Il video Head Impulse Test nella Vertigine Parossistica Posizionale Benigna del Canale Semicircolare Laterale

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PISA

FACOLTÀ DI MEDICINA E CHIRURGIA

Scuola di Specializzazione in Otorinolaringoiatria

TESI DI SPECIALIZZAZIONE

I

L VIDEO HEAD IMPULSE TEST NELLA VERTIGINE POSIZIONALE

PAROSSISTICA BENIGNA DEL CANALE SEMICIRCOLARE

LATERALE

.

Relatore:

Chiar. mo Prof. Lorenzo Salerni Correlatore

Chiar. ma Prof.ssa Luisa Maria Bellussi

Candidato: Dr. Jacopo Cambi

RIASSUNTO

Introduzione: la Vertigine Posizionale Parossistica Benigna (VPPB) del Canale Semicircolare

Laterale (CSL) può presentarsi con rilievi non posizionali quali il nistagmo (ny) spontaneo (detto pseudospontaneo), la positività al Bow and Lean Test, il ny all’ Head Shaking Test (HST), l’Head Impulse Test (HIT) positivo. Lo scopo di questo studio è valutare la frequenza e le caratteristiche di questi rilievi non posizionali e descrivere per la prima volta le alterazioni al vHIT eseguito durante la prima valutazione in urgenza.

Materiali e Metodi: Venticinque pazienti con VPPB del CSL sono stati valutati consecutivamente

nel nostro ambulatorio di Vestibologia. Tutti i pazienti hanno effettuato una bedside examination con ricerca del ny spontaneo, HST, HIT, manovre di posizione e posizionamento e vHIT. Successivamente è stata instaurata una terapia (decubito coatto, manovra di Gufoni) e un controllo a 24 ore per valutarne l’efficacia. Al controllo i test sopradescritti sono stati ripetuti.

Risultati: Diciannove pazienti sono stati classificati come VPPB del CSL forma geotropa, sei

pazienti avevano la forma apogeotropa. Il ny spontaneo era presente in 5 pazienti (verso il lato sano se geotropo, verso quello malato se apogeotropo), la positività al Bow and Lean Test 4/5. L’HST era positivo in 5 pazienti, l’HIT era presente in 3 pazienti (deficit lato ammalato), il ny in posizione di Pagnini era presente in 10 pazienti. Il vHIT è stato effettuato su 20 pazienti ed era alterato in quelli che mostravano ny spontaneo e in 2 che non avevano ny pseudospontaneo; dimostrava un deficit del guadagno del VOR del lato coinvolto statisticamente significativo (0,80 ± 0,15 Vs. 0,86 ± 0,05; p=0,04;). Al controllo a 24 ore 24/25 erano guariti completamente dalla VPPB del CSL e tutti i rilievi erano assenti. Un paziente è guarito dopo una seconda manovra di Gufoni eseguita durante il primo controllo.

Conclusioni: i rilievi non posizionali della VPPB del CSL non sono frequenti, ma possono

determinare difficoltà diagnostiche soprattutto se la bedside examination non è completata con le manovre posizionali. Si è inoltre dimostrato che il nistagmo pseudospontaneo si associa ad un deficit del guadagno del VOR dimostrabile al vHIT strumento che sempre più viene utilizzato in urgenza per differenziare vertigini con ny spontaneo di natura centrale da quelle periferiche.

Indice

1. Introduzione – Storia della VPPB………4

2. Anatomia e fisiologia………..…….9

2.1 La trasduzione meccano elettrica delle cellule ciliate………..11

2.2 Gli organi otolitici………14

2.3 I canali semicircolari………17

2.4 Anatomia funzionale delle vie vestibolari centrali………...19

2.5 I riflessi vestibolari. Il VOR………..………...21

3. Caratteristiche cliniche………...……24 3.1 Epidemiologia……….….24 3.2 I Sintomi della VPPB………...24 3.3 Cause………...……….25 3.4 Meccanismi patogenetici………..26 4. Diagnosi e Trattamenti………...27

4.1 La VPPB del canale semicircolare laterale o orizzontale……….27

4.2 Forma Geotropa………31

4.3 Forma Apogeotropa………..32

4.4 Manovre liberatorie………..33

5. Il video Head Impulse Test………...…..37

5.1 Interpretazione del vHIT.……….39

6. Pazienti e Metodi………41 7. Risultati………...42 8. Conclusioni……….46 9. Discussione……….50 10. Bibliografia...………....51

1. INTRODUZIONE – Storia della VPPB

La Vertigine parossistica posizionale benigna (VPPB) è il disturbo vertiginoso più frequente nella comunità; è caratterizzata da brevi episodi ricorrenti di vertigini innescate da variazioni della posizione della testa. La VPPB è l'eziologia più comune di vertigini ricorrenti ed è causata da una stimolazione anomala della cupola da parte di otoliti free-floating (canalolitiasi) o di otoliti che hanno aderito alla cupola stessa (cupulolitiasi) in uno dei tre canali semicircolari. Il sintomo principale è l’improvvisa vertigine indotta da cambiamenti nella posizione della testa quali: il rigirarsi nel letto, lo sdraiarsi a letto, il guardare in alto o in basso repentinamente e qualsiasi cambiamento improvviso nella posizione della testa. C'è un ampio spettro di gravità della VPPB: sintomi lievi sono di solito incoerenti con la VPPB. Sintomi moderati sono determinati da frequenti attacchi di vertigine posizionale con disequilibrio residuo tra gli eventi acuti. Sintomi gravi, quando la maggior parte dei movimenti della testa provoca vertigini, dando l'impressione di essere continue. I sintomi possono durare per giorni, settimane, mesi o anni, o essere ricorrente nel corso di molti anni.

Nella letteratura medica le prime descrizioni di vertigini posizionali sono attribuite a Adler [2] e successivamente a Barany [3], che suppose che fosse una malattia degli organi otolitici.

Barany provocò vertigini in una donna di 27 anni, girando la testa da un lato all'altro in posizione supina e ha osservato che: "... gli attacchi sono apparsi solo quando giaceva sul suo lato destro.

Quando ha girato la testa, apparve un forte nistagmo rotatorio a destra. L'attacco è durato circa 30 secondi ed è stato accompagnato da vertigini e nausea violenta. Se, dopo la fine di questi sintomi, la testa era nuovamente rivolta a destra, nessun attacco si verificava, e per evocare un nuovo simile attacco, il paziente aveva giacere per qualche tempo sulla schiena o sul fianco sinistro... "

Nel 1952 Margaret Dix (1911-1981) e Charles Hallpike (1900-1979) [4] al Queen Square Hospital, basandosi su 100 pazienti, presentavano una definizione sintomatologica e un test di provocazione posizionale per quello che loro chiamarono "positional nystagmus of the benign positional type." Per i sintomi loro scrissero: "La storia proposta dal paziente è tipicamente che la vertigine si

accentua quando si corica a letto o si gira nel letto, o quando una tale posizione è ripresa durante il giorno; per esempio sdraiati sotto una macchina o nello spostare la testa indietro per dipingere un soffitto”. Il loro test diagnostico veniva così descritto: " ... il paziente viene prima messo seduto con la testa girata da un lato e lo sguardo fisso saldamente sulla fronte dell'esaminatore. L'esaminatore poi afferra la fronte del paziente saldamente tra le mani e spinge energicamente il

paziente nella posizione scatenante [30 gradi sotto il livello del letto e girato dai 30 ai 45 gradi su un lato]." Come aveva notato Barany anche loro riscontrarono un nistagmo (ny) torsionale con il

polo superiore dell’occhio battente (fase veloce) verso la terra e che veniva "affaticato", al ripetersi delle prove. Inoltre, osservarono una latenza di risposta di circa 5 secondi, un crescendo e un decrescendo dell’intensità del ny e un’inversione del ny quando il paziente tornava seduto.

In Gran Bretagna Hallpike è stata un pioniere dello studio istologico dell’osso temporale. L'osso temporale destro di una donna 40enne con "positional nystagmus of the benign positional type." “verso destra quando l’orecchio destro è in basso” fu esaminato. Nella macula dell’utricolo e la membrana otolitica erano assenti. Hallpike concluse che: "Il quadro generale risulta essere un

cambiamento cronico dei tessuti derivato da infezioni o traumi…" E: “Abbiamo concluso che la lesione è di tipo periferico e localizzata nel labirinto verso cui, quando è posizionato in basso è diretto il ny”. Hallpike fornì ulteriori prove che la causa di quel tipo di vertigine fosse periferica

abolendo i sintomi in due pazienti con una labirinctectomia chimica di un orecchio per altro acusticamente cofotico [5] e in un paziente attraverso la sezione dell’ottavo nervo cranico [6]. Sia Barany che Dix e Hallpike conclusero che il “positional nystagmus of the benign positional type” era causato da un disordine della macula utriculare.

