Lucrare de licenţă- fundamentare teoritică-

I. Introducere

I.1.Scurt istoric al descoperirii corpului calos Încă din perioada antică, Aristotel, Eristratus, Hipocrate şi alţi savanţi greci care au studiat anatomic creiere de animale şi oameni, au făcut referire la o aşa numită dublură a creierului, observând astfel că acesta are o structură bipartită. Primele atestări ale existenţei corpului calos în creierul de mamifer au apărut încă din secolul II î.Chr, când Galen, în urma disecţiilor efectuate pe creierul de vită observă prezenţa unei mase de substanţă albă în interiorul emisferelor cerebrale. El o numeşte corp calos şi o descrie ca formând cea mai mare parte a substanţei albe a emisferelor cerebrale. Deşi rudimentară, şi fără a face referire la funcţii, descrierea lui Galen despre corpul calos rămâne singura pentru mai bine de un mileniu. Abia în Renaştere, anatomistul Andreas Versalius face prima descriere anatomică a corpului calos la om, precum şi a funcţiilor acestuia, în cartea “De Humani Corporis Fabrica”(1543, tradusa de Clarke si O’Malley in 1968). Pentru Versalius, corpul calos avea un rol pur mecanic: conectează cele două emisfere, „asigură deschiderea celor două cavităţi ventriculare şi susţine fornixul” (Clarke & O΄ Malley, 1968, p.578, citat din Harris, 1995)¹ Următorul pas important în studierea corpului calos este făcut în Renaşterea târzie, de către biologul italian Mercello Malpighi, care realizează prima analiză a ţesutului la microscop. El observă că substanţa albă este alcătuită din fibre care pot traversa creierul de la trunchiul cerebral la cortex, unde sunt înglobate „ ca rădăcinile unei plante”(Malpighi, 1664/1665, citat din Harris, 1995)² În cartea sa „ Cerebri Anatome”, medicul englez Thomas Willis descrie creierul ca fiind alcătuit dintr-o „emisferă dubla”(„double hemiphere”) şi dintr-o „substanţă dublă”(„double substance”), cele două emisfere întâlnindu-se în anumite regiuni „fieprintr-o contiguitate sau prin procese împărtaşite” astfel că „ fiecare impresie venită pe o cale sau alta devine una şi aceeaşi”. El descrie corpul calos înpreună cu decusaţia optică şi corpul striatumlui şi îi atribuie un rol de comunicare, prin el „traversând spiritele animalelor de la o emisferă a creierului la cealată şi întorcându-se înapoi”³ .

Citat original: „.. preserved the patency of the ventricular cavities and supported the fornix”(Clarke & O΄ Malley, 1968, p.578, citat din Harris, 1995, p.6)² Citat original: „ ...like the roots of a plant...” – Malpighi, 1664/1665, tradus de Clarke & O΄ Malley, 1968, p.580, citat din Harris, 1995, p.7).³ Cartea lui Thomas Willis „Cerebri Anatome” a fost publicată în limba latină în 1664, fiind tradusă în limba engleză în 1681 de Samuel Pordage sub titlul de „ Anatomy of the Brain and Nerves”. Citate originale: „ [with the hemispheres joined together in several places]... either by contiguity, or by processes setforth [so that] every impression coming this or that way, become still one and the same” „ [Within the brain substance]...may be observed many white parallel lines, which cut the partition of the brain in right angles, as if they were certain tracts or footsteps, in which the animal Spirits, travel from one hemisphere of the brain to the other, and return back again” (Willis, 1664/1681, p. 61, citat din Harris, 1995, pp. 7,8).

1

La fel ca şi Galen sau Malpighi, Willis făcea referire la corpul calos ca la întreaga substanţă albă a creierului, şi ar fi fost aprobat de contemporanul său , anatomistul danez Nicalaus Steno care scria:„ Corpul calos, aşa cum este utilizat în mod frecvent, reprezintă sunstanţa albă a creierului, care poate fi observată când cele două părţi [emisfere] laterale sunt separate” (Steno, 1665/1669, p. 138, citat din Harris, 1995, p.8)¹. Atribuind funcţii senzoriale şi cognitive ţesutului nervos, Willis îl urmează pe filosoful şi omul de ştiinţă francez Pierre Gassendi, mai degrabă decât pe Decartes, la a cărui doctrină ventriculară a aderat iniţial. Astfel, el atribuie corpului striat sinţurile comune („sensus communis”), cortexului cerebral memoria, iar corpului calos imaginaţia. Asemănător, Giovanni Maria Lancisi propune o analiză a funcţiilor corpului calos:„ Nu trebuie să ne gândim la el [corpul calos] ca la un depozit în care sunt înmagazinate mişcările structurilor, trebuie să vedem în el locul în care se află sufletul, cu imaginile, intenţiile şi judecăţile”² La sfârşitul secolului XVIII, anatomistul şi medicul francez Félix Vicq d΄ Azyr s-a apropiat şi mai mult de perspectiva modernă în studiul corpului calos. El a fost printre primii care a folosit termenul de comunicare, când se referea la comisuri: „...comisurile au rolul de a stabili o comunicare între diferite părţi ale creierului, exact aşa cum nervii fac legătura între diferite organe şi creierul însuşi”³ Contribuţia lui Paul Emil Flechsig la studiul corpului calos a fost dublă. În primul rând el a propus o „lege generală” conform căreia proiecţiile calosale conectează ariile de asociaţie, dar nu şi pe cele primare”(Flechsig, 1901, citat din Harris, 1995, p.12). În al doilea rând, în urma cercetărilor asupra mielogenezei, histologul german a arătat că fibrele nervoase din anumite regiuni ale sistemului nervos sunt mielinizate în diferite stagii de dezvoltare(Nielsen, 1963, citat din Harris, 1995, p.12). La începutul secolului XX, Santiago Ramon y Cajal scria: „Dispoziţia bilaterală a centrilor perceptuali şi unilateralitatea memoriei justifică corpul calos”4, iar Mingazzini considera acestă structură esenţială pentru integrarea sau armonizarea gândurilor şi ideilor. Cu siguranţă, începând cu secolul XX , metodele anatomice si fiziologice din ce în ce mai sofisticate au permis obţinerea unor informaţii din ce în ce mai sigure despre dezvoltare, structura şi funcţiile corpului calos, însă au rămas şi multe întrebări fără răspuns.

4¹ Citat original: „ The corpus callosum, according to common usage, means the white substance of the brain that is senn when the two lateral parts are separated” (Steno, 1665/1669, p.138. citat din Harris, 1995, p.8).² Citat original : „... we must not think of it as merely a storehouse for receiving the movements for structures: we must locate in it the seat of the soul, which imagines, deliberates, and judges.” (Lancisi, 1712; citat în Neuburger, 1897/1981, p.50; în textul de faţă citat din Harris, 1995, p.9). ³Citat original: „...the commissures are intended to establish symapathetic communications between thw different parts of the brain, just as the nerves do between the different organs and the brain itself...”(citat în Clarke & O΄Malley, 1968, p.592, citat în textul de faţă din Harris, 1995, p.9) 4Citat original: „ The bilateral disposition of the perceptual centers, and the unilaterality of memory , justifies in our opinion the corpus callosum”(Ramòn y Cajal, 1909/1911, citat din Harris, 1995, p.12).

2

I.2. Evoluţia filogenetică şi ontogenetică a corpului calos Dezvoltare filogenetică la vertebrate se caracterizează printre altele printr-o creştere a numărului de neuroni din sistemul nervos central precum şi a complexităţii proceselor sinaptice nemielinizate. O serie de tracturi axonale majore ale vertebratelor au apărut în filogeneză fără a avea precursori. Un exemplu tipic este corpul calos pe care îl întâlnim doar la mamiferele placentare. Printre primii care au sesizat acest lucru a fost biologul britanic Richard Owen, care în 1836 raporta absenţa corpului calos în creierul ursului marsupial, acesta având în schimb comisura hipocampică bine dezvoltată. Observând acestea, Owen a considerat corpul calos drept o structură caracteristică mamiferelor placentare, care a apărut în evoluţie fără să fi avut un antecedent la speciile inferioare. Acest fapt este neaşteptat, luând în considerare conceptul darwinian de evoluţie ca o acumulare graduală de schimbări „minore”. Chiar şi Huxley, un adept al gradualismului, a admis în 1863 că originea corpului calos reprezintă un salt major în evoluţie (citat în Aboitiz, 2003). În 1865, la 30 de ani de la observaţiile lui Owen, Flower punea semnul de egalitate între corpul calos de la mamiferele placentare şi comisura dorsală de la marsupiale, considerându-le două structuri omoloage. El şi-a argumentat afirmaţia prin faptul că cele două structuri conţin fibre ce conectează regiunea anterioară a emisferelor cerebrale. Punerea semnului de egalitate între comisura dorsală de la marsupiale şi corpul calos de la mamifere şi faptul că structura calosală poate fi întâlnită la reptile şi chiar la alte vertebrate inferioare sunt afirmaţii puternic discreditate de rezultatele ştiinţifice de mai târziu(Smith, 1910; citat în Aboitiz, 2003). Dacă la reptile, hărţile senzoriale sunt organizate topografic la nivelul mezencefalului şi sunt conectate prin comisura tectală, cea hipocampică şi anterioară fiind slab dezvoltate (Ten Donkelaar, 1998; citat în Aboitiz, 2003), la mamifere, organizarea topografică a reprezentărilor senzoriale are loc într-un neocortex multilaminar, ceea ce coincide cu un sistem comisural bine dezvoltat la monotreme, marsupiale şi placentare (Aboitiz, 1999, 2001). Luând în considerare corespondenţa dintre apariţia reprezentării topografice în cortexul cerebral şi cea a fibrelor interemisferice, se poate considera că apariţia corpului calos la mamifere este relaţionată cu nevoia de a integra cele două hemireprezentări topografice ale suprafeţei senzoriale la nivelul liniei mediane(Aboitiz, 1998). La marsupiale şi monotreme există două căi prin care fibrele axonale străbat linia mediană şi unesc cele două emisfere: comisura anterioară şi comisura hipocampică. Acestea prezintă însă un dezavantaj major: poziţia lor ventrală faţă de cortex obligă fibrele axonale să parcurgă o distanţă destul de mare până în regiunea ţintă contralaterală, ceea ce produce o întârziere în comunicarea interemisferică. La mamiferele placentare, evoluţia a asigurat o comunicare interemisferică mai eficientă prin apariţia corpului calos. Situat dorsal faţă de cele două comisuri existente şi la mamiferele inferioare, el are o poziţie strategică, adiacentă cortexului, ceea ce minimizează timpul de transmisie interemisferică (Aboitiz, 2003). Corpul calos a fost considerat în literatura de specialitate un „puzzle evolutiv”(Aboitiz, 2003), apariţia lui avându-şi originea în mutaţiile de la nivelul genomului, iar dezvoltarea fiind legată de cooperarea produselor mai multor gene(Whalsten, 1982, citat în Silver 1983).

3

Se pune deci întrebarea: care sunt evenimentele critice de dezvoltare care s-au modificat în timpul evoluţiei şi care au permis apariţia corpului calos? Corpul calos este un tract de proiecţii neuronale. Majoritatea proiecţiilor par sa fie organizate pe căi preexistente – rute neuronale principale care ghideză traseul axonilor în dezvoltare. Luând în considerare descoperiri embriologice recente, s-a propus următorul răspuns la întrebarea de mai sus: modificări critice de dezvoltare care au susţinut evoluţia corpului calos au inclus achiziţionarea unor căi preexistente care sa ghideze drumul parcurs de axoni în dezvoltare (Silver, 1983). Dar, studii foarte tipurii au arătat că folosirea căilor preexistente este o modalitate de evoluţie filogenetică şi ontogenetică comună pentru majoritatea tracturilor axonale, aşa cum poate fi observat în dezvoltarea tracturilor corticospinale(Towe, 1973; citat în Silver, 1983), a coloanelor dorsale(Norton, 1969/1970; citat în Silver, 1983), sau a comisurii anterioare(Silver, 1982). Atunci care este inovaţia evolutivă ca ne face să considerăm corpul calos drept un salt în filogeneză? În 1939, Abbie considera corpul calos ca avându-şi originea ontogenetică şi filogenetică în comisura hipocampică, desprinzându-se de aceasta şi luând o poziţie dorsală. Studiile embriologice recente au arătat că structura calosală se dezvoltă independent de comisurile primare, pe căi preexistente noi. Un prim pas în formarea corpului calos este fuziunea celor doua emisfere la nivelul liniei mediane rostrale, regiune care secţionată chirurgical în ziua embrionară 15/16 determină blocarea formării corpului calos. Această operaţie nu are însă acelaşi efect asupra altor comisuri cum este cea anterioară sau hipocampică (Silver &Wahlsten, 1982). Mai mult decât atât, Silver şi Wahlsten au examinat histologic sectiuni de creire ale embrionilor marsupiali(oposum). Ei au observat că în ziua embrionară 18, comisura anterioară este bine dezvoltată, dar cele două emisfere nu s-au intersectat încă pe linia mediană. Cele două emisfere cerebrale rămân separate pe tot parcursul vieţii la marsupiale şi nu fuzionează niciodată în partea mediană rostrală (Silver & Wahlsten, 1982). Independenţa genetică a corpului calos a fost de asemenea demonstrată prin studiile lui Wahlsten, care a observat ca aceste comisuri au dimensiuni normale la soarecii mutanzi care nu au corp calos ( Wahlsten, 1982). Există dovezi empirice că un proces fundamental în formarea corpului calos este acumularea unei populaţii de celule imature la extremitatea mediană a emisferelor, şi formarea de către acesteia a unui pod, care reprezintă un suport pentru axonii ce traversează linia mediană în emisfera contralaterală(Silver, 1982). Vom detalia această structură când vom vorbi mai pe larg despre ontogeneza corpului calos. Este important de menţionat aici că formarea podului subcalosal nu are loc şi la mamiferele marsupiale (Silver & Wahlsten, 1982). Şcenariul evolutiv propus de Silver în 1983 a fost următorul: un număr mic de schimbări genomice critice au permis unui grup de celule să formeze podul interemisferic. Acesta a oferit o cale preexistentă de ghidaj pentru axoni, iar axonii care au profitat de această cale disponibilă au devenit corpul calos. Odată ce această pod interemisferic a devenit o caracteristică constantă a ontogenezei mamiferelor placentare, dezvoltarea corpului calos are loc într-o manieră tipică. Podul subcalosal pare să fie inovaţia evoluţiei, critică pentru formarea corpului calos. Însă pentru a avea un CC funcţional nu este suficient să creezi o noua cale

