I movimenti oculari al servizio della visione binoculare Due oCChi e

1
Capitolo 1 • Due occhi e una percezione: vantaggi e limiti | 43
DUE OCCHI E UNA PERCEZIONE:
VANTAGGI E LIMITI
Marco Nardi
Dipartimento di Neuroscienze
Università degli Studi - Pisa
Francesco Nasini
Dipartimento di Neuroscienze
Università degli Studi - Pisa
I movimenti oculari
al servizio della
visione binoculare
Teresa Mautone
Dipartimento di Neuroscienze
Università degli Studi - Pisa
Cenni anatomici
I movimenti del bulbo oculare sono determinati da 6 muscoli extraoculari (4 muscoli retti e 2
muscoli obliqui).
Muscoli retti
I 4 muscoli retti sono: il retto superiore, l’inferiore, il mediale ed il laterale. Tali muscoli originano
all’apice dell’orbita dall’anello di Zinn, una formazione tendinea imbutiforme che comprende il
forame ottico e la porzione mediale della fessura
orbitaria superiore. I muscoli retti originano dalla porzione più interna dell’anello con 2 tendini
comuni: il superiore, detto tendine comune di
Lockwood, e l’inferiore, detto tendine comune di
Zinn6,7. I muscoli retti si inseriscono sul bulbo a
distanze diverse dal limbus; le loro inserzioni si
trovano su una curva spiraliforme detta spirale
di Tillaux. L’inserzione del retto mediale è la più
vicina al limbus, quella del retto superiore è la
più distante.
44 | GLI STRABISMI E LE ANOMALIE DELLA MOTILITÀ OCULARE
Muscoli obliqui
Muscolo obliquo superiore
L’obliquo superiore origina superiormente e medialmente all’anello tendineo di Zinn e al muscolo
retto mediale. Decorre in avanti, lungo l’angolo
formato dalle pareti mediale e superiore dell’orbita, fino alla troclea. Circa 10 mm dietro la troclea,
il muscolo inizia a trasformarsi in tendine. Dopo
aver attraversato la troclea il tendine si dirige in
basso, indietro e lateralmente, formando un angolo di 51° con il piano sagittale dell’occhio. Successivamente penetra nella capsula di Tenone, passa
sotto il retto superiore, e si inserisce dietro l’equatore nella porzione postero-laterale della sclera.
Muscolo obliquo inferiore
L’obliquo inferiore origina da una depressione
del pavimento orbitario del mascellare. Questa
depressione è di poco posteriore al margine or-
bitario inferiore ed appena laterale all’orificio
del dotto nasolacrimale. Il muscolo si dirige lateralmente ed indietro, formando un angolo di
51° con il piano sagittale dell’occhio. L’obliquo
inferiore penetra nella capsula di Tenone a pochi millimetri dalla sua origine, in prossimità del
margine nasale del m. retto inferiore. Passa poi
sotto al m. retto inferiore, si dirige verso la porzione posteriore e laterale del bulbo, e si inserisce con un corto tendine alla sclera, lungo una
linea obliqua e convessa in alto4.
Innervazione
L’innervazione dei muscoli extraoculari è sostenuta dal III-IV e VI paio di nervi cranici.
