Area motoria, mappaggio e rimozione dei tumori
Vediamo insieme con quali tecniche è possibile rimuovere i tumori cerebrali dell’area motoria.
Rimuovere tumori cerebrali in area motoria
I tumori cerebrali dell’area motoria del cervello possono essere asportati chirurgicamente.
Le conoscenze acquisite fin dagli anni ’60 del secolo scorso ed implementate esponenzialmente nell’ultimo decennio ci consentono di mappare in modo dettagliato l’area motoria e rimuovere in sicurezza tumori cerebrali e angiomi cavernosi in essa localizzati.
Cos’è l’homunculus motorio?
L’homunculus ha fatto la sua prima apparizione nel campo delle neuroscienze il 1 Dicembre 1937, quando Wilder Penfield e Edwin Boldrey pubblicarono sulla prestigiosa rivista Brain un articolo intitolato “Somatic motor and sensory representation in the cerebral cortex of man as studied by electrical stimulation” (Rappresentazione motoria e sensoriale nella corteccia cerebrale dell’uomo studiata mediante stimolazione elettrica).
La sua mappa consisteva in una figura umana caricaturale, l’homunculus, la cui forma riflette la quantità di corteccia dedicata alle funzioni motorie e somatosensoriali di ogni parte del corpo.
Il lobo centrale
Sebbene nella terminologia anatomica il lobo centrale non sia riconosciuto come lobo a sé stante, tuttavia le sue caratteristiche anatomiche e funzionali sono peculiari e in campo neurochirurgico si fa spesso uso di questa terminologia, tra l’altro molto supportata dal Prof. Gazi Yasargil, fondatore della microneurochirurgia.
Il lobo centrale è composto dal giro precentrale e postcentrale, dal giro subcentrale (caudale) e dal lobulo quadrangolare (rostrale e mediale).
Già Luigi Rolando, alla fine del ‘700, riconobbe l’unità anatomo-funzionale del lobo centrale. Affermò che a livello della rappresentazione corticale della mano esiste un robusto fascio di fibre a U che unisce il giro precentrale e il giro postcentrale che viene definito “Plis de passage Moyen de Rolando”. Tale fascio di fibre è stato elegantemente identificato nel 2017 da Catani et al. presso il King’s College Hospital di Londra con le tecniche di trattografia cerebrale in risonanza magnetica.
È noto che l’area motoria e l’area sensitiva primaria non sono confinate rispettivamente nel giro precentrale ed nel giro postcentrale. E’ infatti frequente identificare durante il mappaggio diretto della corteccia cerebrale aree motorie lungo la porzione del giro postcentrale che si rivolge verso il solco centrale. Inoltre, a livello della corteccia somatosensoriale, non vi sono aree discrete specifiche per la sensazione di ogni pare del corpo, piuttosto le diverse aree sono tra loro sovrapposte.
Nella corteccia motoria, in accordo alla teoria del “Cortical Piano” proposta nel 2001, sappiamo che la organizzazione distribuita multipla di aree corticali che corrispondono a segmenti motori diversi permette un accesso più veloce ed efficace ad un numero maggiore di combinazioni dei movimenti (ad esempio quelli della mano).
Storia del mappaggio cerebrale
Pietre miliari nella storia del mappaggio cerebrale:
- Penfield & Boldrey, 1937, stimolazione diretta della corteccia cerebrale per identificare l’area motoria. Più tardi, nel 1954, utilizzarono la stimolazione elettrica intraoperatoria assieme all’elettrocorticografia per mappare anche le aree del linguaggio e rimuovere tumori che le infiltravanno.
- Gorman, 1965, La stimolazione corticale diretta anodica richiede parametri di stimolazione inferiori per ottenere un potenziale evocato motorio rispetto alla stimolazione catodica
- Taniguchi, 1993, notò che un treno di stimolazione di 5 impulsi con un probe monopolare avrebbe innescato un potenziale evocato motorio ad una intensità molto minore rispetto ad una stimolazione bipolare a bassa frequenza.
Si delinearono nell’uso clinico quindi 2 paradigmi di stimolazione per il mappaggio motorio:
quello proposto da Penfield con stimolazione bipolare, 50 hz, a bassa frequenza;
quello proposto da Taniguchi con stimolazione monopolare, treno di 5 impulsi ad alta frequenza con un periodo di interstimolo più lungo.
In particolare la tecnica di Penfield è caratterizzata da una stimolazione bifasica (anodica + catodica), una durata dell’impulso di 1 ms, una frequenza di 50 Hz ed un intervallo di stimolo di 20 ms.
La tecnica di Taniguchi è invece caratterizzata da una stimolazione monofasica, un treno di 5 impulsi, un interstimolo di 4 ms, una frequenza <2 Hz.
