Il diencefalo: Ipotalamo Ipotalamo Funzioni

Ipotalamo
Il diencefalo: Ipotalamo
II anno - Canale B
A. Vercelli
Funzioni ipotalamiche
• è il centro superiore del sistema vegetativo
• è un’
un ’interfaccia tra il SNC e il sistema
endocrino
• controlla: regolazione idrica e termica,
assunzione del cibo, attività
attività sessuale, azione
ipertensiva, azione sul sonno, produzione di
neuroormoni e regolazione della adenoipofisi
adenoipofisi,,
controllo dei cen tri del tronco (p er attività
attività
effettri ci viscerali ed extrapiramidali)
L’ipofisi anteriore (ade noipofi si)
si ) si forma dal
tetto della faringe nell
nell’’embrione
embrione..
È il principale regolatore dell
dell’’omeostasi corporea
1. Il controllo dell
dell’’omeostasi comprende la f ame, la sete
sete,,
il desiderio sessuale
sessuale,, il ritmo sonno/veglia e altri
aspetti come la temperatura corporea e il glucoso
ematico..
ematico
2. Controllo endocrino mediante la regolazione del
rilascio degli ormoni ipofisari
ipofisari..
3. Controllo autonomo attraverso le vie discendenti ai
neuroni pregangliari simpatici e parasimpatici
parasimpatici..
4. Funzione limbica attraverso connessioni al sistema
limbico che regola il comportamento emotivo
emotivo..
L’ipofisi po steriore si svilup pa dal pavime nto del
3° ventricolo che forma l ’infundi bul um
e l ’ipofisi posteriore (neuroip ofisi).
ofisi ).
Ipofi si anteriore non ha ne uroni o sin ap si,
si , solo
cellule che producono orm oni come quello della crescita
crescita,,
luteinizzante,, follicolostimolante
luteinizzante
follicolostimolante,, tireostimolante
tireostimolante,,
adrenocorticotropo..
adrenocorticotropo
L’infu ndi bul um contiene a sso ni da neuro ni ipotalamici
che proiettano all
all’’ipofisi posteriore dove termina no
vicino ai capillari
capillari.. Essi conteng ono
ossitocina e vasopre ssin a.
a.
III ventricolo
Capsula interna
Epitalamo
Metatalamo
Talamo
Laterale
Anteriore
Capsula interna
Ipotalamo
•
•
•
•
•
•
Ipotalamo
circa 4 cm3
limite anteriore: corpi mammillari
posteriormente: tegmento del mesencefalo
superiormente solco ipotalamico
lateralmente subtalamo
subtalamo,, capsula interna e tratto ottico
medialmente costituisce la parete laterale e il pavimento
del III ventricolo
• dall
dall’’avanti all’
all’indietro: chiasma ottico
ottico,, tuber cinereum
(formazione convessa di sostanza grigia che si continua in
basso con l’
l’infundibolo rilevandosi nella eminenza
mediana),
mediana
), corpi mammillari (coppia di rilievi emisferici e
lisci delle dimensioni di un pisello)
Subtalamo
1
Punti di repere anatomico
anatomico::
Chia sma ottico
Lamina terminalis
Comme ss ura anteriore
Inf un dib ulum
Eminenza me diana
Ipofi si
Corpi mam millari
Solco i potalamico
L’ipotalam o rappre senta
solo lo 0.3% del peso del
cervello..
cervello
Organizzazione dei nuclei ipotalamici
Ipotalamo: suddivisione
• in senso anteroposteriore
anteroposteriore:: chiasma e
tratti otti ci, tuber cinereum e ipofisi,
corpi mammillari
• in senso mediolateral e:
e: strato
periventricolare ( ependimocrinia
ependimocrinia),
), strato
mediale (anteriore: nn. sopraottico e
paraventricolare; posteriore: att.
antiipertensiva),
antiipertensiva
), strato lateral e (appetito,
sete, nausea…
nausea…)
L’ipotalam o viene anche s pess o su ddivi so in 3 regioni da mediale a laterale
laterale..