Il muscolo retto superiore è innervato dalla branca superiore del III nervo cranico. I muscoli retti
mediale, inferiore e il muscolo obliquo inferiore
sono innervati dalla branca inferiore del III nervo
cranico. Invece il IV paio di nervi cranici innerva
ANATOMIA DEI MUSCOLI EXTRAOCULARI
Muscolo
Origine
Lunghezza (mm)
Arco di
contatto
(mm)
Inserzione
(mm)
Retto Superiore
Tendine comune di
Lockwood e guaina
del nervo ottico
41.8
6.5
7.7 dal limbus
ramo superiore
arterie oftalmica
del terzo nervo
e lacrimale
cranico
Retto Inferiore
Tendine comune di
Zinn
40.0
6.5
6.5 dal limbus
ramo inferiore
del terzo nervo
cranico
arterie oftalmica
e infraorbitaria
Retto Mediale
Tendini comuni di
Lockwood e di Zinn
e guaina del nervo
ottico
40.8
6.0
5.5 dal limbus
ramo inferiore
del terzo nervo
cranico
arteria oftalmica
Retto Laterale
Tendini comuni di
Lockwood e di Zinn
40.6
12.0
6.9 dal limbus
sesto nervo
cranico
arterie oftalmica
e lacrimale
Obliquo
Superiore
Sopra e medialmente
all’anello di Zinn
Origine-troclea: 40.0
Troclea-Inserzione:
20.0
8.0
posteriormente
nel quadrante
supero-esterno
quarto nervo
cranico
arteria oftalmica
Obliquo
Inferiore
Pavimento orbitario
del mascellare
37
15.0
posteriormente
nel quadrante
infero-esterno
ramo inferiore
del terzo nervo
cranico
arterie oftalmica
e infraorbitaria
Innervazione
Tabella 1. Origine, inserzione, innervazione e vascolarizzazione dei muscoli extraoculari
Vascolarizzazione
Capitolo 1 • Due occhi e una percezione: vantaggi e limiti | 45
Figura 1. Anatomia dei muscoli extraoculari. Rappresentazione schematica, occhio sinistro
Figura 2. Assi di Fick. (X): asse orizzontale; (Z): asse verticale; (Y): asse torsionale. (C): centro di rotazione
i muscoli obliqui superiori, e il VI paio è destinato
all’innervazione dei muscoli retti laterali5-12.
Piano Muscolare
La figura 3 mostra il m. retto mediale destro a
contatto con la superficie del bulbo. La forza si
esercita nel punto in cui il muscolo è tangenziale
alla superficie del bulbo, cioè nel punto tangenziale T. La direzione della forza è lungo la linea
tangenziale TT’. Il piano muscolare (PM) è il piano che contiene la direzione della forza applicata
ed il centro di rotazione C. Un muscolo extraocu-
Azione dei muscoli extraoculari
Terminologia
Centro di rotazione
Si può assumere che l’occhio compia i suoi movimenti di rotazione attorno ad un punto fisso,
detto centro di rotazione, situato circa 13,5 mm
dietro l’apice corneale. Nei movimenti puramente rotatori, il centro di rotazione del bulbo non si
sposta dalla sua posizione ed ha quindi velocità
zero. In realtà, durante le rotazioni attorno agli
assi di Fick, il centro di rotazione dell’occhio si
muove in un semicerchio nel piano di rotazione9.
Di questo comunque non si tiene generalmente
conto ed il centro di rotazione dell’occhio viene
considerato immobile.
Assi di Fick
L’occhio ruota intorno a tre assi principali, detti
assi di Fick: l’orizzontale, o asse X; il verticale, o
asse Z; il torsionale, o asse Y; tali assi si intersecano nel centro di rotazione2.
Figura 3. Rappresentazione schematica del piano muscolare e dell’arco di contatto. (I-T): arco di contatto; (TT’): direzione della forza; (C): centro di rotazione; (PM):
piano muscolare; (Z): asse di Z di Fick
46 | GLI STRABISMI E LE ANOMALIE DELLA MOTILITÀ OCULARE
lare ruota l’occhio su un asse perpendicolare al
piano muscolare3.
Arco di contatto
L’arco di contatto di un muscolo è la distanza tra
il punto tangenziale T, dove il muscolo tocca per
la prima volta la sclera, ed il punto I, al centro
dell’inserzione anatomica del muscolo stesso. Il
muscolo si avvolge e si svolge attorno al bulbo
oculare come una corda su una puleggia e l’arco di contatto è l’analogo di un braccio di leva.
Quando il bulbo oculare ruota, l’arco di contatto
si allunga o si accorcia: è più lungo quando il muscolo è rilasciato e più corto quando il muscolo
è contratto.
La riduzione dell’arco di contatto è alla base di
un intervento, detto “intervento del filo (fadenoperation)”. In questo intervento il muscolo viene
suturato alla sclera tra 11 e 15 mm dalla sua inserzione: l’efficacia del muscolo viene così a diminuire in modo progressivo nel proprio campo
d’azione, ma non è modificata in posizione primaria o nel campo di azione del muscolo antagonista1-8.
Duzioni
Sono movimenti monoculari di rotazione attorno
ad uno degli assi di Fick. Si parla di abduzione se
il bulbo ruota verso l’esterno, di adduzione se il
bulbo ruota medialmente, di supra ed infraduzione se il bulbo ruota rispettivamente in alto od in
basso; di incicloduzione od intorsione se il bulbo
ruota sul suo asse anteroposteriore, spostando
in direzione nasale il polo superiore della cornea
(ore 12 del meridiano verticale), di excicloduzione o extorsione nel caso contrario.
