Corticospinal Tract

Descrizione

Il tratto corticospinale (CST), noto anche come tratto piramidale, è un insieme di assoni che portano le informazioni relative al movimento dalla corteccia cerebrale al midollo spinale. Fa parte del sistema discendente del tratto spinale che ha origine dalla corteccia o dal tronco cerebrale

• I neuroni che viaggiano nel tratto corticospinale sono detti motoneuroni superiori; essi sinapsi sui neuroni del midollo spinale detti motoneuroni inferiori, che prendono contatto con il muscolo scheletrico per causare la contrazione muscolare.

Il CST:

• È una delle principali vie di trasporto delle informazioni relative al movimento dal cervello al midollo spinale e ha circa 1 milione di fibre nervose (velocità media di conduzione di circa 60m/s usando il glutammato come sostanza trasmittente).
• La segnalazione lungo il tratto corticospinale è coinvolta in una varietà di movimenti, compresi comportamenti come camminare e raggiungere, ma è particolarmente importante per i movimenti fini delle dita, ad esempio scrivere, scrivere a macchina o abbottonare i vestiti.
• Rappresenta il più alto ordine di funzioni motorie negli esseri umani ed è più direttamente nel controllo dei movimenti fini e digitali.
• Dopo un danno selettivo al tratto corticospinale, i pazienti sono di solito in grado di riacquistare la capacità di fare movimenti grezzi (ad esempio raggiungere) dopo un periodo di tempo, ma possono non essere in grado di recuperare completamente la capacità di fare movimenti delle singole dita.

Corso

La CST

• Ha origine in diverse aree corticali, circa la metà di questi assoni si estendono da neuroni della corteccia motoria primaria, ma altri hanno origine nelle aree motorie non primarie del cervello così come in regioni del lobo parietale come la corteccia somatosensoriale.
• Gli assoni che viaggiano nella CST scendono nel tronco encefalico come parte di grandi fasci di fibre chiamati peduncoli cerebrali.
• Il tratto continua giù nel midollo allungato dove forma due grandi collezioni di assoni conosciuti come piramidi; le piramidi creano creste visibili sulla superficie esterna del tronco encefalico.
• Alla base delle piramidi, circa il 90% delle fibre del tratto corticospinale si decussano, o passano dall’altra parte del tronco encefalico, in un fascio di assoni chiamato decussazione piramidale.
• Le fibre che si sono decussate formano il tratto corticospinale laterale; esse entreranno nel midollo spinale, e quindi causeranno il movimento, dal lato del corpo che è controlaterale all’emisfero del cervello in cui hanno avuto origine.
• L’altro 10% delle fibre del tratto corticospinale non decusseranno; continueranno giù nel midollo spinale omolaterale; questo ramo del tratto corticospinale è conosciuto come il tratto corticospinale anteriore (o ventrale). La maggior parte degli assoni del tratto corticospinale anteriore si decussano nel midollo spinale appena prima della sinapsi con i motoneuroni inferiori.
• Le fibre di questi due diversi rami del tratto corticospinale stimolano preferenzialmente l’attività in diversi tipi di muscoli.

• Il tratto corticospinale laterale controlla principalmente il movimento dei muscoli degli arti
• Il tratto corticospinale anteriore è coinvolto nel movimento dei muscoli del tronco, del collo e delle spalle.

Di tutte le fibre corticospinali circa il 20% termina a livelli toracici, il 25% a livelli lombosacrali e il 55% a livelli cervicali. Molte delle fibre che hanno origine dalla corteccia motoria terminano poi nel corno ventrale del midollo spinale.

Funzione

Il CST ha molte funzioni che includono il controllo degli input afferenti, dei riflessi spinali e dell’attività dei motoneuroni, la più importante è la mediazione dei movimenti volontari distali

• Le uscite dalla corteccia motoria primaria (M1) contribuiscono al CST, creando connessioni a: neuroni motori alfa eccitatori monosinaptici; connessioni polisinaptiche su neuroni motori gamma (responsabili del controllo della lunghezza del fuso muscolare); connessioni polisinaptiche attraverso interneuroni all’interno del midollo spinale.
• Quando i neuroni sono influenzati direttamente da un solo assone, sono chiamati “monosinaptici”, e quando indirettamente, da molti assoni, sono conosciuti come “polisinaptici”

Immagine: Esempi illustrativi di ricostruzione della trattografia corticospinale (imaging dei tratti neurali) in un partecipante. I tratti sono proiettati su una scansione MRI pesata in T1 nel piano coronale per consentire la visualizzazione lungo l’intera lunghezza del tratto.

Recenti sviluppi hanno aumentato la comprensione dell’origine e della terminazione dei neuroni CST:

• Il 30%-40% proviene dalla corteccia motoria primaria.
• Il resto delle fibre proviene dall’area motoria supplementare (SMA), dalla corteccia premotoria (PMA), da parti delle aree somatosensoriali (S1 e S2) e da parti della corteccia parietale posteriore.

A causa delle varie origini che contribuiscono alla CST, si ritiene che questo tratto non solo faccia parte del sistema motorio, ma abbia anche un grande ruolo sensoriale.