All’inizio del IXX secolo la struttura ossea e membranosa dell'orecchio interno erano anatomicamente ben descritto, ma le loro funzioni non erano ancora state dimostrate. Nozioni comuni erano le seguenti. La coclea era responsabile per mediare la natura e la tonalità del suono; il sacculo e l’utricolo servivano alla percezione del volume mentre i canali semicircolari per trasmettere suoni condotti per via ossea e per percepire la direzione del suono [7]. Marie-Jean Flourens (1794-1867) nel 1824 ha pubblicato i suoi risultati sperimentali sui canali semicircolari del piccione [8]: "Se i dotti membranosi sono alterati, una sensibilità dolorosa per i toni si osserva,

accompagnata da bruschi e violenti movimenti della testa. ... se i canali orizzontali sono sezionati, l'animale gira sul suo asse verticale; se il canale posteriore è tagliato l’animale rotola sulla schiena, e se il canale verticale anteriore è reciso l'animale cade in avanti…”. Flourens concluse

che i canali semicircolari inibivano i movimenti (“forze moderatrici”) e influenzavano la direzione dei movimenti, piuttosto che avere un ruolo in equilibrio. I lavori di Flourens furono in gran parte ignorati, ma furono letti da Prosper Ménière e riconosciuti nei ringraziamenti al suo lavoro nel 1861 [9]. Secondo Adam Politzer (1835-1920) nella sua "Storia dell’Otologia" [10] "la consapevolezza

che la parte vestibolare e i canali semicircolari non fossero organi di percezione del suono, e che il suono fosse trasmesso esclusivamente attraverso la coclea, è il più importante risultato degli esperimenti di Flourens”.

Tuttavia ci vollero altri 60 anni, per una più sofisticata comprensione dei canali semicircolari e delle loro funzioni. Come generassero il ny fu compreso da Julius Ewald (1855-1921) che fu poi Professore di Fisiologia presso l'Università di Strassburg (adesso Strasburgo). Nei piccioni, Edwald incannulò ogni canale semicircolare e applicò pressioni negative e positive osservando le direzioni e l'intensità del ny indotto [11]. I due principali risultati sono diventati noti come Leggi di Ewald: (1) la direzione del ny indotta è nel piano del canale stimolato, e (2) nel canale orizzontale un movimento ampullopeto (verso il vestibolo) provoca la massima risposta così come nel canale posteriore e superiore un movimento di endolinfa ampullofugo (che si allontana dal vestibolo). Al tempo queste differenze erano difficili da comprendere, come esprime un autore nel 1920 [12]: “È

tuttavia difficile immaginare come la stessa corrente endolinfatica può essere stimolante per un canale e inibente per un altro”.

Trenta anni dopo con avvento del microscopio elettronico è stata possibile una visione più dettagliata dell’ultrastruttura interna dell’orecchio.

Nel 1954 Wersall [13] ha dimostrato che ogni cellula sensoriale vestibolare ha un kinociglio e molte stereociglia. La scoperta di una polarizzazione morfologica dei kinocigli sulle cellule sensori vestibolari [14, 15] ha spiegato il paradosso della legge di Ewald. Nel canale orizzontale le creste del kinociglio sono sul lato vestibolare della stereocilia; nei canali posteriori e superiori il kinociglio è sul lato canalare della stereocilia.

Nel 1960, esperimenti sui gatti [16] hanno chiarito il rapporto tra i recettori canalari e i muscoli extraoculari. Ogni recettore è collegato ad un muscolo ipsilaterale e uno controlaterale. Il secondo ordine di neuroni sono o eccitatori (ai muscoli agonisti) o inibitori (ai muscoli antagonisti).

Nel 1962 Harold Schuknecht (1917-1996) presso la Harvard University di Boston [17] ha proposto che la VPPB “potrebbe essere causata da otoliti utricolari staccati, che agiscono sulla cupola del

canale semicircolare posteriore. Anche se studi di patologia umana non possono confermarlo, il concetto sembra plausibile da un punto di vista puramente teorico”.

Nel 1969 Schuknecht [18, 19] ha confermato il tutto trovando masse di colorazione basofila attaccate alla cupola del canale semicircolare posteriore in pazienti che avevano avuto sintomi tipici per VPPB. Chiamò questa condizione cupulolitiasi (cupola pesante) e considerò quelle masse come otoliti utricolari distaccati per la decalcificazione durante la preparazione. Questo è stato supportato da un lavoro di Gacek su cinque pazienti in cui la resezione selettiva del nervo ampollare posteriore aveva abolito sintomi della VPPB [20].

La cupololitiasi divenne la teoria dominante per quasi trenta anni, anche se non spiegava la latenza variabile e spesso lunga e l’affaticabilità del ny. È stato d’impulso per i due primi trattamenti specifici. In precedenza il "trattamento" si basava sugli esercizi di Cawthorne con i quali i pazienti

erano istruiti a ripetere continuamente qualsiasi movimento che gli aveva causato una vertigine fino alla sua scomparsa, basandosi sul presupposto di favorire così un adattamento centrale [21].

Sulla base della teoria della cupulolitiasi Brandt e Daroff [22] misero a punto un trattamento dove i soggetti giacevano sul lato malato, si mettevano a sedere per trenta secondi e poi si stendevano sull’altro lato ogni tre ore. Dopo sette-dieci giorni, 61 dei 67 soggetti erano liberi dai sintomi. L’obiettivo di questi esercizi era il distacco della particella otolitica dalla cupola del canale posteriore.

In Francia Semont (un fisioterapista) e Sterkers [23, 24] modificarono questo esercizio trasformandolo in uno logico e controllabile nel risultato dal medico; la chiamarono la manovra liberatoria, oggi conosciuta come la Manovra di Semont. Il paziente si adagia sul lato dell’orecchio malato, quando il ny cessa, il paziente viene spostato rapidamente verso il lato opposto

(dove l’orecchio malato diventa posizionato in alto). Immediatamente o alcuni secondi dopo il paziente ha vertigini e ny identico al lato sintomatico. La tecnica era poco conosciuta al di fuori della Francia.

Nel tentativo di spiegare la latenza e affaticabilità del ny della VPPB, Hall et al. [25] (presso l’University of London, Ontario) e più tardi Epley [26] (un otorinolaringoiatra di Portland, Oregon) hanno fatto modelli dei canali semicircolari e hanno proposto una spiegazione migliore: delle particelle libere di fluttuare nel canale posteriore, Epley le chiamò canalolitiasi.

Sempre presso la University of London, Ontario, Parnes e McClure, nel tentativo di chiudere chirurgicamente il canale posteriore, hanno osservato e fotografato otoliti liberi nel compartimento endolinfatico [27]. Sulla base dei suoi modelli Epley ha proposto una serie controllata di movimenti della testa che ha chiamato la “canalith repositioning procedure” (CRP) [28]. Epley aveva presentato questa metodica ad un corso presso il meeting dell’American Academy of Otolaryngology, Head and Neck Surgery dal 1980 e aveva ricevuto notevoli scherni perché usava un pesante vibratore sul processo mastoideo [29].

Dopo aver visto il funzionamento della manovra, Parnes [30] ne descrisse una quasi identica chiamandola manovra di riposizionamento delle particelle (PRM) (spesso conosciuto come manovra di Epley modificato) la cui principale differenza era i suoi steps più lenti.

La VPPB è ormai riconosciuta come la causa più comune di vertigine negli adulti. Si stima che il 2,4% delle persone sperimenta almeno un episodio della loro vita [31]. Il 9% dei residenti in una casa di riposo sono stati trovati ad avere una VPPB [32]. L'esordio è più comunemente tra la quinta e la settima decade. È la causa più comune di vertigine dopo un trauma cranico [33, 34]. Un episodio di neurite vestibolare [35] o un periodo prolungato di riposo a letto [36] sono gli antecedenti più comuni. L’omissione di un semplice test clinico può comportare per il paziente

indagini inutili e costose [37]. In passato forme "atipiche" di ny posizionale venivano presunte come essere centrali. Durante l’esecuzione della sua manovra, Epley osservò un improvviso cambiamento da un "tipico" ny torsionale del canale semicircolare posteriore ad uno orizzontale e dedusse che anche i canali superiori davano ny [38].

