Pupillary Light Reflex (PLR)

Una panoramica storica

Il Pupillary Light Reflex (PLR) è un fenomeno ampiamente noto da molti anni.

Lowenstein e Friedman (1942) mostrarono che, in risposta alla luce, la pupilla si contrae dopo un periodo di latenza e che, la durata di questo periodo, l'ampiezza della risposta e la velocità della costrizione pupillare dipendono dall'intensità dello stimolo utilizzato. Questi risultati sono stati successivamente confermati da Alpern et al. (1963), Feinberg e Podolak (1965) e Lowenstein e Loewenfeld (1969).

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CONTROLLO AUTONOMICO DELLA PUPILLA

L'occhio è innervato da entrambe le fibre nervose simpatiche e parasimpatiche (Fig. 1 e 2). Le fibre parasimpatiche preganglioniche si alzano nel nucleo Edinger-Westphal (terzo nervo cranico) e poi passano nel terzo nervo al ganglio ciliare, che si trova dietro l'occhio. A questo punto, gli assoni preganglionici sinapsi con i neuroni parasimpatici postgangliari, che a loro volta proiettano le loro fibre al bulbo oculare attraverso i nervi ciliari. Questi nervi stimolano: 1) il muscolo ciliare che controlla la messa a fuoco della lente dell'occhio e 2) lo sfintere dell'iride che restringe la pupilla.

L'innervazione simpatica dell'occhio ha origine nelle cellule del corno intermediolaterali del primo segmento toracico del midollo spinale. Da questo punto, le fibre simpatiche entrano nella catena simpatica e si proiettano verso il ganglio cervicale superiore, dove sinapsi con i neuroni postgangliari. Successivamente, le fibre simpatiche postganglioniche si proiettano lungo la superficie dell'arteria carotide fino a raggiungere l'occhio dove innervano le fibre radiali dell'iride che aprono la pupilla.

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Fig. 1

Controllo del diametro pupillare. La stimolazione dei nervi parasimpatici eccita il muscolo pupillare dello sfintere, diminuendo così l'apertura pupillare, fenomeno chiamato miosi. Al contrario, la stimolazione dei nervi simpatici eccita le fibre radiali dell'iride che induce dilatazione pupillare, fenomeno chiamato midriasi.

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Fig. 2

Quando la luce illumina gli occhi, le pupille si restringono. Il percorso neuronale responsabile di questo riflesso è rappresentato dalle frecce nere mostrate in Fig. 1. Quando la luce colpisce la retina, parte del segnale viene diretta dai nervi ottici alla regione pretettale, da dove gli impulsi secondari raggiungono il nucleo di Edinger-Westphal , tornando attraverso i nervi parasimpatici per contrarre lo sfintere dell'iride. Al contrario, in un ambiente buio, il riflesso è inibito, il che si traduce in una dilatazione della pupilla.

 

La funzione del PLR è di aiutare l'occhio ad adattarsi rapidamente alle mutevoli condizioni di luce. I limiti del diametro pupillare sono di circa 1,5 mm sul lato piccolo e 8 mm sul lato grande. Pertanto, poiché la luminosità della luce sulla retina aumenta con il quadrato del diametro pupillare, la gamma di adattamento chiaro e scuro che può essere causata dal riflesso pupillare è di circa 30 a 1. In altre parole, fino a 30 volte cambiano nella quantità di luce che entra nell'occhio.

 

RIFLESSI PUPILLARI, SISTEMA NERVIOSO CENTRALE E PUPILLOMETRIA

Il PLR è stato usato con successo per valutare la capacità di un individuo di svolgere un compito specifico, compresa la guida di veicoli a motore (Monticelli et al, 2009, 2015). Il motivo è che il PLR può essere gravemente influenzato dal consumo di alcol, droghe e soprattutto da droghe illecite.

 

In questo contesto, è essenziale considerare l'esistenza di tre diversi processi neurali che determinano il tempo di reazione per svolgere un determinato compito: (1) elaborazione delle informazioni, (2) programmazione della risposta e (3) controllo motorio dei muscoli . I potenziali cerebrali evocati dalla stimolazione sensoriale (principalmente dalla stimolazione visiva) sono influenzati dalle esigenze della percezione, mentre il tempo di reazione (RT) è influenzato dalla somma delle richieste percettive e motorie. Misurazioni separate, ad esempio, la latenza di picco dei potenziali sensoriali evocati e RT possono o meno raggiungere conclusioni simili, tuttavia, insieme possono essere utilizzate per discriminare tra fonti che influenzano le prestazioni del compito.

 

I potenziali corticali visivamente evocati offrono una misurazione diretta dell'attività cerebrale con alta risoluzione temporale (Hall, 2016). Questa possibilità è offerta dalla registrazione del PLR, un metodo non invasivo che indica l'attività di un sistema, in questo caso, situato tra il diencefalo e il mesencefalo, e come precedentemente menzionato, un sistema che regola le reazioni pupillari.

 

In uno studio pionieristico, condotto su 19 soggetti normali, il PLR è stato studiato in risposta a diverse intensità di stimolo, utilizzando la pupillografia a infrarossi (Ellis, 1981). I risultati hanno mostrato che l'aumento dell'intensità dello stimolo era associato ad un aumento dell'ampiezza e della velocità massima di contrazione e ridilatazione del PLR. Inoltre, la latenza dello stimolo all'inizio della risposta diminuiva con l'aumentare dell'intensità dello stimolo. Questi risultati hanno permesso di proporre analisi PLR per la valutazione clinica della funzione pupillare (Ellis, 1981). Monticelli et al. (2009) hanno proposto di utilizzare il PLR per ottenere metodi di misurazione oggettivi relativi alla sicurezza di guida del veicolo che consentano la raccolta di dati riproducibili, affidabili e successivamente verificabili. A tal fine, gli individui sani (n = 41), così come gli individui che erano sotto l'influenza di droghe e / o farmaci (n = 105) sono stati esposti a diversi stimoli luminosi e il loro PLR è stato valutato. L'obiettivo principale dello studio era valutare l'applicabilità e il valore della pupillografia come metodo di misurazione oggettivo per valutare le persone con disturbi del sistema nervoso centrale per quanto riguarda la loro sicurezza di guida e la loro capacità di guidare veicoli.

 

I risultati hanno mostrato differenze molto significative per quasi tutti i parametri valutati confrontando i due gruppi, così che, su questa base, hanno mostrato che la pupillografia rappresentava un metodo oggettivo per misurare la funzione della pupilla e che, quindi, poteva essere stabilita come parte di una metodologia di routine per il controllo della polizia dei conducenti di veicoli. Questa evidenza è stata successivamente confermata da un secondo studio, condotto dallo stesso gruppo di ricerca, che ha dimostrato l'affidabilità del PLR come indicatore di precedenti farmaci e / o uso di droghe (Monticelli et al, 2015). Allo stesso modo, alle alterazioni prodotte da farmaci e / o droghe, è stato dimostrato che l'alcol altera anche le misure pupillari (Lobato-Rincón et al, 2013).

 

Anche l'effetto della fatica e della mancanza di sonno sulla risposta al PLR è stato ampiamente studiato, Lowenstein, Lowefnfeld 1963 dimostrarono l'uso dell'analisi PLR per la valutazione obiettiva di stanchezza, Morad, Lemberg, Yofe, Dagan, 2000, verificarono che tutti i parametri pupillari differivano significativamente tra prontezza e stanchezza.