4

preexistentă care să traverseze cele două emisfere. Axonii trebuiesc dirijaţi spre acestă cale, iar mai târziu trebuie să găsescă regiunile ţintă şi să formeze sinapsele adecvate. Ce anume generează toate aceste schimbări cordonate în dezvoltare, necesare pentru a face din CC o structură funcţională? Răspunsul îl vom da în cele ce urmează , în timp ce vom detalia ontogeneza corpului calos. Dezvoltarea ontogenetică a corpului calos este precedată de cea a comisurii anterioare şi hipocampice, iar toate cele trei comisuri se dezvoltă dintr-o structură primitivă comună, numită lamina terminalis(Loeser & Alvord, 1968; Rakic & Yakovlev, 1968, citaţi în Lassonde & Sauerwein, 2003). În a 12-a săptămână gestaţionară fibrele calosale migrează spre regiunea liniei mediane şi o travesează, ajungând în emisfera contralaterală. Până în a doua săpatămână gestaţionară, cele patru subdiviziuni ale corpululi calos sunt deja formate Formarea corpului calos este strâns legată de o serie de mecanisme, care susţin ghidarea axonilor calosali spre linia mediană, traversarea acesteia şi găsirea regiunii contralaterale ţintă. Un prim pas în formarea corpululi calos este, după cum am anticipat anterior, fuziunea celor două emisfere cerebrale la nivelul liniei mediane rostrale pana la lamina terminalis, axonii calosali timpurii travesând linia mediană spre emisfera contralaterală prin acest punct de fuziune (Silver & Wahlsten, 1982). De asemenea, un proces esenţial în dezvoltarea corpului calos este considerat formarea a trei populaţii de celule gliale în regiunea liniei mediane. Începând cu ziua embrionară 15, la şoarece, o populaţie de celule non-neuronale migrează din zona subventriculară şi se acumulează pe ambele parţi ale punctului de fuziune interemisferic formând în ziua embrionară 16 un pod celular care uneşte cele două emisfere. Întrucât aceste celule nu exprimă GFAP(glial fibrilary acidic protein – proteină glială fibrilară acidă) şi nu au caracteristicile morfologice ale celulelor gliale mature, ele au fost considerate gliblaşti, iar structura a fost numită “pod glial” (“glial sling” - Silver, 1982, 1983). Podul glial este o structură embrionară tranzitorie, care dispare imediat după naştere şi pare să reprezinte ghidajul cel mai timpuriu pentru axonii care vor conecta cele două emisfere. În ziua embrionară 17, mănunchiuri de axoni ating marginea emisferelor şi încep să traveseze suprafaţa podului glial. Rolul podului glial în ghidajul axonal a fost pus în evidenţă prin două tipuri de experimente. În primul rand, ablaţia podului glial în perioada prenatală a rezultat în agenezie de corp calos (Silver, 1982; Kats, 1983); în al doilea rand, la şoarecii cu agenezie de corp calos, cărora li s-a implantat pe linia mediană o membrană prevăzută cu celule gliale, în perioada prenatală, s-a observat că axoni calosali traversau linia mediană, doar în regiunile în care implantul dispunea de celule gliale (Silver & Ogawa, 1983). Ipoteza “podului glial”, ca substrat pentru axonii calosali în dezvoltare, este prezentă în literatura de specialitate de mai bine de două decenii. La începutul anilor ΄80 studierea acestei structuri a fost limitată de numărul insuficient de marcheri celulari disponibili, necesari pentru o analiză morfologică şi funcţională corectă, microscopia electronică fiind singura metodă de cercetare disponobilă. Începând cu anii 2000, studiile iniţiate de Linda Richards şi colaboratorii ei, în care s-a folosit tehici imunohistochimice şi electrofiziologice moderne, au adus informaţii suplimentare şi au determinat o mai bună înţelegere a acestei structuri. Astfel, s-a arătat

5

că celulele care formează podul interemisferic înglobează marcheri neuronali (NeuN, TUJ1) şi prezintă caracteristici electrifiziologice ale neuronilor imaturi. De asemenea, folosind imunohistochimia cu bromodeoxiuridină (marker inglobat în celule în faza S, care pune în evidenţă celule noi proliferate în creier), s-a demonstrat că celulele care formează podul subcalosal sunt produse permanent în zona subventriculară, chiar şi în ziua post-natală 3, iar o parte din acestea sunt proliferate chiar în structura propriu-zisă (Richards, 2003). Conform teoriei din anii ΄80, podul glial este o structură tranzitorie, care îşi reduce dimensiunile în jurul zilei post-natele 5 şi dispare în jurul zilei post-natale 10, acestă dispariţie fiind legată de un proces necunoscut de moarte celulară şi de iniţierea endocitozei mediată de macrophage (Hankin, 1988). Într-un studiu recent, în care s-a folosit protocolul de coloraţie TUNEL, prin care sunt puse în evidenţă celulele în apoptoză, s-a arătat că puţine celule din podul interemisferic mor în perioada post-natală. Acestă desoperire a dus la formularea ipotezei alternative ca dispariţia podului subcalosal nu se datorează morţii celulare, dar migrării celulelor în regiuni adiacente liniei mediane(Richards, 2003). La baza ipotezei rolului jucat de podul interemisferic în ghidajul axonal calosal stătea faptul că acestă structură se formează înainte ca axonii să traverseze linia mediană ( Foeter & Jones, 1985). În mod surprinzător, experimentele recente au arătat că axonii pionieri ai corpului calos încep sa traverseze linia mediană în ziua embrionară E15 (Rash & Richards,2001) înainte ca podul interemisferic să se formeze (E17, Silver, 1982). Toate aceste informaţii ne indică faptul că podul interemisferic, apărut la nivelul liniei mediane în perioada prenatală, reprezintă o cale migratorie pentru neuronii din regiunea rostrală a prozencefalului, dar nu este folosit ca şi cale peexistentă de axonii pioniei ai corpului calos. Astfel, podul subcalosal are şi alte functii, indepente de cea a ghidării axonale calosale. Care sunt aceste funcţii suplimentare? Este o întrebare care rămîne încă deschisă. Am afirmat anterior că formarea corpului calos este dependentă de prezenţa a trei populaţii de celule prezente la nivelul liniei mediane în perioada prenatală. Pe una din ele am detaliat-o deja anterior şi am putut vedea că studiile recente au transformat-o dintr-o structură cu funcţii bine definite în formarea corpului calos, într-o structură destul de incertă. O populaţie de celule se diferenţiază în regiunea dorsomedială a ventriculilor şi trimit proiecţii radiale lungi înspre linia mediană (E14). Aceste procese radiale fuziuneză într-o structură situată imediat ventral faţă de regiunea unde se va forma corpul calos, numită în literature de specialitate “glial wedge” . Cealaltă populaţie de celule gliale provine tot din zona ventriculară laterală şi se formează imediat dorsal faţă de corpul calos, în indusium griseum. Ambele structuri gliale ghidează axonii calosali spre linia mediană printr-un mecanism molecular de chemorespingere (chemorpelant mecanism) mediat de interacţiunea proteinelor Slit(ligand) – rounabout (Robo, receptor). Astfel, populaţia de celule wedge şi cea din indusium griseum, exprimând Slit2, au un efect de respingere asupra axonilor care vin din neocortex spre linia mediană şi care exprimă Robo1 şi Robo2, obligându-i să nu parcurgă alt traseu înafară de cel ce străbate transversal linia mediană (Kidd et al., 1998a,b ; 1999; Richards, 2001). Când aceste structuri gliale lipsesc, axonii nu traversează linia mediană ci se extind în mod aberant în septum (Richards, 2001).

6

Un alt mecanism prin care axonii localizează regiunea target este acela de a parcurge traseul până la zona ţintă de-alungul altor axoni care au parcurs anterior acelaşi traseu, numiţi axoni pionieri. Axonii pionieri sunt primii axoni care străbat o traiectorie specifică, iar axonii care se dezvoltă mai târziu îi urmează, fasciculând pe traseu parcurs de aceştia anterior. Rolul axonilor pionieri în ghidajul axonilor dezvoltaţi mai târziu spre targhetul ţintă a fost pus în evidenţă prin studiile de ablaţie experimentală a acestora la insecte(cosaş), peşti şi mamifere. Studiile de acest gen au arătat că în absenţa axonilor pionieri, axonii dezvoltaţi mai târziu nu pot găsi traseul corect pe care îl au de parcurs şi să ajungă în regiunea ţintă(Richards, 2002).

Originea axonilor pionieri calosali a fost identificată în cortexul cingulat (Koester & O΄Leary, 1994; Richards & Rash, 2001), deşi unii cercetători au pus sub semnul întrebării faptul că primii axoni ai corpului calos provin din cortexul cingulat, adevărata origine fiind conform acestora neocortexul rostrolateral (Walhstein, 1998). Unii cecetători consideră că axonii pionieri calosali provin din neocortexul rostrolateral (Walhstein, 1998). Însă, ipoteza cea mai bine susţinută empiric până în prezent este aceea că primii axoni care străbat linia mediană provin din cortexul cingulat (Koester & O΄Leary, 1994; Richards & Rash, 2001). Într-un studiu realizat pe şoareci în 2001, Linda Richards a arătat că un număr substanţial de neuronii din cortexul cingulat îşi extind axonii spre linia mediană în ziua embrionară E15,5 şi pătrund în emisfera contralaterală înaintea ca axonilor neocorticali Tot în acest studiu s-a observat că neuronii cortexului cingulat trimit proiecţii axonale laterale, spre neocortexul rostrolateral, cu cel puţin o zi înainte ca axonii neuronilor neocorticali să atingă linia mediană. Aceste date experimentale au permis formularea următoarei ipoteze: atât proiecţiile cingulate mediale cât şi cele laterale reprezintă o cale preexistentă de ghidaj axonal pentru axonii care vor forma corpul calos. Proiecţiile laterale asigură axonilor neocorticali un ghidaj spre linia mediană, în timp ce proiecţiile mediale ghidează axonii în traversarea liniei mediane spre emisfera contralaterală. Ghidarea axonilor spre linia mediană şi în traversarea acesteia spre emisfera contralaterală reprezintă doar primii paşi în formarea corpului calos. Pentru dezvoltarea unor conexiuni interemisferice funcţionale, axonii, odată ajunşi în emisfera contralaterală trebuie să găsescă regiunea ţintă şi să formeze sinapse în stratul de neuroni adecvat. Există oare mecanisme care să susţină şi această etapă? Studiile iniţiate în acest sent ne dau un răspuns afirmativ. În 1991, Norris şi Kallil au arătat că odată ce au traversat linia mediană şi au pătruns în emisfera conralaterală, axonii calosali parcurg traseul spre regiunea ţintă de-a-lungul celulelor gliale radiale. De asemenea, s-a demonstrat că un posibil mecanism implicat în regionalizarea proiecţiilor axonale calosale este activitatea electrică a neuronilor (Ming, 2001), în particular activitatea electrică spontană (Hanson & Landmesser, 2004). La nivel molecular, experimentele pe şoareci knock-out au pus în evidenţă faptul că interacţiunea dintre familia de proteine Wnts şi receptorii acestora Ryk, printr-un mecanism de chemosrespingere, determină axonii calosali să se îndeparteze de linia mediană şi să se îndrepte spre regiunea ţintă (Keeble, 2006). Aceste mecanisme de ghidaj axonal, descrise anterior la rozătoare, au fost puse recent în evidenţă şi în creierul de embrion uman. În urma analizelor histologice, s-a arătat că structurile gliale mediane sunt prezente şi în crierul uman în dezvoltare, la fel ca

7

şi structuri omoloage podului subcalosal şi axoni pionieri proveniţi din cortexul cingulat . Au fost de asemenea identificate în creierul uman în dezvoltare molecule implicate în dezvoltare corpului calos, identificate iniţial la şoarece: Slit, Robo, Netrin1, DCC, Nfia, Emx1, şi GAP-43 (Richards, 2005).

Corpul calos în perioada post-natală Dezvoltarea creierului începe în perioada prenatală, prin procesele de neurogeneză, difereţiere neuronală, migrare, sinaptogeneză, etc.,şi se continuă post-natal cu procesul de pruning şi de mielinizare, având drept rezultat final formarea circuitelor neuronale, corticale şi subcorticale stabile (Rakic, 1999). Urmând un pattern de dezvoltare normală, corpul calos îşi continuă procesul de maturare şi în perioada post-natală, fiind printre ultimele regiuni cerebrale care ating o stabilitate morfologică şi funcţională. Corpul calos îşi modifică suprafaţa chiar şi la începutul perioadei adulte, mult după ce alte structuri cerebrale au atins deja pragul de maturitate(Prijol, 1993). Motivul acestei maturări tardive nu a fost încă elucidat. Se presupune că modificarea suprafeţei corpului calos până în perioada adultă este legată de procesele de mielinizare şi de creşterea a diametrului fibrelor axonale, despre care se ştie că se continuă până în adolescenţă.

I.3. Anatomia şi funcţiile corpului calos În mod tradiţional, se ştie despre corpul calos că este cea mai mare comisură de fibre nervoase mielinizate din creierul mamiferelor placentare, alcătuită din patru subunităţi, care se dezvoltă în ontogeneză dinspre anterior spre posterior în următoare ordine: genunchi, corp, şi splenium, ultima regiune formată fiind rostrumul,extremitatea anterioară a corpului calos (Hansen et al., 1993). Analizând post-mortem creiere de primate non-umane, Witelson a împărţit suprafaţa medio-sagitală a corpului calos în cinci regiuni: I. treimea anterioară, echivalenta rostrumului şi genunchiului, conţine fibre axonale originare din cortexul prefrontal, premotor şi din anumite regiuni ale cortexului motor; II. regiunea anterioară a corpului, care este formată exclusiv din fibre motorii; III. regiunea posterioară a corpului, în care ajung proiecţii somestezice şi parietale posterioare; IV. isthmul, alcătuit din proiecţii parietale posterioare şi din proiecţii temporale superioare; V. spleniumul, cu fibre ce provin din cortexul occipital şi temporal inferior (Witelson, 1989). Această perspectivă a fost cel mai larg utilizată în studiul morfometriei corpului calos, chiar şi în studiile realizate pe subiecţi umani, deşi, după cum am amintit anterior, Witelson a realizat această parcelare a corpului calos, analizând creiere de primate non-umane. Metodele imagistice avansate au permis o analiză neinvazivă a subdiviziunilor corpului calos la om. Un exemplu de studiu de acest gen a fost iniţiat de Sabin Hofer şi James Frahm în 2006. Folosind o metodă imagistică ce permite punerea în exidenţa tracturilor axonale (diffusion tensor imaging- DTI), autorii studiului au redefinit subdiviziunile corpului calos, în funcţie de originea fibrelor axonale care le formează. Astfel, ei obţin cinci subdiviziuni: I. regiune prefrontală; II.regiune premotorie, ce conţine fibre din cortexul premotor, dar şi fibre motorii adiţionale; III. regiune motorie, IV. regiune senzorială, V. parietală, temporală şi occipitală.

8

Analizând în paralel cele două perspective ale organzării interne a corpului calos, putem observa o diferenţă majoră între acestea: fibrele axonale ce provin din cortexul primar motor traversează jumătatea anterioară a corpului calos, în opinia lui Witelson, intră în jumătatea posterioară a corpului calos după Hofer şi Frahm. Această din urmă organizare a subdiviziunilor corpului calos prezintă o serie de avantaje, care au relevanţă practică atăt pentru domeniul clinic, dar şi pentru cercetare. În primul rând, această redefinire a subdiviziunilor corpului calos s-a făcut pe baza analizei creierelor umane in vivo, iar în al doilea rând ea constituie o reprezentare mai simplă a structurii interne a corpului calos, urmând fidel topografia fibrelor axonale care îl formează. Dezvoltarea corpului calos dinspre regiunea anterioară spre cea posterioară, a fost de curând pusă sub semnul întrebării. În literatura de specialitate au apărut din ce în ce mai multe dovezi ale unei dezvoltări bidirecţionale a corpului calos în perioada embrionară. Astfel, s-a arătat că regiunea posterioară a genunchiului se formează prima, urmată de dezvoltarea în direcţie posterioară a corpului şi a spleniumului, iar în direcţie anterioară a ceea ce rămăsese să se dezvolte din genunchi(Barkovich et al., 1992, citat în Kier & Truwit, 1996). Din punct de vedere structural, rolul corpului calos în creierul de mamifer este de a susţine formarea conexiunilor între cele două emisfere. Cât de pregnant/puternic este acest rolCantitativ, care este aportul corpului calos la conectarea celor două emisfere cerebrale? Două studii din anii ΄80, pe creier de şoarece, în care s-a folosit o coloraţie pentru a pune în evidenţă axonii, s-a observat că o regiune corticală cu o suprafaţă de 1 mm² stabileşte conexiuni cu cel puţin şase regiuni diferite, de aceeaşi suprafaţă sau mai mici, dintre care doar una este situată în aceeaşi emisferă (mai ai un articol mai nou care tratează aceeaşi temă) (Greilich, 1984; Palm, 1986, citate în Schüz & Preissl, 1996). Importanţa lui este destul de mare. În acest context/Tot aici menţionăm că corpul calos este alcătuit din aproximativ 200 de milioane de axoni mielinizaţi(Tomasch, 1954, citat în Lipcamon et al., 1992) ai neuronilor piramidali din straturile neocorticale II, III şi V , 80 % dintre acestea provenind din stratul III (Rakic et al., 1991). Zona ţintă a acestor neuroni este în general localizată în aceleaşi straturi corticale ale emisferei contralaterale, trimiţând aici proiecţii numite homotopice, dar există şi un număr mic de proiecţii care uneşte regiuni non-echivalente şi poartă denumirea de fibre heterotopice (Aboitiz & Montiel, 2003). Majoritatea fibrelor calosale sunt homotopice, adică unesc regiuni omoloage ale celor două emisfere, dar există şi o mică parte de proiecţii care uneşte regiuni non-echivalente şi poartă denumirea de fibre heterotopice (Aboitiz & Montiel, 2003). Dacă la rozătoare, distribuţia fibrelor calosale este difuză (Kim, Ellman & Juraska, 1996), la primate, umane şi non-umane, fibrele prezintă o organizare somatotopică bine definită: axoni ai lobului frontal inferiorşi parietal anterior proiectează prin rostrum şi genu, în timp ce fibrele temporale, parietale şi occipitale traversează corpul calos prin splenium (De Lacoste et al., 1958; Witelson, 1989; citaţi în Preuss et al. 2002; Aboitiz, 1992). Examinarea la microscop a axonilor calosali la om, a pus în evidenţă o următoarea microstructură a corpului calos: fibrele cu diametrul mic prezintă o densitate maximă în genunchi şi minimă în regiunile posterioare, crescând uşor spre splenium, în timp ce fibrele cu diametrul mare prezintă o distribuţie inversă; ele se concentrează în regiunile posterioare şi au o densitate mică în genunchi(Aboitiz, 1992).