Senza prova clinica Epley predisse che il trattamento per la VPPB del canale orizzontale sarebbe stata un rotazione sul piano orizzontale di 360° allontanandosi dall’orecchio malato.

Nel 1985 McClure [39] aveva pubblicato le tracce elettronistagmografiche (ENG) di sette soggetti che avevano intense vertigini posizionali e un ny orizzontale che cambiava direzione con i movimenti della testa in posizione supina. La fase di veloce del ny era verso l’orecchio posizionato in basso (forma geotropa). McClure sospettò un “tappo viscoso" nel canale orizzontale che provocava un effetto pistone sul recettore del canale. Come scoperto da Ewald, una deflessione ampullopeta (verso il vestibolo) della cupola provoca il ny e le vertigini più intense. La VPPB del canale orizzontale è stata poi riportata da altri [40-43] e la sua vertigine particolarmente intensa confermata. I primi tentativi di riposizionamento fallirono [41]. Una rotazione di 270° detta "barbecue" fu sperimentata [44].

Queste semplici tecniche di riposizionamento rimangono il metodo classico di trattare la variante orizzontale della VPPB. Delle volte il ny batte verso l’orecchio posto in alto (forma apogeotropa) ciò implica otoliti attaccati alla cupola, o vicino ad essa, sul suo lato canalare o utricolare [43, 45-47]. La cupola diventa "pesante" e provoca uno stimolo ampullofugo quando l’orecchio sintomatico è posto in basso e ampullopeto quando è in alto. Può essere difficile determinare qual è l’orecchio sintomatico, ma è probabile che sia l’orecchio che si trova in basso che determina il ny meno intenso tra i due. La VPPB del canale orizzontale copre circa il 15% dei casi nella maggior parte delle casistiche. Come per le forme del canale posteriore può accadere de novo, dopo trauma cranico lieve o per “swicth” durante una manovra di riposizionamento per una VPPB del canale posteriore [45, 46]. È probabile che i pazienti con VPPB del canale orizzontale inavvertitamente si trattino durante il sonno, con manovre di rotazione o posizionandosi sul lato sano. Se invece si girano nella direzione "sbagliata" innescano una vertigine che li risveglia.

Due ulteriori manovre si sono aggiunte per trattare la VPPB del canale orizzontale. La prima sfrutta il posizionamento antigravitario dell’orecchio malato quando il paziente giace disteso con la testa girata verso il lato sano (decubito coatto secondo Vannucchi), è stato dimostrato che dopo alcune ore passate in questa posizione gli otoliti presenti nel canale escono dallo stesso per gravità [43]. Inoltre Gufoni ha introdotto una manovra liberatoria che sfrutta la brusca decelerazione della testa portando velocemente il paziente da seduto a disteso sul fianco sano nella variante geotropa della

VPPB [48]. Un’ulteriore variante della manovra di Gufoni è stato proposto per il trattamento della forma apogeotropa.

Sebbene Brandt et al. [50] nel 1994 abbiano alluso ad “una rara forma di VPPB del canale

semicircolare superiore, con sintomi spontanei che si verificano quando nell'orecchio interessato è in alto”, la prima dettagliata descrizione di VPPB del canale superiore è di solito attribuita a

Herdman e Tusa [51] che documentarono due pazienti il cui ny indotto posizionalmente era downbeat e torsionale. Successivamente VPPB del canale superiore è stato riconosciuto e segnalato da altri [51-53] nelle cui serie rappresenta circa l'1% di tutte le diagnosi di VPPB. In una revisione [54] di 50 pazienti con ny posizionale downbeat, il 75% ha avuto una causa centrale: atrofia sistemica multipla, degenerazione cerebellare, e altre cause varie, con inizio immediato di ny downbeat durante un test di Dix Hallpike. In un lavoro successivo comprendente 53 pazienti con ny posizionale downbeat è stato rilevato che l’origine centrale quando i pazienti vengono valutati in urgenza è da considerarsi minoritaria [55]. Questi pazienti che sperimentavano una instabilità posturale maggiore passando da distesi a seduti, mostravano anche un ny posizionale downbeat di lunga durata che piccola componente rotatoria e affaticabilità. Di solito una settimana di esercizi di autoprovocazione determinava la scomparsa del ny e dei sintomi descritti. E’ stata quindi ipotizzata l’origine a partire dal canale semicircolare superiore del lato opposto (rispetto all’orecchio che viene posizionato in basso) oppure una variante non canalare o apogeotropa della VPPB del canale semicircolare posteriore [56].

2. ANATOMIA E FISIOLOGIA

Il sistema vestibolare è l’apparato sensoriale che rileva informazioni relative alla posizione ed al movimento della testa e del corpo nello spazio. A differenza di altri sistemi sensoriali, come il sistema visivo o uditivo, non siamo generalmente coscienti delle informazioni trasmesse dall’apparato vestibolare al sistema nervoso centrale. Tuttavia, esse sono fondamentali per il mantenimento della postura e della stazione eretta, e per la coordinazione del movimento degli occhi con quello della testa. Una disfunzione dell’apparato vestibolare determina, infatti, gravi alterazioni dell’equilibrio, del senso dell’orientamento nello spazio e del controllo della motilità oculare, e si accompagna ad una serie di intense e fastidiose sensazioni, quali la nausea o le vertigini.

Le strutture sensoriali periferiche dell’apparato vestibolare sono strettamente imparentate con quelle dell’apparato uditivo. Gli organi recettoriali dei due apparati condividono, infatti, l’origine

embrionale dal placode otico e sono contenuti all’interno di una complicata rete di cavità ossee, il cosiddetto labirinto, scavate all’interno della rocca petrosa dell’osso temporale (Figura 1A).

Le strutture recettoriali acustiche occupano la porzione anteriore del labirinto, la coclea, mentre quelle vestibolari sono situate nella porzione posteriore. Le cavità del labirinto osseo racchiudono un complesso sistema di canalicoli delimitati da membrane connettivali, chiamato labirinto membranoso. I dotti del labirinto membranoso sono pieni di endolinfa, un liquido caratterizzato da una particolare composizione ionica (si veda più avanti), mentre gli spazi esterni contengono la perilinfa, che ha una

Figura 1A. Le principali strutture del labirinto.

composizione ionica differente. All’interno dei dotti si trovano i recettori acustici e vestibolari, le cellule cigliate, sofisticati meccanocettori specializzati nel trasdurre gli stimoli generati dalle vibrazioni sonore o dal movimento della testa in segnali nervosi.

Gli apparati periferici del sistema vestibolare comprendono diverse strutture recettoriali, che svolgono funzioni sensoriali distinte. Infatti, il movimento di un corpo all’interno di uno spazio a tre dimensioni è caratterizzato da sei gradi di libertà, tre dovuti ai movimenti lineari lungo gli assi cartesiani, tre ai movimenti di rotazione sui medesimi assi (figura 1B). Per registrare le informazioni relative al movimento della testa l’apparato vestibolare è quindi dotato di due diverse strutture sensoriali: gli organi otolitici, che misurano i movimenti lineari, ed i canali semicircolari, che registrano quelli rotatori. Più in particolare, i recettori degli organi otolitici rispondono ad accelerazioni lineari del capo, mentre quelli dei canali semicircolari sono sensibili ad accelerazioni

angolari. Entrambi gli organi sensoriali contengono lo stesso tipo di cellula recettrice, ma sono caratterizzati da una particolare struttura anatomica che ne determina la specificità nel rilevare i movimenti lineari o rotatori.

Figura 1B. Gradi di libertà dei movimenti della testa.

2.1 La trasduzione meccano-elettrica delle cellule ciliate.

Le cellule cigliate sono elementi epiteliali specializzati per la trasduzione sensoriale, situati in regioni specifiche dell’epitelio che ricopre la superficie interna del labirinto membranoso: le macule dell’utricolo e del sacculo, le creste ampollari dei canali semicircolari e l’organo di Corti della coclea. Sono cellule di forma cilindrica o a fiasco la cui porzione basale poggia su elementi Figura 2A. Cellule ciliate di un organo otolitico.

epiteliali di sostegno, mentre quella apicale si affaccia nella cavità labirintica (figura 2A).

La porzione basale della cellula presenta strutture specializzate per la liberazione di neurotrasmettitori ed è in contatto sinaptico con i prolungamenti periferici dei neuroni del ganglio vestibolare di Scarpa.

La porzione apicale è caratterizzata da una sofisticata struttura deputata alla trasduzione meccano-elettrica, il ciuffo delle ciglia, che sporge all’interno della cavità labirintica (figure 2, A-B).