1. Area periventricolare
periventricolare:: nucleo periventricolare
2. Area ipotalamica mediale (include le 4 della diapositiva precedente
precedente))
3. Area ipotalamica laterale
laterale:: nucleo preottico laterale e nucleo ipotalamico
laterale
L’ipotalam o viene su ddivis o in 4 regioni
regioni,, da rostrale a caudale
caudale..
1. Area preottica
preottica:: nucleo preottico mediale
mediale,, nucleo preottico laterale
2. Regione anteriore (so praottica):
praottica): nucleo ipot alamico anteriore
anteriore,, nucleo
soprao ttico,
ttico, nucleo paraventricolare
paraventricolare,, nucleo soprac hias matico
3. Regione media (tuberale
(tuberale):
): n ucleo arcuato
arcuato,, nucleo ventrome diale,
diale ,
nucleo dors omediale
4. Regione posteriore (mammillare
mammillare):
): nuclei mammillari
mammillari,, nucleo ipotalamico
posteriore
Ipotalamo: nuclei preottici
•
•
•
•
•
•
organo vascolare della lamina terminale
n. preotti co mediano
n. periventricolare preotti co
n. periventricolare anteroventrale
n. preotti co mediale
area preottica lateral e
2
Ipotalamo: nuclei anteriori
•
•
•
•
•
•
•
•
n. soprachiasmatico
n. periventricolare anteriore
n. ipotalamico anteriore
n. paraventricolare
zona subparaventricolare
n. sopraottico
area retrochiasmati ca
area ipotalami ca laterale
Ipotalamo: nuclei tuberali
•
•
•
•
•
•
n. periventricolare intermedio
n. arcuato
n. ventromediale
n. dorsomediale
area ipotalami ca laterale
n. premamillare ventral e
Ipotalamo: nuclei mammillari
•
•
•
•
•
•
n. periventricolare posteriore
n. ipotalamico psoteriore
n. premamillare dorsal e
nuclei mammillari
n. tuberomammillari
area ipotalami ca laterale
Preparato che mette in
evidenza i ventricoli
laterali e, a destra, la
capsula esterna e il
nucleo lenticolare
Encefalo dopo
asportazione dei lobi
temporali, del fornice e
della porzione
posteriore del corpo
calloso
3
Sezione a livello dei nuclei
ventrali posteriori del talamo
Sezione coronale a livello del passagio tra mesencefalo e
diencefalo (a destra commessura abenulare
abenulare))
Rosso=f ascio piramidale
Verde=ped.. cer
Verde=ped
cer.. inf .
Giallo=ped.. cer
Giallo=ped
cer.. medio
Rosa=ped.. cer
Rosa=ped
cer.. sup.
Blu=putamen
Sezione istologica che mostra talamo, subtalamo e ipotalamo
Ipotalamo e talamo in
sezione sagittale
mediana
SISTEMA LIMBICO
Dopo asportazione del
fornice, per evidenziare
corpi mammillari,
tratto
mammillotalamico e
fornice
4
Lobo dell’
dell’insula
Capsula interna
Corona radiata
Corona radiata e capsula
interna
Sezione coronale a livello dei nuclei anteriori del talamo
Nuclei grigi
telen cefalici
(gangli della
base)
Sezione coronale a livello del passaggio tra diencefalo e mesencefalo
mesencefalo
5
Controllo ipotalamico del sistema nervoso autonomo
Proiezioni discendenti dall
dall’’ip otalamo ai centri auto nomi:
nomi :
nuclei paraventricolari > via il fascicolo mediale del prosencefalo > tronco
dorsolaterale e area del grigio periacqueduttale ai neuro ni pregangliari
parasimpatici e simpatici
Altri nuclei del tronco dan no origine a vie discendenti che controllan o i
centri autono mi:
mi :
Nucleo solitario
solitario,, nuclei noradrenergici (locus coeruleus
coeruleus),
), nuclei del rafe
rafe,,
formazione reticolare pontomid ollare
Le afferenze all
all’’ipotalamo che interessa no la funzio ne auto noma deriva no
principalmente dall
dall’’amig dala e dalla corteccia limbica
limbica..
