CENNI STORICI E PROSPETTIVE

 

La stimolazione magnetica transcranica (TMS) è una metodica di stimolazione non invasiva del cervello. Per le sue caratteristiche tecniche è considerata un importante e promettente strumento d’analisi delle funzioni corticali superiori (Cracco et al., 1999, Walsh 2000) ed in particolare della via motoria centrale, rendendo possibile l’esplorazione dell’eccitabilità e della conduzione motoria (Rossini & Rossi 1998).

La prima dimostrazione dell’eccitabilità elettrica della corteccia motoria risale al 1870 e si deve agli studi di Fritz ed Hitzig i quali scoprirono che nel cane, previa craniotomia, la stimolazione elettrica di parti diverse della corteccia cerebrale provoca la contrazione dei muscoli dell’emisoma controlaterale. Queste osservazioni furono estese alla scimmia da Ferrier che nel 1875 ottenne movimenti degli arti controlaterali per stimolazione elettrica dei giri precentrale e postcentrale e movimenti degli occhi per stimolazione della corteccia parietale posteriore. Nel 1917 Leyton e Sherrington scoprirono che nel Primate gli effetti motori a più breve latenza si ottengono per stimolazione del giro precentrale, area 4 di Brodmann o corteccia motrice primaria (MI).

Solo nel 1950 Penfield e Rasmussen stimolarono direttamente la corteccia motoria dell’uomo ricostruendo la mappa dell’”homunculus motorio” e scoprendo la localizzazione e la funzione delle aree premotorie. Da allora i neurofisiologi tentarono di mettere a punto una metodica che sfruttando l’eccitabilità corticale valutasse in modo non invasivo la funzionalità della via corticospinale: gli avanzamenti ottenuti dall’italiano Gualtierotti a Londra nel 1954 con l’utilizzo di elettrodi di superficie sullo scalpo e stimolazione ripetitiva ad elevata frequenza erano, infatti, significativi ma la tecnica presentava ancora un elevato rischio epilettogeno ed una sensazione eccessivamente dolorosa. La prima applicazione della tecnica che fosse compatibile con un impiego clinico si ottenne alla fine degli anni ’70, quando Merton e Morton misero a punto uno stimolatore che erogava impulsi elettrici di brevissima durata (50-100 msec) ed elevata intensità (fino a 2000 V) in grado di stimolare il cervello con singoli stimoli relativamente poco dolorosi; il montaggio bifocale adottato creava un flusso di corrente tangenziale rispetto allo scalpo preferenzialmente assorbito dalle strutture periencefaliche da cui la necessità di elevate intensità di stimolo per permettere alla corrente di superare la barriera strutturale ed eccitare il cervello sottostante (Rossini “Segnali dal cervello” Ed. Erre Roma 1994). Inoltre in accordo alle osservazioni sperimentali sull’animale la stimolazione per via anodica risultò più efficace che quella catodica probabilmente perché induceva un’iperpolarizzazione del dendrite apicale ed una depolarizzazione del “monticolo assonale” della cellula gigantopiramidale di Betz in MI. Un ulteriore perfezionamento della tecnica si ottenne nel 1983 quando fu messa a punto a New York (Rossini et al 1985) la stimolazione unifocale utilizzando un montaggio in grado di creare flussi perpendicolari allo scalpo ad altissima densità subanodica attivanti le cellule piramidali della convessità: si era infatti osservato che i flussi di corrente perpendicolari all’asse dendrite-soma-assone del motoneurone erano più efficaci dei flussi tangenziali nel penetrare il cranio e nell’indurre la depolarizzazione neuronale. In   questa   tecnica   la   stimolazione   avviene   con   correnti   di bassa intensità (60-110 mA), breve durata (50-100 msec) e rapido fronte di risalita (50 msec): la sensazione dolorosa, l’alto rischio epilettogeno ed il senso di stordimento prodotti dallo stimolo bifocale sono in questo modo superati. Nonostante questi perfezionamenti, l’eccitazione elettrica della corteccia motoria rimaneva decisamente fastidiosa: nel 1985 la messa a punto di uno stimolatore magnetico, privo di qualsiasi disagio per l’assistito, ha rappresentato un momento rivoluzionario nell’utilizzo clinico routinario della stimolazione transcranica (Barker et al. 1985).

La fonte principale di interesse per questa tecnica è la possibilità di valutare la funzionalità della via corticospinale in soggetti sani o con deficit neurologici della sfera motoria. L’attivazione del sistema motorio con la stimolazione magnetica è correlabile al principio della “mutua induzione” per cui un circuito elettrico primario determina, attraverso la produzione di un campo magnetico, una corrente indotta in un circuito secondario adiacente. La TMS utilizza campi magnetici rapidamente varianti per attivare la corteccia cerebrale con una risoluzione temporale inferiore ad un secondo, ed una spaziale di 1 centimetro. Stimolando le aree motorie, le risposte elettromiografiche indotte possono essere registrate a livello epidurale o meno invasivamente a livello del muscolo target e costituiscono un potenziale motorio evocato (MEP). In questo modo possono essere esaminate in dettaglio le proprietà di propagazione delle fibre cortico-spinali che controllano il muscolo target, e mapparne la rappresentazione corticale rendendo la TMS una tecnica efficace anche per lo studio della plasticità cerebrale (p.es. nel recupero post-stroke). La TMS, se utilizzata ad alte frequenze (TMS ripetitiva, rTMS), secondo recenti evidenze,  può indurre e modulare i fenomeni di riorganizzazione neuronale (plasticità), ed è in grado di facilitare o inibire in modo relativamente selettivo circuiti neuronali responsabili di una determinata funzione o di un determinato sintomo; inquest’ultima ottica   è stato suggerito un suo  possibile uso in ambito terapeutico sia in neurologia (distonie, dolore intrattabile, tremore, discinesie) che in psichiatria (depressione maggiore). Uno dei prossimi obiettivi che si va delineando per la neurofisiologia clinica è la conferma di osservazioni preliminari indicanti la possibilità che la rTMS migliori i processi cognitivi e l’individuazione dei networks neuronali coinvolti.   

 

BIBLIOGRAFIA

1. Cracco RQ, Cracco JB, Maccabee PJ, Amassian VE Cerebral function revealed by transcranial magnetic stimulation. : J Neurosci Methods. 1999 Jan;86(2):209-19.

2. Walsh V, Cowey A. Transcranial magnetic stimulation and cognitive neuroscience. Nat Rev Neurosci. 2000 Oct;1(1):73-9

3. Rossini PM and Rossi S. Clinical applications of motor evoked potentials.Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1998 Mar;106(3):180-94. Review.

4. Barker AT, Jalinous R, Freeston IL. Non-invasive magnetic stimulation of human motor cortex.Lancet. 1985 May 11;1(8437):1106-7. No abstract available.

5. Rossini PM, Marciani MG, Caramia M, Roma V, Zarola F Nervous propagation along 'central' motor pathways in intact man: characteristics of motor responses to 'bifocal' and 'unifocal' spine and scalp non-invasive stimulation. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1985 Oct;61(4):272-86.

6. Rossini PM. Segnali dal cervello. Ed. Erre Roma 1994