Figura 2B. Visione al microscopio elettronico di cellule ciliate di pollo.

Un’importante caratteristica della cellula cigliata è di essere situata all’interfaccia fra l’endolinfa, contenuta nelle cavità labirintiche, ed il liquido exracellulare, nel quale è immersa la porzione basale del recettore. L’endolinfa ha una composizione ionica particolare, simile a quella del liquido intracellulare, con un’alta concentrazione di ioni K+ (circa 150 mM) ed una bassa concentrazione di ioni Na+ (circa 2 mM), determinata dall’attività di pompe ioniche dell’epitelio del labirinto membranoso. Questa condizione fa sì che fra l’endolinfa ed il liquido extracellulare vi sia una differenza di potenziale pari a circa +80 mV.

Dato che il potenziale di riposo delle cellule cigliate (la differenza di potenziale fra l’interno della cellula ed il liquido extra-cellulare) è intorno a –60 mV, fra l’interno del recettore e la cavità labirintica vi è una differenza di potenziale di circa –140 mV.

La trasduzione dello stimolo meccanico in un segnale bioelettrico è operata dal ciuffo di ciglia: lo stimolo meccanico, sia esso dovuto ad un’onda sonora o ad un movimento del capo, determina una deflessione del ciuffo che viene trasformata in una variazione della permeabilità ionica della membrana e quindi del potenziale di membrana del recettore. Ogni cellula cigliata possiede alcune

decine di stereociglia, estroflessioni citoplasmatiche di forma cilindrica ripiene di filamenti di actina, le quali protrudono dal polo apicale della cellula recettrice all’interno della cavità labirintica. Il ciuffo delle cellule cigliate vestibolari presenta anche un lungo chinociglio, assente in quelle cocleari, dotato delle caratteristiche citologiche di un flagello. Le stereociglia che compongono il ciuffo hanno diversa lunghezza e sono precisamente disposte in linee parallele ordinate secondo l’altezza come le canne di un organo: vicino al chinociglio si trovano le stereociglia più lunghe e poi, via via, seguono le file di quelle più corte. La punta di ogni stereociglio è connessa con lo stereociglio adiacente appartenente alla fila successiva per mezzo di un sottile filamento proteico, chiamato tip-link. Alle sue estremità il tip-link è collegato con la porta di una proteina canale, detta canale di trasduzione, situata nella membrana dello stereociglio (Figura 3).

Figura 3. Due stereocilia adiacenti con tip-link che unisce due canali ionici.

Se il tip-link viene messo in tensione la porta del canale si apre e gli ioni possono fluire attraverso il poro. Per contro, se il tip-link viene rilasciato, la porta si chiude ed il canale non è più pervio. La disposizione a scalare delle file di stereociglia di diversa lunghezza fa sì che quando il ciuffo si flette in direzione del chinociglio, la distanza fra le punte delle stereociglia delle file successive aumenta, il tip-link viene stirato e le porte dei canali si aprono (Figura 3). Al contrario, un movimento in direzione opposta, avvicina le punte delle stereociglia, riduce la tensione del filamento proteico e determina la chiusura del canale di trasduzione.

L’apertura della porta del canale segna l’inizio del processo di trasduzione meccano-elettrica. Infatti, la differenza di potenziale di –140 mV esistente fra l’interno della cellula cigliata e l’endolinfa genera un flusso di ioni K+ verso l’interno del recettore. L’ingresso delle cariche positive determina la depolarizzazione della cellula, il cui potenziale di membrana si sposta verso

valori meno negativi rispetto al valore di riposo, generando il cosiddetto potenziale di recettore. La variazione di potenziale determina l’apertura di altri canali posti nella membrana della porzione basolaterale della cellula, i quali sono permeabili per gli ioni Ca2+. La variazione del potenziale di membrana, la quantità di neurotrasmettitore liberato e la conseguente attività del neurone del ganglio di Scarpa sono proporzionali all’entità della deflessione del ciuffo di stereociglia, che è tanto più marcata quanto più forte è lo stimolo. In questo modo, il recettore misura l’intensità dello stimolo meccanico e la traduce in un codice di segnali bioelettrici.

Gli ioni Ca2+ fluiti all’interno della cellula cigliata inducono anche l’apertura di altri canali permeabili per gli ioni K+ , posti sulla membrana della porzione basolaterale del recettore. A questo livello la cellula cigliata è immersa nel liquido extracellulare ed il gradiente elettro-chimico spinge gli ioni K+ verso l’esterno. Al tempo stesso, gli ioni Ca2+ vengono attivamente estrusi per mezzo di pompe metaboliche poste sulla membrana del recettore. L’uscita delle cariche positive riporta quindi il potenziale di membrana al valore di riposo mettendo fine al processo di trasduzione.

Il ciuffo presenta quindi un preciso asse di polarizzazione morfologica (dal chinociglio verso le stereociglia più corte), il quale condiziona in maniera determinante il processo di trasduzione sensoriale, conferendogli specificità per la direzione dello stimolo.

Quando il ciuffo si trova in posizione di riposo i tip-links non sono completamente rilasciati e i canali di trasduzione sono in parte aperti. Di conseguenza, anche in assenza di stimolazione vi è una liberazione tonica di neurotrasmettitore che mantiene un certo livello di attività basale del nervo vestibolare. Questa condizione è particolarmente importante poiché permette alla cellula recettrice di rispondere a deflessioni del ciuffo dirette in entrambe le direzioni lungo l’asse di polarizzazione, vale a dire sia “verso” sia “via” dal chinociglio. La deflessione verso il chinociglio induce la depolarizzazione del recettore e un conseguente aumento della frequenza di scarica nel nervo vestibolare. Al contrario, la deflessione via dal chinociglio, determina l’iperpolarizzazione del recettore, il quale libera una minor quantità di neurotrasmettitore riducendo l’attività del nervo vestibolare. Infine, stimoli diretti perpendicolarmente all’asse di polarizzazione del ciuffo non producono alcun effetto apprezzabile.

2.2 Gli organi otolitici

Gli organi otolitici, contenuti nelle cavità labirintiche del sacculo e dell’utricolo, sono sensibili alle accelerazioni lineari cui è sottoposto il capo. Questi stimoli comprendono le accelerazioni generate nel corso di movimenti di flessione o di traslazione lineare della testa e l’accelerazione di gravità,

che esercita costantemente la sua azione sul corpo. All’interno delle cavità dell’utricolo e del sacculo è presente un ispessimento dell’epitelio, detto macula, che rappresenta la struttura recettoriale vera e propria.

I ciuffi di ciglia dei recettori sporgono dalla superficie della macula e sono immersi in una sostanza gelatinosa al di sopra della quale è posta una membrana fibrosa, la membrana otolitica, che contiene numerosi cristalli di carbonato di calcio, gli otoliti (Figura 4). Gli otoliti rendono la membrana otolitica notevolmente più densa e pesante rispetto alle strutture ed ai liquidi circostanti, di modo che quando la testa si flette la forza di gravità determina uno

Figura 4. Macule dell’utricolo e del sacculo.

spostamento relativo della membrana otolitica rispetto alla macula che si traduce in una deflessione dei ciuffi di ciglia. Un simile spostamento relativo della membrana otolitica rispetto alla macula avviene anche quando la testa eretta è sottoposta ad un movimento di traslazione lineare, come durante la deambulazione: la maggior massa relativa della membrana otolitica fa sì che questa rimanga temporaneamente indietro rispetto al movimento della macula, inducendo così un transitorio spostamento delle ciglia. Nella normale posizione anatomica del capo la macula dell’utricolo è posta sul piano orizzontale mentre quella del sacculo è posta su quello verticale. Ogni macula è divisa in due parti da una linea virtuale, la striola, attorno alla quale sono orientati gli assi di polarizzazione dei ciuffi di ciglia: nell’utricolo i ciuffi sono orientati con il chinociglio rivolto verso la striola, mentre nel sacculo hanno orientamento opposto (Figura 5).

A causa del decorso arcuato della striola, l’orientamento dei ciuffi varia sistematicamente in modo da rilevare stimoli provenienti da tutte le direzioni.

La distribuzione speculare dei ciuffi intorno alla striola fa sì che ogni stimolo induce la deflessione verso il chinociglio nelle cellule poste su un lato della striola e via dal chinociglio in quelle poste sull’altro. In altri termini, ogni stimolo determina la depolarizzazione di alcune cellule recettrici e l’iperpolarizzazione di altre.