9

Este interesat de observat aici că regiunile calosale ce conectează arii de asociaţie prefrontale ţi temporo-parietale sunt caracterizate prin porţiuni extinse de fibre cu un diametru mic, slab mielinizate şi în consecinţă cu o viteză de transmisie mică, în timp ce conexiunile dintre ariile primare se fac prin fibre cu diametru mare, puternic mielinizate şi cu o viteză mare de conducere (Aboitiz & Montiel, 2003). Diferenţe interindividuale în ceea ce priveşte dimensiunile corpului calos, la om şi rozătoare Varibilitatea interindividuală în ceea ce priveşte dimensiunile corpului calos este destul de ridicată la persoanele sănătoase. Aria mediosagitală totală a corpului calos poate varia de la 400 la 900 mm²(Housten et al., 1988; Demeter et al., 1988; citaţi în Burke & Yeo, 1994). Încă de la începutul secolului XX, s-au pus în evidenţă diferenţe în ceea ce priveşte dimensiunile corpului calos între persoanele cu capacităţi intelectuale excepţionale şi oamenii cu intelect normal(Spitzka, 1905; Bean, 1906; citaţi în Bishop & Wahlsten, 1997), dar şi între persoanele care provin din diferite culturi(Bean, 1906). Aceste rezultate au fost puternic contestate de contemporanul lui lui Bean, Franklin Mall, care în 1909, în urma analizei post-mortem a 106 creiere umane, a raportat că nu există variaţii ale dimensiunilor corpului calos, nici între sexe şi nici între diferite rase(Mall, 1909; citat în Bishop & Wahlsten, 1997). Deşi metodele de analiză anatomică a creierului au avansat foarte mult de atunci, rezultatele actuale în ceea ce priveşte dimorfismul sexual al corpului calos şi alte diferenţe interindividuale sunt la fel de inconsistente. Studii timpurii au raportat că barbaţii au o masă cerebrală mai mare decât femeile(Dekaban & Sadawsky, 1978: femeile-1,30 kg; bărbaţii-1,44 kg, citat în Steinmetz, 1997), ne-am aştepta deci ca şi dimensiunile corpului calos să fie mai mare la bărbaţi decât la femei. Primul studiu elegibil din punct de vedere ştiinţific, care a raportat diferenţe între femei şi bărbaţi în ceea ce priveşte suprafaţa corpului calos, în particular a spleniumului, a fost publicat în Science în 1982 (de Lacoste-Utamsing & Holloway, 1992). Deşi a avut un impact foarte mare în acea perioadă, rezultatele a fost imediat contestate de cel puţin trei studii iniţiate în următorii ani(Bleier, 1985; Demeter, 1985, Nasrallah, 1985), care nu au raportat diferenţe de sex ale dimensiunilor corpului calos. Din 1982 până în 1994 s-au realizat 49 de studii independente care au abordat dimorfismul sexul al corpului calos. Dintre acestea, 47 au raportat diferenţe ale dimensiunilor corpululi calos între sexe, dintre care doar 5 cu diferenţe semnificative. Însă şi aceste rezultate sunt contradictorii, unii cercetători observând o suprafaţă a corpului calos mai mare bărbaţi decât la femei(Witelsonet al., 1989: F – 657 mm², B- 719mm²), în timp ce alţii au obţinut rezultate opuse (Zilles,1972: F-630mm², B- 620mm²; Steinmetz et al., 1995, 1997: F- 664 mm², B- 663mm²). Oricum, raportând aria totală a corpului calos la aria totală a creierului, diferenţa dintre femei şi bărbaţi devine nesemnificativă (pentru detalii vezi Bishop & Wahlsten, 1997). Cea mai mare comisură de fibre axonale din creierul de la mamifer realizează conexiunea dintre cele două emisfere cerebrale şi are un rol esenţial în integrarea informaţiei provenită de la acestea. În literatura de specialitate s-a conturat ideea că variabilitatea morfologică a corpululi calos poate fi o sursă informaţională împortantă în înţelegerea dezvoltării şi funcţionării creierului S-a emis astfel ipoteza unei posibile relaţii între variaţiile morfologice ale corpululi calos şi lateralizarea cerebrală funţională.

10

Primul studiu care a susţinut această ipoteză a fost iniţiat de Witelson, care analizând post-mortem creiere umane, a descoperit o relaţie directă între suprafaţa totală a corpului calos şi dominanţa manuală (Witelson et al., 1989, 1991). Rezultatele ulterioare au fost inconsistente, unii raportând o corelaţie semnificativă între suprafaţa corpului calos şi dominaţa manuală (Burke & Yeo, 1994), în timp ce la alţii corelaţia a fost nesemnificativă (Preuss et al., 2002). Metodologia diferită, folosită în analiza dimensiunilor corpului calos (studii post-mortem vs. studii imagistice in vivo) cât şi în stabilirea dominanţei manuale (testul de dominanţă manuală, Steingrueber & Lienert, 1971 vs. inventarul de dominaţă manuală, Annett, 1970), dar şi eşantioane diferite (participanţi sănătoţi vs. pacienţi cu diferite tulburări) pot fi responsabile pentru aceste rezultate contradictorii. După cum am anticipat în paragrafele anterioare, corpul calos are un rol esenţial în lateralizarea cerebrală. La începutul secolului XIX creierul era considerat o structură care se supunea „legii simetriei”a lui Bichat: „ două părţi asemănătoare ca şi structură, nu pot fi diferite nici în modul lor de a acţiona ”(Bichat, 1805/1809)¹, iar rolul corpului calos era strict anatomic: acela de a constitui un pod între cele două emisfere, echivalente din punct de vedere funcţional. În 1985, medicul francez Paul Broca afirma: „ Noi vorbim cu emisfera stângă”², iar câţiva ani mai târziu, neurologul britanic John Hughlings-Jackson declară că emisfera dreaptă are funcţii vizuo-spaţiale, fiind specializată pentru recunoaşterea „ obiectelor, locurilor şi persoanelor”³. Acestea reprezintă primele declaraţii publice despre ceea ce în mai puţin de 20 de ani va deveni cel mai familiar concept ştiinţific despre sistemul nervos uman: lateralizarea cerebrală. În mai puţin de un secol, viziunea despre creier se schimbă total: dintr-o structură formată din două emisfere cu funcţii echivalente, el devine o structură cu funcţii asimetrice. Studiile ce au urmat declaraţiilor făcute de Broca şi Hughlings-Jackson, au pus în evidenţă funcţiile fiecărei emisfere în parte. Înainte de a enumera aceste funcţii trebuie să facem precizarea că diferenţele dintre cele două emisfere nu sunt absolute. Este eronat să atribuim anumite funcţii doar emisferei stângi, şi alte funcţii doar emisferei drepte. Este mai corect să afirmăm că emisfera stângă îndeplineşte un rol dominant în producerea şi înţelegerea limbajului oral şi scris, în coordonarea mişcărilor voluntare, etc., în timp ce percepţia feţelor şi a culorilor, în procesarea stimulilor emoţionali, şi alte funcţii, se asociază cu o activitatea mai mare în emisfera dreaptă. Un studiu iniţiat de Gazzaniga şi Baynes, în 1997, ne arată că , la pacienţii cu leziune de corp calos emisfera stângă este dominată în procesarea limbajului, dar emisfera dreaptă are un rol important în înţelegerea cuvintelor şi a propoziţiilor simple.

¹Citat original: “...two parts essentially alike in their structure, cannot be different in their mode of acting”, Xavier Bichat, 1905/1909, traducerea lui T. Watkins, citat în Harris, 1999 ²Citat original: “ Nous parlons avec l΄hémisphère gauche”, Paul Broca, Bulletins de la Société d΄Anthropologie de Paris, 1865, citat în Harris, 1999.³ Citat original: “[the right hemisphere is specialized for the recognition of ] objects, places, persons”, John Hughlings-Jackson, Medical Press and Circular, 1874, citat în Harris, 1999.

11

Lateralizarea cerebrală este prezentă încă din perioada neonatală(Bertoncini et al., 1989, citat în Witelson, 1995) şi are la bază mai multe mecanisme. În primul rând, funcţiile celor două emisfere sunt susţinute de diferenţele mofologice dintre acestea. Cele mai pronunţate asimetrii anatomice au fost identificate la nivelul şanţul lateral (şcizula lui Sylvius), care se prelungeşte caudal în emisfera stângă, în timp ce în emisfera dreaptă nu prezintă această prelungire, ci îşi menţine o poziţie anterioară; regiunea posterioară a girusului temporal superior, numit şi planum temporale , este mai mare în emisfera stîngă(pentru detalii vezi Witelson, 1995), operculum parietal, ce include cortexul somatosenzolrial secundar, de asemenea mai mare în emisfera stângă (Salamon et al, 1995), etc. După cum am detaliat anterior, unele studii au arătat că există diferenţe în ceea ce priveşte suprafaţa corpului calos, între bărbaţi şi femei şi între cei cu dominanţă manuală dreaptă şi cei cu dominanţă manuală stângă. S-a considerat că diferenţele structurale se asociază cu diferenţe funcţionale: un corp calos mai mare permite o comunicare interemisferică mai bună, iar variabilitatea, în ceea ce priveşte dimensiunile corpului calos, reprezintă un substrat anatomic al variabilităţii asimetriei funcţionale. Se presupune că mecanismul ce stă la baza variabilităţii suprafeţei corpului calos este procesul de pruning, care are loc în perioada neonatală. Astfel că, suprafaţa corpului calos este dată de numărul de axoni eliminaţi în perioada neonatală (Witelson, 1995). Au existat mai multe teorii care au încercat să explice asimtria cerebrală. Majoritatea au avut la bază o premisă comună: reprezintă un avantaj faptul că ariile cerebrale responsabile pentru anumite funcţii se găsesc în aceeaşi emisferă/este adaptativ ca ariile cerebrale reponsabile pentru anumite funcţii să se găsească în aceeaşi emisferă cerebrală. Fiecare dintre aceste teorii propune o altă distincţie fundamentală între cele două emisfere. Astfel, teoria lui Harris, care se bazează pe distincţia dintre gândirea sintetică şi gândirea analitică, emisferei drepte îi este atribuit un rol esenţial în primul tip de gândire, procesând stimulii ca un tot, ca o configuraţie, în timp ce emisfera stângă procesează stimulii analitic, secvenţial, luând în considerare în special detaliile (Harris, 1978, p463, citat în Pinel, p.409). Conform teoriei lui Kimura, emisfera stângă nu controlează vorbirea per se, dar mai degrabă această emisferă este specializată pentru controlul mişcărilor fine, iar vorbirea, ca articulare a cuvintelor, reprezintă o categorie de mişcări fine (Kimura, 1979, citat în Pinel, 409). Teoria lingvistică a asimetriei cerebrale propune atribuirea unui rol esenţial emisferei stângi în limbaj. Aceasta se bazează pe studiile pe persoanele mute, care folosesc limbajul de semne american (are o structură asemănătoare cu limbajul vorbit) şi care au suferit o leziune cerebrală unilaterală. Observând gesturile pe care aceste persoane le folosesc pentru a comunica s-a făcut distincţia între gesturi linvistice(semne) şi gesturi non-lingvistice(pantomima). Faptul că persoanele cu leziuni în emisfera stângă prezentau deficite în producerea de gesturi lingvistice, au determinat autorii acestei teorii să tragă concluzia că emisfera stângă este specializată pentru producerea limbajului(Hicko, Bellugi & Klima, 2001-nu sunt sigură). Fiecare emisferă procesează informaţiile senzoriale provenite de la partea contralaterală a corpului, iar odată primite, aceste informaţii sunt transmise la emisfera ipsilaterală prin fibrele ce alcătuiesc corpul calos. Astfel că fiecare parte a corpului este

12

controlată atât de emisfera contralaterală, cât şi de cea ipsilaterală. Odată ce corpul calos este secţionat, acest lucru nu mai este posibil, întrucât emisfera ipsilaterală nu mai are acces la informaţiile provenite de la părţile ipsilaterale ale corpului. Îmcă din secolul XVII, s-a conturat idea implicării corpului calos în transferul interemisferic, Thomas Willis fiind printre primii care oferea corpului calos un rol de comunicare şi de integrare a informaţiilor provenite de la cele două emisfere (vezi Istoricul studierii corpului calos). Susţinerea empirică a acestei idei a venitd doar la jumătatea secoluli XX, odată cu studiul lui Mayer şi Sperry iniţiat pe creierul de pisică. Într-o primă fază a cercetării, pisicilor li se secţionau fie chiasma optică, fie corpul calos, fie ambele structuri, fie aveau leziuni false, după care erau antrenate într-o sarcină de discriminare vizuală, având unul din ochi acoperit. S-a observat că leziunile la nivelul chiasmei optice sau/şi a corpului calos nu au indus deficite în perioada de achiziţie a sarcinii, animalele din cele patru grupe experimentale reuşind să înveţe la fel de rapid să discrimineze între doi stimuli vizuali. Diferenţele de performanţa între cele patru grupe au apărut în momentul în care pisicile au fost testate la aceeaşi sarcină, având acoperit ochiul pe care în perioada de achiziţie a probei l-au avut disponibil. În acest caz, performanţa grupului cu leziune de corp calos şi de chiasmă optică s-a redus la jumătate. Pisicile au trebuit practic să reînveţe proba cu ochiul care anterior a fost acoperit, iar în următoarea fază era singurul disponibil, ceea ce indică faptul că, datorită leziunilor, emisfera contralaterală nu a a vut acces la informaţia vizuală necesară pentru învăţarea sarcinii. Aceste rezultate au dus la formularea a două concluzii pricipale: 1.odată separate, cele două emisfere pot funcţiona independent una faţă de cealaltă; 2. corpul calos are un rol esenţial în comunicarea interemisferică. Studiile ulterioare au confirmat în mare parte aceste concluzii. S-a arătat că implicarea corpului calos în transferul interemisferic este valabilă şi la alte specii şi pentru alte funcţii senzoriale. De exemplu, maimuţele cu secţiune de corp calos au perfromanţe scăzute la sarcini de discriminare tactilă, în condiţiile în care în faza de învăţare a probei folosesc unul din braţe, iar în faza test folosesc braţul opus, iar pe parcursul delor două faze ale experimentului, ele nu au acces visual la ceea ce fac (Pinel, p.401). Funcţiile corpului calos au fost puse în evidenţă în principal, prin două modele experimentale: secţiunea de corp calos, care produce sindromul numit “split brain” şi agenezia de corp calos, tulburare congenitală caracterizată prin lipsa totală sau parţială a acestei structuri.

