La tecniche elettrofisiologiche

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Elettroencefalografia

E' una procedura diagnostica non invasiva che consiste nella registrazione dell'attività elettrica cerebrale spontanea ed evocata da stimoli sensitivi, mediante elettrodi disposti sulla superficie cranica. Sviluppata da Hans Berger tra il 1924 ed il 1938, impiegata inizialmente per lo studio dell'epilessia, diventò ben presto parte della valutazione neurologica strumentale. Un EEG viene generato dalla corteccia cerebrale e riflette i flussi di corrente che risultano dalla somma dei potenziali postsinaptici eccitatori (EPSP) ed inibitori (IPSP) dei neuroni corticali. L'EEG, quindi, è una misura del flusso di corrente extracellulare generato dalla somma delle attività di un alto numero di neuroni. I potenziali di superficie sono il risultato delle attività di NEURONI CORTICALI PIRAMIDALI disposti in corrispondenza dell'area corticale sottostante l'elettrodo. Con questa metodica viene rilevata la DIFFERENZA DI POTENZIALE (ddp) elettrico tra un ELETTRODO ATTIVO, posto al di sopra della sede dove si svolge l'attività neurale, ed un ELETTRODO INDIFFERENTE, collocato ad una certa distanza dal primo La DDP tra aree dello scalpo è proporzionale alla corrente che scorre nella corteccia durante l'eccitazione dei dendriti di molti neuroni piramidali. Il contributo elettrico di ciascun neurone, però, è molto piccolo ed il segnale deve attraversare diversi strati di tessuto non neurale prima di arrivare agli elettrodi: le meningi, i liquidi che si trovano fra le meningi, le ossa del cranio e la pelle. All fine di avere un'attività EEG registrabile, quindi, migliaia di neuroni devono essere attivati contemporaneamente. L'AMPIEZZA del segnale EEG dipende da quanto è sincronizzata l'attività dei neuroni implicati: infatti, se ogni cellula ricevesse la stessa quantità di eccitazione in tempi diversi, i segnali sommati risulterebbero esigui ed irregolari. Come sappiamo, i potenziali più ampi generati dai neuroni sono i POTENZIALI D'AZIONE, quindi sembrerebbero anche la fonte più ovvia dei potenziali elettrici registrabili con un EEG.In realtà essi contribuiscono ben poco all'andamento delle correnti della superficie cerebrale, imputabili quasi esclusivamente ai segnali POST SINAPTICI ECCITATORI O INIBITORI.

La corteccia cerebrale, come sappiamo, contiene diversi tipi di cellule nervose, che sulla base della loro morfologia e della disposizione laminare vengono raggruppate in due classi:

Le CELLULE PIRAMIDALI hanno corpi cellulari a forma piramidale e molteplici connessioni, rappresentano il costituente principale della corteccia, proiettano i loro assoni ad altre regioni cerebrali e al midollo. Sono neuroni eccitatori e costituiscono i principali NEURONI DI PROIEZIONE. Hanno una caratteristica disposizione corticale perché sono orientati parallelamente gli uni agli altri e hanno dendriti che decorrono perpendicolarmente alla superficie della corteccia. Le cellule NON PIRAMIDALI hanno corpi cellulari ovali e assoni che non abbandonano la corteccia, ma terminano su neuroni vicini: per questo motivo essi prendono il nome di INTERNEURONI.Grazie alle caratteristiche appena descritte, l'attivazione simultanea di diversi neuroni piramidali, paralleli tra loro e perpendicolari alla corteccia, produce dei flussi di corrente (campi elettrici e magnetici) che, dato il loro simile orientamento, si possono SOMMARE.

Modalità di esecuzione

L'EEG è fra le poche tecnicniche che permetta un monitoraggio nel tempo della funzione cerebrale, ma spesso le sue alterazioni sono poco specifiche, perché lesioni di tipo diverso e con sedi differenti possono dare quadri simili

Con gli ELETTRODI si registrano le variazioni di potenziale, che devono essere però opportunamente amplificate. Gli elettrodi sono di tre tipi: ad AGO, a PLACCA oppure a BOTTONE. Si devono anche selezionare le frequenze mediante filtri, per eliminare le ATTIVITA' RAPIDE, dovute ad artefatti muscolari, e le ATTIVITA' LENTE legate ad artefatti da movimento

Sistema Internazionale 10-20

Alla fine degli anni '40 venne ideato questo sistema universale per il posizionamento degli elettrodi sulla superficie del cranio

Questo sistema consente il paragone di misure successive di uno stesso soggetto o di misure in soggetti diversi

Viene descritta la posizione esatta che deve essere assunta da ogni elettrodo disegnando linee che partono da localizzazioni anatomiche precise. Tali linee disegnano una rete sulla superficie del cranio, ai cui punti di intersezione sono posizionati gli elettrodi

La distanza tra un elettrodo e l'altro è sempre il 10 o il 20% della lunghezza totale della linea, da qui il nome del sistema

