The Clock Drawing Task: Errori comuni e neuroanatomia funzionale

Il disegno dell’orologio è un test semplice ed efficace da includere nella valutazione neuropsichiatrica dei pazienti.4 Recensioni della letteratura di ricerca supportano il suo uso come strumento di screening affidabile per le disfunzioni cognitive, in particolare per la demenza.5,6 Sebbene sia in uso dagli anni ’60, è stato reso popolare nel 1983, quando Goodglass e Kaplan lo hanno incorporato nella Boston Aphasia Battery.7-9 Sebbene la maggior parte degli studi utilizzi il test del disegno dell’orologio per valutare la cognizione nel contesto dello screening della demenza, sono state valutate anche altre condizioni. Per esempio, studi recenti hanno riportato l’uso di un test di disegno dell’orologio per diagnosticare e classificare la gravità dell’encefalopatia epatica, prevedere gli esiti della riabilitazione dopo una lesione cerebrale traumatica (TBI) e valutare lo stato funzionale nei veterani con TBI lieve legata allo schieramento.10-12 Negli anni sono stati introdotti almeno 13 sistemi di punteggio. La revisione di Shulman, concludendo che i test di disegno dell’orologio sono complementari al Mini-Mental State Exam (MMSE) e forniscono un progresso significativo nella diagnosi precoce della demenza e nel monitoraggio dei cambiamenti cognitivi, ha anche notato che un semplice sistema di punteggio con enfasi sugli aspetti qualitativi del disegno dell’orologio dovrebbe massimizzare la sua utilità.5 Documentare il tipo di errori di disegno dell’orologio può contribuire alla valutazione clinica dei pazienti con sospetti disturbi e sindromi neuropsichiatriche, sia nella valutazione iniziale che in quelle successive. Ha anche un grande valore educativo per le famiglie dei pazienti e nell’insegnamento dei tirocinanti, in quanto fornisce una dimostrazione facilmente comprensibile di sottili deficit cognitivi a volte difficili da identificare in un esame di routine. L’obiettivo di questa revisione è quello di presentare i principali errori qualitativi di disegno dell’orologio e le prove che collegano le prestazioni con la neuroanatomia. L’ampia variabilità nel modo in cui i test di disegno dell’orologio vengono somministrati e valutati va oltre lo scopo di questa revisione.5

Errori di disegno dell’orologio

Il sistema più comunemente utilizzato di errori qualitativi di disegno dell’orologio è stato descritto da Rouleau.1 Ha classificato cinque tipi di errori oltre alla dimensione dell’orologio (Figura 1): 1) difficoltà grafiche; 2) risposta legata allo stimolo; 3) deficit concettuale; 4) deficit spaziale e/o di pianificazione; e 5) perseverazione. È importante notare che molte pubblicazioni non includono tutti e sei gli errori qualitativi. C’è una maggiore enfasi sul confronto degli errori dovuti alle risposte legate allo stimolo, al deficit concettuale, alle difficoltà spaziali e/o di pianificazione, o alla perseveranza. Come notato in precedenza, c’è anche variabilità nel modo in cui vengono somministrati i test di disegno dell’orologio. Alcuni test forniscono un cerchio già disegnato e diverse impostazioni di tempo. La maggior parte dei test formali prima istruisce il paziente a disegnare un orologio (cioè, disegnare-a-comando) e poi a copiare un orologio (cioè, copia-a-comando). Ci sono prove che i pazienti con la malattia di Alzheimer (AD) fanno meno errori nel disegno di un orologio quando viene chiesto di copiare un orologio, presumibilmente perché c’è un minore utilizzo delle funzioni esecutive e della memoria semantica.1

Dimensione dell’orologio (non illustrato)

Un disegno di orologio è considerato piccolo se misura meno di 1,5 pollici, e grande se misura più di 5 pollici. I pazienti con la malattia di Huntington (HD) hanno una maggiore incidenza di orologi piccoli, mentre i pazienti con AD hanno una maggiore incidenza di orologi grandi.1 Gli orologi piccoli visti in HD possono essere dovuti alla micrografia vista nei disturbi che coinvolgono i gangli della base. I grandi orologi osservati nell’AD possono essere il risultato di una scarsa pianificazione visuospaziale dovuta a una compromissione del funzionamento esecutivo (lobo frontale) e visuospaziale (lobo parietale destro).