13

I.5. Studii de leziune: secţiunea de corp calos la oameni şi rozătoare

Secţiunea de corp calos la om are loc în condiţii speciale, fie în urma traumatismelor cranio-cerebrale, fie în urma intervenţiilor chirurgicale realizate în scop terapeutic. Însă, în condiţii clinice,de cele mai multe ori secţiunea de corp calos se asociază şi cu alte leziuni cerebrale. În consecinţă, deficitele observate nu pot fi atribuite cu certitudine calosotomiei, iar funcţiile acestei structuri nu pot fi identificate acurat.

I.5.1.O analiză comparativă a structurii corpului calos la om şi rozătoare

Având în vedere limitele studiilor de leziune la om, precum şi normele etice care sporesc încă o dată dificultatea realizării lor, s-a apelat la modelele experimentale animale, iar cel mai frecvent la rozătoare şi primate non-umane. Se pune totuşi întrebarea: sunt creierele umane şi cele non-umane comparabile? Putem face inferenţe la om, pe baza rezultatelor obţinute din experimentele pe animale? Studiile anatomice comparative ne spun, cel puţin în parte că da, că între creierul uman şi cel de primate sau rozătoare există “diferenţe mai mult de ordin cantitativ decât calitativ” (Pinel). Diferenţe anatomice şi funcţionale cerebrale, deşi într-o proporţie minoră, există, iar pentru a avea o viziune realistă şi obiectivă a aplicabilităţii studiilor pe animale la oameni, aceste diferenţe trebuiesc luate în considerare. Pentru că studiul nostru foloseşte ca model experimental şobolanii Wistar, vom analiza în continuare diferenţele structurale la nivelul corpului calos ce pot apărea între această specie şi oameni, pentru ca, la final, să putem estima cât mai realist gradul de aplicabilitate al cercetării. Este intuitiv să credem că timpul de transmisie interemisferică creşte odată cu cea a suprafeţei corticale, întrucât axonii au de parcurs un traseu mult mai lung pentru a ajunge în emisfera contralaterală. Plecând de la aceste supoziţii, Ringo (1994) a formultat următoare ipoteză: la speciile ce au creiere extinse, latenţa mai mare de transmitere a semnalului nervos de la o emisferă la alta determină o izolare interemisferică, ceea ce, în consecinţă, rezultă într-o lateralizare cerebrală mai accentuată. Este adevărat că drumul parcurs de axoni într-un creier de dimensinui mai mari este mai lung, dar şi diametrul fibrelor ar trebui să fie mai mare, ceea ce ar permite o transmisie mai rapidă a informaţiei de la o emisferă la alta. Unele studii au arătat însă că diametrul axonilor rămâne constant între specii, neexitînd diferenţe în acest sens între şoarece şi maimuţă, sau cel puţin aceste diferenţe nu sunt suficient de mari pentru a compensa distanţa mai mare parcursă de axoni în creierul extins al maimuţei(Schüz & Preissl, 1996). Aceste informaţii pot justifica teoria lui Ringo. Totuşi, există date în literatură, care au pus în evidenţă contrariul: diametrul fibrelor calosale creşte odată cu dimensiunile creierului (Aboitiz, 2001). În plus, într-un studiu de simulare în reţele neuromimetice, Innocenti şi colaboratorii săi (1995) au arătat că nu există o relaţie directă între mărimea creierului şi timpul de transmisie interemisferică: la creierul de iepure s-a observat o latenţă de transmiterea a impulsului nervos în emisfera contralaterală de 17 ms, în timp ce la maimuţă, în ciuda dimensiunilor cerebrale semnificartiv mai mari, acest proces a durat doar 4 ms.

14

Dimordefismul sexul al corpului calos este un subiect la fel de controversat atât la rozătoare, ca şi la oameni. La nici una din cele două specii, rezultatele cercetărilor nu au căzut de acord dacă există sau nu diferenţe între sexe în ceea ce priveşte dimensiunea corpului calos sau a subdiviziunilor acestuia. Trecând în revistă câteve studiile ce abordează dimorfismul sexual al corpului calos la rozătoare, am putut constata că cel puţin două dintre acestea nu raportează diferenţe semnificative între masculi şi femele în ceea ce priveşte supafaţa totală a corpului calos (Aboitiz, 2000; Kim, Ellman & Juraska, 1996) şi cel puţin alte două care pun în evidenţă această diferenţă între sexe (Vořísěk & Ková, 1997; Bimonte et al., 2001). Rezultate inconsistente au fost obţinute şi pe oameni (vezi subcapitolul despre anatomia şi funcţiile corpului calos). Continuarea procesului de mielinizare în perioada adultă a fost pusă în evidenţă la ambele specii, la şobolan, până la 120 de zile, după rezultatele lui Nuñez, din 2000, sau până la 12 luni, după constatările lui Sullivan(2006). De asemenea la om, modificări ale suprafeţei corpului calos au fost observate până la începutul perioadei adultă, ceea ce a fost pus în coerespondenţă cu procesul de mielinizare şi de creştere a diametrului axonal, despre care se ştie că se au loc până în adolescenţă. Diferenţa majoră între specia umană şi rozătoare în ceea ce priveste corpul calos apare la nivelul splenimului. Raportată la suprafaţa celorlalte subdiviziuni calosale, această regiune este semnificativ mai mare la oameni faţă de rozătoare, şi este formată în special din fibre axonale mielinizate cu diametrul mare(Aboitiz, 1992). La şobolani, axonii mielinizaţi reprezentă 15 % din numărul total de fibre existente în splenium şi se concentrează în special în partea anterioară a acestuia, în timp ce în regiunea posterioară prezentă o densitate mult mai mare de fibre mielinizate.(Kim, Ellman & Juraska, 1996). O a doua diferenţă majoră o constituie distribuţia fibrelor în funcţie de diametrul axonului, care la rozătoare este difuză, în timp de la om face distincţia între regiuni senzoriale primare (unite în special prin fibre cu diametrul mare) şi regiuni de asociaţie (unite prin fibre cu diamtrul mic). Asemănările apar la nivelul raportului dintre volumul cerebral şi cel al suprafeţei calosale, precum şi al distribuţiei fibrelor din punct de vedere al originii lor corticale. Astfel că, la ambele specii, axonii ce provin din regiuni corticale frontale trec prin partea anterioară a CC, iar cele care provin din cortexul temporal şi occipital trec prin CC posterior, iar majoritatea fibrelor îşi au originea în stratul III. La ambele specii există un număr mai mic de proiecţii heterotopice, faţă de cele homotopice. De asemenea, mielinizarea în corpul calos continuă până în perioada adultă tânără atât în cazul rozătoarelor, cât şi a oamenilor. Rămâne neelucidat dacă între cele două specii există diferenţe în ceea ce priveşte timpul de transmisie interemisferică, sau la nivelul dimorfismul sexual al corpului calos. Având în vedere că studiul nostru are o abordare longitudinală a dezvoltării deficitului de memorie de lucru spaţială în urma secţiunii de corp calos la şobolani, ceea ce ne interesează direct sunt asemănările şi deosebirile dintre acestă specie şi om în ceea ce priveşte dezvoltatea corpului calos şi distribuţia fibrelor axonale în cadrul acestei structuri. Am putut vedea că în ambele cazuri distribuţia fibrelor luând în considerare originea lor corticală este asemănătoare, apar însă diferenţe a distribuţiei fibrelor în funcţie de diametrul acestora: la şobolani distribuţia este difuză difuză, în timp ce la om s-a identificat un patern organizat de conexiune a ariilor de asociaţie prin fibre cu diametrul mic şi ariilor senzoriale primare prin fibre cu diamtrul mare.

15

Continuarea mielinizării continuă post-natal la ambele specii, însă nu putem estima cât reprezintă la om 120 de zile sau 12 luni de viaţă la şobolan. Lipsa de date experimentale în acest sens limitează extrapolarea directă a datelor noastre obţinute pe şobolan, la om. De aceea putem considera că experimentul nostru reprezintă un punct de plecare pentru formularea ipotezelor în studiul deficitului de memorie de lucru spaţială în urma secţiunii de corp calos la om.

I.5.2.Deficite asociate leziunii de corp la rozătoare şi om

Studiile de secţiune a corpului calos, la om şi rozătoare, au susţinut în primul rând ipoteza rolului jucat de corpul calos în lateralizarea cerebrală şi în transferul interemisferic. Încă din secolul XVII, clinicienii şi fiziologii au căzut de acord că, pentru a studia funcţiile corpului calos trebuie observate efectele leziunii acestuia. Dacă prima categorie de cercetători apelau la analiza psihologică, de cele mai multe ori post-mortem, a indivizilor cu agenzie de corp calos sau tumori care afectau această structură, a doua categorie lezau deliberat corpul calos la diferite specii non-umane şi le observau apoi comportamentul. Studiile clinice iniţiate pe oameni pentru a pune în evidenţă funcţiile cerebrale îşi au originea în perioada antică, în timp ce studiile experimentele pe animale în acest scop nu au fost iniţiate înaine de a doua jumatate a secolului XVIII. Acest fapt, după cum explică Neuburger, se datorează probabil persistenţei în lumea ştiinţifică a doctrinei carteziene conform căreia animalele sunt “lipsite de minte şi suflet”¹. Deci studiile pe animale nu ne-ar aduce prea multe informaţii despre “funcţiile corticale superioare şi unice ale oamenilor”² Printre primele studii de leziune ale corpului calos pe animale a fost iniţiate de medicul german Johann Gottfried Zinn. El introducea u stilet prin craniul animalelor (câini şi pisici), în diferite direcţii, astfel încât să provoace leziuni ale corpului calos, fie deschidea craniul şi înlătura ţesutul nervos până ajungea la nivelul corpului calos pe care îl secţiona. Procedurile folosite de Zinn determinau cu siguranţă multe alte traumatisme cerebrale pe lângă cea a corpului calos, provocând de cele mai multe letargi şi paralizii, el a concluzionat că “în ciuda secţionării corpului calos, simţurile şi mişcările rămân intacte”¹. El se referea probabil la faptul că leziunile de corp calos provocate nu sunt letale, ceea ce constituia un argument temeinic împotriva teoriei lui Lancisi, ce considera corpul calos o structură absolut necesară pentru a trăi (vezi primul subcapitol, despre istoria studiului copului calos). Pe lângă infirmarea teoriei lui Lancisi, Zinn a intuit pe baza studiilor sale şi principala funcţie a corpului calos, aceea că ”stabileşte schimbul de informaţii despre senzanţii şi mişcări între cele două emisfere”

¹ ² Citat original : “ Animals, being mindless, or soulless, automata (according ti Descartes) could shed no light on the supposedly uniquely human higher cortical functions” , Harris, 1995, p. 14¹ Citat original: “…the corpus callosum may be damaged and cut, yet the senses and power of movement remain intact ” (Zinn, 1749, citat din Ironside & Guttmacher, 1929, p. 449, citat în textul de faţă din Harris, 1995, p.15)

16

Studiile de leziune controlate, pe animale şi oameni, a fost realizate abia în secolul XX, odată cu dezvoltarea metodelor stereotaxice (Horsley & Clarke, 1908; Spiegel & Wycis, 1947), însă problemele metodologice au persistat până cel puţin în anii ΄70, când apariţia tomografiei computerizate a permis rafinarea acestei metode şi localizarea mai precisă a structurilor nervoaste în creier. La sfârşitul secolului XIX au fost iniţiate primele studii de fiziologie pe rozătoarele, iar folosirea lor ca şi modele experimentale a luat amploare începând cu anul 1906, când neuroanatomistul american Henry Donaldson şi colaboratorii acestuia Milton J. Greeman şi Helen Dean King au creat prima linie de şoboni de laborator, numită Wistar. Întrucât aceştia permiteau studii invasive şi manipulări foarte fine în creier şi chiar la nivelul genomului, rozătoarele s-au dovedit a fi modele experimentale foarte utile în studii biologice, fiziologice, genetice, etc. Prin studiile pe rozătoare s-a pus în evidenţă funcţiile corpului calos. În primul rând s-a dovedit că acesta un joacă un rol important în stabilizarea morfologiei cortexului. Secţionând corpul calos în perioada neonatală, Filgueiras şi colaboratorii săi au observat că aceasta se asociază, în perioada adultă, cu o reducere a grosimii cortexului doar în regiunile, care primesc aferenţe calosale masive: regiuni frontale (aria 6 după Brodmann) şi regiuni occipitate (limita dintre ariile 17 şi 18 după Brodmann). În special straturile corticale II, III şi V au fost afectate, grosimea lor fiind semnificativ mai redusă în aceste regiuni la şoarecii cu leziuni calosale decât la cei de control (Ribeiro-Cavalho, Manhães, Abreu-Villaça & Figueiras, 2006). Aceste observaţii nu ne surprind ţinând cont de datele anterioare care ne arată că majoritatea axonilor ce formează corpul calos provin din straturile corticale II, III şi V şi îşi trimit proiecţiile în mare parte în straturi omoloage din emisfera contralaterală (Rakic, 1991). Tot în acest sens sunt relevante rezultatele lui Fishman & Parks care prin secţionarea axonilor transcalosali în regiunea proximală corpului celular au determinat o densitatea celulară semnificativ mai redusă în straturile III şi V din aria BA 6 , ceea ce indică moarte neuronală masivă în aceste regiuni(Fishman & Parks, 1998). Unul dintre comportamentele uşor observabile, relaţionat cu asimetria cerebrală este dominanţa manuală. Această tendinţă de a folosi cu precădere a unuia dintre braţe în diferite activităţi, precum colectarea hranei, a fost observată majoritatea speciilor de mamifere: primate non-umane (Masataka, 1990; Fisher, Meunier & White, 1982; Kuhl, 1988, citaţi în Bradshaw & Rogers, 1996), canine (Quaranta, Sinisclachi, Frate et al., 2004), feline (Pike & Maitland, 1997), rozătoare(Takeda & Endo, 1993), om (Bradshaw & Rogers, 1996). La rozătoare s-a pus în evidenţă folosirea preferenţială a unui anumit braţ în special prin testul de lateralizare manuală dezvoltat de Robert Collins în anii ΄80, care presupune retragerea hranei dintr-o rampă cu unul din cele două braţe. Rezulatele studiilor care au folosit acestă probă au arătat că trebuie făcută distincţia între magnitudinea lateralizării, intensitatea folosirii preferenţial un braţ faţă de celălalt şi direcţia lateralizării, folosirea cu precădere braţului drept faţă de cel stâng sau invers. La rozătoare există o magnitudine accentuată a lateralizării, însă direcţia lateralizării nu este semnificativă. Cu alte cuvinte, animalele testate cu acestă probă au folosit cu precădere unul din braţe pentru a retrage hrana din rampă, însă nu a existat o tendinţă generală de a folosirea preferenţial braţului stâng sau a braţului drept (Waters & Denenberg, 1994).

