Negli individui più anziani, la leucoencefalopatia è estremamente comune e di solito si manifesta come lesioni della sostanza bianca MRI note come leucoaraiosi (LA). Sebbene lorigine e il significato cognitivo di queste lesioni siano stati controversi, sembra sempre più probabile che LA derivi tipicamente da ischemia cerebrale e, se abbastanza grave, abbia importanti conseguenze per la funzione cognitiva.7
I dettagli di come la leucoencefalopatia interrompe la funzione superiore ha ricevuto uno studio più formale. A causa del fatto che la maggior parte dei disturbi della sostanza bianca sono neuropatologicamente diffusi o multifocali, la sindrome clinica più evidente sembra essere il deterioramento cognitivo; questa sindrome può essere di gravità sufficiente per soddisfare i criteri per la demenza, nel qual caso il termine “demenza della sostanza bianca” è appropriato.8 La perdita cognitiva o la demenza da leucoencefalopatia possono essere significativamente sottodiagnosticate, poiché è tipicamente lieve allinizio ed è facilmente scambiata per un normale invecchiamento o una malattia psichiatrica. Le sindromi neurocomportamentali focali come afasia, aprassia, agnosia e amnesia possono anche derivare da lesioni della sostanza bianca, 1,9 e una varietà di sindromi neuropsichiatriche sono state provvisoriamente associate a disturbi della sostanza bianca.9 In tutti questi casi, la disconnessione del grigio normalmente collegato aree della materia da lesioni della sostanza bianca fornisce un quadro utile per considerare gli effetti clinici.
Neuroimaging
Lintroduzione della RM allinizio degli anni 80 ha esercitato un profondo effetto sulla neurologia. Uno dei suoi vantaggi più impressionanti era la capacità di consentire limaging in vivo della sostanza bianca come mai prima dora. La risonanza magnetica ha permesso di vedere direttamente la materia bianca e le sue lesioni, portando a molti progressi nella comprensione di malattie come la SM, in cui la patologia della sostanza bianca è una caratteristica fondamentale. Più di recente sono apparse tecnologie aggiuntive che ampliano ulteriormente le opportunità di indagare su questi disturbi. Uno di questi metodi, limaging del tensore di diffusione (DTI), ha il potenziale per identificare i tratti della sostanza bianca e caratterizzare le lesioni che li interrompono; una vasta gamma di condizioni normali e anormali può essere illuminata dallapplicazione di questa “trattografia”. Unaltra innovazione è la spettroscopia di risonanza magnetica (MRS), che consente una “biopsia non invasiva” delle regioni della sostanza bianca per accertarne i costituenti chimici. La MRS promette di rivelare, tra gli altri fenomeni, il grado di danno assonale che accompagna una lesione della materia bianca, fornendo così informazioni più dettagliate sullentità del danno neuropatologico e sul potenziale di recupero.Queste e altre tecniche progettate per valutare la struttura della sostanza bianca, stanno quindi unendo le straordinarie tecnologie che possono rappresentare lattività metabolica corticale: tomografia a emissione di positroni (PET) e MRI funzionale (fMRI). La combinazione di imaging strutturale e funzionale offre unopportunità senza precedenti per definire le reti neurali distribuite che mediano le operazioni cognitive.10
Implicazioni cliniche
Le sfide cliniche poste dalle leucoencefalopatie coinvolgono prevenzione, diagnosi, prognosi e 3 In termini di prevenzione, ad esempio, le evidenze cliniche e di neuroimaging emergenti indicano sempre più che la LA può essere benigna fino a quando non viene superato un certo carico di coinvolgimento, in modo che unattenzione vigorosa ai fattori di rischio cerebrovascolari, come ipertensione, diabete mellito, ipercolesterolemia, lobesità e il fumo possono essere perseguiti per evitare linsorgenza della demenza.11 La diagnosi di leucoencefalopatia è forse la domanda clinica più comune e può coinvolgere una varietà di esami del sangue, delle urine e del liquido cerebrospinale oltre alle procedure neuroradiologiche.3 La prognosi di varie leucoencefalopatie è importante per prevedere il decorso clinico con tanta ac cura possibile.12 Infine, il trattamento di questi disturbi è vitale e naturalmente dipende dallo specifico processo patologico coinvolto; le terapie tradizionali per la malattia demielinizzante e altri disturbi della materia bianca potrebbero presto essere aumentate da metodi progettati per migliorare la rimielinizzazione con luso della tecnologia delle cellule staminali.13
Opportunità di ricerca
Una serie di interessanti domande di ricerca sono immediatamente evidenti nel contesto della sostanza bianca e della sua funzione. A livello di neuroanatomia, resta ancora molto lavoro da fare per stabilire lidentità e la posizione precisa dei tratti della sostanza bianca. Non è escluso che lintera anatomia della macroconnettività nel cervello umano sarà rivista alla luce dei risultati delle moderne tecniche di neuroimaging, come la DTI. Con queste informazioni, diventerà possibile sviluppare una più profonda comprensione delle reti neurali distribuite che mediano funzioni superiori combinando la trattografia con il neuroimaging funzionale nel perseguimento della localizzazione di operazioni cognitive. Neurologi comportamentali, neuropsicologi e neuropatologi possono aggiungere la loro esperienza per fondere dati clinici e patologici nella crescente comprensione dei disturbi della sostanza bianca.14 Proprio come le lesioni focali della sostanza bianca hanno fornito la base per lo studio di molte sindromi da disconnessione classica, 1 leucoencefalopatie diffuse e multifocali lo faranno cedere sempre più allo studio multidisciplinare sulla connettività attualmente in corso.15
Riepilogo
Le leucoencefalopatie rappresentano un gruppo ampio e in espansione di disturbi neurologici che rappresentano unopportunità unica per lo studio della sostanza bianca, delle sindromi da disconnessione e neuroscienza cognitiva. Dopo essere stata relativamente trascurata nellindagine sulla cognizione a causa delle grandi lacune nella comprensione della sua struttura e funzione, la materia bianca ha ora assunto una posizione più prominente nella comprensione delle relazioni cervello-comportamento.Con gli impressionanti progressi della neuroimaging alleati con approcci clinici e neuropatologici, ci si può aspettare un progresso continuo in questo settore, che avrà importanti implicazioni sia per i medici che per i ricercatori di neuroscienze.