Posizione primaria di sguardo
È la posizione degli occhi di un individuo che,
con la testa eretta e la faccia posta su un piano
verticale, osserva una mira situata a distanza infinita; gli assi visivi sono paralleli ed i meridiani
verticali delle due cornee sono verticali e paralleli.
Azioni primarie, secondarie e terziare
dei muscoli extraoculari
Se il piano muscolare è perpendicolare ad uno
Figura 4. Intervento del filo (fadenoperation). Dopo l’intervento del filo l’efficacia di un muscolo non è modificata nel campo d’azione dell’antagonista o in posizione
primaria (A e B); diminuisce però in modo progressivo
nel proprio campo d’azione (C)
degli assi di Fick, si avranno movimenti semplici
di rotazione attorno a tale asse. Se invece il piano muscolare non è perpendicolare ad uno degli
assi di Fick, si avranno movimenti complessi, che
possono essere descritti analizzandone le componenti di rotazione sugli stessi assi di Fick. Tali
componenti, in rapporto alla loro importanza relativa, sono dette: azione primaria, azione secondaria e azione terziaria. L’entità di queste componenti varia a seconda della posizione del bulbo
all’inizio del movimento: pertanto la direzione in
cui un muscolo fa ruotare l’occhio, dipende dalla posizione di quest’ultimo al momento in cui il
muscolo si contrae. Ciò è spiegabile con il fatto
che l’inserzione bulbare dei muscoli extraoculari varia la sua posizione relativa, rispetto all’in-
Capitolo 1 • Due occhi e una percezione: vantaggi e limiti | serzione orbitaria, in rapporto alla posizione del
bulbo oculare.
Azione dei singoli muscoli
Muscoli retti orizzontali
In posizione primaria il piano muscolare dei mm.
retti orizzontali coincide con il piano orizzontale
del bulbo oculare (detto anche piano di Listing).
Pertanto, in tale posizione, con l’asse verticale
Z perpendicolare al piano muscolare, l’azione
di uno di questi muscoli darà luogo ad un semplice movimento sul piano orizzontale: più precisamente al movimento di rotazione in senso
mediale (adduzione) per la contrazione del m.
retto mediale, ed al movimento di rotazione in
senso laterale (abduzione) per la contrazione del
m. retto laterale. Quando l’asse visivo è diretto
in alto od in basso, la contrazione dei mm. retti
orizzontali causa rispettivamente una ulteriore
elevazione od una ulteriore depressione del bulbo: tali movimenti vengono a costituire l’azione
secondaria.
Muscoli retti verticali
Con l’occhio in posizione primaria, il piano muscolare dei mm. retti verticali forma un angolo
di circa 23° con l’asse anteroposteriore del bulbo
(asse Y di Fick). In questa posizione l’azione principale del retto superiore è l’elevazione (sursumduzione), facendo ruotare il bulbo sull’asse X di
Fick; le azioni secondarie, derivanti dall’angolo
d’inserzione del muscolo, sono l’intorsione e l’adduzione. Quando l’occhio è abdotto di 23°, l’asse
orizzontale X è perpendicolare al piano muscolare del m. retto superiore. In questa posizione la
contrazione del retto superiore provoca solo un
movimento di elevazione. Se il bulbo potesse addursi di 67° dalla posizione primaria, l’asse Y formerebbe un angolo retto con il piano muscolare
e la contrazione del muscolo indurrebbe solo un
movimento di adduzione e di intorsione. Tuttavia
un’adduzione di 67° è puramente teorica, perché
l’occhio non può addursi fino a tal punto: tutto
questo è però indicativo del fatto che, tanto più
l’occhio è addotto, tanto più il retto superiore diventa adduttore ed intorsore, a scapito della sua
attività di elevatore.
47
Considerazioni analoghe possono farsi per il
muscolo retto inferiore. Quando l’occhio è in
posizione primaria l’azione principale del retto
inferiore è la depressione (deorsumduzione),
ruotando il bulbo sull’asse X di Fick; le azioni secondarie sono la extorsione e la adduzione.