Figura 5. Posizione delle striole nell’utricolo e nel sacculo.

L’utricolo è particolarmente sensibile a movimenti della testa sul piano orizzontale, come flessioni laterali o movimenti traslatori in senso laterale, mentre il sacculo risponde a movimenti sul piano verticale, come movimenti dal basso verso l’alto o in direzione anteroposteriore, parallelamente al piano sagittale. Le macule dell’utricolo e del sacculo dei due lati hanno una disposizione simmetrica e perciò all’eccitazione delle cellule cigliate di un lato corrisponde l’inibizione dei recettori contralaterali corrispondenti.

Gli organi otolitici sono anche in grado di rilevare, momento per momento, la posizione della testa nello spazio. Infatti, nel corso di una flessione statica del capo, la trazione continua esercitata dalla forza di gravità sulle membrane otolitiche ne determina lo spostamento relativo rispetto alla macula, inducendo una deflessione tonica delle ciglia, che persiste fino a quando non si modifica la posizione della testa. Per contro, nel corso di un movimento di traslazione la deflessione dei ciuffi è solo transitoria e proporzionale all’accelerazione lineare cui è sottoposto il capo. In questo modo gli organi otolitici segnalano sia la posizione statica della testa nello spazio che le caratteristiche dinamiche dei suoi movimenti traslatori.

Quando la testa è in posizione eretta, i neuroni sensoriali del ganglio di Scarpa connessi con i recettori maculari presentano un’attività basale piuttosto sostenuta. La frequenza di scarica aumenta transitoriamente in risposta al movimento e quindi si assesta su un diverso livello di attività correlato con la nuova posizione, il quale rimane costante per tutta la durata della flessione. Quando

la testa viene riportata nella posizione di partenza, l’attività del medesimo neurone diminuisce transitoriamente per segnalare il movimento in senso opposto e quindi ritorna al livello basale, corrispondente alla posizione eretta del capo.

Data la disposizione sul piano verticale o orizzontale delle due macule e l’orientamento dei ciuffi di ciglia al loro interno, ogni movimento del capo determinerà l’attivazione di alcuni recettori e la simultanea inibizione di altri, mentre altri ancora non risponderanno allo stimolo. L’informazione relativa al movimento della testa o alla sua posizione statica sarà quindi calcolata dal sistema nervoso centrale integrando le informazioni che in ogni momento vengono trasmesse dagli organi otolitici dei due lati nel loro insieme.

2.3 I canali semicircolari

I canali semicircolari sono tre sottili condotti di forma circolare che si aprono nella cavità dell’utricolo . I tre canali, laterale, superiore e posteriore, sono disposti su tre piani perpendicolari tra di loro, con un’inclinazione di circa 30° rispetto al piano orizzontale. In prossimità di uno degli sbocchi nell’utricolo ogni canale presenta una dilatazione detta ampolla, nella quale è contenuto

l’epitelio sensoriale.

All’interno dell’ampolla l’epitelio forma un rilievo disposto ortogonalmente all’asse del canale, la cresta ampollare, sulla quale sono situati i recettori (Figura 6).

I ciuffi di ciglia delle cellule recettrici sono inglobati in una struttura gelatinosa, la cupola, che oblitera completamente il lume del condotto in corrispondenza della cresta.

A differenza della membrana otolitica, la cupola ha la stessa densità dell’endolinfa. Di conseguenza, accelerazioni lineari non determinano alcuno spostamento relativo della cupola rispetto all’endolinfa e quindi Figura 6. Anatomia dell’ampolla.

non stimolano i recettori. Per contro, la stimolazione di questi recettori sarà prodotta da accelerazioni angolari, alle quali è sottoposto il capo nel corso di movimenti rotatori.

Infatti, quando il capo ruota sul piano di uno dei canali semicircolari, l’endolinfa, a causa della sua inerzia, segue con ritardo il movimento del dotto membranoso in cui è contenuta. Si genera così una corrente endolinfatica, diretta lungo l’asse del canale in direzione opposta a quella del movimento del capo, la quale induce una distorsione della cupola che si traduce nella deflessione dei ciuffi di ciglia in essa inglobati. Se la velocità di rotazione diventa costante, la corrente endolinfatica si annulla, la cupola riacquista la sua conformazione normale cessando così la stimolazione dei recettori. Per contro, al termine della rotazione, l’endolinfa continua per un breve tempo il suo movimento, generando una nuova corrente endolinfatica, e quindi uno stimolo per i recettori, con direzione opposta a quella prodotta all’inizio del movimento.

Nelle creste ampollari, i ciuffi di ciglia dei recettori hanno tutti lo stesso orientamento, parallelo all’asse del condotto. In questo modo la deflessione della cupola determina la stessa risposta, eccitatoria o inibitoria a seconda della direzione dello stimolo, in tutti i recettori e nelle fibre del nervo vestibolare ad essi connesse. Questo apparato sensoriale è estremamente sensibile ed è capace di rilevare accelerazioni angolari pari a 0.1°/s2 con una deflessione della cupola di meno di 10 nm. Ogni canale semicircolare è accoppiato anatomicamente e funzionalmente con un condotto controlaterale. Infatti, entrambi i canali laterali si trovano sul piano orizzontale, mentre i canali posteriori sono disposti sul medesimo piano dei canali superiori controlaterali. Le coppie di canali hanno una disposizione speculare. Di conseguenza, la rotazione del capo sul piano di una coppia di canali indurrà l’attivazione dei recettori ampollari di un lato e l’inibizione di quelli del canale controlaterale corrispondente. Movimenti semplici confinati su un solo piano sono rilevati da una sola coppia di canali, mentre movimenti rotatori con traiettorie più complesse vengono rilevati dalle tre coppie di canali contemporaneamente.

I neuroni sensoriali del ganglio di Scarpa che trasmettono le informazioni sensoriali derivate dai canali semicircolari presentano una attività sostenuta anche in condizioni di riposo, che permette loro di segnalare, attraverso l’aumento o la diminuzione della frequenza dei potenziali d’azione, stimoli sensoriali di segno opposto.

Se durante una rotazione prolungata del capo l’attività dei neuroni vestibolari è correlata alle fasi di accelerazione e decelerazione, durante i brevi movimenti rotatori, che costituiscono la maggioranza dei movimenti fisiologici della testa, si osserva un comportamento diverso. Infatti, sebbene le forze che determinano la deflessione della cupola e la stimolazione dei recettori siano esclusivamente dovute all’accelerazione, a causa delle proprietà meccaniche della cupola la distorsione prodotta da un breve movimento rotatorio è proporzionale alla velocità angolare piuttosto che all’accelerazione angolare del movimento. Di conseguenza, durante le brevi rotazioni fisiologiche del capo i neuroni sensoriali vestibolari trasmettono al sistema nervoso centrale informazioni relative alla velocità

angolare del movimento. Ogni rotazione del capo è quindi codificata da tre segnali di velocità angolare, ognuno derivato dall’attività reciproca di una coppia di canali semicircolari. Come vedremo in seguito a proposito dei riflessi vestibolari, la velocità angolare della testa è un parametro fondamentale per generare appropriati movimenti compensatori dei globi oculari.

2.4 Anatomia funzionale delle vie vestibolari centrali

L’apparato vestibolare svolge due funzioni sensoriali complementari, una dinamica ed una statica. La funzione dinamica, attraverso la quale il sistema rileva informazioni sul movimento del capo nello spazio, è svolta dai canali semicircolari per i moti rotatori e dagli organi otolitici per le traslazioni lineari ed è particolarmente importante per il mantenimento dell’equilibrio durante il movimento del corpo e per la stabilizzazione dello sguardo durante il movimento della testa. La funzione statica, svolta esclusivamente dagli organi otolitici, ci permette di conoscere in ogni momento la posizione della testa e del corpo nello spazio ed è fondamentale per il mantenimento degli atteggiamenti posturali. In realtà, l’informazione relativa alla posizione del corpo nello spazio non può essere determinata in maniera univoca sulla base delle sole afferenze vestibolari, in quanto la testa può muoversi indipendentemente dal tronco sulle articolazioni del collo. Di conseguenza, la posizione del corpo nello spazio può essere determinata solo conoscendo la posizione della testa rispetto al tronco. Per tale ragione le strutture centrali dell’apparato vestibolare ricevono anche informazioni propriocettive dai muscoli e dalle articolazioni cervicali.

