La struttura dell’insula

L’insula, struttura filogeneticamente molto antica, viene considerata come corteccia paralimbica. A livello anatomico, questa struttura cerebrale è una porzione di corteccia collocata in profondità all’interno della Scissura di Silvio, tra il lobo temporale e frontale. La corteccia insulare viene suddivisa in due parti: una anteriore (insula anteriore), costituita da circa tre circonvoluzioni brevi e una posteriore (insula posteriore), costituita da una o due circonvoluzioni lunghe. A livello citoarchitettonico, invece, la corteccia insulare ha una struttura cellulare variabile che va da quella granulare nella porzione posteriore fino ad una agranulare nella porzione anteriore. La porzione posteriore dell'insula risulta essere più piccola, e in essa sono stati identificati più di dodici campi citoarchitettonici.

L’insula si definisce a livello topografico per la presenza di tre solchi al confine con gli altri lobi:

1. una scissura circolare anteriore, posta davanti alla prima circonvoluzione breve e con decorso obliquo in alto e in avanti;

2. una scissura circolare posteriore, posta dietro l’ultima circonvoluzione lunga e con decorso obliquo in alto e all'indietro;

3. una scissura circolare superiore, che abbraccia i margini di tutte le quattro-cinque circonvoluzioni dell'insula.

29

Figura 2.2 Rappresentazione della sezione dell’'insula appartenente all’emisfero destro.

(https://en.wikipedia.org/wiki/File:Sobo_1909_633.png)

Figura 2.3 Sezione coronale del cervello (https://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray717.png)

Il lobo dell'insula, trovandosi pressoché al centro del cervello, funge da raccordo per molte informazioni di diversa natura derivanti da altre aree, giocando, così un ruolo in molte funzioni altamente conservative, che sono correlate alle necessità basiche della sopravvivenza e spesso legate all'emotività oppure alla regolazione dell'omeostasi corporea. Queste funzioni includono la percezione, il controllo motorio, l'auto-consapevolezza, le funzioni cognitive, l'esperienza interpersonale, in particolare l’insula viene considerata alla base della mappatura degli stati viscerali associati ad

30 esperienze emozionali. Allo stesso modo vi sono delle evidenze che dimostrano che l'insula possa giocare un ruolo in alcune funzioni "superiori", come i processi cognitivo-emozionali, che si vedono soltanto nell'essere umano e in altri grandi primati, che sono accumunati proprio in quest’area dalla presenza di una popolazione di neuroni, chiamati “neuroni a fuso” ("spindle neurons"). Questi sono anche chiamati neuroni di von Economo, dal loro scopritore, e sono localizzati a livello dell'insula frontale agranulare. In particolare questi neuroni vengono trovati con maggiore densità nella corteccia insulare destra e nella corteccia cingolata anteriore, come definì John Allman nel 2002. Questo viene supportato da studi di imaging funzionale che mostrano che la struttura e la funzione dell'insula anteriore destra sono correlate con la capacità di sentire il proprio battito cardiaco, o di provare empatia rispetto al dolore altrui. Si pensa che queste funzioni si sommino a quelle "inferiori" dell'insula, confermando il ruolo dell'insula nel convogliare informazioni omeostatiche alla coscienza.

A livello di connessioni con i centri corticali e subcorticali, però, questa può essere divisa in due settori dotati di proprietà funzionali differenti: una regione anteriore

“viscerale” (che coincide con l’insula agranulare e la parte anteriore dell’insula disgranulare) e una regione posteriore dell’insula polimodale (che comprende la parte posteriore dell’insula disgranulare e l’insula granulare). La regione anteriore è fortemente connessa con i centri olfattivi e gustativi; inoltre riceve informazioni dalla regione anteriore della parete ventrale del solco temporale superiore, un’area in cui vi sono molti neuroni che rispondono alla vista delle facce. Di contro, la regione posteriore è contraddistinta da connessioni con le aree corticali uditive, somatosensoriali e premotorie, e non è legata a modalità gustative od olfattive. Inoltre, negli ultimi anni si è scoperto come l’insula abbia non solo una funzione esterocettiva (olfatto, gusto), ma anche enterocettiva (percezione degli stati interni del corpo), grazie alle connessioni spino-talamiche che da qui giungono all’insula stessa (Craig,2012). Questo è ritenuto particolarmente importante nella misura in cui si è visto che l’insula, in particolare nella sua regione anteriore, è un centro di integrazione viscero-motoria. Tale area, infatti, se stimolata elettricamente produce una serie di movimenti corporei associati ad una varietà di risposte viscerali come ‘aumento del battito cardiaco, dilatazione delle pupille, conati di vomito, ecc (Kaada et al., 1949; Frontera, 1956; Showers, Lauer, 1961).

31 Un recente studio neurofisiologico (Jezzini et al., 2012) ha dimostrato che, nella scimmia, l'insula è costituita dalle seguenti due principali suddivisioni funzionali: un settore sensomotorio, occupante la porzione dorso-centrale dell'insula, che sembra essere un'estensione funzionale del lobo parietale, e un ampio settore anteriore e ventrale costituito da un mosaico di programmi motori oro-facciali.

