POTENZIALE EVOCATO
POTENZIALE EVOCATO
In neurofisiologia l'espressione indica, nel significato originario, la variazione di potenziale indotta in una precisa sede encefalica dalla stimolazione di un recettore periferico o di un qualsiasi punto della sua via afferente. In significato più specifico, il p.e. (PE) designa una tecnica diagnostica resa possibile dalla disponibilità, realizzatasi negli anni Sessanta, di dispositivi elettronici ad alta velocità di calcolo, che con l'ausilio di un elettrodo applicato, a cranio integro, in sede opportuna, rende possibile la registrazione, e successiva analisi, del cambiamento transitorio del campo elettromagnetico di un gruppo di neuroni depolarizzati da uno stimolo esterno (PE-stimolo correlato) o da un particolare evento (PE-evento correlato).
L'analisi del PE-stimolo correlato permette di valutare in modo oggettivo le caratteristiche temporali e di sincronizzazione della propagazione di impulsi lungo una rete neuronale (per es., via visiva o acustica). Il PE-evento correlato riflette invece processi endogeni connessi all'identificazione e decodificazione di un messaggio cognitivo insito nel protocollo di stimolazione (per es. identificare un suono acuto ''raro'' all'interno di una sequenza di suoni gravi ''frequenti''). Se l'onda di risposte si forma nei tempi e con ampiezza appropriati, il soggetto ha eseguito in modo adeguato il compito. Questo PE non analizza una via neurale specifica, ma serve per valutare problematiche neuropsicologiche quali attenzione, destrezza, dominanza visiva e acustica, affaticamento cerebrale. L'attività bioelettrica cerebrale evocata da stimoli esterni ha valori d'ampiezza che variano da circa 50 μ V, a frazioni di 1 μV. Essa è spesso oscurata dal ''rumore'' ambientale (50 Hz di rete, ecc.) e da quello biologico (EEG, ECG, movimenti oculari) in cui è immersa, e sono pertanto necessarie metodiche computerizzate per rendere ottimale il rapporto ''segnale (PE)/rumore''.
Potenziale Evocato-Stimolo Correlato. − Stimoli di frequenza relativamente lenta (≥3÷4 c/sec) danno origine a risposte transienti in cui sono identificabili onde di polarità positiva o negativa, con latenza ( = intervallo di tempo dall'istante di stimolazione al picco d'onda misurabile in millesimi di secondo o ms) abbastanza stabile e riproducibile a parità di condizioni di registrazione. Stimoli di frequenza >4 c/sec danno origine a una risposta sinusoidale di stato-costante (steady-state) in cui sono contenute la frequenza principale e le varie armoniche della frequenza di stimolazione. Nell'onda steady-state non è possibile riconoscere un rapporto temporale fisso tra lo stimolo e una determinata onda. In condizioni di ''transiente'' l'intervallo tra due stimoli che attivano il sistema neurale (per es. quello visivo) è sufficientemente lungo da permettergli di ritornare alla condizione basale; nello steady-state gli intervalli tra stimoli successivi portano il sistema a ''vibrare'' alla loro frequenza senza mai consentirgli un ritorno alle condizioni di base.
All'interno di un PE sono contenuti potenziali di ''campo vicino'' e di ''campo lontano''. Nei primi, l'elettrodo registrante si trova in prossimità relativa (≤5 cm) alle fibre che propagano i potenziali d'azione e/o alle terminazioni sinaptiche con i rispettivi potenziali post-sinaptici. I dipoli stazionari dei potenziali post-sinaptici evocati al livello del soma e dei dendriti apicali delle cellule piramidali allineate a palizzata nel iv strato della corteccia contribuiscono principalmente ai PE di ''campo vicino'' registrabili dallo scalpo. I PE di ''campo lontano'' riflettono dipoli propagati lungo fibra, e dipoli stazionari che originano nei punti in cui le caratteristiche fisiche del mezzo, che circonda la struttura nervosa in cui viaggia l'impulso, cambiano in modo significativo o dove la fibra inverte direzione in modo repentino (per es. passaggio dal cavo ascellare alla gabbia toracica; dal midollo spinale proveniente dal canale vertebrale al cranio). Ai PE di ''campo lontano'' contribuiscono anche le strutture nucleari troncoencefaliche e sottocorticali, purché di conformazione anatomica non rotondeggiante e con orientamento coerente dei neuroni in esse contenuti, tale da favorire la creazione di open fields modellabili come strati di dipoli equivalenti. Al contrario, scarso o nullo contributo verrà da strutture rotondeggianti con un'organizzazione neuronale non-coerente che tendono a formare closed fields con un campo elettrico extracellulare che tende allo ''0''.