17

Având ca punct de plecare aceste studii, cercetătorii au folosit rozătoarele ca şi model experimental în studierea rolului corpului calos în asimetria cerebrală funţională. Secţiunea de corpul calos în perioada neonatală la şoareci a avut un efect semnificativ asupra direcţiei lateralizării dar nu şi asupra magnitudinii: la testului de lateralizare manulă Collins, animalele din grupul experimental au manifestat preferinţă sporită pentru folosirea braţului stâng spre deosebire de grupul de control, la care nu s-a observat acestă tendinţă (Filgueiras, Manhães, Krahe et al., 2003). Rezultate similare au fost obţinute şi de cercetătorii care au folosit şoareci din linia inbred BALB/cCF, la care aproximativ 20 % dintre animale prezintă agenezie de corp calos totală sau parţială, aceştia manifestând o preferinţă accentuată pentru folosirea braţului stâng (Schimdt, Lent & Manhães, 1991). S-a observat de asemenea o frecvenţă crescută a dominanţei manuale stângi la persoanele cu agenezie de corp calos faţă de media populaţiei normale (Sauerwein, Nolin & Lassonde 1994, citat în Filgueiras, Manhães, Krahe et al., 2003). Toate aceste date sugerează importanţa corpului calos pentru stabilizarea unui pattern normal al lateralizării dominanţei manule în dezvoltare. Alte funcţii comportamentale care s-au dovedit a fi deficitare în urma leziunilor de corp calos au fost: viteza de alergare pe o roată cu bare inegale (Schalomon & Wahlsten, 2002), învăţarea vizuo-spaţială în labirintul cu apă Morris (Forsyth & Fitzgerald, 1994; Miu et. al, 2006), reactivitate emoţională crescută la open-field (Miu, Heilman, Paşca et al, 2006), etc. Pe de altă parte s-a demonstrat că secţiunea neonatală de corp calos are un efect facilitator aupra asimetriei cerebrale funcţionale. La un test de înot liber derulat pe mai multe zile, şoarecii calosotomizaţi cât şi cei cu corp calos integru au manifestat preferinţa de a se roti spre partea dreapta sau stângă. Magnitudinea lateralizării (numărul de rotiri spre partea pentru care au maifistat preferinţă) s-a dovedit a fi semnificativ mai mare la grupul exprimental faţă de cel de control în ultima zi de testare (Manhães, Abreu-Villaça, Schmidt & Filgueiras, 2007). Două asumpţii anterioare au explicat rolul modulator al corpului calos în asimetria cerebrale astfel: pe de o parte sincronizarea inputurilor excitatorii interemisferice ce au loc prin intermediul corpului calos uniformizează funcţiile celor două emisfere, reducând astfel lateralizarea, pe de altă partea, acţiunea inhibitorie a unei emisfere aupra celeilalte, mediată prin conexiunile calosale, reduce diferenţele funţionale dintre cele două emisfere(Clarke & Zaidel, 1994; Magara, Welker, Wolfer, et al., 1998, citaţi în Manhães, Abreu-Villaça, Schmidt & Filgueiras, 2007). Astfel secţionarea corpului calos încă din perioada timpurie determină odată cu izolarea interemisferică întărirea reţelelor intraemisferice, ceea ce duce la o asimetrie cerebrală funcţională sporită. Rezultetele prezentate mai sus pot fi justificate prin prisma acestor două asumpţii, ele putând contribuii şi la susţinerea teoriei lui Ringo, aceea că izolarea interemisferică datorată creşterii suprafeţei creierului şi odată cu acesta a timpului de trensmisie interemisferică, determină a accentuare a lateralizării cerebrale. În prima jumătate a secolului XX, calosotomia devine o metodă larg utilizată pentru a bloca generalizarea crizelor cu focar unilateral în epilepsia rezistentă la tratament farmacologic (Dandy, 1931;Van Wagenen, 1934;Van Wagenen & Herren, 1940). Pionierul studiilor neuropsihologice pe pacienţii care au suferit acest tip de intervenţie ,Andrew Akelaitis, nu a raportat deficite cognitive şi comportamentale majore asociate calostomiei( Gazzaniga, 2005). Totuşi, atât studii care au precedat observaţiile

18

lui Akelaitis, cât şi cele ulterioare au demonstrat că secţiunea de corp calos la om nu este lipsită de efecte secundare. Ironside şi Guttmacher (1929) au identificat primele rapoarte de deficite cognitive asociate unor tumori la nivelul corpului calos în secolul XVII. Unul dintre ele a fost publicat în 1614 de Felix Plater, profesor de medicină la Basle, în cartea sa „Observationum” care menţiona: „Caspar Bonecurtius, un cavaler, în decursul a doi ani, şi-a pierdut gradual abilităţile mentale, până când, într-un final, nu a mai fost în stare să raţioneze...ocazional, el rostea câteva cuvinte pe care cu greu le puteai considera relevante”¹. Autopsia a evidenţiat o tumoare globulară, „de mărimea unui măr”², la nivelul corpului calos, pe care Ironside şi Guttmacher au interpretat-o ca fiind un hemiangiom la nivelul creierului, în care este implicat şi corpul calos (Ironside & Guttmacher, 1929, citat în Harris, 1995) Meynert, Liepmann şi Mass(1907) au fost printre primii cercetători care au asociat întreruperea comunicării interemisferice prin calosotomie cu apraxie la nivelul mâinii stângi, adică incapacitatea pacientului de a realiza mişcări coordonate cu mâna stângă. În 1977, Diamond şi colaboratorii săi descriu cazul unui pacient care a suferit o intervenţie chirurgicală prin care i-a fost înlăturată o treime din regiunea medio-sagitală a corpului calos pentru a-i trata un angiom, o tumoră vasculară congenitală sau dobandită ce se formează în capilarele sanguine sau limfatice. Această intervenţie s-a asociat cu afazie Broca, sau expresivă, caracterizată printr-un limbaj simplist, incapacitate de a formula idei complexe, dar şi cu o abilitate redusă de a exprima emoţii, tulburări de memorie şi de transfer emisferic vizuo-spaţial. O serie de studii , pe populaţia clinică, au comparat pacienţi cu agenezie de corp calos, malformaţie congenitală ce constă în absenţa parţială sau totală a corpului calos, cu pacienţi care au suferit traumatisme cranio-cerebrale sau intervenţii chirurgicale prin care le-a fost secţionată această structură cerebrală (Devinsky & Laff, 2003). Pentru a exemplifica, amintim trei studii care au analizat comparativ performanţele pacienţilor cu secţuine de corp calos efectuată fie în perioada de dezvolate fie în perioada adultă, pacienţi cu agenezie de corp calos, pacienţi cu hemisferectomie stângă sau dreaptă, respectiv participanţi sănătoşi, la o sarcină de localizare în spaţiu (hemispaţiul stâng sau drept) a stimulilor auditivi. Pacienţii cu secţiune de corp calos în perioda adultă au înregistrat semnificativ mai multe erori în localizarea stimulului auditiv în hemispaţiul stâng sau drept decât participanţii sănătoşi(Hausmann, Corballis, Fabri te al., 2005). Aceste deficite nu au fost observate şi la pacienţii cu secţiune de corp calos efectuată în copilărie şi nici la pacienţii cu agenezie de corp calos (Poirer, Lassonde, Miljours et al., 1993; Lessard, Lepore, Villemagne et al, 2002; Hausmann, Corballis, Fabri te al., 2005).

. ¹ Citat original: „ Casper Bonecurtius, a knight, gradually, over a course of two years, became mentally deranged, until finally he was utterly incapable of any reasoning..occasionally, he uttered a few words but they were hardly relevant.” (Ironside & Guttmacher, 1929, p. 443-444, citat în Harris, 1995, p.14);

² Ciatat original: „a size of a small apple” (Ironside & Guttmacher, 1929, p. 443-444, citat în Harris, 1995, p.14);

19

Cunoscând faptul că sistemul auditiv este organizat bilateral, existând un număr substanţial de conexiuni ce unesc cortexul auditiv al celor două emisfere, este intuitiv să credem că integrarea informaţiei auditive provenită de la cel două urechi şi rezolvarea cu succes a sarcinii folosite în studiile amintite mai sus necesită un transfer interemisferic integru. Rezultatele de mai sus confirma rolul important jucat de corpul calos pentru această funcţie. Faptul că deficitul nu apare la pacienţii cu secţiune de corp calos făcută în primii ani de viaţă şi nici la cei cu agenezie de corp calos poate fi explicat prin mecanismele compensatorii relaţionate de neuroplasticitatea creierului care au apărut pe parcurs şi care nu au avut timpul necesar să se manifeste şi la cei care secţiunea de corp calos a avut loc în perioada adultă. Deşi mai puţin studiate, memoria, atenţia şi emoţia sau dovedit a fi şi ele deficitare în urma leziunilor la nivelul corpului calos. Prima funcţie cognitivă amintită o vom detalia într-un capitol separat, întrucât reprezintă tema centrală a cercetării de faţă. În 1976, într-un studiu pe şase pacienţi ale căror comisuri cerebrale erau secţionate total sau parţial, Diamond a observat că cei cu comisurotomie totală întâmpinau dificultăţi în a rezolva o sarcină de atenţei, spre deosebire de cei care aveau o parte din comisuri integre şi care au avut o performanţă atenţională apropiată de cea a grupului de control. Pe baza acestor rezultate se poate doar presupune că corpului calos este implicat în atenţie, fiind doar una dintre comisurile ce prezentau leziuni la participanţii din studiul lui Dimond. Acestă presupunere a putut fi confirmată prin studiile Lindei Rueckert iniţiate în anii 90 pe participanţi sănătoşi. Copii de 6, 8 şi10 ani au rezolvat o sarcină prin care se punea în evidenţă eficienţa comunicării ineremisferice (să deseneze simultan un cerc cu o mână şi o linie dreaptă cu cealaltă mână), după care treceau printr-o probă de atenţie (trebuiau să apese pe o tastă oridecâte ori vedeau în centrul ecanului un X, apariţia acestuia fiind la intervale inegale, deci în mare măsură imprevizibilă). Rezulatele la cele două probe au fost puse în corespondenţă observîndu-se diferenţe semnificative în ceea ce priveşte performanţa la proba de atenţie între copii care au reuşit să rezolve eficient sarcina care punea în evidenţă comunicarea interemisferică. Concluziile autoarei au fost că eficienţa comunicării interemisferice prezice performanţa atenţională, deci corpul calos are o implicare directă în atenţie. Ţinând cont de distribuţia fibrelor în corpul calos la specia umană putem specula că în special partea anterioară a corpului calos este implicată în funcţiile atenţionale, aceasta fiind alcătuită din fibre axonale ce provin din arii frontale, despre care se ştie că joacă un rol important în atenţia susţinută(Pardo, Fox & Raichle, 1991). De altfel Giedd şi colaboatorii săi au observat la copii cu tulburare de deficit atenţional o suprafaţă mai redusă a regiunii anterioare a corpului calos faţă de copii ce nu prezintă astfel de deficite (Giedd, Castellanos, Casey et al. 1994). Pacienţii cu secţiune de corp calos au fost descrişi ca fiind veseli, joviali, prezentând pe de altă parte simptome ale alexitimiei. Întâlneau dificultăţi în a-şi verbaliza emoţiile şi priveau detaşat evenimente care în mod normal sunt considerate stresante şi provoacă reactivitatea emoţională puternică, cum ar fi moartea unei rude (Zaidel, 1995). Deficitele cognitive asociate cu secţiunea de corp calos la om reprezintă totuşi un subiect de controversă. Un studiu pe 8 cazuri clinice de calosotomie (Ferrel et. al, 1990) şi unul pe 15 cazuri (Provinciali et. al, 1990) nu au găsit deficite cognitive la aceşti pacienţi. Asemănător, Sauerwein şi Lassonde au arătat într-un studiu pe 9 pacienţi cu

20

agenezie de corp calos şi 25 cu secţiune de corp calos că aceştia nu au prezentat deficite cognitive (Sauerwein, Lassonde, 1994). Divergenţele între aceste seturi de date au fost explicate prin faptul interacţiunea dintre calosotomie şi funcţiile cognitive poate fi influenţată de mai mulţi factori. Tot grupul neuropsihologului canadian Lassonde a arătat că vârsta la care are loc secţiunea de corp calos influenţează consecinţele acesteia. Pacienţii cu secţiune de corp calos facută în copilarie au avut în perioada adultă performante asemanatoare cu grupul de control, la sarcini de lateralizare manuală , în timp ce pacienţii calosotomizaţi în adoleşcenţă sau perioada adultă au avut o performanţă deficitară la aceste sarcini. Autorii studiului speculează că plasticitatea observată la pacienţii cu secţiune de corp calos în copilărie coincide cu perioada de supraproducţie sinaptică, care favorizează formarea unor circuite neuronale alternative din punct de vedere funcţional. Acest mecanism compensator este limitat în adoleşcenţă, când distribuţia sinaptică este relativ stabilizată.(Lassonde et al. 1991). Santhouse şi colaboratorii (2002) au observat cu ajutorul tomografiei cu emisie de pozitroni un tipar de activare cerebrală foarte diferit la pacienţii care au suferit leziuni perinatale de corp calos, asociate cu hipoxie în timpul naşterii, faţă de grupul de control, în sarcini de memorie de lucru vizuală şi auditivă care necesitau transfer calosal. În timpul sarcinii vizuale, grupul experimental a prezentat o activitate crescută în cortexul prefrontal dorsal, o regiune asociată anterior cu memoria de lucru, iar, în timpul sarcinii auditive s-a observat un deficit al activării lobului temporal drept, regiune care include structuri nervoase esenţiale pentru memoria declarativă şi examinarea relevanţei emoţionale a stimulilor. Aceste rezultate reprezintă o altă dovadă, pe langă cele oferite de grupul lui Lassonde, a intervenţiei unui efect compensator în urma leziunilor calosale timpurii (Santhouse et. al, 2002). Datele studiilor care au analizat funcţiilor cognitive şi comportamentale la pacienţii care suferit leziuni la nivelul corpului calos nu sunt consistente, unii autori observând deficite, câteva fiind descrise mai sus, în timp ce alţii fie nu le-au decris deloc, fie . Alţi autori, în schimb, nu au observat deficite cognitive în urma leziunii de corp calos, sau au existat într-o formă foarte uşoară, iar cu timpul au dispărul complet (Sauerwein & Lassonde, 1994). Posibile cauze ale acestor controverse ar putea fi metodologia diferită folosite pentru a măsura funcţiile cognitive, leziunile adiţionale secţiunii de corp calos care diferă de la un pacient la altul, vârsta la care are loc leziunea, precum şi diferenţele interindividuale. I.6. Agenezia de corp calos

Un alt model experimental folosit pentru a pune în evidenţă funcţiile corpului calos a fost agenezia de corp calos. Descrisă pentru prima dată de Reil, în 1912, aceasta reprezintă o malformaţie congenitală a migrării axonilor în timpul dezvoltării fetale timpurii, care rezultă în absenţa totală sau parţială a corpului calos. O mutaţie, sau alt factor teratogen ce ar putea influenţa dezvotarea corpului calos, manifestată în jurul celei de-a şaptea săptămâni gestaţionare împiedică dezvoltarea atât a corpului calos cât şi a comisurii anterioare. Un evenimentul nociv ce apare între a şaptea şi a doisprezecea săptănână gestaţionară rezultă în absenţa corpului calos, dar conservarea comisurii anterioare. Începând cu a doisprezecea săptâmână gestaţionară, când migrarea