Le cellule cigliate vestibolari sono in contatto sinaptico con i prolungamenti periferici dei neuroni del ganglio di Scarpa, la cui funzione è quella di trasmettere l’informazione sensoriale dalla periferia recettoriale al sistema nervoso centrale. Il ganglio di Scarpa è costituito da circa 20.000 neuroni bipolari ed è suddiviso in due porzioni: la porzione superiore è connessa con la macula dell’utricolo, con la parte anteriore della macula del sacculo e con le ampolle dei canali laterale e superiore; la porzione inferiore, innerva la regione posteriore della macula del sacculo e l’ampolla del dotto posteriore. I processi centrali dei neuroni del ganglio di Scarpa si uniscono con quelli del ganglio spirale di Corti a formare il nervo vestibolo-cocleare (VIII nervo cranico). Questi assoni proiettano principalmente nei nuclei vestibolari e, in parte, terminano come fibre muscoidi nella corteccia cerebellare del lobo flocculo-nodulare.

Il complesso nucleare vestibolare, che occupa una vasta porzione della regione dorsale del midollo allungato e del ponte, è costituito da quattro suddivisioni principali, i nuclei vestibolari laterale,

mediale, superiore ed inferiore, che si differenziano per la citoarchitettura, le connessioni afferenti ed efferenti e le caratteristiche funzionali.

Il nucleo vestibolare laterale (nucleo di Deiters) riceve informazioni sensoriali dai recettori vestibolari e afferenze dal midollo spinale e dal cervelletto, dal quale proviene una proiezione inibitoria diretta dalle cellule di Purkinje della corteccia vermiana. I neuroni situati nella porzione ventrale del nucleo mandano i loro assoni nel tratto vestibolo-spinale laterale, che proietta ipsilateralmente al corno anteriore del midollo spinale dove esercita una potente azione eccitatoria sui moto-neuroni alfa e gamma che innervano la muscolatura estensoria dell’arto inferiore e flessoria del superiore. Tale facilitazione tonica della muscolatura antigravitazionaria è fondamentale per il mantenimento della postura e della stazione eretta. Questa stessa azione è ben evidente nella cosiddetta rigidità da decerebrazione, una condizione di ipertono della muscolatura antigravitazionaria che compare dopo una sezione sperimentale del tronco encefalico praticata rostralmente ai nuclei vestibolari. La rigidità, alla quale contribuisce anche l’azione delle proiezioni reticolo-spinali, è ridotta dalla stimolazione elettrica della corteccia cerebellare del verme anteriore ed è notevolmente esacerbata se questa regione del cervelletto viene rimossa. Queste osservazioni indicano che l’azione facilitatoria esercitata dai neuroni del nucleo vestibolare laterale sulla muscolatura antigravitazionaria è sottoposta ad un controllo tonico inibitorio della corteccia cerebellare. Il nucleo vestibolare inferiore ha connessioni afferenti ed efferenti simili a quelle del nucleo vestibolare laterale, ma la sua funzione è meno ben conosciuta.

I nuclei vestibolari mediale e superiore ricevono informazioni principalmente dai canali semicircolari. Dal nucleo vestibolare mediale prende origine il tratto vestibolo-spinale mediale che termina bilateralmente nei segmenti cervicali del midollo spinale. Questa via contribuisce ai meccanismi di controllo riflesso della muscolatura cervicale diretti a mantenere la posizione della testa e coordinarne il movimento con quello degli occhi.

Inoltre, i neuroni di questi due nuclei inviano i loro assoni nel fascicolo longitudinale mediale che ascende verso le regioni rostrali del tronco encefalico per terminare nei nuclei oculomotori. Questa proiezione controlla la motilità oculare evocata dalla stimolazione vestibolare.

I nuclei vestibolari hanno anche connessioni con la sostanza reticolare, importanti per il controllo posturale, e con l’ipotalamo, coinvolte nell’insorgenza dei disturbi associati alla chinetosi. Informazioni sensoriali vestibolari sono inoltre inviate al complesso ventrale posteriore del talamo e di qui alla corteccia somatosensoriale primaria, in prossimità dell’area di rappresentazione della faccia, ed alla zona di transizione fra le aree corticali somoestesica e motoria. I neuroni localizzati in queste regioni corticali rispondono a stimoli propriocettivi e visivi oltre che vestibolari e probabilmente contribuiscono alla percezione della posizione del corpo nello spazio esterno.

Occorre infine ricordare che dai nuclei vestibolari parte un contingente di fibre che, attraverso il nervo vestibolare, si dirige agli organi recettoriali.

2.5 I riflessi vestibolari. Il VOR

Il controllo esercitato dall’apparato vestibolare sulla postura e sulla motilità oculare si esplica principalmente attraverso una serie di attività riflesse, classicamente distinte in riflessi statotonici e statocinetici.

I riflessi statotonici dipendono dalla posizione statica del capo nello spazio e tendono a mantenere una postura. Hanno origine dagli organi otolitici e agiscono principalmente sulla muscolatura antigravitazionaria al fine di garantire il mantenimento della stazione eretta. Un tipo di riflesso è pure responsabile del mantenimento della normale direzione dello sguardo rispetto al mondo circostante nel corso di una flessione del capo.

I riflessi statocinetici si manifestano in risposta a movimenti lineari o rotatori del capo. Quando il capo, o il corpo nel suo insieme, è sottoposto ad un’accelerazione lineare si osservano una serie di modificazioni posturali dirette a mantenere l’equilibrio riportando il centro di gravità corporeo all’interno del poligono d’appoggio. Facciamo comunemente esperienza di questi riflessi quando viaggiamo in piedi su un autobus o su un treno al momento della partenza o dell’arresto del veicolo. Anche i riflessi statocinetici evocati da un movimento rotatorio agiscono sulla postura. Tuttavia, funzione fondamentale di questi riflessi è mantenere la stabilità dello sguardo durante il movimento del capo. Infatti, se gli occhi seguissero passivamente il movimento della testa l’immagine del mondo esterno scivolerebbe sulla retina rendendo impossibile la visione. Una tale condizione patologica, nota come oscillopsia, è presente in soggetti portatori di una disfunzione dell’apparato vestibolare i quali non riescono a fissare lo sguardo su un oggetto durante il movimento della testa. Per contro, in condizioni normali la rotazione della testa, attraverso la stimolazione dei canali semicircolari, evoca un movimento in direzione contraria dei bulbi oculari che permette di mantenere lo sguardo fisso nonostante il movimento del capo.

Il riflesso vestibolo-oculare (VOR) prende origine dai recettori ampollari che inviano le informazioni relative alla rotazione del capo ai nuclei vestibolari attraverso le fibre dei neuroni sensoriali del ganglio di Scarpa. I nuclei vestibolari, a loro volta, proiettano direttamente ai motoneuroni dei muscoli extraoculari attraverso il fascicolo longitudinale mediale. Un movimento rotatorio del capo sul piano dei canali semicircolari orizzontali induce quindi la contrazione del muscolo retto laterale controlaterale e del retto mediale ipsilaterale ed il contemporaneo

rilasciamento dei relativi muscoli antagonisti, producendo così un movimento coniugato degli occhi sul piano orizzontale in direzione contraria al movimento della testa (Figura 7).

Allo stesso modo, rotazioni del capo nei diversi piani dello spazio, attraverso la stimolazione dei diversi canali semicircolari, evocheranno movimenti compensatori degli occhi nelle differenti direzioni appropriate. Oltre che dal movimento della testa, il riflesso vestibolo-oculare può essere anche evocato mediante stimolazione galvanica delle ampolle o iniettando acqua calda o fredda nel meato acustico esterno (stimolazione calorica). Il calore dell’acqua induce dei movimenti convettivi dell’endolinfa che provocano la stimolazione dei recettori.

Figura 7. Il Riflesso Vestibolo-Oculare

Nel corso dei brevi movimenti rotatori fisiologici del capo il riflesso si esaurisce nel semplice movimento compensatorio degli occhi. Per contro, nel caso di una rotazione protratta i bulbi oculari raggiungono ben presto il limite massimo della rotazione all’interno dell’orbita e lo sguardo viene repentinamente ridirezionato su un nuovo punto di fissazione. Abbiamo così un movimento di ny caratterizzato dall’alternarsi di fasi lente, che rappresentano il riflesso vestibolo-oculare vero e proprio, e fasi rapide, funzionalmente simili ai movimenti saccadici spontanei, che riportano velocemente i globi oculari verso il centro dell’orbita.

