FISIOPATOLOGIA DELLA IPOVISIONE MACULARE

Le basi fisiopatologiche della riabilitazione visiva

Renato Meduri

Direttore della Cattedra di Ottica Fisiopatologica,
Università degli Studi di Bologna

Il danneggiamento di parte dei recetori periferici, di un sistema sensoiale strutturato, induce innanzitutto una progressiva disattivazione delle reti sinaptiche encefaliche corrispondenti ai recettori lesi.
Segue un rimodellamento dei circuiti neuronali adiacenti alle aree deprivate.
Si tratta di sequenze neurobiologiche finalizzate a mantenere l’efficacia informativa dei flussi di stimoli ambientali, sequenze che si inquadrano nel più ampio contesto della plasticità cerebrale. Questa, di fatto, alla base dell’apprendimento evolutivo e culturale dell’individuo, interviene anche in caso di danni subentranti su sistemi motori o sensoriali già funzionalmente definiti.
Acquisizioni elettrofisiologiche, biochimiche, ultrastrutturali, hanno apportato elementi conoscitivi che permettono già allo stato attuale di inserire nel bilancio fisiopatogenetico ed evolutivo dei diversi quadri clinici il ruolo, il livello di intervento, fattori favorenti o inibenti e potenzialità dei riarrangiamenti sinaptici.
Trattasi di fenomenologie che si attivano anche nel caso di compromessa funzione retinica maculare e che assumono collocazione nell’ambito clinico e riabilitativo di tale patologia.

Sequenze sinaptiche visive
I substrati neurali, preposti all’atto percettivo ed alla successiva visione cosciente, risiedono innanzi tutto nel sistema retinico che recepisce il mondo esterno in campi recettivi circolari sensibili a forma, colore, movimento.
Quelli per la forma e colore caratterizzano la retina centrale e scaricano sul sistema ganglionare parvocellulare, mentre quelli per il movimento, più ampi, occupano la retina paracentrale e periferica e scaricano sul sistema magnocellulare.
I segnali codificati in modulazione di frequenza vengono inviati al corpo genicolato, che è una struttura subcorticale, mantenendo una organizzazione differenziata: il sistema magnocellulare afferisce negli strati interni, il parvocellulare in quelli esterni.
Da qui i segnali giungono alla corteccia striata (V1 o area 17 di Broadman): gli strati parvocellulari vi acquisiscono sinapsi nello strato IV, il parvocellulare nel II e III, realizzando una precisa proiezione della retina punto a punto.

Dalla corteccia visiva primaria e ritorno
Sono state identificate specifiche vie percettive che, originando dalla corteccia visiva primaria, raggiungono aree corticali specializzate per le diverse caratteristiche dello stimolo.
La via della percezione della forma in movimento ed il movimento, dallo strato 4 (di V1) di fibre che si portano alle aree parastriate V3 e V5 sia direttamente sia attraverso relais nell’addensamento di V2 (area corticale che circonda V1).
La via del colore si proietta sull’area parastriata V4 sia direttamente sia dopo connessione con i neuroni delle strisce sottili di V2.
La via della forma associata al colore, deriva da connessioni fra le regioni intermedie di V1 ed area V4.
In sintesi sono identificabili quattro sistemi specializzati rispettivamente: per la forma statica, per il colore, per la forma in movimento e per il movimento.
I sistemi per la forma statica e per il colore sono selettivamente parvocellulari, mentre per la forma dinamica e per il movimento sono selettivamente magnocellulari e, pur operando in parallelo, hanno caratteristiche funzionali assai diverse.
La velocità di conduzione è lenta nel parvocellulare e rapida nel magnocellulare; la dinamica di risposta è tonica nel primo e fasica nel secondo. La sensibilità al contrasto è già satura per valori del 15% nel magnocellulare mentre nel parvocellulare è oltre l’80%. La frequenza temporale è alta nel magnocellulare, bassa nel parvocellulare; la sensibilità cromatica è presente solo nel parvocellulare.