I punti di riferimento per la misura percentuale sono i meati acustici esterni ( o punti preauricolari), il NASION, l'attaccatura superiore del naso, e l'INION, la prominenza alla base dell'osso occipitale. Ogni posizione dell'elettrodo viene denominata usando una lettera ed un numero. La lettera fa riferimento al nome del lobo cerebrale sottostante (Fp: frontopolare, F: frontale, T: temporale, O: occipitale, P: parietale). Il numero, pari per il lato destro del cranio (2,4,6,8) e dispari per il sinistro (1,3,5,7), si riferisce alla posizione dell'elettrodo: i valori più bassi sono in posizione mediale. La posizione sulla linea mediana interemisferica è indicata dalla lettera z

Gli elettrodi utilizzati comunemente nelle registrazioni EEG sono dischetti di acciaio inossidabile, latta, oro o argento, clorurati e collegati ad un cavo; in alternativa si possono utilizzare cuffie con elettrodi già inseriti. La registrazione di variazioni di potenziale è possibile solo con l'amplificazione del segnale elettrico: abbiamo, quindi, un AMPLIFICATORE collegato ad un sistema scrivente, che riporta le oscillazioni di potenziale su un nastro di carta che si sposta a velocità costante. 50 µV si traducono sul tracciato in una deflessione delle penne scriventi pari a 5 millimetri

I potenziali che determinano una deflessione verso l'alto della penna sono detti NEGATIVI, la deflessione verso il basso invece indica potenziali POSITIVI

Il tracciato deve essere derivato contemporaneamente da 4 regioni simmetriche per ciascun emisfero e la registrazione avviene con metodo:

  • BIPOLARE, con entrambi gli elettrodi attivi, per esaminare la differenza di potenziale tra due distretti diversi
  • MONOPOLARE, con un elettrodo inattivo, per esplorare separatamente i vari distretti

Gli elettroencefalografi DIGITALi moderni permettono di registrare contemporaneamente 8-16-32-64 derivazioni (fino ad un massimo di 128) e sono costituiti da un computer collegato ad una testina, che contiene amplificatori differenziali e convertitori analogico-digitali, ai quali vengono collegati gli elettrodi.

Il paziente sottoposto ad EEG deve essere in condizioni di riposo psicosensoriale, quindi ad occhi chiusi, in ambiente silenzioso e poco illuminato

La registrazione deve durare almeno 20 minuti (alcune alterazioni del tracciato sono sporadiche)

Dopo la registrazione a riposo, si effettua un periodo di 3-5 minuti di iperventilazione e si sottopone poi il soggetto a S.L.I., stimolazione luminosa intermittente, tramite un fotostimolatore a frequenza variabile (10-16 Hz le frequenze a cui sono più sensibili gli individui epilettici, queste frequenze scatenano le crisi)

L'IPERPNEA (aumento intensità atti respiratori), la conseguente IPOCAPNIA (ridotta concentrazione CO2 nel sangue) e la riduzione del flusso sanguigno cerebrale facilitano la comparsa di potenziali patologici.

L'impiego della S.L.I. è indicato per facilitare la comparsa di alterazioni in soggetti epilettici

Altre procedure di attivazione per evidenziare EEG patologici, assenti nei potenziali a riposo, sono:

  • la registrazione del sonno spontaneo o indotto da barbiturici
  • la registrazione dopo deprivazione di sonno
  • la compressione carotidea

Per lo studio del sonno e dei movimenti involontari patologici (le mioclonie) si utilizza la POLIGRAFIA, ossia la registrazione simultanea di potenziali bioelettrici con diversa sorgente (EEG,ECG,EMG)

L' EEG DINAMICO, invece, è una tecnica di registrazione continua effettuata con l'utilizzo di un registratore portatile, utile nello studio di malati con episodi di perdita di coscienza

Figure elementari

Il tracciato EEG è una rappresentazione delle onde cerebrali, che si caratterizzano per le loro caratteristiche fisiche:

FREQUENZA (cicli/secondo o hertz), per cui abbiamo:

  • onde BETA (tra 14 e 30 Hz), caratteristiche dello stato di veglia
  • onde ALFA (tra 8 e 14 Hz), caratteristiche degli stati di rilassamento e meditazione
  • onde THETA (tra 4 e 8 Hz), caratteristiche dello stato di sonno
  • onde DELTA (tra 0,5 e 4 Hz), caratteristiche dello stato di sonno profondo.

Le onde di alta frequenza, di origine corticale e con frequenza che oscilla dai 30 ai 60 Hz, vengono dette onde GAMMA

AMPIEZZA (in microvolts): in genere la registrazione dell'EEG si effettua con una amplificazione per cui 5 millimetri corrispondono a 50 µV. L'ampiezza dell'attività elettrica cerebrale varia normalmente da 10 a 500 µV.