Le caratteristiche meccaniche e fisiche dell’apparato oculomotore tendono a modificarsi nel tempo, come, ad esempio, nel corso dello sviluppo a causa dell’accrescimento del cranio e dei bulbi oculari. Il sistema deve essere quindi capace di ricalibrarsi continuamente in modo da mantenere costante il guadagno del riflesso, cioè il rapporto fra le velocità del movimento degli occhi e del movimento della testa, che in condizioni ideali è uguale ad uno. Per soddisfare questa necessità le strutture nervose che partecipano al riflesso vestibolo-oculare devono essere plastiche, capaci cioè di modificare i loro rapporti anatomo-funzionali in modo da adattare le caratteristiche della risposta

riflessa alle modificazioni fisiche dell’apparato oculomotore. La dimostrazione delle notevoli proprietà plastiche di questi circuiti nervosi è stata ottenuta utilizzando lenti che invertono l’immagine del mondo esterno sul piano orizzontale. In queste condizioni, la scena visiva si muove nella stessa direzione del movimento del capo e, di conseguenza, il movimento oculare riflesso, che è diretto in senso opposto, non è più adatto a mantenere lo sguardo stabile. Nei soggetti sperimentali ai quali sono state applicate queste lenti, il riflesso vestibolo-oculare si modifica progressivamente nel corso di alcune settimane fino ad indurre un movimento oculare diretto nello stesso senso del movimento del capo, tale cioè da ripristinare la stabilità dello sguardo.

Questo processo, che rappresenta una vera e propria forma di apprendimento motorio, è reversibile: una volta tolte le lenti il riflesso riacquista gradatamente le sue caratteristiche normali. Si ritiene che la plasticità del riflesso vestibolo-oculare sia regolata dalla corteccia cerebellare del flocculo. Infatti, l’attività delle cellule di Purkinje di questa regione cerebellare si modifica in relazione al processo di apprendimento ed i fenomeni plastici sono aboliti in seguito all’asportazione di questa porzione della corteccia cerebellare.

La capacità del VOR di sollecitare movimenti saccadici oculari di compensazione che mantengono la stabilità di immagini della fovea è determinata da modelli relativamente semplici di connettività nelle vie vestibolari centrali.

Nella sua forma più semplice, i percorsi di controllo del VOR possono essere descritti come un arco di 3 neuroni. Nel caso del canale semicircolare laterale (CSL), le vie primarie afferenti derivano dalla sinapsi del CSL nei nuclei vestibolari mediale e ventrolaterale ispilaterali.

Alcuni di questi neuroni vestibolari secondari che ricevono l’innervazione dal labirinto omolaterale hanno assoni che decussano e fanno sinapsi nel nucleo dell’abducente controlaterale, mentre altri salgono ipsilateralmente al nucleo oculomotore.

Motoneuroni del nucleo abducente e la suddivisione del retto mediale del nucleo oculomotore fanno rispettivamente poi sinapsi alla giunzione neuromuscolare dei muscoli retto laterale e retto mediale. Modelli simili di connettività esistono per i canali semicircolari anteriore e posteriore e per i muscoli oculari che ricevono l’innervazioni da essi (Tabella 1).

Il guadagno del VOR rimane costante (lineare) su più frequenze di rotazioni sinusoidali, con

velocità di picco di <20°/s [57]. Per rotazioni a frequenze e velocità più elevate, il guadagno del VOR aumenta con l’aumento della velocità di stimolo (non lineare). Pertanto, può essere che

Tabella 1. Pattern di innervazione eccitatoria a partenza dai canali semicircolari.

Afferenza Primaria Neurone Secondario

Motoneurone extraoculare Muscolo

Laterale (destro) Nucleo Vest. Mediale

Nucleo Oculomotore Destro Nucleo Abducente Sinistro

Retto Mediale Dx Retto Laterale Sn Anteriore (destro) Nucleo Vest.

Laterale Nucleo Oculomotore Sinistro

Obliquo Inferiore Sn Retto Superiore Dx Posteriore (destro) Nucleo Vest.

Mediale

Nucleo trocleare Sinistro Nucleo Oculomotore Sinistro

Obliquo Superiore Dx Retto Inferiore Sn

3. CARATTERISTICHE CLINICHE

3.1 Epidemiologia

La VPPB è il disturbo più comune del sistema vestibolare periferico. Mizukoshi e colleghi hanno stimato essere l'incidenza di 10,7-17,3 per 100 000 l’anno in Giappone, anche se questa è probabilmente sottostimata perché la maggior parte dei casi di VPPB si risolvono spontaneamente in alcuni mesi [58].

Diversi studi hanno suggerito una maggiore incidenza nelle donne, ma nei pazienti più giovani e in quelli con VPPB post-traumatica l'incidenza può essere uguale tra uomini e donne. L’età d’insorgenza è più comunemente tra il quinto e settimo decennio di vita.

La VPPB più probabilmente coinvolge l'orecchio destro, un fattore che può essere correlato all’abitudine di dormire sul lato destro nella popolazione generale [59].

La VPPB più spesso coinvolge un singolo canale semicircolare, di solito il posteriore (60-90%), ma può coinvolgere sia il posteriore che i canali laterali nello stesso orecchio. La VPPB del canale posteriore canale può convertirsi in laterale di riposizionamento e viceversa. Il trauma cranico è la più causa comune di VPPB simultanea bilaterale del CSP.

3.2 I sintomi della VPPB

I pazienti descrivono improvvisi, severi attacchi di vertigini sia sul piano orizzontale che verticale, oppure una combinazione di entrambi, causati e peggiorati da alcune posizioni della testa e/o movimenti. I pazienti tipicamente sviluppano vertigini alzandosi dal letto, girandosi nel letto,

inclinando la testa indietro, per esempio guardando su scaffali, o piegandosi in avanti, ad esempio quando si legano le loro scarpe.

I pazienti possono spesso identificare l'orecchio interessato indicando la direzione di movimento che causa la maggioranza degli attacchi (ad esempio, quando hanno vertigini girandosi nel letto a destra, ma verso la sinistra, il paziente indica il coinvolgimento dell’orecchio destro).

Gli attacchi di vertigine durano meno di 30 secondi, tuttavia, alcuni pazienti possono sovrastimare la durata di parecchi minuti. Le ragioni di questa discrepanza possono includere la paura associata con la vertigine intensa, la nausea e gli squilibri che possono seguire l'attacco. Gli attacchi vertiginosi si verificano a periodi: i pazienti hanno diversi attacchi a settimana (23%) o nel corso di 1 giorno (52%). Oltre a vertigini, molti pazienti lamentano disequilibrio, nausea, sensazione di testa vuota e, nei casi più gravi, la sensibilità ai movimenti della testa in tutte le direzioni.

Molti pazienti diventano estremamente ansioso per 2 motivi principali. Alcuni temono che i sintomi possono rappresentare un qualche tipo di malattia di base, come un tumore al cervello.

Per altri, i sintomi possono essere così inquietante che fanno di tutto per evitare i particolari movimenti che determinano le vertigini. Per questo motivo, alcuni non possono nemmeno realizzare che la condizione si è risolta, come avviene spesso nel tempo senza alcun trattamento.

La VPPB può essere descritta come autolimitante, ricorrente o cronica. Come suggerisce il nome, è più spesso una condizione benigna, tuttavia, in certe situazioni può diventare pericolosa. Per

esempio, un lavoratore guardando dalla cima di una scala può improvvisamente diventare vertiginoso e perdere l’equilibrio, rischiando una brutta caduta. Lo stesso dovrebbe valere per i subacquei che potrebbe avere sott’acqua delle vertigini acute al cambio della posizione. Operatori di macchinari pesanti dovrebbero avere grande cautela soprattutto se il loro lavoro comporta significativi movimenti della testa. La maggior parte delle persone possono guidare in modo sicuro la loro auto, purché siano attenti a non far pendere la testa indietro al momento di effettuare manovre o valutare nello specchietto il punto cieco.

3.3 Cause di VPPB

Le cause di VPPB sono per lo più sconosciute (vertigine idiopatica). In considerazione dell’elevata prevalenza della VPPB in donne di mezza età, fattori ormonali possono giocare un ruolo nello sviluppo. In un recente studio, la densità minerale ossea è diminuita in entrambi i sessi nei pazienti con VPPB idiopatica se comparata con i controlli normali senza storia positiva per vertigini [60]. I tassi di prevalenza dell’osteopenia e osteoporosi sono stati trovati anche essere più elevati in entrambi i sessi con VPPB rispetto ai controlli normali. Inoltre, nelle donne di età ≥45 anni,

il T-score più basso, era in assoluto diminuito nel gruppo ricorrente, rispetto al gruppo de novo. Questi risultati suggeriscono il coinvolgimento di uno squilibrio nel metabolismo del calcio per la VPPB idiopatica e una significativa associazione tra osteopenia/osteoporosi e la VPPB. Gli otoliti sono depositi di carbonato di calcio sotto forma di cristalli di calcite composita, e dell'osso contiene il 99% del calcio presente nel corpo. Una diminuzione dei livelli di estrogeni può disturbare la struttura interna degli otoliti o le loro interconnessioni alla matrice gelatinosa. In alternativa, un aumento della concentrazione di calcio libero nell’endolinfa a causa di un aumento del riassorbimento di calcio può ridurre la capacità di disciogliere l’otocono distaccato.