È stato dimostrato che la stimolazione anodica determina l’eccitazione dei neuroni dello strato piramidale della corteccia. L’impulso ad alta frequenza determina l’accumulo di potenziali evocati postsinaptici eccitatori tali da determinare la scarica neuronale. Durante il periodo di interstimolo il neurone è refrattario allo sviluppo di ulteriori potenziali d’azione.
Mappaggio per rimuovere i tumori cerebrali
Da un punto di vista clinico:
- La stimolazione secondo Penfield è utilizzata nel mappaggio del linguaggio in chirurgia da sveglio (awake surgery). Determina inoltre una risposta tonica visibile dei muscoli degli arti.
- La stimolazione corticale e sottocorticale secondo Taniguchi richiede intensità di stimolo inferiori, determina un potenziale evocato motorio ben oggettivabile sul monitor, senza una risposta tonica del muscolo visibile.
Nessuna delle due tecniche è superiore all’altra, ma devono essere utilizzate strategicamente nel giusto contesto anatomico e funzionale.
La stimolazione monopolare è da considerarsi in particolare in quei pazienti epilettici che assumono terapie con 2 o 3 farmaci anticomiziali.
Nella stimolazione bipolare con una distanza tra i due elettrodi di di circa 6 mm, il picco di densità di corrente si ha nella regione compresa tra i due elettrodi. La densità di corrente inoltre decresce rapidamente.
Nella stimolazione monopolare la corrente si propaga radialmente e la sua densità decresce meno rapidamente rispetto alla stimolazione bipolare. Tuttavia, nella stimolazione monopolare l’intensità di corrente utilizzata è molto inferiore e permette quindi di mappare aree motorie piuttosto discrete.
La stimolazione corticale è una stimolazione anodica. La stimolazione deve essere condotta alla minima intensità di corrente possibile ad ottenere un potenziale evocato.
Cos’è il motor threshold?
Il motor threshold è la più bassa intensità di stimolazione necessaria a riprodurre un potenziale evocato motorio nei muscoli distali con un’ ampiezza di 0,2 mV.
Tipicamente il motor threshold è più elevato in quelle aree di corteccia infiltrate da tumore. Questo è stato notato durante gli interventi per gliomi cerebrali infiltranti dell’area motoria, e dimostrato sperimentalmente mediante studi con la Transcranial Magnetic Stimulation presso il King’s College Hospital di Londra.
I pazienti mappati preoperatoriamente con la TMS e la cui area motoria fosse infiltrata dal glioma, hanno motor threshold di stimolazione maggiori rispetto a quelli in cui l’area motoria, pur nelle adiacenze, non è infiltrata. Il motor threshold di stimolazione deve essere verificato per ogni paziente prima della procedura.
Durante l’intervento chirurgico per la rimozione di un tumore cerebrale in area motoria, a seguito del mappaggio corticale, una volta individuato il motor threshold, viene posizionata una strip con elettrodi di superficie che consente di verificare l’andamento dei potenziali evocati motori durante tutto l’intervento, ovvero l’intergrità delle strutture alla base delle funzioni neurologiche del paziente. Attraverso la medesima strip è possibile registrare l’elettrocorticografia e prevenire il propagarsi delle crisi epilettiche.
La tecnica del phase reversal per identificare il solco centrale può essere utilizzata qualora si rivelasse difficile mappare l’area motoria primaria, al fine di identificare il solco centrale, tra il giro precentrale ed il giro postcentrale. La tecnica del phase reversal può venire in aiuto al mappaggio diretto in casi di tumori in cui l’infiltrazione tumorale abbia determinato una notevole distorsione della corteccia motoria primaria.
Il tratto corticospinale (il principale fascio di fibre su cui viaggiano gli impulsi per far muovere viso, braccia e gambe) non possiede plasticità, a differenza della cortecia motoria che possiede un certo grado di plasticità neuronale e per la quale una lesione può tuttavia determinare un recupero neurologico successivo. Pertanto una lesione del tratto corticospinale determina un danno neurologico delle volte permanente con scarsi margini di recupero clinico. Per questo il mappaggio diretto del tratto corticospinale durante la rimozione dei tumori cerebrali è così importante!
Bibliografia
Ghimire P, Bedussa N, Giamouriadis A, Brogna C, Pereira N, Howells H, Bhangoo R, Ashkan K, Vergani F. Somatotopy of corticospinal tract fibres of the intercostal muscles: report of a case and review of literature. Brain Struct Funct. 2019 Mar;224(2):515-520. doi: 10.1007/s00429-018-1796-9. Epub 2018 Nov 20. PMID: 30460554.