MORFOLOGIA: ogni elemento del tracciato ha una sua forma ed una sua durata per cui si distinguono:

  • onde SINUSOIDALI con una forma a sinusoide
  • onde AGUZZE o PUNTUTE (80-200 msec), le prime associate a stimoli risveglianti, le seconde dislocate nella regione occipitale e associate alla visione (dette anche onde lambda)
  • PUNTE o onde a punta (<80 msec). Possono essere positive se si estrinsecano al di sotto della linea isoelettrica, negative se al di sopra della stessa o DIFASICHE se vanno in entrambi i sensi
  • abbiamo spesso anche onde TRIFASICHE con tre deflessioni al di sopra e al di sotto della linea di base

Per ATTIVITA' intendiamo ogni onda EEG o una sequenza di onde e rappresenta la base per distinguere un quadro normale da uno patologico. Si distingue in base alle frequenze in attività alfa, beta, theta e delta

Per RITMO, invece, intendiamo un'attività consistente in onde con costanza di periodo e forma (periodo: lasso di tempo in msec tra inizio e fine di un'onda)

Anche i ritmi si distinguono sulla base della frequenza in alfa, beta, theta e delta, ma in più abbiamo un ritmo MU (7-11 cicli/sec), attenuato da stimoli propriocettivi, ed uno SIGMA (14 cicli/sec) che compare in alcuni stadi del sonno, per cui si parla di FUSI del SONNO

Con COMPLESSO si indica un gruppo di due o più onde chiaramente distinguibili dall'attività di fondo; i principali tipi sono: PUNTA-ONDA, POLIPUNTA-ONDA e COMPLESSI K, una combinazione di punte al vertice ed attività sigma che compaiono nel sonno in risposta a stimoli improvvisi

Attività e ritmi possiedono anche una topografia particolare e si registrano in aree cerebrali specifiche

L'attività, poi, si può presentare in maniera continua ( diventando un ritmo), in maniera occasionale e sporadica, ad intervalli regolari o in maniera parossistica

I PAROSSISMI sono una serie di onde che appaiono e spariscono improvvisamente, nettamente distinte dall'attività di fondo

La REATTIVITA' consiste, invece, nella modificazione del tracciato in risposta ad afferenze estero ed enterocettive, spontanee o provocate quali:

  • apertura degli occhi
  • stimolazione luminosa intermittente
  • rumori
  • stimoli tattili, ecc

Elettroencefalogramma normale

Il tracciato EEG è condizionato da fattori quali: età, livello di attenzione ed eventuale assunzione di psicofarmaci

Nel soggetto adulto e sveglio, a riposo psicosensoriale, abbiamo:

  • RITMO ALFA: una sequenza più o meno continua di oscillazioni sinusoidali, con frequenza 8-13 c/s, ampiezza compresa tra 20 e 100 µV e localizzazione nella regione parieto-occipitale di entrambi gli emisferi
  • Scompare con l'apertura degli occhi, un fenomeno definito da Berger "REAZIONE DI ARRESTO", che dimostra come l'attività elettrica cerebrale vari con il livello di attenzione

    L'assenza di tale ritmo non è dovuta necessariamente ad un fenomeno patologico ma anche ad un rilassamento non completo; spesso, inoltre, c'è asimmetria di ampiezza nei due emisferi

    si può anche osservare:

  • RITMO ALFA VARIANTE: attività EEG prevalente nei settori posteriori degli emisferi, ha la tipica reattività dell'alfa ma differenti frequenze per cui si distinguono varianti lente e rapide
  • RITMO BETA: caratterizzato da oscillazioni di frequenza comprese tra 13 e 30 c/s, ampiezza modesta (<30 µV), distribuito sulle regioni anteriori degli emisfero e su quelle rolandiche, reagente esclusivamente agli stimoli propriocettivi (scompare nell'emisfero controlaterale)

    La sua presenza/assenza non ha valore diagnostico ed un aumento della sua attività può essere in rapporto all'uso di farmaci

  • RITMO MU: si riscontra nella regione rolandica, si interrompe con stimoli propriocettivi e ha un'attività a 4-8 c/s
  • Il tracciato normale nel BAMBINO presenta una graduale "maturazione" in relazione alla progressiva mielinizzazione delle fibre nervose e alla comparsa di nuove connessioni sinaptiche

    Le onde sono lente ed ampie durante la prima infanzia, poi via via con il passare degli anni la frequenza dei ritmi aumenta e l'attività diventa sincrona nei due emisferi

    Ritmi lenti, spesso associati a condizioni patologiche, compaiono anche a seguito di uno stato di sonnolenza o di una iperpnea eseguita involontariamente durante la registrazione

    Nell'adulto non è presente nessuna attività di tipo delta; la quantità di attività lente (delta e theta) si correla con la profondità del sonno

Elettroencefalogramma patologico

L'EEG può essere alterato da una depressione dell'attività elettrica cerebrale, dalla comparsa di attività lente, focali o diffuse, e da attività di tipo epilettico; sono comunque alterazioni aspecifiche e devono essere correlate con dati clinici

Le attività patologiche si distinguono in: PAROSSISTICHE e NON PAROSSISTICHE

Le prime sono tipiche, ma non esclusive, dell'epilessia e distinte in base alla modalità di comparsa sul piano topografico e temporale, per cui avremo parossismi generalizzati o focali, isolati o ad insorgenza ritmica e periodica