Quando l’occhio è abdotto di 23°, l’asse orizzontale X (intorno al quale l’occhio compie le rotazioni verticali) diviene perpendicolare al piano
muscolare del m. retto inferiore. In questa posizione il muscolo retto inferiore induce solo il
movimento di abbassamento del bulbo oculare.
Se il bulbo potesse essere addotto di 67° dalla
posizione primaria, l’attività del muscolo retto
inferiore produrrebbe unicamente adduzione
ed extorsione. Perciò, man mano che l’occhio si
adduce, il retto inferiore diviene sempre più adduttore ed extorsore a scapito della sua attività
di depressore.
Figura 5. Azione del muscolo retto superiore. Rapporti
tra il piano muscolare del muscolo retto superiore e gli
assi X-Y di Fick; (M.O.S.): muscolo obliquo superiore;
(M.R.S.): muscolo retto superiore; (P.M.): piano muscolare
Muscolo obliquo superiore
In posizione primaria il piano muscolare dell’obliquo superiore forma un angolo di 51° con l’asse
Y, ossia l’asse anteroposteriore del bulbo. Per-
48 | GLI STRABISMI E LE ANOMALIE DELLA MOTILITÀ OCULARE
tanto in posizione primaria l’azione principale
dell’obliquo superiore è la intorsione; le azioni
secondarie sono la depressione e l’abduzione.
Quando il bulbo è abdotto di 39°, il piano muscolare dell’obliquo superiore è perpendicolare
all’asse Y. In questa posizione l’azione principale
dell’obliquo superiore è una intorsione (incicloduzione); l’azione secondaria è una abduzione.
Quando l’occhio è addotto di 51° l’asse orizzontale X è perpendicolare al piano muscolare
dell’obliquo superiore. In questa posizione l’azione primaria dell’obliquo superiore è l’abbassamento del bulbo oculare.
Muscolo obliquo inferiore
In posizione primaria il piano muscolare dell’obliquo inferiore forma un angolo di 51° con l’asse Y.
In questa posizione l’azione principale del muscolo è la extorsione, le azioni secondarie sono
l’abduzione e la elevazione. Quando l’occhio è
abdotto di 39°, l’asse Y diviene perpendicolare al
piano muscolare dell’obliquo inferiore. In questa
posizione l’azione principale del muscolo è l’extorsione, quella secondaria l’abduzione. Quando
l’occhio è addotto di 51°, l’asse orizzontale X è
perpendicolare al piano muscolare del muscolo
obliquo inferiore. Conseguentemente l’azione
primaria dell’obliquo inferiore in questa posizio-
Figura 6. Azione del muscolo obliquo superiore. Rapporti
tra il piano muscolare del muscolo obliquo superiore e
gli assi X-Y di Fick; (M.O.S.): muscolo obliquo superiore;
(P.M.): piano muscolare. Muscolo retto superiore sezionato
ne è l’elevazione.
Le azioni primarie, secondarie e terziarie dei muscoli extraoculari sono riassunte nella seguente
tabella:
AZIONE PRIMARIA, SECONDARIA E TERZIARIA DEI MUSCOLI EXTRAOCULARI,
CON L’OCCHIO IN POSIZIONE PRIMARIA DI SGUARDO
Muscolo
Azione Primaria
Azione Secondaria
Azione terziaria
Retto Mediale
Adduzione
-
-
Retto Laterale
Abduzione
-
-
Retto Inferiore
Infraduzione
Excicloduzione
Adduzione
Retto Superiore
Supraduzione
Incicloduzione
Adduzione
Obliquo Inferiore
Excicloduzione
Supraduzione
Abduzione
Obliquo Superiore
Incicloduzione
Infraduzione
Abduzione
Tabella 2. Le azioni primarie, secondarie e terziarie dei muscoli extraoculari
Capitolo 1 • Due occhi e una percezione: vantaggi e limiti | I movimenti oculari
Terminologia
Al fine di comprendere meglio quanto descritto
nei paragrafi successivi è utile precisare e introdurre alcuni termini e definizioni.
Muscoli agonisti ed antagonisti
Il muscolo che con la sua contrazione muove il
bulbo oculare in una particolare direzione è detto agonista. Il muscolo che sposta l’occhio nella
direzione opposta è detto antagonista. I muscoli extraoculari di ciascun occhio formano delle
coppie agonista-antagonista: tali sono il retto
mediale ed il laterale, l’obliquo inferiore ed il superiore, il retto superiore e l’inferiore.