Un modello simile di organizzazione funzionale è stato recentemente descritto in una metanalisi di Kurth et al. (2010) nell’insula dell’uomo. In questa metanalisi, basata su un gran numero di studi fMRI, si sono riconosciute quattro regioni funzionalmente distinte: sensorimotoria (Showers e Lauer, 1961), olfatto-gustativa (Small et al., 1999;

Poellinger et al., 2001; Kringelbach et al., 2004; Royet e Plailly, 2004), socio-emotiva (Dolan, 2002; Phillips et al., 2003; Iacoboni) e cognitiva (Cabeza and Nyberg 2000).

Nello specifico, gli aspetti socio-emotivi attivano la parte ventro-rostrale dell'insula mentre tutte le funzioni testate, ad eccezione della funzione sensoriale-motoria, si sovrappongono sulla sua porzione dorsale anteriore, spesso attivata da richieste cognitive (Chong et al., 2009), stimolo o complessità del compito (Menon e Uddin, 2010) e salienza dello stimolo emotivo (Grosbras e Paus, 2005; Pichon et al., 2009, 2011).

Nell’uomo l’insula è notevolmente più grande che nella scimmia, sebbene sembri avere un’organizzazione architettonica molto simile (Mesulam, Mufson, 1982). Studi di brain immaging hanno evidenziato un’attivazione della sua parte anteriore in risposta a stimoli gustativi o olfattivi (in quest’ultimo caso c’è una particolare attivazione nell’emisfero sinistro) (Zald et al.,1998, Zald, Pardo, 2000; Royet et al.,2003), inoltre anche nel caso dell’essere umano si è osservato che la stimolazione dell’insula, effettuata su pazienti neurochirurgici, determina delle risposte viscero-motorie, provocando nausea e conati di vomito (Penfield,Faulk,1955; Krolak-Salmon et al.,2003). Proprio la sensibilità al disgusto emerge, a seguito di esperimenti, che hanno osservato come la regione anteriore dell’insula sia attivata dalle espressioni di disgusto altrui (Phillips et al., 1997 e 1998; Sprengelmeyer et al.,1998; Schienle et al., 2002).

Questo nel 2000 fu confermato anche da un caso clinico, studiato da Calder et al, in cui un paziente, in seguito ad una emorragia cerebrale, presentava gravi danni all’insula sinistra e alle strutture circostanti. A causa di ciò il paziente non era più in grado di riconoscere le espressioni di disgusto dei volti che osservava, sebbene il riconoscimento

32 delle altre emozioni fosse invariato. Tale incapacità riguardava, in più, non solo la modalità visiva con cui gli era presentato lo stimolo di disgusto, ma anche la modalità uditiva, infatti egli non percepiva il disgusto nel suono di emissioni di conati o altri suoni normalmente in grado di suscitare ciò. Alla luce di ciò sia i dati clinici che di brain imaging o elettrostimolazione indicano che il provare disgusto e il percepire quello altrui abbiano un substrato neurale comune, e che il coinvolgimento dell’insula sia in entrambi i casi fondamentale., suggerendo, quindi, che l’insula sia anch’essa caratterizzata da un meccanismo specchio.

2.4.1 Connessioni insulari

Alla base della grande versatilità funzionale dell’insula è presente una fitta connessione anatomica. Infatti, riceve afferenze differenziali corticali e talamiche per tutta la sua lunghezza. In particolare, l'insula anteriore riceve proiezioni dirette dalla parte basale del nucleo ventro-mediale (VMb) del talamo e un significativo input dal nucleo centrale della amigdala a cui essa stessa invia proiezioni. Per la precisione uno studio su scimmie rhesus (Craig,2009) ha rivelato la presenza di connessioni reciproche diffuse tra la corteccia insulare e quasi tutti i nuclei del complesso amigdaloideo: aree posteriori dell’insula sono dirette prevalentemente alle sezioni dorsali, laterali e ai nuclei amigdaloidei centrali, al contrario, quelli anteriori instaurano connessioni con le zone anteriori, mediali e laterali. Dall’altra parte l'insula posteriore si connette reciprocamente con la corteccia sensoriale secondaria (S2) e riceve afferenze dal nucleo ventro-postero-inferiore del talamo (VPI), elicitato da connessioni spino-talamiche.

Alcune ricerche più recenti eseguite da Bud Craig e dai suoi colleghi mostrano che questa regione riceve afferenze dal nucleo ventro-mediale (parte posteriore) del talamo, che sono altamente specializzate per convogliare informazione emotigene/omeostatiche come il dolore, la temperatura, il prurito, la condizione locale di saturazione dell'ossigeno ecc. Inoltre, altri studi con DTI hanno rivelato che l'insula anteriore è interconnessa a regioni del lobo temporale e occipitale, corteccia dell'opercolo e orbitofrontale, parti triangolari e opercolari del giro frontale inferiore.

33