Dalle cortecce specializzate alla corteccia visiva primaria
Alle vie in uscita dalla corteccia V1 corrispondono connessioni di ritorno che, proiettando dalle aree specializzate, si portano a V1. Tali fibre sono più diffuse, nel senso che interessano su V1 o a livello di V1 popolazioni cellulari assai estese ed addirittura su strati diversi (2°, 3°, 4°).
Si realizza così un’integrazione a più stadi in cui il segnale, dopo una codifica in aree specializzate, viene rinviato, perfezionato, alla corteccia visiva primaria, integrato ed inserito nella precisa mappa topografica del mondo esterno caratteristica di V1 (calco retinico). Sotto il profilo funzionale, percezione e comprensione dell’immagine avvengono contemporaneamente. Va precisato che i due sistemi magno e parvocellulare funzionano in un fine gioco di antagonismi con prevalenza fisiologica, di norma, di un effetto inibitore del secondo sul primo. Nella scala filogenetica, il sistema magnocellulare risulterebbe più antico con sviluppo e prevalenza del parvocellulare solo nelle specie più evolute.
Di fatto, nell’uomo, la retina non trasmette al cervello il calco fotografico completo dell’immagine, ma solo taluni punti chiave recepiti dal sistema parvocellulare, attraverso uno scanning che segue le linee guida dell’immagine soffermandosi sui particolari significativi. Questi punti, unitamente ai movimenti di fissazione che l’occhio ha effettuato per raggiungerli, integrati a livello cerebrale, permettono la ricostruzione delle immagini. Si tratta di una strategia che realizza l’intervento combinato del sistema parvocellulare e del sistema magnocellulare e, quindi, una contemporanea percezione sia della forma che del colore e del movimento.
A livello soggettivo si può avere, tuttavia, l’utilizzo prevalente di alcune specificità dello stimolo. Un esempio chiarificatore può derivare dal mondo artistico. Mondrian, nelle sue opere, caratterizzate da viva cromaticità, fa nettamente prevalere la funzionalità ed il significato dell’area V4; Tinquely nell’ambito dell’arte cinetica sfrutta, invece, selettivamente il significato dell’area V3.