Le attività non parossistiche, invece, sono costituite da sequenze di onde più o meno continue suddivise in sei sottogruppi: attività delta patologica, theta patologica, rapida patologica, grafoelementi trifasici, ipsaritmia e depressione dell'attivita elettrica cerebrale

Elettroencefalogramma patologico

Tipi di attività patologica NON PAROSSISTICA:

  • ATTIVITA' LENTE FOCALI: correlate a lesioni emisferiche (emorragie cerebrali, neoplasie,ecc), interessano le bande delta e theta
  • ATTIVITA' LENTE BILATERALI RITMICHE ED INTERMITTENTI: onde delta e theta sinusoidali sincrone sui due emisferi segnalano, di norma, disfunzioni talamo-corticali e si verificano in corso di encefalopatie e lesioni delle strutture mediane profonde
  • ATTIVITA' LENTE POLIMORFE DIFFUSE: disturbi dell'attività di fondo caratterizzati da eccessiva quantità di onde lente, irregolari e non ritmiche. Se l'attività è diffusa indica una sofferenza corticale diretta o un interessamento della formazione reticolare del tronco (come nel coma post traumatico)
  • ATTIVITA' RAPIDE PATOLOGICHE: ritmi rapidi a 15-20 c/s, di ampiezza maggiore rispetto all'attività beta fisiologica, in rapporto all'assunzione di ipnotici e sedativi, in particolare le benzodiazepine
  • RITMI DI ONDE LENTE TRIFASICHE: suggestivi di encefalopatie epatiche, metaboliche o demenza di Alzheimer
  • IPSARITMIA: attività polimorfa, bilaterale, costituita da onde lente frammiste a punte, senza sincronia fra i due emisferi; è specifica della sindrome di West
  • ATTENUAZIONE DELLA AMPIEZZA DELLA ATTIVITA' EEG: la riduzione del segnale si verifica per una sofferenza corticale focale, come nel caso di certe atrofie localizzate, contusioni, lesioni cerebrovascolari e ematomi subdurali, o diffusa
  • L'attenuazione è associata ad una depressione funzionale e si riscontra anche in malattie con degenerazione neuronale come la Corea di Huntington

  • MORTE CEREBRALE: è una condizione di silenzio elettrico, il massimo grado di attenuazione dell'ampiezza dell'attività EEG
  • Anche in alcuni stati di coma l'EEG rallenta o sparisce, ma generalmente per un periodo di tempo limitato (es. congelamento)

    Se il silenzio elettrico persiste per almeno sei ore (3 registrazioni di un'ora ciascuna) ed è associato ad un insieme di dati clinici quali:

    • stato di incoscienza
    • assenza di riflessi nel settore cranico
    • mancata risposta a stimoli dolorifici
    • assenza di respirazione spontanea,

    e in presenza di una primitiva lesione cerebrale, può essere accertata la morte cerebrale in individui sottoposti a misure rianimatorie

Tipi di attività patologica PAROSSISTICA:

  • ALTERAZIONI PAROSSISTICHE ISOLATE: costituite da punte, onde puntute, complessi punta-onda e polipunta-onda, focali o generalizzate. Si ritrovano nell'EEG intercritico di soggetti epilettici (50-90% dei casi), raramente in soggetti che non hanno mai avuto crisi
  • Nelle epilessie idiopatiche tali alterazioni insorgono su un ritmo di fondo normale, in quelle generalizzate su base organica si inseriscono su un ritmo già alterato

    L'assenza di alterazioni nel ritmo di base non permette di escludere una diagnosi di epilessia

  • ALTERAZIONI PAROSSISTICHE AD INSORGENZA RITMICA: sono scariche EEG critiche, della durata di qualche secondo, con inizio e fine improvvisi.
  • Le onde variano per forma, frequenza e topografia, mostrando spesso un'ampiezza crescente ed una frequenza decrescente durante lo stesso episodio

    Inoltre, le alterazioni all'inizio della loro comparsa possono essere localizzate, ma tendono poi a diffondere ad altre aree

    Esempi di queste alterazioni sono: scariche generalizzate di punte ritmiche (Grande Male epilettico), scariche generalizzate di ritmi rapidi (epilessie generalizzate secondarie), scariche generalizzate di punta-onda (assenze - 3c/s, sindrome di Lennox-Gastaut - 2,5c/s)

  • ATTIVITA' EEG DI TIPO PERIODICO: onde o complessi EEG stereotipati che si presentano in modo intermittente, ad intervalli regolari e sono solitamente suggestive della panencefalite, della malattia di Creutzfeldt-Jakob e dell'encefalite erpetica

Vantaggi dell' EEG

E' un ottimo strumento di studio dell'attività cerebrale perché:

  • ha un ottima risoluzione temporale (al msec)
  • dà una misura diretta dell'attività elettrica cerebrale
  • può essere usata contemporaneamente alla fMRI o alla magneto encefalografia
  • non è invasiva ed il soggetto non deve necessariamente collaborare o stare immobile