Difficoltà grafiche

Le difficoltà grafiche sono presenti quando le linee non sono precise, con conseguente distorsione del quadrante dell’orologio o con numeri difficili da leggere. Le lancette non sono dritte e a volte non si collegano al centro. L’esecuzione complessiva può apparire imprecisa e goffa, ma il disegno è ancora solitamente riconoscibile come un orologio. Gli errori grafici sono più comuni nell’HD e nelle demenze vascolari moderate che nell’AD.1,13 Gli errori grafici sono risultati peggiorare nella demenza vascolare con il progredire della malattia.13 Le difficoltà grafiche osservate sia nella HD che nelle demenze vascolari sono probabilmente il risultato di un’interruzione secondaria dei circuiti frontostriatali necessari per coordinare il controllo motorio fine e la pianificazione.

Risposta legata allo stimolo

La risposta legata allo stimolo è la tendenza del disegno a essere dominato o guidato da un singolo stimolo, il più delle volte legato alle istruzioni di impostazione del tempo. Di solito, le istruzioni sono di impostare l’ora alle “10 dopo le 11”. In un errore, le lancette sono impostate per “10 ‘til 11” invece di “10 after 11”. Il paziente non riesce a ricodificare il “10” in “10 dopo le 11” come un “2” per impostare la lancetta dei minuti. Il paziente è “attratto” dalla fonte dello stimolo forte (cioè il “10”) piuttosto che dalla risposta appropriata che implica un’operazione più complessa (cioè, impostare la lancetta dei minuti sul “2”). Nel secondo tipo di errore legato allo stimolo, l'”1″ è scritto vicino all'”11″ o tra “10 e 11” sull’orologio. Le lancette possono essere assenti o puntate verso il “10” e/o l'”11″. Questo secondo tipo di errore legato allo stimolo può anche essere valutato come un errore concettuale. Diversi studi hanno riportato che gli errori legati allo stimolo sono più comuni nell’AD che nella HD, nella malattia di Parkinson (PD) o nella demenza frontotemporale.1,14,15 Tuttavia, sono stati riportati anche risultati contrari, con errori legati allo stimolo più comuni nella PD con demenza che nell’AD.16 Un possibile modo per conciliare questi risultati è che i circuiti frontostriatali possono essere fortemente compromessi nel momento in cui la PD progredisce verso la demenza, con conseguenti deficit di funzionamento esecutivo.

Deficit concettuali

I deficit concettuali sono definiti come una perdita o una compromissione nell’accesso alla conoscenza degli attributi, delle caratteristiche e del significato di un orologio. Questa categoria comprende un’ampia varietà di errori. I deficit concettuali nel disegno dell’orologio possono essere dovuti a un disegno che non assomiglia a un orologio (cioè, rappresentazione errata dell’orologio) o a un disegno con le lancette che non comunicano un’ora (cioè, rappresentazione errata del tempo). L’errata rappresentazione dell’orologio suggerisce l’indisponibilità di una corretta rappresentazione grafica di un orologio. La rappresentazione errata dell’ora (ad esempio, lancette assenti, lancette rappresentate in modo inadeguato, l’ora scritta sull’orologio) suggerisce un deficit nella conoscenza della caratteristica che conferisce la maggior parte del significato di un orologio, che è quello di comunicare il tempo.

Diversi studi hanno trovato che i deficit concettuali nel disegno dell’orologio sono più comuni e si verificano prima nel corso della malattia-progressione in AD che in HD, PD, demenza vascolare, o demenza frontotemporale.14,16 I deficit possono essere evidenti anche nei casi lievi e sono stati osservati più frequentemente man mano che l’AD diventava più grave.1,17-19 Ci sono prove che gli errori concettuali sono più comuni nei pazienti con decadimento cognitivo lieve (MCI) che nei soggetti normali, ma il disegno dell’orologio non è considerato un unico strumento di screening per l’MCI.19-21 Uno studio sulle lesioni/deficit ha scoperto che le lesioni nelle cortecce opercolari frontali-parietali inferiori di sinistra sono associate a errori di impostazione del tempo.22 I deficit concettuali sono probabilmente dovuti alla compromissione della memoria semantica, una funzione primaria dei lobi temporali laterali.23 La memoria semantica si riferisce alla nostra riserva di conoscenze concettuali e fattuali che non è collegata a nessun ricordo specifico (es, memoria episodica).