Modalità dei potenziali evocati. − Potenziale Evocato Acustico. − La prima modalità analizzata storicamente è quella del PE acustico. Esso viene suddiviso in tre principali tipi: a) quello a brevissima latenza compreso nei 10 msec successivi allo stimolo, definito Potenziale Evocato Acustico tronco encefalico (BAER, Brainstem Acoustic Evoked Response o ABR, Acoustic Brainstem Response), perché le onde che lo costituiscono vengono generate al livello di stazioni e vie acustiche del tronco; b) quello compreso tra i 10 e i 25 msec, detto Potenziale a Latenza Intermedia (MLR, Middle Latency Response), che viene generato dalle strutture più rostrali del tronco e dalla corteccia acustica primaria nella profondità della scissura di Silvio; c) quello dopo i 25 msec che include i PE a lunga latenza (LLR, Long Latency Response) fino a 200 msec, generati a livello della corteccia d'associazione. Gli stimoli maggiormente utilizzati in clinica sono rappresentati da clicks di 0,1 ms in durata e con un ampio contenuto spettrale tale da attivare in modo sincrono un elevato numero di fibre a livello della membrana basale cocleare e da generare un input massivo lungo l'8° nervo (fig. 1).
In campo neurologico il tipo a) è quello più largamente impiegato poiché questo potenziale è riproducibile nel tempo, può essere analizzato in soggetti scarsamente collaboranti e non risente in modo significativo del passaggio dalla veglia al sonno o all'anestesia. Il BAER, inoltre, può essere evocato con stimoli ripetuti a elevate frequenze permettendo (10-20 c/sec) brevi tempi d'esame. Le onde sono denominate con numeri romani che vanno dal i al v; le più costanti nella popolazione di controllo includono la i, la iii e la v. La misurazione degli intervalli i-iii, iii-iv e i-v ha il maggiore interesse clinico, fornendo informazioni sulla propagazione nervosa lungo le stazioni del tronco acustico encefalico comprese tra l'ingresso dell'8° nervo (onda i) e il collicolo inferiore (onda v).
Potenziale Evocato Visivo (PEV). − Il PEV (fig. 2) impiega due tipi principali di stimolazione: stimolazione con variazione di luminanza (per es. un forte flash di luce bianca o colorata di breve durata); stimolazione con variazione di contrasto, in cui lo stimolo è modellato in elementi chiari e scuri che s'invertono in modo ritmico facendo variare nel tempo la distribuzione del contrasto, ma non la quantità di luminanza. Il PEV si registra dalle aree occipitali, ponendo gli elettrodi attivi sopra l'inion. L'impiego di stimolazione con variazione di luminanza (flash) è oggi limitato a causa dell'estrema variabilità della risposta sia intra- che inter-soggettiva, che impedisce la definizione di un pattern di normalità anche a causa della morfologia estremamente complessa della risposta transiente rappresentata da 5÷7 componenti di cui la principale è l'onda Vb.
Circa 15 anni fa sono stati introdotti stimolatori a variazione di contrasto (monitor televisivi o oscilloscopi) in cui scacchiere o griglie organizzate in barre chiare e scure invertono i loro elementi chiari e scuri in modo cadenzato nel tempo. La risposta ha morfologia semplice con tre onde che vengono definite N o P per la loro polarità negativa o positiva seguite da un numero che rappresenta la latenza media in un gruppo di soggetti adulti di controllo (onda N75, P100 e N145). Di queste, quella clinicamente più utilizzata è l'onda P100 poiché è sempre presente e ben misurabile nel gruppo di controllo. Laddove sia possibile, la stimolazione viene effettuata monocularmente - analizzando le differenze interoculari − mentre vengono impiegati scacchi o barre di dimensioni progressivamente più ridotte. Queste ultime possono essere espresse in minuti d'arco (pari alla dimensione del campo visivo coperto da ciascun elemento rispetto all'occhio che osserva) oppure in cicli/grado di campo visivo. Normalmente la stimolazione viene effettuata con elementi di dimensioni comprese tra i 7,5 e i 60 primi, pari a 3÷1 cicli/grado. Il PEV è impiegato con successo nella diagnosi della sclerosi multipla, delle patologie tumorali, degenerative o traumatiche delle vie visive.
Potenziale Evocato Somatosensoriale (SEP). − Il SEP è una delle modalità più largamente impiegate poiché a causa della lunghezza della via esplorata (dal recettore cutaneo o neuromuscolare fino alla corteccia sensitiva primaria) valuta la funzionalità di un lungo tratto di via nervosa periferica e centrale. Disponendo di apparecchiature a 4 od 8 canali si può infatti seguire la risalita dell'impulso lungo il tronco nervoso periferico (misurandone la Velocità Di Conduzione, VDC) attraverso le vie midollari e le stazioni troncoencefaliche sino all'arrivo nella corteccia sensitiva. Per la metà superiore del corpo è principalmente utilizzato il nervo mediano stimolato al polso in cui sarà possibile rilevare la VDC periferica dal polso fino al plesso brachiale, lungo le zone più prossimali del plesso e delle radici cervicali più coinvolte (C6 e C7). Inoltre, sarà misurabile l'istante d'ingresso dell'impulso a livello del midollo cervicale (onda N13) e il tempo di conduzione centrale valutando l'intervallo che separa la risposta del midollo cervicale da quella dello scalpo ( = N13-N20; fig. 3).