21

axonilor calosali spre emisfera contralaterală este deja iniţiată, va fi posibilă provocarea doar a ageneziei parţiale totale, iar după a douăzecea săptămână, fără a fi atins volumul complet, corpul calos este deja în mare parte format, iar factorii teratogeni pot determina cel mult hipoplazie de corp calos. Sunt foarte rare cazurile în care agenezia de corp calos este unica malformaţie congenitală de la nivelul creierului. Sunt comune cazurile în care ea apare în combinaţie cu alte disfuncţii cerebrale. Au fost descrise aproximativ cincizeci de tulburări asociate ageneziei de corp calos, aceasta fiind prezentă în mai multe sindroame diferite, cele mai cunoscute fiind sindromul Aicardi, Menkes, Andremann, Shapiro şi sindromul acrocalosal. Studiile pe linia de şoareci mutanzi BALB/cCF au arătat că o particularitate morfologică neocortexului din creierul în carr corpul calos este absent o reprezintă grosimea redusă a straturilor II, III şi IV ale ariei 6 şi a regiuni ce reprezintă graniţa dintre ariile 17 şi 18 (Abreu-Villaça, Silva, Manhães & Schmidt, 2002). Observaţii asemănătoare au fost făcute, prin analiză histopatologică post-mortem şi pe creierul indivizilor cu agenezie de corp calos: un număr redus de neuroni în stratul III al cortexului striat (Shoumura et al., 1975, citat Lassonde & Sauerwein, 2003 ). Aceste date nu sunt surprinzătoare având învedere faptul că stratul III ale ariilor neocorticale sunt destinate să primească aferenţe calosale masive. Majoritatea studiilor care au analizat comparativ funcţiile cognitive şi comportamentale la pacienţii cu agenezie de corp calos şi pacienţii cu secţiune de corp calos au observat că în cazul primei populaţii clinice deficitele sunt mult mai puţin pregnante decât în cazul celei de-a doua. Indivizii care se nasc fără corp calos pot avea o inteligenţă medie şi pot funţiona normal în societate. S-a demonstrat că de cele mai multe ori disfuncţiile intervin doar dacă agenezia de corp calos coexistă şi cu alte malformaţii ale sistemului nervos central. Majoritatea indivizilor prezinţă deficite cognitive, însă agenezia de corp calos în sine nu reprezintă cauza principală a acestora. Unul din puţinele deficite care a fost observat la indivizii acalosali a fost cele de limbaj (Brown, Symingtion, VanLancker-Sidtis et al., 2005), care s-au manifestat în special la nivel sintactic şi pragmatic. S-au conturat întrebările cum sunt procesate funcţiile limbajului şi cum are loc lateralizarea cerebrală în creierul acalosal ? Una dintre primele ipoteze care au încercat să explice cum funţionează limbajul în creierul indivizilor fără corp calos a fost aceea că limbajul se dezvoltă bilateral, ipoteză ce a fost respinsă de studiile ulterioare. În ceea ce priveşte lateralizarea cerebrală funcţională, nu apar diferenţe seminificative între indivizii cu agenezie de corp calos şi cei sănătoşi : stimulii vizali par să fie procesaţi mai adânc de emisfera stângă, prezintă o preferinţă de a folosi cu precădere una din urechi, deşi nu a existat o tendinţă pentru majoritatea indivizilor spre a prefera folosirea urechii stângi sau drepte (Chiarello, 1980). S-a demonstrat de asemenea o dominanţă a emisferei stângi în procesarea stimulilor verbali (Lassonde, 1990). Autorii citaţi anterior au arătat că majoritatea pacienţilor ci agenezie de corp calos prezintă dominanţă manuală dreaptă, deci controlul motor se dezvoltă asimetric şi în cadrul acestei populaţii clinice. Dacă la persoanele cu secţiune de corp calos au fost pregnante deficitele comportamentale dependente de un transfer interemisferic integru : sarcini de

22

discriminare vizuale şi auditive, apraxie, etc., pacienţii cu agenezie de corp calos, testaţi cu aceleaşi paradigme exeprimentale au avut o performanţă asemănătoare persoanelor sănătoase (Hausmann, Corballis, Fabri te al., 2005). Rezumând informaţiile expuse mai sus, agenezia de corp calos, în ciuda faptului că presupune absenţa parţială sau totală a celei mai mari comisuri de fibre nervoase mielinizate din creierul de mamifere, nu determină deficite cognitive şi comportamentale care să pericliteze viaţa cotidiană a individului. Aceste deficite apar doar dacă absenţa corpului calos este însoţită şi de alte malformaţii cerebrale, şi în majoritatea cszurilor acest lucru se întâmplă. Cercetătorii au încercat să gasească explicaţii pentru aceste rezultate, conturându-se mai multe ipoteze despre funcţionarea creierului în absenţa corpului calos. Sperry explică abilitatea pacienţilor cu agenezie de corp calos să numească stimulii care au fost accesibili doar emisferei drepte printr-o dublare a funcţiilor limbajului, acesta fiind produs în ambele emisfere (Sperry, 1968a). O altă ipoteză a fost propusă de Jeeves în 1965 şi reluată de Milner în 1994 şi afirmă că atunci când fibrele calosale lipsesc, transferul interemisferic este realizat pe căi alternative, reprezentate de comisura anterioară sau alte comisuri subcorticale. Hipertrofierea comisurii anteriare observată în anumite cazuri a permis speculaţia că fibrele calosale anterioare ca nu au străbătut linia mediană s-au reorientat şi au traversat în emisfera contralaterală prin comisura anterioară.Studiile de imagistică au arătat însă că hipertrofia comisurii anterioare este mai degrabă o excepţie şi nu o regulă. În plus, analiza histochimică a creielor de fetuşi de la şoarecii BALB/cCF a demostrat că axonii care nu reuşesc să traverseze linia mediană nu par să se orienteze spre comisura anterioară. I.7. Corpul calos şi memoria de lucru

Fiecare emisferă procesează cu precădere un anumit tip de informaţie (ex : emisfera dreaptă este responsabilă de percepţia feţelor, a culorilor a situaţiilor în cărcate emoţional, în timp ce în emisfera stângă este cu precădere produs şi procesat limbajul scris şi oral, mişcările voluntare, etc. ). Este intuiv să credem că diferitele sisteme mnezice, ce presupun prelucrarea unui anumit timp de informaţie, sunt distribuite inegal în creier. Acestă ipoteză conturată în literatura de specialitate a fost susţinută de numeroase studii pe populaţia sănătoasă sau pe pacienţii cu leziuni, iar mai nou prin studii de neuroimagistică cerebrală funcşională. Pentru a trece în revistă o parte dintre acestea amintim studiul lui Whitehouse, care a observat că pacienţii cu leziuni în emisfera stîngă prezintă deficit de memorie pentru stimuli verbali, iar la cei cu leziuni în emisfera dreaptă deficit de memorie pentru stimulii de tip imagine (Wighthouse, 1981), Un patern similar de disfuncţii cognitive au fost determinate de Kroll şi colaboratorii săi la pacienţi cu leziuni unilaterale (Kroll, Knight, Metcalfe et al., 1996). Într-un studiu de imagistică cerebrală funcţională pe participanţi sănătoşi, în care li s-a cerut să reţină cuvinte, imagini ce reprezentau de obiecte familiare şi imagini cu feţe nefamiliare, s-a observat că encodarea stimulilor verbali a fost asociată cu activare a regiunilor frontale stângi, în timp ce encodarea imaginilor nefamiliare a solicitat o activare mai accentuată a regiunilor frontale drepte. Imaginile ce reprezentau obiecte comune s-au asociat cu activare bilaterală. Concluzia autorilor a fost aceea că emisfera stângă are o funcţie dominantă pentru encodarea informaţiei verbale, în timp ce

23

informaţia non-verbală este cu precădere encodată în emisfera dreaptă. Imaginile ce reprezentau obiecte familiare puteau fi encodate atât vizual cât şi verbal, astfel procesarea a fost posibilă în ambele emisfere. (Kellez, Miezin, Mcdermott et al, 1998). Model propus de Tulving şi colaboratorii săi în 1994, numit modelul asimetriei cerebrale al encodării şi al reactualizării sau modelul HERA („hemispheric encoding-retrieval assymetry”) lansează ipotez că regiuni din emisfera stângă sunt implicate în enocodarea evenimentelor, în timp ce regiuni din emisfera dreaptă sunt responsabile pentru reactualizarea acestui tip de informaţie. Rezultatele unui studiu recent au susţinut parţial acest model. Unui lot de participanţi sănătoşi le-au fost prezentate o serie de 1500 de imagini în centrul ecranului, în hemicâmpul vizual stâng respectiv în cel drept, urmând să reactualizeze o parte din aceşti stimuli după 1, 2,3,4,5, repectiv 6 zile. Faza test consta în recunoaşterea imaginilor dintr-un set de stimuli care conţinea şi imagini noi, stimulii fiind prezentaţi ca şi în faza de encodare, în centrul ecranului, în hemicâmpul vizual stâng sau în hemicâmpul vizal drept. Contrar modelului lui Tulving, nu au existat diferenţe în ceea ce priveşte performanţa superioară a encodării stimulilor prezentaţi în hemicânpul vizal stâng fată de cel drept, sau invers. Diferenţele au intervenit în faza de reactualizare, unde participanţii au avut un număr mult mai mic de erori în recunoaşterea stimulilor prezentaţi în hemicâmpul vizual stâng, faţă de recunoaşterea stimulilor prezentaţi în hemicâmpul vizual drept (Laeng, Øvervoll & Steinsvic, 2007). În sprijinul ipotezei lateralizării cerebrale a funcţiilor mnezice au venit şi rezultatele obţinute pe pacienţii cu secţiune de corp calos. În literatura de specialitate au existat destul de multe controverse în acest sens: unele rapoarte de cercetare au asociat calosotomia cu deficite de memorie(Zaidel & Sperry, 1974), în timp ce altele nu au pus în evidenţă o astfel de relaţie (LeDoux et al., 1977). Într-un studiu publicat în 1988, Spencer şi colaboratorii au raportat că 2% din pacienţii cu secţiune de corp calos parţială şi 8% din pacientii cu secţiune de corp calos totală prezintă deficite de memorie. Aceleaşi deficite de memorie le va raporta şi Sinierntskaia, un an mai târziu, într-un studiu făcut pe 7 pacienţi, aducând dovezi că genunchiul (genu) corpului calos este implicat în aceste tulburări mnezice. În ultimii ani, activitatea de cercetare al lui Michael Gazzaniga, dar şi a altori autoria pus mai bine în evidenţă dintre relaţia corpul calos şi memorie. Astfel, în 1991, el a analizat performanţele mnezice ale pacienţilor cu secţiune de corp calos totală sau parţială, cu leziuni fie în regiuni anterioare fie posterioare. Deficite de memorie au prezentat persoanele cu secţiuni calosale posterioare, dar nu şi cei cu secţiuni calosale anterioare. Aceste rezultate au fost justificate prin prezenţa masiva în regiunea posterioară a corpului calos de fibre axonale provenite din lobul temporal. S-a afirmat de asemenea că odată cu secţionarea acestei regiuni are loc şi lezarea comisurii şi a altor conexiuni hipocampice hipocampice (Gazzaniga, Phelps & Hirst, 1991). Tot echipa coordonată de Michael Gazzaniga a iniţiat în 1995 o serie de studii pe un pacient cu secţiune de corp calos totală prin care a pus în evidenţă dominanţa emisferei drepte în reactualizarea imaginilor abstracte şi a feţelor umane (Metcalfe, Funnell & Gazzaniga, 1995). Rezultate similare au fost obţinute şi în 2001 în urma unui test memoriei aplicat unui pacient cu secţiune de corp calos totală. El a fost familiarizat cu 10 stimuli ce constau în imagini, feţe umane şi cuvinte, după care a fost supus unui test în care trebuia să identifice dintr-o serie de 20 de itemi, stimulii prezentaţi anterior.

24

Fiecare stimul era prezentat pe rând în hemicâmpul vizula stâng, respectiv în hemicânpul vizual drept. Identificarea feţelor umane şi a imaginilor a fost mai acurată, dacă acestea au fost prezentate în hemicâmpul vizual stâng, iar o performanţă mai bună de reactualizarea a cuvintelor a fost observată în cazul în care acestea erau accesibile hemicîmpului vizual drept. De aici s-a concluzionat că sistemele menzice pot fi cosiderate funcţii lateralizate: memorarea stimulilor verbali este dependentă de emisfera stângă în timp ce memorarea imaginilor sau feţelor este mai degrabă relaţionată cu emisfera dreaptă (Funnell, Corballis & Gazzaniga, 2001). Există puţine date experimentale disponibile în literatura de specialitate care să pună în evidenţă deficite de memorie asociate calosotomiei la rozătoare. Unul dintre acestea studii aparţine Hodges şi colaboratorilor acestora. Aceştia au indus leziuni cerebrale la şobolani adulţi, prin iradiere cu raze X , la nivelul fimbriei fornix, al capsulei interne şi al corpului calos. Testările comportamentale a vizat măsurarea performanţelor de învăţare spaţială şi memorie de lucru spaţială prin înregistrarea comportamentului de alternare spontană în labitintul în T şi latenţa de găsire a platformei în labirintul cu apă Morris. Rezultatele obţinute au evidenţiat deficite de învătare spaţială şi memorie de lucru spaţială la animalele cu leziuni ale fimbriei fornix, corpului calos şi capsulei interne induse prin iradiere cu raze X. Având în vedere că leziunile de corp calos, capsulă internă şi fimbria fornix apar simultan, nu putem şti, pe baza acestor date, care dintre cele trei structuri sunt responsabile de aceste deficte. La acestă întrebare s-a răspuns cel puţin în parte printr-un studiu efectuat în 2006 de Miu şi colaboratorii, prin care deficite precum cele din studiul prezentat anterior (memorie de lucru spaţială şi învăţare spaţială) au fost asociate strict secţiunii de corp calos efectută stereotaxic în perioada adultă la şobolani Wistar. Lucrarea de faţă are ca şi obiect al cercetării memoria de lucru spaţială şi modificările acesteia în urma secţiunii neonatale de corp calos, iar studiile detaliate anterior au constituit un punc de pornire principal. Am considerat utilă pentru dezvoltarea acestei cercetări consultarea literaturii de specialitate care abordează cogniţia spaţială şi în particular a memorie de lucru spaţiale şi a comportamentului de alternare spontană. Vom detalia în secţiunea următoare aspecte ale cogniţiei spaţiale, centrându-ne pe studiile efectuate pe rozătoare

25

II. Cogniţia spaţială. Memoria de lucru spaţială şi comportamentul de alternare spontană

Percepţia şi înţelegerea spaţială implică în mod fundamental memoria şi implicit construcţia unui cadru de referinţă. Dispunem cu siguranţă de mai multe cadre de referinţă stocate în memorie, însă pentru a le putea folosi ele trebuiesc organizate astfel încât să le păstrăm integritatea. Spaţiul per se nu poate fi perceput, dar orientarea în spaţiu şi memoria spaţială par să aibă un rol fundamental în capacitatea de mobilitate ale organismelor (Bures & Fenton, 2000). Toate organismele mobile sunt dependente de navigarea în spaţiu care poate fi definită ca o mişcare autodirecţionată, cu un scop perceput, într-un mediu. Cîteva exemple comune de comportamente de navigare includ explorarea mediului pentru a localiza surse de hrană, pericole, un pertener sexual sau pur şi simplu întoarcerea într-un loc securizant, cum ar fi adăpostul. Expeimentele care au folosit labirintul cu apă Morris, sau alte modele de labirint au permis identificarea următoarelor categorii de comportamente de navigare : 1. navigarea spre un obiectul ţintă, indiferent de poziţia acetuia în mediu ; 2. idioteza (engl.idiothesis), ce reprezintă navigarea spre o locaţie parcursă anterior, poziţia acesteia fiind determinată de distanţa şi direcţia faţă de poziţia actuală a individului ; 3. navigarea locaţiei cu un scop ascuns, poziţia locaţiei fiind determinată în acest caz de repere care nu sunt relaţionate cu un scop. În explorarea mediului, animalele se folosesc de amorse externe (allotetice): stimuli vizuo-spaţiali sau informaţii trasnsmise prin sistemul somatosenzorial, cum ar fi conturul arenei ce trebuie parcursă, care împreună cu alte indicii tactile şi olfactive ce pot fi găsite pe pereţii sau podeaua arenei, pot da animaluli informaţii comlete despre poziţia sa în arenă sau a acesteia în încăpere. În ciuda faptului că în anumite condiţii aceste informaţii nu sunt accesibile (ex. cameră întunecată nu permite percepţia stimulilor vizuali din mediu), animalul nu îşi pierde abilităţile spaţiale. Asta pentru că el are abilitatea de a integra şi informaţii interne (idiotetice), cum sunt semnalele proprioceptive care monitorizează mişcările braţelor, sau cele vestibulare care monitorizează mişcările capului, care s-au dovedit la fel de utile în explorarea spaţială. S-a pus intrebarea, dacă aceste tipuri de informaţie utilizată în cogniţia spaţială este stocată prin două sisteme mnezice diferite, sau există un singur circuit neuronal responsabil de encodarea organizarea acestor informaţii. Un număr foarte mare de studii a pus în evidenţă faptul că la rozătoare, dar şi la oameni formaţinea hipocampică are un rol critic în învăţarea şi memoria spaţială. Pe baza analizei electrofiziologice a neuronilor hipocampici, s-a arătat că aceştia se activează atunci când animalul explorează mediul, ceea ce a dus la ipoteza că în hipocamp este formată şi stocată harta cognitivă a spaţiului în care se găseşte la un moment dat animalul (O΄Keefe & Nadel, 1978, citat în Bures & Fenton, 2000). O serie de studii clinice şi neuroimagistice au descris cogniţia spaţială la specia umană precum şi structurile nervoase implicate în formarea acesteia. Printre acestea amintim: cortexul prefrontal ventromedial (Ciaramelli, 2007), regiuni parietale de asociaţie (Wang, 2004), lobul parietal drept (Berryhill & Olson, 2008), formaţiunea hipocampică (Piekema, Fernández, Postma et al., 2007), circuitele corticale hipocampo-prefrontale (Wang & Cai, 2006), nuclei talamici anteriori (Wolff, Gibb, Cassel et al., 2008), etc.