• Le fibre originate dalla corteccia sensoriale terminano nel corno dorsale del midollo spinale.
• Qui sinapsi con interneuroni che ricevono input dai recettori somatosensoriali e si pensa che regolino le informazioni dai recettori periferici all’interno del midollo spinale.
• Pertanto, il CST può agire come un “cancello”, modulando o inibendo le informazioni ritenute utili o irrilevanti.

Rilevanza clinica

Quando i neuroni motori superiori del tratto corticospinale sono danneggiati, può portare a un insieme di deficit talvolta chiamato sindrome del motoneurone superiore.

• Una lesione del CST craniale alla decussazione delle piramidi porterà a deficit sul lato controlaterale.
• Una lesione del CST caudale alla decussazione delle piramidi risulterà in deficit sul lato omolaterale.

Ictus/lesione cerebrale traumatica

• L’immagine qui sotto rappresenta l’omuncolo motorio. A seconda di quale aspetto di questo è danneggiato, si avranno deficit motori sul lato controlaterale del corpo.

Lesione del midollo spinale

• A seguito di una lesione del midollo spinale, sia il controllo volontario (sensoriale e motorio) che involontario può essere compromesso e il grado di recupero dipende dalla gravità della lesione (Freund et al, 2013). Poiché il CST ha già decussato, i deficit motori saranno ipsilaterali al sito della lesione.
• La misura di risultato ASIA, che valuta sia il motore che la sensazione, fornirà un’indicazione del livello della lesione del midollo spinale e se è completa o incompleta.
• Crozier et al (1991) hanno concluso che l’89% di coloro che erano ASIA B-E con conservazione del pinprick ha continuato a camminare. Questo è dovuto alla stretta vicinanza del tratto spinotalamico al tratto corticospinale laterale e al loro apporto di sangue condiviso.

Valutazione

L’effetto di una lesione al CST causa più di una semplice debolezza muscolare. Colpisce anche i modelli di movimento sinergici che influenzano cose come la destrezza, la deambulazione e le attività della vita quotidiana.

Ci sono un certo numero di misure di risultato che possono essere utilizzate a seconda di ciò che si vuole valutare. Queste includono:

• Fugl-Meyer Assessment of Motor Recovery after Stroke (FMA)
• Oxford Muscle Grading System
• Stroke Rehabilitation Assessment of Movement (STREAM)
• Action Research Arm Test (ARAT)
• Cherokee Arm and Hand Activity Inventory
• Functional Ambulation Category
• Motor Assessment Scale
• Rivermead Mobility Index
• Rivermead Motor Assessment
• ASIA (Spinal Cord)

Leggi di più sulle misure di risultato nella riabilitazione da ictus di Salter et al (2013)

Stinear et al (2007) hanno suggerito che l’integrità del tratto corticospinale potrebbe essere utilizzata per identificare il probabile grado di recupero motorio e potrebbe consentire una selezione appropriata delle strategie di riabilitazione per gli individui che si riprendono da un ictus. In un ulteriore studio condotto da Stinear et al (2012) hanno provato l’uso dell’algoritmo PREP (predicting motor recovery) per valutare la probabilità di recupero dell’arto superiore. Utilizzando il punteggio SAFE (somma dell’abduzione della spalla e dell’estensione delle dita) 72 ore dopo l’ictus, la stimolazione magnetica transcranica, i potenziali evocati dal motore nell’arto superiore interessato o l’indice di asimmetria (misurato con la risonanza magnetica pesata in diffusione) sono stati in grado di prevedere se ci potrebbe essere un recupero completo o meno. Da questi risultati è stato suggerito che i medici che utilizzano l’algoritmo PREP possono essere in grado di prevedere il probabile grado di recupero dell’arto superiore e possono quindi essere in grado di gestire le aspettative del paziente da un periodo precedente.

Trattamento

In seguito a una lesione di una parte del tratto corticospinale, come un ictus, la loro funzione è compromessa con conseguente deficit motori controlaterali. Anche se le persone iniziano a sperimentare il recupero motorio in una certa misura, il recupero completo è raramente raggiunto.

Dopo un danno al tratto corticospinale, c’è una cascata di eventi che si verificano sia a livello cellulare che di rete, con conseguente riorganizzazione della mappa motoria. Questo fenomeno è noto come neuroplasticità, e può essere migliorato da un allenamento riabilitativo come il controllo e l’apprendimento motorio che si ottiene con la pratica ripetitiva. Altre tecniche di trattamento possono includere:

• Riabilitazione dell’andaturaEducazione
• Mirror Therapy
• Constraint Induced Movement Therapy (CIMT)
• Task Specific Training

Si ritiene che durante queste attività il rimodellamento assonale possa avvenire non solo nel tratto corticospinale lesionato ma anche nel tratto corticorubrale dall’emisfero ipsile come il tratto rubrospinale o il tratto reticulospinale. Si pensa che queste aree cerebrali profonde abbiano fornito supporto alla CST.

Un altro meccanismo proposto è una maggiore produzione di fattori trofici così come una maggiore densità di recettori trofici sulla superficie neurale, producendo un ambiente più adatto al rimodellamento neurale

Risorse