Per la stimolazione della metà inferiore s'impiegano nervi misti (SPE e SPI) o cutanei degli arti (surale) o della zona genitale (nervo dorsale del pene). La registrazione simultanea lungo la colonna e dallo scalpo sovrastante l'area sensitiva per la gamba permette di misurare una VDC periferica dal sito di stimolazione fino al livello della cauda equina, la propagazione lungo la cauda equina, l'istante d'ingresso dell'impulso nel midollo lombosacrale; inoltre si misurano i tempi di conduzione centrali dai punti di registrazione lungo la colonna al picco dell'onda che segnala l'arrivo dell'impulso afferente a livello della corteccia sensitiva (P27 o P40; fig. 4).
Patologie a carico del nervo periferico (mono o polinevriti, ecc.), delle radici spinali (ernia discale, ecc.), del midollo (compressioni, placche demielinizzanti, mieliti, ecc.) e della via sensitiva intracranica (tumori, placche demielinizzanti, lesioni vascolari) possono bloccare o alterare la risalita dell'impulso eliminando la presenza delle risposte o allungandone la latenza ( = aumento del tempo di conduzione centrale) rostralmente al sito di lesione. Il SEP è utilizzato nei centri di rianimazione (assieme al BAER) per monitorizzare pazienti in coma e per la diagnosi di morte cerebrale che porta all'espianto di organi. Recenti studi hanno mostrato una significativa riduzione delle componenti frontali del SEP (onda N30) in pazienti affetti da morbo di Parkinson e parkinsonismo (fig. 5). L'onda N30 (in tratteggiato in condizioni di base (TIME = 0) è ridotta in ampiezza. Tuttavia, quest'onda aumenta progressivamente d'ampiezza nei 30 minuti successivi alla somministrazione sottocutanea di apomorfina, in parallelo con un transitorio recupero clinico.
Potenziale Evocato Motorio (PEM). − Negli ultimi 10 anni è stato possibile analizzare in modo non invasivo la propagazione nervosa delle vie motorie centrali. Inizialmente poco utilizzata per l'eccesso di dolore indotto dallo stimolo elettrico, questa metodica è letteralmente esplosa dopo l'introduzione della stimolazione transcranica mediante campi magnetici che non evocano una sensazione dolorosa per il soggetto in esame. Mediante questa si analizza il tempo di conduzione di un impulso lungo la via motoria centrale soprattutto per i fasci cortico-spinali a rapida conduzione. Inoltre, per mezzo della stimolazione diretta delle radici ventrali o mediante l'analisi delle ''onde F'', si può misurare il tempo di conduzione di un impulso nel distretto midollo-muscolo e, sottraendolo da quello totale per propagare l'impulso dall'area motoria cerebrale fino al muscolo esaminato, si ottiene il tempo di conduzione centrale dell'impulso motorio. Altro parametro di estremo interesse clinico è la capacità di valutare la soglia di ''eccitabilità'' della struttura motoria cerebrale che governa un determinato muscolo in esame (fig. 6).
L'analisi del PEM è indicata nella patologia vascolare, compressiva, demielinizzante e degenerativa della via ''piramidale'' a livello cerebrale o midollare. Inoltre − singolarmente o in associazione ai SEP − il suo impiego si è rivelato utile per monitoraggi intraoperativi per interventi ''a rischio'' per le strutture nervose.
Potenziale Evocato-Evento Correlato. − Includono principalmente la P300 (Onda Positiva con latenza di circa 300 msec che si elicita all'interno di un paradigma tipo odd-ball) e la CNV (Contingent Negative Variation) o lentissima deflessione negativa di ''preparazione'' tra uno stimolo ''avvertimento'' e uno stimolo ''imperativo'' per l'esecuzione di un determinato compito. Entrambe le metodiche sono ampiamente impiegate in campo neuropsicologico e psichiatrico per lo studio e la diagnosi d'invecchiamento cerebrale patologico (Demenza di Alzheimer, ecc.), schizofrenia, deficit dell'attenzione e della memoria.
Bibl.: New trends and advances techniques, a cura di P.M. Rossini e F. Maugnière, in Clinical Neurophisiology EEG, suppl. 41, Amsterdam 1990; P.M. Rossini, I potenziali evocati, Milano 1991; P.M. Rossini e altri, Parkinson's disease and somatosensory evoked potentials. Apomorphine-induced transient potentiation, in Neurology, 43 (1993), pp. 2495-500.