Muscoli sinergici
Due muscoli che muovono l’occhio nella stessa
direzione sono detti sinergici. Il retto superiore e
l’obliquo inferiore sono sinergici perché entrambi elevatori; il retto inferiore e l’obliquo superiore sono abbassatori; il retto superiore e l’obliquo
superiore sono inciclotorsori (intorsori); l’obliquo inferiore ed il retto inferiore sono exciclotorsori (extorsori).
Muscoli corrispondenti (sinergici controlaterali)
I muscoli dei due occhi, che inducono movimenti nella stessa direzione di sguardo, sono detti
muscoli corrispondenti. Muscoli corrispondenti
sono il retto superiore da un lato e l’obliquo inferiore dall’altro, il retto inferiore da un lato e
l’obliquo superiore dall’altro, il retto laterale da
un lato ed il retto mediale dall’altro.
Movimenti monoculari
Come già detto in precedenza i movimenti monoculari di rotazione attorno ad uno degli assi di
Fick sono detti duzioni.
Duzioni
Si parla di abduzione se il bulbo ruota verso
l’esterno, di adduzione se il bulbo ruota medialmente, di supra ed infraduzione se il bulbo ruota
rispettivamente in alto od in basso; di incicloduzione od intorsione se il bulbo ruota sul suo asse
49
anteroposteriore, spostando in direzione nasale
il polo superiore della cornea (ore 12 del meridiano verticale), di excicloduzione o extorsione
nel caso contrario.
Movimenti binoculari
I movimenti binoculari sono costituiti dalle versioni (movimenti coniugati, in cui entrambi gli
occhi si muovono nella stessa direzione) e dalle
vergenze (movimenti disgiunti, in cui gli occhi si
muovono in direzione opposta).
Versioni
Le versioni sono movimenti binoculari coniugati,
sincroni e simmetrici. I termini destroversione
e levoversione indicano rispettivamente la rotazione di entrambi gli occhi verso destra o verso
sinistra; i termini supraversione ed infraversione
indicano la rotazione di entrambi gli occhi in alto
od in basso; infine i termini destrocicloversione e
levocicloversione indicano la ciclorotazione del
polo superiore della cornea rispettivamente verso destra e verso sinistra.
Vergenze
Le vergenze sono movimenti binoculari disgiuntivi nei quali i 2 occhi si muovono in modo sincrono e simmetrico in direzione opposta. La convergenza è il movimento in cui i 2 occhi ruotano
verso l’interno; nella divergenza invece i 2 occhi
ruotano verso l’esterno. Esistono inoltre movimenti di vergenza verticali e di ciclovergenza11.
Convergenza
Esistono diversi tipi di convergenza: tonica, fusionale, accomodativa, prossimale, totale.
Convergenza tonica
Se i mm. extraoculari perdono completamente
tono, come nella morte, gli occhi si pongono in
una posizione di divergenza, detta posizione anatomica di riposo. Nel vivente è sempre presente
un certo tono dei mm. extraoculari che determina la comparsa di una convergenza tonica.
Convergenza fusionale
È un riflesso optocinetico che permette che immagini retiniche simili vengano proiettate su
50 | GLI STRABISMI E LE ANOMALIE DELLA MOTILITÀ OCULARE
aree retiniche corrispondenti. Questa forma di
convergenza è stimolata dalla disparità bitemporale delle immagini retiniche.
Convergenza accomodativa
È in rapporto all’attivazione della accomodazione
e fa parte, insieme alla miosi pupillare, della sincinesia per vicino. In pratica, ad ogni diottria di
accomodazione si accompagna una certa quantità di convergenza, secondo il rapporto convergenza accomodativa/accomodazione (CA/A),
predeterminato per ciascun individuo.
Convergenza prossimale
È determinata dalla consapevolezza di stare osservando un oggetto posto a distanza ravvicinata. Questa forma di convergenza può creare
problemi nell’uso di determinati strumenti oftalmologici: in questo caso si parla di convergenza
strumentale (come esempio di convergenza strumentale ricordiamo che le esodeviazioni risultano generalmente maggiori quando sono misurate
al sinottoforo, rispetto a quando sono misurate
nell’ambiente mediante il cover test con prismi).