Deficit spaziali e/o di pianificazione

I deficit spaziali e di pianificazione sono dovuti a errori nella disposizione dei numeri sul disegno dell’orologio (per esempio, trascuratezza dell’emisfero sinistro, deficit di pianificazione con conseguenti lacune nella spaziatura dei numeri, deficit nella disposizione spaziale dei numeri in assenza di un modello specifico nella disorganizzazione spaziale, numeri scritti fuori dal quadrante dell’orologio, numeri scritti in senso antiorario). I deficit spaziali/di pianificazione sono stati trovati più comuni nell’AD che nella demenza frontotemporale o nella schizofrenia.14,24 Ciò è probabilmente dovuto a un maggiore coinvolgimento del lobo parietale nell’AD. Più deficit spaziali/pianificatori sono presenti nella PD con demenza, nella malattia diffusa a corpi di Lewy (DLB) o nella demenza vascolare rispetto all’AD.13,25 Questi risultati sono probabilmente dovuti al coinvolgimento sottocorticale in queste condizioni. Gli errori di disegno dell’orologio dovuti a deficit spaziali/di pianificazione sono dovuti alla compromissione dell’emisfero destro non dominante, in particolare del lobo parietale destro.22 Forse l’errore di disegno dell’orologio più comunemente riferito è visto nel paziente con una lesione parietale destra che provoca negligenza dell’emisfero sinistro (l’orologio può avere tutti i numeri allineati sul lato destro). In caso di ictus, questo tende ad essere più evidente nella fase acuta. I pazienti possono anche avere anosognosia e negare qualsiasi errore o problema con il quadrante dell’orologio. Inoltre, i circuiti che comunicano tra il lobo parietale e il lobo frontale (circuiti frontoparietali) e tra il lobo frontale e l’area sottocorticale (circuiti frontostriatali) sono necessari per pianificare e disegnare accuratamente un quadrante dell’orologio. I circuiti frontoparietali giocano probabilmente un ruolo nel coordinare la comprensione visuospaziale di un orologio e i circuiti frontostriatali le funzioni esecutive che si traducono in un accurato quadrante dell’orologio.

Perseverazione

Perseverazione è definita come la continuazione o il ripetersi di attività senza uno stimolo appropriato. Nel disegno dell’orologio, questo può essere dovuto alla perseveranza delle mani (ad esempio, la presenza di più di due mani, che riflette un fallimento nel terminare la serie in corso di tracciare le mani) o la perseveranza dei numeri (ad esempio, il prolungamento anormale dei numeri, come la scrittura oltre il 12 o la ripetizione inappropriata degli stessi numeri). Gli errori di perseverazione sono più comuni nell’AD che nei soggetti normali o nei pazienti con schizofrenia.17,24 Gli errori di perseverazione nel disegno dell’orologio sono probabilmente dovuti alla compromissione della funzione esecutiva nell’area prefrontale del lobo frontale, che si trova in molti disturbi della demenza.