La VPPB si può sviluppare come evento secondario a vari disturbi che danneggiano l'orecchio interno e staccano gli otoliti dalla macula utricolare. I traumi alla testa causando danni meccanici all'orecchio sono i più comuni motivi di VPPB. I pazienti raramente sviluppano VPPB dopo un intervento chirurgico alla mastoide o se sono posizionati con la testa inclinata in modo persistente, come ad esempio tra i clienti di barbieri o dentisti. Confrontando con la forma idiopatica, la VPPB post-traumatica presenta diverse caratteristiche distintive, tra cui un maggiore incidenza di bilateralità, coinvolgimento di più canali sullo stesso lato, uguale incidenza tra le donne e gli uomini, una più equa distribuzione nelle età giovanili, più difficoltà per il trattamento e recidive frequenti.

Inoltre, la VPPB può svilupparsi come secondaria a qualsiasi malattia dell'orecchio interno (ad esempio, una vestibolare neurite, o la malattia di Meniere) che danno luogo a degenerazione e distacco dell’otocono, ma non compromettono totalmente la funzione canale semicircolare [61]. La VPPB sembra essere più frequente (9,8%) in pazienti dopo neurite vestibolare rispetto alla popolazione generale, naturalmente coinvolgendo il CSP dello stesso lato.

L'incidenza della VPPB è nota anche per essere più alta nei pazienti che soffrono di emicrania, anche se l'esatto meccanismo sia ancora da chiarire [61, 62]. La VPPB è stata riportata come associata con l’arterite a cellule giganti, il diabete, e l’iperuricemia [60, 63-65].

3.4 Meccanismi Patogenetici

La VPPPB può teoricamente colpire ciascuno dei 3 canali semicircolari, pur essendo il coinvolgimento del canale superiore estremamente raro.

I detriti otolitici potrebbero essere sia attaccati alla cupola (cupulolitiasi) o liberi di fluttuare nei canali semicircolari (canalolitiasi) (Figura 8). Studi patologici hanno mostrato che entrambe queste condizioni esistono.

I detriti otolitici deviano la cupola e danno luogo a una vertigine dovuta all’effetto gravitazionale diretto sulla cupola o inducendo un flusso endolinfatico durante il movimento della testa in direzione della gravità. Secondo la teoria della cupololitiasi, un deposito cupolare (cupola pesante) indurrebbe un effetto gravitazionale sulla cresta ampollare. Tuttavia, l'azione di detriti che fluttuano liberamente nel canale è il meccanismo fisiopatologico attualmente accettato Figura 7. Il Riflesso Vestibolo-Oculare

per la VPPB tipica. Secondo la teoria della canalolitiasi, le particelle libere di fluttuare si muovono sotto l'influenza della gravità quando viene cambiata la posizione del canale posizionandolo su un piano verticale alla Terra. La resistenza idrodinamica del particelle induce un flusso endolinfatico, con conseguente spostamento della cupola che porta alla risposte oculari tipiche.

4. DIAGNOSI E TRATTAMENTO

Ogni tipo di VPPB è diagnosticato osservando i pattern di ny indotti durante le manovre di posizionamento che sono state studiate per mettere in movimento solo il canale coinvolto nella direzione della massima gravità. Un osservazione accurata del ny richiede la rimozione della fissazione durante le manovre, questa viene ottenuta ponendo davanti agli occhi del paziente gli occhiali di Frenzel.

La VPPB è di solito una malattia autolimitante e può risolvere col passare del tempo senza uno specifico trattamento. Secondo un lavoro sul corso naturale della VPPB non trattata, la maggior parte delle VPPB del CSL risolve entro 16 ± 19 giorni, e le VPPB del CSP nel giro di 39 ± 47 giorni della loro insorgenza. Tuttavia, una diagnosi corretta e le manovre di riposizionamento adeguate possono permettere una cura rapida e semplice per la VPPB [66].

4.1 La VPPB del canale semicircolare laterale o orizzontale

La diagnosi di VPP del CSL si pone quando, nel corso dell’esame otoneurologico compare, almeno nelle posizioni di fianco destro e sinistro (manovra di Pagnini-McClure o Head Roll test), un ny che presenta le seguenti caratteristiche:

• Insorge con brevissima latenza: l’intervallo di tempo che intercorre tra il momento in cui viene raggiunta la posizione scatenante e quello in cui compare il ny è brevissimo.

• È orizzontale puro: il ny batte esattamente sul piano orizzontale.

• È parossistico: la sua velocità angolare aumenta progressivamente, raggiunge un plateau e successivamente torna a diminuire fino a zero.

• Ha durata limitata: esso può essere osservato per un tempo variabile tra 15 e 75 secondi anche se in alcune forme, si può protrarre anche per due minuti e oltre.

• È molto intenso: la sua velocità angolare può raggiungere valori anche di 100°-150°/sec. La velocità angolare è inoltre quasi sempre più elevata in una delle due posizioni scatenanti: in particolare essa è maggiore quando si verificano le condizioni per le quali il recettore canalare viene stimolato in senso eccitatorio.

• È visibile anche sotto fissazione: in virtù della sua particolare intensità il ny da litiasi canalare non è del tutto sopprimibile dal sistema visivo.

• È accompagnato da intensa vertigine: oggettiva, rotatoria, spesso con importanti fenomeni neurovegetativi; questi ultimi talvolta rendono difficile la ripetizione delle posizioni scatenanti e l’esecuzione immediata delle varie manovre terapeutiche.

La direzione del ny è la caratteristica per la quale si distinguono almeno due forme cliniche di VPP del CSL: la variante con ny geotropo bidirezionale e quella con ny apogeotropo bidirezionale. Le due forme non devono essere considerate due diverse entità cliniche ma, la diversa manifestazione di una stessa patologia, alla cui base vi è lo stesso meccanismo patogenetico, cioè la presenza di materiale più pesante dell’endolinfa, solo con diversa localizzazione, nel CSL. A differenza del ny da VPPB del canale semicircolare posteriore il ny del CSL tende a essere più persistente, meno affaticabile e con latenza minore.

La determinazione del lato coinvolto è molto importante per il giusto trattamento della VPPB. Poiché un flusso ampullipeto dell’endolinfa evoca una risposta maggiore rispetto ad un flusso ampullifugo (seconda legge di Ewald), il ny provocato sarà maggiore quando la testa verrà girata verso il lato affetto nella forma geotropica e verso il lato sano nella forma apogeotropica.

Figura 9. Una corrente ampullipeta genera l’eccitazione del recettore ampollare con ny geotropo, una corrente ampullifuga genera l’inibizione con conseguente ny che batte verso l’orecchio sano.

Delle volte la determinazione del lato può essere difficoltosa in quanto i due lati sembrano indurre la stessa risposta soprattutto se non si eseguono registrazione del ny. In questi casi ci sono altri fattori che possono essere presi in considerazione: la sensazione soggettiva del paziente a cui si può chiedere su quale lato sta meglio o peggio, la presenza di altri segni non posizionali e anche la stimolazione calorica che mostra una ipoeccitabilità dell’orecchio affetto da VPPB. Questa procedura tuttavia è particolarmente fastidiosa per il paziente che oltre alle vertigini indotte dal movimento della testa deve sopportare alcuni secondi di vertigine indotta dalla stimolazione calorica.

Altri test che possono essere usati per determinare il lato coinvolto sono per esempio lo Stand Supine Positioning Test nel quale il paziente viene bruscamente passato dalla posizione seduta a quella supina con la testa flessa in avanti di 30° così da mettere il CSL sul piano verticale e spingere indietro gli otoliti a causa della veloce decelerazione. In questo modo se gli otoliti sono nel braccio posteriore del canale si muoveranno verso l’utricolo se invece sono vicini alla cupola andranno verso l’ampolla. Questo test determina un ny che batte verso il lato sano nella forma geotropa e verso il lato malato nella forma apogeotropa (quindi un ny che batte verso l’orecchio destro potrà