Limiti

  • Ha una bassa risoluzione spaziale
    • rileva solo l'attività postsinaptica generata negli strati superficiali della corteccia, non dei dendriti posti in profondità
    • non riesce a localizzare l
    a fonte del segnale, perché è ostacolata dagli strati di tessuti tra quello nervoso e lo scalpo

Elettrodiagnostica neuromuscolare

Comprende tutte le tecniche elettrofisiologiche impiegate nello studio del Sistema Nervoso Periferico (SNP) dal punto di vista funzionale: Elettromiografia (EMG), Elettroneurografia (ENG) e Potenziali Evocati (PE). E' una metodica affidabile in grado di dare informazioni sulla funzionalità dei nervi periferici e dei muscoli scheletrici, nonché sulla natura, la sede e la gravità di eventuali lesioni. E' quindi un mezzo diagnostico per inquadrare malattie neurologiche del SNP riguardanti patologie a carico di radici nervose, plessi nervosi, nervi periferici, placche neuromuscolari e muscoli. Solitamente elettroneurografia ed elettromiografia si eseguono in successione e sono complementari per la diagnosi.

Elettromiografia

Consiste nella registrazione dell'attività elettrica muscolare e nello studio dei POTENZIALI DI UNITA' MOTORIA (PUM) registrati con elettrodi

Gli elettrodi utilizzati sono di due tipi:

  • elettrodi DI SUPERFICIE, costituiti da dischetti di argento o rame posti sulla cute che sovrasta il ventre muscolare
  • elettrodi DI PROFONDITA' o AD AGO, inseribili nel ventre muscolare

La registrazione con elettrodi di superficie consente solo la valutazione dello stato di contrazione muscolare, quella con ago-elettrodi permette la registrazione extracellulare dei potenziali di fibra muscolare e dei potenziali di unità motoria

L'attività elettrica registrata è costituita dai potenziali d'azione delle fibre muscolari che scaricano separatamente o in gruppo, durante una contrazione volontaria

Le fibre muscolari hanno un potenziale di membrana a riposo di 70-80 mV con negatività all'interno della miocellula; i potenziali che noi misuriamo sono causati dalla DEPOLARIZZAZIONE elettrica delle fibre muscolari in risposta all'arrivo di un impulso elettrico alla sinapsi neuromuscolare (contatto nervo periferico e fibra muscolare)

Quando il potenziale di placca supera il valore soglia si determina il potenziale d'azione con inversione della polarità all'interno della fibra

I singoli potenziali che registro rispecchiano l'attività di una singola unità motoria nel caso di elettrodi di inserzione, o di un gruppo di unità motorie nel caso di elettrodi di superficie

Elettromiografia convenzionale

Prevede:

  • inserzione dell'ago
  • esame a muscolo decontratto per evidenziare l'esistenza di attività spontanea
  • esame a contrazione volontaria breve per l'analisi dei potenziali, e via via a contrazioni gradualmente più intense fino allo sforzo massimale per la valutazione del reclutamento delle unità motorie

L'INSERIMENTO o lo spostamento dell'ago-elettrodo danneggia o stimola le fibre muscolari generando una raffica di breve durata di potenziali di fibra. Questa attività si può prolungare enormemente per instabilità della membrana muscolare o essere ridotta fino a scomparire nel muscolo ineccitabile (es: paralisi)

L'ATTIVITA' DI PLACCA MOTRICE è quella registrata nel muscolo completamente decontratto da un elettrodo vicino alla giunzione neuromuscolare. Si distinguono:

  • un RUMORE DI PLACCA (ampiezza 10-50 µV) corrispondente alla liberazione di acetilcolina in quantità insufficiente a determinare un PA
  • e dei POTENZIALI DI PLACCA ampi (100-200 µV), difasici, con inizio sempre negativo e frequenza irregolare. Sono generati da scariche di singole fibre e si distinguono dai potenziali di fibrillazione per l'inizio negativo

Attività spontanea patologica

Nel muscolo normale, al di fuori della placca motoria non si registrano attività elettriche; se queste sono presenti hanno sempre un significato patologico. Si distinguono:

  • POTENZIALI DI FIBRILLAZIONE: difasici, di breve durata ma con inizio sempre positivo. Scaricano ritmicamente ed hanno la stessa morfologia dei potenziali attivati volontariamente (in regione di placca non si distinguono)
  • POTENZIALI POSITIVI: compaiono spontaneamente o in conseguenza dell'inserzione dell'elettrodo, sono imputabili a una singola fibra muscolare la cui membrana è stata danneggiata. Il danno causa una prolungata depolarizzazione: abbiamo una iniziale positività seguita sa un'onda negativa prolungata.
  • Questi potenziali hanno un caratteristico aspetto a "dente di sega" e durano dai 10 ai 30 msec.