Imaging

Diversi tipi di prove di imaging supportano la partecipazione di entrambe le regioni corticali e sottocorticali nell’esecuzione del compito del disegno dell’orologio. Uno studio fMRI in individui normali e sani che eseguivano un compito che richiedeva di disegnare le lancette dell’orologio per indicare il tempo ha trovato attivazioni in entrambe le regioni frontali e parietali (Figura 2).2 Uno studio in pazienti con MCI, utilizzando la fMRI a riposo per valutare la connettività funzionale della corteccia prefrontale dorsolaterale (DLPFC), ha riportato che la connettività a più regioni del cervello (ad es, lobulo parietale inferiore, giro frontale superiore, giro frontale mediale, putamen) era ridotta, ma solo la riduzione della connettività tra la DLPFC sinistra e il talamo sinistro era correlata alla riduzione delle prestazioni nel compito di disegnare l’orologio (Figura 3).3 Uno studio che utilizzava la relaxometria basata sul voxel per identificare le lesioni strutturali ha rilevato che il compito di disegnare l’orologio era più sensibile di diversi altri test comunemente usati (ad es, MMSE, Trailmaking test Part A, Trailmaking test Part B) alla presenza di piccole aree di lesione cerebrale, ma che le lesioni riguardavano un’ampia varietà di sedi corticali (insula, temporale, frontale, parietale posteriore) e sottocorticali (corpo calloso, caudato).26 Un altro studio ha scoperto che le anomalie della materia bianca nella regione periventricolare erano più fortemente associate a una performance ridotta rispetto alle anomalie della materia bianca in altre aree, implicando connessioni fronto-sottocorticali.27 Diversi studi hanno utilizzato la tomografia a emissione di positroni (PET) e la tomografia computerizzata a emissione di fotoni singoli (SPECT) per esaminare la relazione tra riduzioni localizzate del flusso sanguigno cerebrale o del tasso metabolico cerebrale e la compromissione delle prestazioni nel compito di disegnare l’orologio in vari disturbi. Le aree più comunemente associate nei pazienti con AD o MCI sono state le cortecce parietale e cingolata posteriore e la regione ippocampale.28-30 Le aree implicate nei pazienti con demenza DLB includono sia regioni corticali (frontale, temporoparietale) che sottocorticali (putamen, talamo).31,32 Studi che utilizzano la morfometria basata sui voxel in pazienti con AD o MCI per valutare la relazione tra la densità di materia grigia locale e le prestazioni di disegno dell’orologio hanno riportato associazioni con numerose aree corticali (temporale, frontale, parietale, cervelletto) e sottocorticali (talamo, caudato).33-35 Da notare che uno studio che ha confrontato diversi sistemi di punteggio ha trovato che tutti correlavano con il volume regionale di materia grigia nel lobo parietale destro, ma differivano per altre aree, indicando che la scelta del sistema di punteggio influenzerà i risultati.34

Solo una manciata di studi hanno esaminato i correlati anatomici di specifici tipi di errori. Uno studio su lesioni/deficit in pazienti con lesioni cerebrali focali ha identificato due modelli predominanti di errori nel compito di disegnare l’orologio.22 I problemi con l’organizzazione spaziale e il corretto posizionamento dei numeri erano più comuni nei pazienti con lesioni all’emisfero destro, mentre i problemi con il corretto posizionamento delle lancette dell’orologio (impostazione del tempo) erano più comuni nei pazienti con lesioni all’emisfero sinistro. Gli autori di questo studio hanno notato che questi risultati sono coerenti con un’alterazione dell’elaborazione visuospaziale nel primo gruppo e un’alterazione dell’elaborazione del linguaggio nel secondo. Uno studio che ha valutato l’impatto di un alto rispetto a un basso carico di anomalie periventricolari della materia bianca (WMA) sulle prestazioni del disegno di un orologio in pazienti con demenza ha confrontato i pazienti con AD o demenza vascolare con quelli con PD sul punteggio totale e sul punteggio per dominio funzionale (motricità lorda, tempo, perseveranza/trazione, disposizione spaziale).36 Il gruppo WMA basso ha avuto prestazioni migliori rispetto agli altri due gruppi (PD; WMA alto), che non differivano né sul punteggio totale né sui punteggi di dominio. Il gruppo WMA basso ha ottenuto prestazioni migliori di WMA alto nel dominio della motricità lorda e migliori di PD nei domini del tempo e della disposizione spaziale. Come notato dagli autori, questi risultati supportano la partecipazione di entrambe le aree corticali e sottocorticali nell’esecuzione di questo compito.

Conclusione

I correlati neurali della performance del disegno dell’orologio sono stati studiati principalmente in popolazioni cliniche con demenze, e pochi studi hanno esaminato errori specifici. Quindi, c’è ancora molto da imparare. Anche se sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere meglio la neuroanatomia funzionale del disegno dell’orologio, è chiaro che più regioni cerebrali, in aree corticali e sottocorticali, e i circuiti che li collegano, svolgono un ruolo. L’alterazione del disegno dell’orologio può fornire un segnale di deterioramento cognitivo che guida il medico a una migliore comprensione del paziente e del contesto dei sintomi presentati. Il clinico può anche usare il disegno dell’orologio come un mezzo per monitorare i cambiamenti cognitivi e fornire uno strumento di insegnamento per la famiglia e gli studenti.