Come si giunge alla organizzazione sinaptica
L’assetto sinaptico genicolato e corticale non è genetico, ma deriva dagli input delle cellule ganglionari retiniche. Già prima della nascita, quando la retina non ha ancora raggiunto la completa differenziazione degli strati più esterni, le cellule ganglionari ottiche emettono scariche regolarmente intervallate secondo uno schema prevedibile e ritmico. Una simile attivazione inizia il perfezionamento sinaptico della mappa topografica retino-genicolato-corticale. Dopo la nascita questa attività spontanea è sostitui-ta dallo stimolo visivo. Si ha così un perfetto adeguamento dell’organizzazione sinaptica genicolo-corticale alla retina e quindi alle caratteristiche dello stimolo ambientale.
Tale peculiarità adattativa è determinante quando si consideri che il flusso di informazioni visive non è né stabile né costante e che quindi risulterebbe assai difficoltosa, assai dispendiosa, per l’enorme numero di geni necessari a programmare le opportune connessioni sinaptiche, una rigida determinazione genetica (l’immagine retinica di un bambino che nel gioco si allontana e si avvicina presenta una quantità enorme di variabili e, tuttavia, si continua a classificarlo sempre come bambino che gioca.
L’induzione fenotipica sinaptica garantisce inoltre la possibilità di aggiustamenti quando subentrino anomalie del canale informativo. Emblematico è il cosiddetto riempimento di scotomi del campo visivo: le cellule retiniche che circondano un’area retinica divenuta insensibile alla luce, molto rapidamente incominciano a connettersi con i neuroni della corteccia visiva primaria su cui proiettavano le cellule retiniche lese. E risultato funzionale è una, seppure parziale, neutralizzazione dell’area scotomatosa.
Tale plasticità, che si attua in soggetti adulti con strutture neuronali già da tempo operanti, secondo schemi indotti durante la fase di sviluppo, è comprensibile considerando i meccanismi attraverso cui le giunzioni sinaptiche si definiscono per effetto dello stimolo. Si tratta di aggiustamenti molecolari e neuronali che vedono come protagoniste primarie le proteine costituenti i ricettori NMDA (N-Metil-Di-Aspartato) dei canali della membrana neuronale postsinaptica che controllano l’ingresso degli ioni di calcio. Questi recettori per attivarsi necessitano di due input: una depolarizzazione della membrana ed in concomitanza un legame con il glutammato.
Questi recettori funzionano così come veri e propri interruttori di coincidenze idonei alla stabilizzazione sinaptica. In termini informatici le sinapsi nervose possono venire rappresentate come entità in situazione funzionale binaria, rispettivamente: attività o attività potenziata. Di fatto in seguito ad uno stimolo ripetuto l’efficienza sinaptica progressivamente aumenta, potenziandosi, potendo raggiungere un incremento di superficie di due volte e mezza. Il fenomeno è noto come fissurazione. Da tale situazione, se permane lo stato di stimolo, si ha una vera e propria gemmazione sinaptica con possibile connessione dei neuroni in un nuovo circuito locale. Tale peculiarità si mantiene anche in età avanzata. Quando, invece, uno dei due segnali, nel caso di turbe del recettore periferico (la depolarizzazione), venga a decadere, questa organizzazione si attenua e si rendono possibili nuove organizzazioni per stimoli coincidenti. Questo può essere accelerato ed ottimizzato con input adeguati e reiterati.

I compensi in caso di lesioni maculari
In caso di lesioni maculari estese, che compromettono quindi gravemente il sistema parvocellulare e la corrispondente attività delle aree specializzate parastriate (V4) per la forma statica ed il colore si ha un prevalere compensatorio delle attività magnocellulari deputate alla forma dinamica. È osservazione comune che i pazienti con degenerazione maculare utilizzino l’attività di V3 deputata alla percezione della forma in movimento: vedono agevolmente i volti in movimento, come quello delle immagini televisive, mentre dimostrano incapacità ad individuare i volti di amici e parenti, ricorrendo sovente a movimenti del capo per facilitarne la comunicazione.
Un ulteriore riarrangiamento è lo svilupparsi di un punto di fissazione preferenziale, che presuppone, di fatto, una vera e propria rimappatura proiezionale retino-corticale.

Fattori neuroendocrini
Componenti neuroendocrini possono esplicare effetto positivo o negativo sulle dinamiche organizzative sinaptiche.
Un ruolo peculiare è da attribuire ai complessi sistemi di innervazione, che da neuroni sottocorticali (tronco cerebrale), controllano la corteccia con liberazione di neurotrasmettitori. In relazione al tipo di neurotrasmettitore sono individuabili cinque principali sistemi sottocorticali, in relazione al tipo di neurotrasmettitori che gestiscono: il noradrenergico, il serocolinergico, il dopaminergico, il colinergico, il gabaergico. Oltre a questi sistemi, che modulano ampie e generiche funzioni cerebrali, vi sono altri sistemi, il cui numero è in aumento con attività di controllo più selettivo.
È opportuno considerare tali aspetti in quanto questi sistemi sottocorticali subiscono, in caso di handicap visivo, scompensi funzionali che possono rendere difficoltosa, e comunque non soddisfacente, l’efficacia dell’iter riabilitativo. Almeno per quanto concerne i sistemi principali sussiste la possibilità di vagliarne l’equilibrio con dosaggi endocrini degli ormoni ipofisari e corticosurrenali. Nel caso di squilibri la moderna farmacologia permette soddisfacenti compensi.