26

Principala metodă folosită pentru măsurarea învăţării şi memoriei spaţiale la rozătoare a constă în explorarea unui labirint deschis, ce permite folosirea amoselor vizuo-spaţiale din mediu. În mod obişnuit, animalele explorează labirintul şi învaţă care este locaţia care asigură hrană, securitate şi alte elemente dezirabile din mediul natural. Pentru a studia diferite aspecte ale cogniţiei spaţiale au fost dezvoltate mai multe tipuri de labirinte ce diferă prin formă şi protocolul de testare. În 1986, Jarrard a adaptat procedura de testare a labirintului radiar, astfel încât acesta să permită studiere memorie de lungă durată şi memoria de lucru spaţială la rozătoare. Conform acestui protocol, patru braţe din cel opt ale labirintului conţin hrană; odată plasat în centrul labirintului, şobolanul este lăsat să parcurgă liber braţele acestuia şi să identifice braţele ţintă. Explorarea braţelor care nu conţineau hrană, sau reexplorarea aceluiaşi braţ în cadrul unei singure probe sunt considerate performanţe deficitare ale memoriei de lungă durată în primul caz , respectiv ale memoriei de lucru în aldoilea caz (Jarrard, 1986, citat în Hodges, 1996). O variantă a labirintului cu apă Morris a fost utilizată în mai multe cercetări pentru a observa performanţele de memorie de lucru în urma unor leziuni. În varianta originală şobolanul era pus într-un labirint cu apă unde trebuia să găsească o platformă situată în labirint sub nivelul suprafeţei apei în faza de achiziţie, urmând ca după un anumit timp, repus în labirint să caute platforma în locul în care a găsit-o anterior. Modificările aduse protocolului au constat în efectuarea a patru probe consecutive pe zi, timp de mai multe zile. Locaţia platformei era schimbată de la o zi la alta, dar nu şi între probele efectuate în aceeaşi zi. Se presupune că şobolanii cu memorie de lucru spaţială integră au o latenţă din ce în ce mai mică în identificarea platformei, de la o probă alta (Frielingsdorf, Thal & Pizzo, 2006; Hodges, Katzung, Sowinski et al.1998 ). Foarte recent s-a dezvoltat o metodă de măsurare a învăţării şi memoriei spaţiale la rozătoare, numită proba piramidelor (engl. ziggural task ). În cadrul acesteia este folosită o platformă foarte extinsă pe care sunt amplasate 16 piramide. Una dintre acestea dispune pe suprafaţa superioară de un recipient unde este pusă hranăşi constituie piramida ţintă. Pentru a se habitua cu proba, şobolanul este lăsat iniţial să exploreze platforma şi piramidele, jumătate dintre acestea dispunând de hrană în acestă etapă. În următoarea fază şobolanul era plasat pe piramida de start (situată în unul din cele paltru colţuri ale platformei) şi era lăsat să identifice piramida ţintă, urmând ca a doua zi să treacă printr-o probă identică. Ambele zile sunt considerate faze test în care se măsoară latenţa cu care a fost găsită piramida ţintă, lungimea traseului parcurs de şobolan până la acesta şi numărul de erori: eroare de tip I – explorarea piramidelor non-ţintă şi eroarea de tip II – re-explorarea piramidelor non-ţintă. Autorii care descris pentru prima dată acestă probă au demostrat de asemenea că acesta este sensibilă leziuni hipocampice: şobolanii cu astfel de leziuni au avut o latenţă de găsire a platformei şi un număr de erori semnificativ mai mare decât grupul de control (Fraji, Lehmann, Gerlinde et al., 2008). Descrisă pentru prima de Tolman, în 1925, alternarea spontană în labirintul în T, este una din cele mai populare paradigme experimentale, preferată de cercetători pentru simplitatea şi ingeniozitatea cu care a fost concepută, precum şi pentru multe alte avantaje pe care le vom enumera acum. Aplicarea probei labirintului în T este extrem de simplă, permiţând colectarea unui număr mare de date experimentale într-un timp relativ scurt şi nu necesită sesiuni de antrenament care să precede proba. De asemenea, întrucât nu presupune deprivare de hrană, sau alte condiţii aversive ce ar putea interfera cu efectul

27

anumitor droguri, proba poate fi folosită în studii farmacologice. Alternarea spontană în labirintul în T a fost folosită ca şi paradigmă experimentală pentru studiul mai multor mecanisme şi funcţii cognitive printre care: curiozitatea (Dember & Earl, 1957), habituarea la nou (Carlton, 1969), strategii de hrănire (Estes & Schoeffler, 1955) sau memoria de lucru spaţială (Sarter, Bodewitz & Stephen, 1988)etc., (studii citate în Hughes, 2004). Pe de altă parte proba alternării spontane în labirintul în T prezintă şi o serie de dezavantaje. Efectuarea unui număr foarte mare de testări poate determina o scădere a ratei comportementului de alternare spontană datorită habituării cu proba. Manipularea manuală a animalelor între probe poate determina o creştere a anxietăţii acestora şi o rată scăzută a comportamentului explorator. Răspunsul dat de animale în timpul probei poate să fie biasat de stimulii olfactivi prezenţi în labirint, limită poate fi corectată prin folosirea unei variante a labirintului în T, recent dezvoltate : labirintul în T cu apă (Locchi, Dall΄Olio, Gandolfi et al., 2007) Lăsaţi să exploreze labirintul în formă de T, şobolanii prezintă tendinţa naturală, ca, odată ce au parcurs unul din cele două braţe laterale, la următoare expunere să meargă în braţul opus, comportament numit alternare spontană. S-a considerat că acest comportament este dependent de memoria de lucru, răspunsul animalelor (alternare sau non-alternare) depinzând de un comportament realizat cu foarte puţin timp în urmă (Olton, Becker & Handelmann, 1979, citat în Deacon & Rawlins, 2006), dar şi de un nivel normal de anxietăte(rata de alternare spontană scade odată cu creşterea nivelului de anxietate, Bats, Thoumas, Lordi et al., 2001). Alternarea spontană reflectă motivaţia animalului de a explora mediului pentru a localiza posibile surse de hrană, apă, adăpost sau partener sexual. Rata de alternare depăşeşte nivlelul şansei la rozătoare (aproximativ 75 %, Dember & Richman, 1989), la fel ca şi la pisici sau păsări (Lalonde, 2002). Există mai multe metode de testa comportamentul de alternare spontană în labiribtul în T. Cele mai cunoscute constau în alternarea liberă, când în ambele faze ale probei şobolanul poate explora labirintul având ambele braţe libere, fie în alternarea forţată, când în prima faţă a probei unul din braţe este acoperit, şobolanul fiind obligat să parcurgă un anumit braţ. Introducînd recompensa sau pedeapsa la sfârşitul primei faze proba poate măsura şi învăţarea spaţială sau memoria de lungă durată, dacă faza test este efectuată după o perioadă mai lungă de timp (Lalonde, 2002). Încă de la începutul anilor 60 s-a observat o scădere dramatică a ratei de alternare spontană s-a observat la rozătoarele cu leziuni al formaţiunii hipocampice, la proba alternare liberă în labirintul în T, nu şi în cazul celei forţate (Steven & Cowey, 1973). Trei explicaţii au fost propuse pentru acestă relaţie. În primul rând s-a considerat că prelungirea timpului petrecut în braţil ales iniţial determină a scădere a performanţei de alternare. În al doilea rând motivul a fost pus pe seama unei inhibiţii comportamentale scăzute, despre care s-a demonstrat în numeroase studii anterioare că se asociază cu leziuni hipocampice. În al treilea rând, memoria de lucru spaţială deficitară ar fi responsabilă rata de alternare spontană scăzută la animalele cu astfel leziuni hipocampice (Lalonde, 2002). Scăderea ratei de alternare spontană a fost asociată la şobolani şi cu leziuni septale mediale (Clody & Carlton, 1969), leziuni ale corpilor mamilari (Tako, Beracochea & Jaffard, 1988), şi mai recent cu leziuni la nivelul talamusului anterior şi

28

dorso-lateral (Celerier, Ognard, Decorte et al., 2002), cortexului prefrontal (Delatour & Gisquet-Verrier, 1996) şi corpului calos (Hodges, Katzung, Sowinski et al.1997; Miu, Heilman et al.Paşca, 2006). S-a pus în evidenţă o legătură directă între comportamentul de alternare spontană şi anumiţi neurotransmiţători: administrarea de scopolamină sau atropină, antagonişti ai receptorilor colinergici muscarinici s-a asociat cu un număr semnificativ mai mic de alternări în labirintul în T la şoareci (Anisman, 1975), în timp ce fisostigmina, un agonist colinergic, a sporit rata de alternare spontană (Delatour & Gisquet-Verrier, 1996). Nivelul de catecolamine este de asemenea important pentru o performnaţă normală de alternare spontană: şobolanii injectaţi cu un inhibitor al recaptării dopaminei, D-amfetamină, au avut avut performanţă mult mai redusă la alternarea spontană în labirintul în T, labirintul în formă de Y, şi labirintul radiar cu 8 braţe (McFarland, 1989). Un nivel crescut de serotonină în creier, prin administratrea de agonişti ai receptorilor serotoninergici, a avut un efect negativ asupra perfromanţei alternării spontane (Yadin, Friedmann & Bridger, 1991), efecte asemănătoare având şi nivelul crescut de GABA în creierul de şobolan (Degroot & Parent, 2000). Scorurile de alternare spontană într-un labirint radiar cu opt braţe au fost reduse în urma administrării dizocilpinei, antagonist al receptorului NMDA (Holter, Tzschentke & Schmith, 1996), la fel ca şi în urma administrării de morfină, agonist a receptorului opioid μ, presupunându-se că un nivel crescut de opioide în creier ar reduce motivaţia de a explora sau ar produce amnezie anterogradă (Stefani & Gold, 1998). Performnaţele au fost însă ridicate în urma administrării de agoniţi ai receptorilor colecitochininei, kappa-l şi CCK-B (Dauge, Samir, Cupo et al., 1999). Memoria de lucru spaţială măsurată cu paradigma experimentală a alternării spontane în labirintului în T, este prezentă la şobolan încă din prima lună de viaţă. Două studii independente au arătat că puii de şobolani nu alternează în labirintul în T peste nivelul şansei la 15 zile (Egger, Livesey & Dawson, 1973, citat în Lalonde, 2002; Green & Stanton, 1989). Conform lui Egger şi colaboratorii, această funcţie cognitivă nu apare înaintea vârsteai de 30 de zile la şobolani, acesştia avănd o performanţă scăzută în labirintul în T atât la 16 cât şi la 20 sau 24 de zile. În schimb, Green şi Santon au stabilit ,pe baza datelor obţinute, iniţierea memoriei de lucru spaţiale la 21 de zile. Neconcordanţa dintre cele două seturi de date poate fi explicată prin faptul că şobolanii au fost testaţi cu variante diferite de labirint în T. În studiul condus de Egger s-a folosit o paradigma experimantală clasică, adică alternarea spontană liberă, pe când Green şi Santon au abordat varianta alternării spontane forţate în labirintul în T, utilizând şi recompensa. Pe baza studiilor discutate mai sus putem afirma că la rozătoare, memoria de lucru spaţială în ontogeneză după perioada de înţărcare, iar momentul din dezvoltare în care este iniţiat comportamentul de alternare spontană depinde de mai mulţi factori, precum prezenţa recompensei. Lateralizarea comportamentul apare la om şi rozătoare încă din perioada neonatală. La puii de şobolan de 30 de zile, comportamentului de explorare în labirintul în T este puternic lateralizat, aceştia manifestând o preferinţă consistentă pentru explorarea a unuia dintre braţe. Tendinţa de parcurgere cu precădere a unui braţ al labirintului scade în timp, ceea ce favorizează comportamentul de laternare spontană, a cărui rată de manifestare creşte până în jurul vârstei de 45 de zile, când se stabilizează; până la 60 de zile rata de alternare spontană rămâne constantă (Rodriguez & Afonso, 1991). Conform acestui studiu, lateralizarea funcţională în perioada neonatală

29

interferează puternic cu comportamentul de alternare spontană, ceea ce nu justifică rezultatele obţinute în studiile detaliate mai sus, conform cărora la 21, respectiv 30 de zile, şobolanii au o rată a alternării peste nivelul şansei.

30

III. Mediul îmbogăţit. Rolul neuroprotector la muzicii în performanţele cognitive

În anii ΄60, două abordări experimentale au fost iniţiate pentru a investiga efectul experienţei asupra creierului: Hubel şi Wiesel au studiat efectul deprivării vizuale selective, indusă în perioadele critice de dezvoltare ale sistemului vizual asupra anatomiei şi fiziologiei cortexului vizual. Rosenzweig şi colaboratorii au introdus mediul îmbogaţit ca şi manipulare de mediu care să se asocieze cu modificări la nivel cerebral. Potrivit autorilor, mediul îmbogăţit presupune stimulare socială, cognitivă şi de efort fizic. Astfel că, un număr mai mare de animale (10-12) sunt ţinute împreună într-o cuşcă cu un perimetru mai mare de explorare faţă de cea standard, în care sunt puse diferite obiecte, schimbate zilnic şi o roată de alergare. În studiile iniţiale a fost masurat efectul mediului îmbogăţit asupra greutăţii totale a creierului, conţinutului total de ADN şi ARN din creier şi cantităţii totale de proteine. Studiile ulterioare au arătat că mediul îmbogăţit determină modificări în creierul adult, la nivel biochimic, precum şi arborizaţiei dendritice, gliogenezei, neurogenezei, dar şi asupra performanţelor de învăţare. Efectele expunerii la mediul îmbogăţit asupra condiţiilor patologice, stresului sau a îmbătrânirii creierului au fost îndelung studiate. S-a observat că menţinerea în mediul îmbogăţit înainte şi după anumite leziuni cerebrale la rozătoare faciltează recuperarea (Rosezweig et. al, 1977; Darymple-Alford & Benton, 1984). Mediul îmbogăţit interacţionează cu deficitele comportamentale asociate calosotomiei. În studiul detaliat anterior, Miu şi colaboratorii au evidenţiat un efect al mediului îmbogăţit asupra performanţelor comportamentale la şobolanii cu secţiune de corp calos efectuată în perioada adultă. Animalele calosotomizate, ţinute în mediu îmbogăţit doua săptămâni înainte şi după operaţie, au petrecut mai puţin timp în open-field decât grupul cu secţiune de corp calos ţinut în mediu standard. Condiţiile de mediu par să nu fi avut un efect semnificativ asupra performanţei la alternarea spontană în labirintul în T sau asupra performanţei la sarcina de condiţionare a fricii la sunet, însă acestea au avut un efect important asupra latenţei găsirii platformei în labirintul cu apă Morris precum şi asupra numărului de întoarceri în cadranul ţintă. Am amintit anterior că mediul îmbogăţit reprezintă manipulări ale mediului care asigură stimulare socială şi cognitivă, precum şi efort fizic. S-a pus întrebarea dacă aceste elemente mediază individual efectul comportamental al mediului îmbogăţit sau au un efect cumulat. În literatura de specialitate s-au conturat cel puţin două teorii care au abordat acesta problemă. Pe de o parte s-a considerat că mişcarea fizică iniţiată voluntar pe roata de alergare de animalele expuse la mediul îmbogăţit este responsabilă de modificările observate la nivelul creirului şi comportamentului acestora (van Praag, Kemperman & Gage, 2000). Pe de altă parte, s-a afirmat că arousal-ul, mai mult decât efortul fizic, mediază relaţia mediu-comportament (Walsh & Cummins, 1975, citat în Rauscher, Bowers, Dettlaff et al., 2002). Întrucât arousal-ul poate fi moficat prin stimulare auditivă , s-a considerat că acestă teorie a fost susţinută empiric de studiile ce au demonstrat efectul facilitator al expunerii la stimuli auditivi complecşi asupra performanţelor cognititve. În acest sens s-au remarcat studiile cercetătoarei americane Frances Rauscher care a pus în evidenţă prin numeroase studii un efect facilitator al expunerii la muzică asupra performanţelor cognitive. Un prim studiu al acesteia, publicat în Nature în 1993, a constata că persoanele care au ascultat muzică de Mozart au avut