    Sia i potenziali di fibrillazione che quelli positivi hanno origine da fibre muscolari private della innervazione, si ritrovano quindi sia in neuropatie che in miopatie (prima compaiono nei muscoli prossimali)

Altre attività patologiche sono:

  • POTENZIALI DI FASCICOLAZIONE: derivano dalla scarica spontanea di un gruppo di fibre innervate dallo stesso motoneurone, si verificano nelle malattie del motoneurone inferiore ma anche in soggetti normali
  • SCARICHE MIOTONICHE: scariche di potenziali con un andamento in crescendo-decrescendo sia della frequenza che dell'ampiezza e compaiono al termine di una contrazione volontaria o spontaneamente
  • SCARICHE RIPETITIVE COMPLESSE: scarica sincrona di un gruppo di fibre guidate da una sola fibra fibrillante che funge da pacemaker
  • SCARICHE MIOCHIMICHE: sono un correlato elettromiografico delle miochimie, delle fini contrazioni muscolari vermicolare, hanno origine ectopica da fibre demielinizzate, non sono influenzate da un movimento volontario e persistono anche nel sonno (es: sono facciali nei soggetti con sclerosi multipla)
  • SCARICHE NEUROMIOTONICHE: ad elevata frequenza ed associate a forme di attività muscolare continua
  • SCARICHE DA CRAMPI: sono possibili anche in soggetti normali a seguito di contrazioni muscolari eccessivamente intense o effettuate con muscolo accorciato (spesso in gravidanza o in condizioni di deplezione di sali)

Potenziali di unità motoria (PUM)

Sono i potenziali d'azione muscolare, dovuti alla sommazione temporo-spaziale dei potenziali delle fibre muscolari appartenenti ad una singola unità motoria

La loro AMPIEZZA PICCO-A-PICCO, cioè la distanza tra la più ampia deflessione negativa e la più ampia deflessione positiva, varia notevolmente

Sono le fibre più vicine alla superficie registrante quelle che contribuiscono maggiormente alla genesi di questi potenziali; importanti sono anche la densità delle fibre, il loro diametro e la sincronia di scarica

La durata del potenziale è l'intervallo di tempo tra l'inizio della prima deflessione e il ritorno alla linea isoelettrica e dipende dalla dispersione delle placche motorie, la differente velocità di conduzione delle fibre, dal muscolo e dall'età del soggetto (di norma 5-15 msec)

Potenziali di unità motoria (PUM)

La forma dei potenziali è definita dal numero di fasi, di solito essi hanno forma trifasica o difasica, ma ve ne sono anche polifasici (più di 4 fasi); questi ultimi sono rari (meno del 12%) e un loro aumento indica la presenza di patologie

Il TIPO DI RECLUTAMENTO delle unità motorie varia in funzione dell'entità della contrazione volontaria effettuata:

  • a SFORZO LIEVE le unità motorie vengono attivate ad una frequenza di 5-10 al secondo, per prime vengono attivate le unità a bassa soglia ed i potenziali sono distinguibili nettamente l'uno dall'altro
  • a SFORZO MEDIO sono distinguibili solo i potenziali più ampi
  • a SFORZO MASSIMALE i singoli potenziali non sono più distinguibili ed abbiamo un tracciato "interferenziale"

I potenziali registrati spaziano da 50 a 20 µV e le frequenze di attività dai 7 ai 20 Hz a seconda del muscolo considerato

Se il numero di attività motorie attivabili è ridotto patologicamente a causa di lesioni neurogene, le unità superstiti scaricano a frequenze abnormemente elevate

La trasmissione del segnale dalle fibre nervose motorie al muscolo avviene a livello della GIUNZIONE NEUROMUSCOLARE, che solitamente è centrata nel muscolo, nella cosiddetta REGIONE MOTORIA

Il muscolo, allora, funziona come un'unica fibra e si depolarizza nella sua parte centrale: se applico un elettrodo nella parte interna del muscolo e uno sul tendine otterrò un'onda che testimonia che la depolarizzazione è arrivata al muscolo

La risposta si chiama CMAP, compound muscle action potential, ed è la sommatoria algebrica dei MUAP, ossia la somma dei potenziali d'azione generati dalle singole fibre muscolari di unità motoria

Per completare l'analisi elettromiografica si deve, infine, misurare la VELOCITA' DI CONDUZIONE NERVOSA: a tale scopo si applica uno stimolo elettrico ad un nervo periferico del braccio o della gamba e si misura il TEMPO che intercorre tra lo stimolo somministrato e la contrazione del muscolo innervato da quel particolare nervo

Si stimola il nervo in due punti distanti, ne calcolo la distanza e così ricavo la velocità con cui il nervo conduce lo stimolo

In condizioni normali questa velocità è di 50 m/s ma risulta ridotta nelle neuropatie (es: sindrome del tunnel carpale)

Per quanto riguarda la PROCEDURA: si applica una breve stimolazione elettrica al nervo e si registra l'attivita elettrica in vari punti lungo il decorso sotto pelle dello stesso nervo

Applico elettrodi a disco sulla pelle e la risposta viene visualizzata sul monitor (es: nel tunnel stimolo il nervo mediano all'altezza del gomito e sopra l'articolazione della mano e registro la risposta di contrazione dei muscoli del pollice)

Applicazioni cliniche EMG

la scelta dei muscoli dipende da un'attenta valutazione clinica, non vanno esplorati i muscoli severamente atrofici e le eventuali indagini istologiche con prelievo bioptico non si fanno su muscoli sottoposti di recente ad EMG

Le alterazioni EMG possono essere distinte in due grandi categorie: NEUROGENE E MIOGENE.