Convergenza totale
L’insieme della convergenza accomodativa, fusionale e tonica costituisce la convergenza totale.
Divergenza
La sola forma clinicamente significativa di divergenza è la divergenza fusionale: è simile alla convergenza fusionale ma è stimolata dalla disparità
binasale delle immagini retiniche.
Vergenze verticali
I movimenti di vergenza verticale sono rappresentati dalla vergenza verticale positiva o supravergenza, caratterizzata dall’elevazione di OD e
dall’abbassamento di OS, e dalla vergenza verticale negativa o infravergenza, caratterizzata
dall’abbassamento di OD e dall’elevazione di OS.
Tali forme di vergenza compaiono in rapporto ad
una disparità verticale delle immagini retiniche.
Ciclovergenza
I movimenti di ciclovergenza sono rappresentati
dall’inciclovergenza, data dalla rotazione all’interno del polo superiore della cornea, e dall’exciclovergenza, data dalla rotazione del polo superiore della cornea verso l’esterno. Lo stimolo
alla ciclovergenza è dato da una disparità retinica torsionale. I movimenti ciclofusionali hanno
tuttavia scarso valore nella fusione, in quanto le
ciclodisparità maggiori di 5° sono compensate
dalla fusione sensoriale centrale.
Le leggi della motilità oculare
Legge di Sherrington (o dell’innervazione reciproca)
Se un muscolo si contrae, contemporaneamente
viene inviato un impulso inibitorio al suo antagonista, che si rilascia e si allunga. L’innervazione
reciproca è importante, perché fa sì che i movimenti siano regolari e di normale ampiezza. Per
esempio, se ogni volta che il retto laterale si contrae, si avesse una contrazione del retto mediale,
invece di un rilasciamento, non solo sarebbe impossibile ottenere una completa abduzione, ma
l’occhio verrebbe retratto entro l’orbita. Una tale
innervazione paradossa è presente in quella condizione clinica nota come sindrome di Duane, in
cui la legge di Sherringhton non è osservata.
Legge di Hering (o dell’innervazione equivalente)
La legge di Hering afferma che, quando un impulso per l’esecuzione di un movimento oculare
viene inviato ai muscoli di un occhio, i muscoli corrispondenti dell’altro occhio ricevono un
impulso nervoso uguale per la contrazione od il
rilasciamento10. I muscoli interessati sono i muscoli sinergici controlaterali. La legge di Hering è
essenziale per l’esecuzione di movimenti binoculari coniugati coordinati: tale legge è comunque
applicabile anche ai movimenti di vergenza (disgiuntivi).
Capitolo 1 • Due occhi e una percezione: vantaggi e limiti | 51
BIBLIOGRAFIA
1. Cuppers C. The so-called “Fadenoparation” (surgical
correction by well defined changes in the arc of contact), in Fells P. (ed.): Second Congress of the International Strabismological Association. Diffusion Générale
de Libraire, Marseilles, 1976, p.395
2. Dale RT. Motilità Oculare e Strabismo. USES, Firenze,
1988
3. Davson H. The Physiology of the Eye. Academic Press,
New York, 1972
4. Fink VH. Surgery of the Vertical Muscle of the Eyes, 2nd
ed., C.C. Thomas Publisher, Springfield, Ill., 1962
5. Kanski JJ. Oftalmologia Clinica 6a ed. Elsevier Masson,
Milano, 2008
6. Kestenbaum A. Applied Anatomy of the Eye. Grune &
Stratton, New York, 1961
7. Last RJ. Wolff’s Anatomy of the Eye and Orbit. Saunders, Philadelphia, 1968
8. Noorden GK von. Binocular Vision and Ocular Motility.
4th ed., C.V. Mosby, St. Louis, 1990
9. Parks RS, Park GE. The center of ocular rotation in the
horizontal plane. Am. J. Physiol, 104: 545, 1933
10.Solomons H. Binocular Vision. Heinemann, London,
1978
11.Venturi G, Nardi M. Strabismo Concomitante. Monografia SOI, Editoriale I.N.C., Roma, 1991
12.Yanoff M, Duker JS. Trattato di Oftalmologia. Antonio
Delfino Editore, Roma, 2003