31

performanţe superioare la testul de inteligenţă Binet-Simon , faţă de cei care nu au fost expuşi la nici un stimul auditiv (Rauscher, Shaw & Ky, 1993). Au urmat apoi o serie de experimente realizate pe rozătoare, prin care a vrut să se pună în evidenţă efectul expunerii la muzică asupra performanţelor spaţiale ale acestora. În unul dintre ele, realizat în 1998, un grup experimental asculta muzică de Mozart (considerată muzică complexă), un al doile grup asculta muzică executată cu un singur instrument, alcătuită dintr-o succesiune repetitvă de sunete (muzică minimalistă), iar al treile, care copnstituia grupul martor, un sunet alb. Expunerea la aceşti stimuli a avut loc în perioada prenatală şi imediat postnatală (primele 60 de zile postnatale), cuprinzând şi perioada de testări comportamentale, ce a constat în găsirea braţului ţintă într-un labirint în T, cu opt unităţi. S-a observat că animalele ce au ascultat muzică de Mozart au avut o performanţă superioară la labirintul cu care au fost testaţi, identificând braţul ţintă mult mai repede decât animalele celorlalte două grupe experimentale (Rauscher, Robinson & Jens, 1998). Pornind de la ipoteza arousal-ului, ca element cheie pentru efectul comportamental al mediului îmbogăţit, echipa de cercetare condusă de Frances Rauscher a analizat comparativ efectul expunerii animelelor la stimuli auditivi complecşi (muzică de Mozart), la mediul îmbogăţit (stimulare cognitivă şi efort fizic) şi al mediul social (stimulare socială şi efort fizic), asupra performanţelor spaţiale într-un labirint în T cu opt unităţi. Rezultatele au relevat faptul că performanţa animalelor din cele trei grupe experimentale a diferit semnificativ de performanţa celor din mediul standard. Animalele expuse la muzică au avut performante similare celor menţinute în mediul îmbogăţit, dar superiore celor stimulaţi doar social şi celor ţinuţi în mediu standard. Aceste rezultate au permis autorilor să concluzioneze că arousal-ul , mai degrabă decât stimularea socială reprezinta un mediator al efectului mediului imbogatit asupra cogniţiei şi comportamentului (Rauscher, Bowers, Dettlaff et al., 2002). Expunerea în mediul îmbogăţit are efecte petermen lung, pentru că, odată reveniţi în condiţii standarde de laborator, animalele îşi păstrează performanţele superioare. Acest lucru nu a fost observat şi la animalele expuse la stimuli auditivi complecşi, care odată reveniţi în mediul standard, au avut în scurt timp performanţe asemănătoare grupului de control(Rauscher, Bowers, Dettlaff et al., 2002). Aceste rezultate sunt în concordanţă cu observaţiile făcute pe copiii preşcolari ale căror abilitati spatiale au fost crescute după ce au luat lectii de pian, efect ce a scazut semnificativ dupa ce lectiile au incetat . Se pare ca este nevoie de minim doi ani de lectii de pian pentru ca efectul acestora sa dureze (Costa-Giomi, 1999; Rauscher, 2003). Dezvoltarea organismului în perioada prenatală este puternic influenţată de factorii de mediu. Stresorii fizici sau emoţionali pot determina : greutate scăzută la naştere a puiului, risc crescut de naştere prematura, dezvoltare a functiilor motorii şi cognitive întărziată(Hayashi A., Nagaoka M., 1998 ; Lordi B., Caston J., 2000). În perioada de gestatie tarzie, fetusul poate auzi sunetele din mediul in care se afla mama.(Querleu D., Crepin G., 1988), deci şi aceştia pot constitui elemente din mediu ce infulenţează dezvoltarea prenatală. Într-adevăr, o serie de studii au aratat că expunerea la zgomote în timpul sarcinii are influenţe adverse asupra dezvoltarii fetusului şi a nou-nascutului: moartea prematură a fătului, anomalii congenitale ale sistemului nervos central, comportament anti-social ăn copilarie şi o deteriorare pe termen lung a funcţiilor imune.(Sobrian, Markovic & Jankovic, 1997; Kay & Weinstock, 1998).

32

În schimb, expunerea prenatala la muzica s-a dovedit a avea un efect benefic asupra dezvoltarii fatului: performanţe mai bune a nounascutilor la sarcini care testeaza învatarea spatio-temporala, o dezvoltare rapida a abilitatilor motorii precum statul in sezut si mersul (Chen, 1994; Rauscher, 1998; Alladi, 2002). Ţinând cont de performanţele comportamentale similare ale animalelor menţinute în mediul îmbogăţit respectiv a celor expuse la muzică, se poate lansa ipoteza că asemănător mediului îmbogăţit, expunerea la muzică determină modificări la nivelul morfologiei creieruli. Acest lucru a fost deja demonstrat în câteva studii. Şobolanii, ale căror mame au fost expuse la muzică în perioada gestaţionară, au avut performanţe spaţiale superioare la labirintul radiar la 21 de zile, respectiv un număr semnificativ mai mare de neuroni proliferaţi de novo în hipocamp (Kim & Kim, 2006). La oameni, una dintre cele mai puternice surse de stimulare auditivă este muzica. Studiile neuroimagistice funcţionale recente au pus în evidenţă faptul că activitarea neuronală asociată ascultării stimulilor muzicali nu este redusă doar la cortexul auditiv, dar implică şi regiuni extinse bilaterale ale cortexului frontal, temporal, parietal, regiuni subcorticale, regiuni relaşionate cu atenţia, memorie şi funcţii motorii (Koelsch, 2004).S-a arătat că expunerea la muzică a persoanelor depresive, anxioase a determinat o reducere seminificativă a simptomelor asociate acestor tulburări precum şi a durerii în cazul persoanelor cu tulburări sometice (Cassileth , Vickers & Magill, 2003; Cepada, Carr, Lau et al., 2006). Rezultatele studiilor neuropsihologice au asociat expunerea la stimuli muzicali cu performanţe crescute la probe de atenţie, memorie şi învăţare atât la participanţi sănătoşi (Wallace, 1994), cât şi în condiţii clinice precum dislexie (Overy, 2003), autism (Gold, Wigram & Elefant, 2006), schizofrenie (Talwar, Crawford, Maratos, 2006), etc. Recent s-a scos în evidenţă rolul neuroprotector al muzicii în tulburări neurodegenerative, expunerea la muzică reuşind să atenueze o parte din deficitele cognitive asociate demenţei (Foster & Valentine, 2001; Caddy & Duffin, 2005), sau să faciliteze recuperarea după un atac ischemic (Särkämö, Tervaniemi, Laitinen, et al., 2008). Efectul stimulant al muzicii asupra performanţelor cognitive nu este nici pe departe general acceptat. Există numeroase studii care au contestat puternic acest efect atât la oameni cât şi la animale. Încercând să replice rezultatele obţinute de echipa condusă Frances Raucher în 1993, Stough şi colaboratorii săi au administrat testul Binet-Simon şi matrici progresive Raven la 30 de participanţi sănătoşi, după ce în prealabil aceştia au ascultat muzică de Mozart sau muzică disco, sau nu au fost deloc stimulţi sonor. Conform rezultatelor obţinute nu au existat diferenţe semnificative între cele trei grupe experimentale, performanţa lor la test fiind asemănătoare (Stough, Kerkin, Bates et al., 1994). Multe studii care au urmat celui amintit mai sus nu au obţinut un efect facilitator al muzicii aupra performanţelor la diferite sarcini corgnitive precum matrici progresive Raven (Newmann, Rosenbach, Berns et al., 1995), testul Minnnesotta de rotire mentală a două figuri bidimensionale (Carstens, Huskins & Hounshell, 1995), sarcina de memorie de lucru Digit Span (Steele, Ball & Runk, 1997), etc. Rezultatele inconsistente din literatura în ceea ce priveşte efectul muzicii asupra performanţelor cognitive au fost explicate de iniţiatoarea acestor studii prin faptul că expunerea la muzică nu sporeşte performanţa la toate sarcinile cognitive şi nici la toate tipurile de sarcini spaţiale. Ea face distinţie între sarcini de recunoaştere spaţială şi sarcini

33

spaţio-temporale, doar acestea din urmă fiind inflenţate de expunerea la muzică. Argumentaţia are al bază modelul reprezentaţional al cortexului cerebral, al lui Mountcastle, pe baza căruia descriu patternul de activare neuronală din timpul rezolvării sarcinilor spaţi-temporale, ca fiind asemănător cu patternul de activare neuronală dintimpul procesării stimulilor muzicali. Echipa condusă de Rocher îşi replică propriul studiu pornind de la ipoteza că participanţii expuşi la muzică vor avea performanşe superioare faţă de grupul de control la sarcini spaţio-temporale, dar nu şi la sarcini de recunoaştere spaţială, ipoteză care a fost confirmată (Rocher, Shau & Leng, 1994). Rezultatele studiilor ce au obţinut un efect facilitator al expuneii la muzică asupra performanţelor spaţiale la şobolani au fost de asemenea puse sub semnul întrebării. Keneth Steele, fără a replica studiul lui Rocher iniţiat pe animale, contestă efectul Mozart, oferind drept argument incapaciatea rozătoarelor de a procesa stimuli muzicali. Analizând comparativ audiograma subiecţilor umani şi a şobolanilor, obţinută în timpul expunerii acestora la notele muzicale executate cu un pian, existente în partitura Sonatei pentru două piane a lui Mozart, cercetătorul a ajuns la concluzia că şobolanii adulţi nu percep acest gen de sunete. După cum putem vedea, studiile ce au abordat ca temă de cercetare efectul facilitator muzicii asupra performaţelor cognitive au avut rezultate destul de controversate. Cu siguranţă, studiile ce au reuşit să obţină un astfel de efect al muzicii nu trebuie asimilate necritic. Cu toate acestea, studii numeroase foarte recente au scos în evidenţă rolul benefic pe care il are expunerea la muzică atât pentru participanţii sănătoşi cât şi pentru populaţia clinică (pentru detalii vezi Särkämö, Tervaniemi, Laitinen, et al., 2008),ceea ce ne determină să credem că muzica, ca şi stimul complex asemănător mediului îmbogăţit, şi efectul ei neurotoprotector merită studiat.

34

IV. Secţiunea de corp calos în tratarea epilepsiei. În 1939, a avut loc prima operaţie de secţiune de corp calos parţială, realizată de Van Wagen şi Herren pe un pacient de 33 de ani cu epilepsie rezistentă la tratament farmacologic, după ce, cu un an înainte, neurologul american Theodore Erickson a raportat că secţiunea de corp calos la maimuţe (Macacca mulatta) împiedică dispersarea focarului epileptic unilateral în tot cortexul cerebral. Aceasta constatare este susţinută de observaţiile făcute de Hyndman şi Penfield cu puţin timp în urmă pe pacienţii epileptici, cu ageneţie de corp calos, ale căror crize epileptice erau mult mai reduse, iar focatul epileptic nu era generalizat (Harris, 1995). Aceastea reprezintă primele indicii ale rolului jucat de corpul calos în epilepsiei generalizate. Astăzi este general acceptat faptul că unul din mecanismele ce stă la baza epilepsiei idiopatice generalizate este hipersincronizarea activităţii neuronale hiperpolarizate între cele două emisfere realizată prin intermediul corpului calos. De aceea, calosotomia ca şi metodă alternativă de tratament s-a dovedit a fi eficientă. Numărul de crize epileptice era mult mai redus, dar şi înregistrările EEG ulterioare au arătat activitatea neuronală hipepolarizată asincronă şi focare epileptogene unilaterale(Gates, Leppik, Yap et al., 1984, citat în ono, Fujimura, Yoshida et al., 2002). S-a arătata că secţiune ade corp calos nu doar împiedică propagarea activităţii epileptogene în tot cortexul, dar suprimă totodată activitatea epileptogenă per se ( Fujimura, Yoshida et al., 2002). Pe de altă parte, eficienţa acestei intervenţii chirurgicale este controversată, un motiv pentru a o contesta ar fi acela că epilepsia generalizată idiopatică are origini subcorticale talamice şi reticulare, ceea ce nu ar justifica rolul secţionării corpululi calos după unii autori (Nei, joice & David, 2006). Calosotomia efectuată la pacienţi în scop terapeutic prezintă o serie de efecte secundare manifestate la nivel comportamental şi cognitiv şi care se constituie în sindromul numit split brain. O manifestare tipică a acestuia este incapacitatea de a numi obiecte care au fost accesibile doar emisferei drepte. Acest simptom a fost obţinut în condiţii de laborator şi manifestă cu precădere în acest context; fiind mică probabilitatea ca pacientul să fie pus în mod natural în situaţia de avea acces la informaţie numai cu partea stângă a corpului. De aceea nu este surprinzător faptul că pacienţii cu astfel de leziune funcţionează normal în viaţa de zi cu zi. Totuşi rapoartele de cercetare efectuate pe pacienţii cu secţiune corp calos au constat o seride tulburări cognitive, care de cele mai multe ori prezintă o formă uşoară, iar în funţie de momentul în care este realizată leziunea se atenuează în timp. S-a arătat că secţiunea de corp calos se asociază cu deficite cognitive cum ar fi mutismul (Sussman et. al, 1983) . Tulburări de limbaj ce succed secţiunea de corp calos în regiunea anterioară au fost raportate şi de Reeves (1991). Acestea se manifestă temporar printr-o scădere a spontaneităţii în vorbire, care poate fi uşoară, întârziere în iniţierea vorbirii, sau mutism, o formă mai severă (Reeves, 1991). Pentru a ilustra mai bine aceste deficite, precum şi evoluţia lor în timp vom detalia în continuare un studiu de tip folow-up, publicat de Cendes şi colaboratorii săi în 1993. 34 de pacienţi epileptici, majoritatea cu retard mental ţi tulburăti majore de comportament care au fost supuşi secţiunii de corp callos în perioada adultă. Observaţia post intervenţie a avut loc timp de aproximativ 42 de luni. La 25 dintre aceştia au fost înregistrate o reducere semnificativă a crizelor epileptice, iar 13 dintre ei, al care secţiunea de corp

35

calos a fost totală s-a observat dificultăţi de limbaj, in particular probleme de articulaţie (dizartrie), şi dispraxie, care au persistat în timp doar la 5 pacienţi. Dintre cei cu tulburări de comportament, 81 % au prezentat o reducere a agresivităţii, hiperactivităţii şi a deficitului atenţional în perioada post-operatorie (Centes, Ragazzo, daCosta et al., 1993).

36