Nel primo caso possiamo avere delle lesioni con TOTALE INTERRUZIONE ASSONALE (es: sezione acuta traumatica) o con PARZIALE INTERRUZIONE ASSONALE; qui l'EMG evidenzia sia segni di denervazione, sotto forma di potenziali di fibrillazione e/o positivi, sia segnali di reinnervazione (aumento di durata ed ampiezza dei PUM)

Terzo tipo di lesione neurogena è quella DEMIELINIZZANTE, il cui quadro EMG, però, risulta poco espressivo (lo sarà la neuronografia)

Applicazioni cliniche EMG

Nelle lesioni MIOGENE, o MIOPATIE, si modifica il potenziale di unità motoria che risulta di breve durata, bassa ampiezza e forma complessa

In questi casi il numero delle fibre si riduce e varia anche il loro diametro, con conseguente dispersione temporale delle componenti del potenziale

Elettromiografia di singola fibra

Sono registrazioni extracellulari dei potenziali di singole fibre muscolari attivate a minima contrazione volontaria

Lo JITTER è la variabilità dell'intervallo di tempo che intercorre tra i potenziali di due fibre muscolari della stessa unità motoria (20-50 µs) ed è un parametro correlato alla stabilità della placca motoria

Alterazioni della trasmissione neuromuscolare provocano un aumento dello jitter

Elettroneurografia

Si occupa della valutazione funzionale dei tronchi nervosi attraverso la stimolazione elettrica e la registrazione di superficie

Misura la capacità nei NERVI MOTORI di trasmettere comandi ai vari muscoli, nei NERVI SENSITIVI di trasmettere informazioni di senso dai recettori periferici ai centri midollari

C'e quindi una stimolazione elettrica delle fibre nervose periferiche, sia dei segmenti distali (ENG motoria e sensitiva) che di quelli prossimali (riflesso H, onda F, riflesso di ammiccamento)

ELETTRONEUROGRAFIA MOTORIA: effettuata la prima volta da Helmholtz. Le fibre motorie vengono stimolate almeno in due punti e le risposte sono registrate in un punto del muscolo innervato

Lo stimolo è rettangolare (anodo posto prossimalmente a catodo) e di intensità sovramassimale (30% in più di quella che determina risposta massimale); la registrazione avviene con elettrodi di superficie

Elettroneurografia

Ottengo un potenziale difasico ad inizio negativo del quale considero l'ampiezza (picco-a-picco), che riflette il numero di fibre attivate, la durata, indice della sincronia di attivazione, e la latenza

La velocità delle fibre nervose periferiche diminuisce con il diminuire della temperatura (1,2-2,4 m/sec/1°C)

ELETTRONEUROGRAFIA SENSITIVA: primo a registrare potenziali di nervo prettamente sensitivi fu Dawson; questo studio può essere effettuato secondo due tecniche: ORTODROMICA E ANTIDROMICA

Nel primo caso il nervo viene stimolato distalmente e il potenziale evocato registrato prossimalmente (con elettrodi ad anello posti attorno alle dita o con ago-elettrodi), viceversa nella tecnica antidromica

Applicazioni cliniche

L'ENG trova utile applicazione in tutte le forme di deficit periferico di forza o di sensibilità, per l'interessamento del nervo, dei plessi, o delle radici, oppure per l'interessamento in maniera diffusa e sistemica del nervo, come nelle POLINEUROPATIE

Le velocità di conduzione dei nervi dipendono dal grado di mielinizzazione e dal diametro degli assoni (da 40 a 80 m/s), è maggiore nei nervi dell'arto superiore e negli adulti rispetto ai neonati

I principali INDICI DI SOFFERENZA NERVOSA periferica sono: riduzione di ampiezza delle riposte evocate e rallentamento della velocità di conduzione

L'indagine elettroneurografica fornisce gli strumenti per classificare le polineuropatie, che vengono distinte in: ASSONALI e DEMIELINIZZANTI

Il DANNO ASSONALE comporta una diminuzione dell'ampiezza dei potenziali d'azione, mentre il DANNO DELLA GUAINA MIELINICA si manifesta con un aumento del tempo di conduzione, per cui abbiamo un rallentamento della velocità senza variazioni sull'ampiezza dei potenziali.

Potenziali evocati

Per mezzo dei potenziali evocati si studiano le risposte del SNC ad uno stimolo sensoriale, analizzando le vie nervose che dalla periferia portano le informazioni verso il cervello Non sono esami invasivi (a parte quando cui si usano ago-elettrodi) e non producono effetti collaterali, vengono registrati come EEG con elettrodi di superficie posizionati sulla testa. Ma l'EEG descrive l'attività elettrica cerebrale di base, mentre i potenziali evocati sono una reazione elettrica a determinati stimoli sensitivi: essi hanno, perciò, un voltaggio basso e sono mascherati dall'EEG, per cui dovrò filtrare il loro segnale ed estrapolarlo dal tracciato dell'EEG. I POTENZIALI EVOCATI, quindi, sono segnali bioelettrici generati in risposta a stimoli sensoriali che causano una depolarizzazione simultanea si raggruppamenti di neuroni. Hanno bassa ampiezza ma sono "tempo correlati" con lo stimolo, ossia l'attivazione della popolazione neuronale avviene sempre dopo un intervallo costante di tempo dallo stesso. La registrazione dei potenziali evocati documenta le presenza di lesioni clinicamente dubbie o silenti, delle quali suggerisce anche la precisa sede anatomica: è utile in quei soggetti che non sono in grado di collaborare al consueto esame neurologico (es: anestetizzati o in coma).

In relazione all'organo sensoriale stimolato si ottengono:

  • POTENZIALI EVOCATI VISIVI (PEV): Si studiano il nervo ottico e la corteccia con elettrodi posizionati sullo scalpo nella regione occipitale. Si utilizzano stimoli che provocano variazioni di luminanza, nei "PEV da FLASH", o di contrasto, nei "PEV da PATTERN", a livello della retina. I PEV da flash sono generati da una lampada stroboscopica, quelli da pattern utilizzano invece uno stimolo "PATTERN REVERSAL" in cui gli elementi di un modello si invertono fra loro: il modello più usato è quello di una scacchiera. La stimolazione viene effettuata ad occhi aperti, stimolando un occhio per volta ( spesso si usano occhiali speciali per stimolare solo l'occhio che ci interessa). L'interpretazione clinica dei PEV è basato sul valore della latenza della componente P100, l'utilità risiede nella possibilità di documentare l'esistenza di una patologia in atto o pregressa nel nervo ottico, anche in assenza di alterazioni neuroftalmologiche
  • POTENZIALI EVOCATI ACUSTICI (PEA): registrati in risposta ad un improvviso stimolo acustico ("click"), della durata di 100 µs, in somministrazione monoauricolare
  • Gli elettrodi sono posti al vertice della teca cranica e la risposta è costituita da una successione di componenti precoci, medie e tardive

    Nella pratica clinica si fa riferimento alle componenti precoci che costituiscono il PEA TRONCOENCEFALICO, costituito dal succedersi di sette onde designate dai numeri romani, con ampiezza inferiore a 1 µV e generate dall'attivazione di strutture delle vie ipsilaterali all'orecchio stimolato

    Nell'interpretazione clinica dei PEA ci si riferisce di solito alle componenti I, III e V per la loro maggiore stabilità nel soggetto normale: valuto la differenza di latenza fra queste onde ed i rapporti fra le loro ampiezze

    L'impiego dei PEA troncoencefalici è utile nel differenziare i comi da cause tossiche e metaboliche da quelli dovuti a danno troncoencefalico bulbopontino, nonché nella diagnosi di morte cerebrale

  • POTENZIALI EVOCATI SOMATOSENSORIALI (PES): sono risposte evocate dalla stimolazione sia di nervi periferici che delle terminazioni meccaniche o termodolorifiche
  • I nervi più frequentemente stimolati sono il NERVO MEDIANO/ULNARE per gli arti superiori e quello TIBIALE per gli arti inferiori

    L'esame si svolge posizionando degli elettrodi sullo scalpo ed in punti precisi lungo il decorso dei nervi periferici (punto di Erb, nell'angolo interno della fossa sopraclavicolare, e a livello delle vertebre cervicali), stimolando poi con impulsi elettrici al polso o alla caviglia

    Il valore dell'ampiezza delle varie componenti dei PES è caratterizzato da una grande variabilità intra- ed interindividuale, per cui la loro applicabilità clinica risulta limitata (spesso usati nella diagnosi di morte cerebrale)

  • POTENZIALI EVOCATI MOTORI (PEM): permettono di studiare la via che conduce lo stimolo che nasce nella corteccia cerebrale motoria e che attraverso il midollo spinale raggiunge i neuroni motori e quindi i muscoli
  • Due tipi di stimolazione vengono utilizzati per attivare con modalità non invasive le vie motorie a livello cerebrale e spinale: stimolatori ELETTRICI che erogano singoli impulsi di breve durata ed elevato voltaggio, stimolatori MAGNETICI che sfruttano le correnti indotte da campi magnetici transitori (fino a 2 Tesla)

    La metodica di stimolazione magnetica è quella comunemente utilizzata nella pratica clinica per la rapidità di esecuzione e l'assenza di sensazioni nocicettive

    La differenza tra la latenza delle risposte evocate nello stesso muscolo dalla stimolazione corticale e radicolare rappresenta una stima indiretta del tempo necessario per la conduzione degli impulsi dalla corteccia motoria ai motoneuroni spinali

    Questo viene detto TEMPO DI CONDUZIONE CENTRALE MOTORIA ed è il parametro maggiormente utilizzato nella pratica clinica

    La valutazione dei PEM tramite attivazione della via corticospinale, a seguito della stimolazione elettrica o magnetica in corrispondenza del cuoio capelluto, rivela la presenza di lesioni lungo le vie nervose motorie del SNC

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