Vie ipotalamiche – limbiche
Dall ’ipp ocamp o ai corpi mammillari via fornice
Dall’
fornice..
Corpi mam millari al nucleo anteriore del talamo via tratto mammillotalamico
mammillotalamico..
Il talamo anteriore proietta alla corteccia del cingolo
cingolo..
L’amigd ala ha con nessio ni reciproche con l ’ipotalamo attra verso d ue vie:
Stria terminalis
Via ventrale amigdalof uga
Intercon nes sioni limbiche – ipotalamic he spiega no perch
perchèè spe sso il
comportament o emozionale è spes so accompa gnat o da attivazio ne
autonom a:
a:
arrossa mento q ua ndo im barazzati
palmi su dati e bocca secca qua ndo a nsio si o spave ntati
L’attivazione di q uesta via po trebbe colpire altri sistemi come quan do i
depres si han no u n sistema imm u nitario indebolito
indebolito..
Inoltre,, complessi pro grammi motivazio nali/emozionali son o spes so parte di
Inoltre
funzio ni omeostatic he e riproduttive
riproduttive..
FUNZIONE DI REGIONI SPECIFICHE
DELL’’IPOTALAMO
DELL
Il n. soprachia smatico regola i ritmi circadiani e l ’orologio biologico
biologico.. Neuroni
GABAergici nella parte ventrale dell
dell’’area preottica laterale funzionano nel sonn o
non REM inibe nd o neuro ni a istamina nel n ucleo tuberoma mmillare.
mmillare .
L’ipotalam o laterale è coinvolto nell
nell’’appetito
appetito;; eventu ali lesioni produco no perdita
dell’’appetito
dell
appetito..
Il nucleo ventrome diale conterrebbe un “cen tro della saziet
sazietàà” che inibisce la
fame; eventuali lesioni cau sa no b ulimia/obesit
ulimia/ obesitàà.
L’ipotalam o anteriore contiene osmocett ori per l ’osmolarit
osmolaritàà del sang ue:
ue : qu an do è
alta scatena la sete
sete..
La termoregolazione coinvolge diversi sistemi tra cui le ghiandole su dorip are,
are ,
vaso dilatazione/vas ocostrizione,
ocostrizione , mu scoli scheletrici coinvolti nel
tremare e nell
nell’’ansimare
ansimare,, e sistemi endocrini che controllano il tasso
metabolico..
metabolico
L’Ip otalamo a nteriore rileva l ’aumentata temp corporea e attiva i sistemi
di dissip azione;
azione ; sue lesioni cau san o ipertermia
ipertermia..
L’Ip otalamo posteriore conserva il calore
calore;; sue lesioni poss ono ca usare
poichilotermia,, dove la temp. corporea è simile a quella ambientale
poichilotermia
ambientale..
Stu di sug geriscono che l ’ipotala mo fu nzioni nel desiderio/orientame nto ses s uale.
uale .
La secrezione ormonale dell
dell’’ipofisi anteriore è controllata da fattori ipotalamici
di rilascio/inibitori provenienti da neuro ni nei nuclei arcuato
arcuato,,
periventricolare,, preottico mediale e paraventriculare che proiettano
periventricolare
alla eminenza mediana
mediana..
I fattori entrano nel siste ma portale ipofis ario e viaggiano dall
dall’’eminenza
mediana all
all’’ipofi si anteriore
anteriore..
Hormones released from a nterior pituitary cells enter circulation
circulation and trav
to target cells
6
Funzioni endocrine dell
dell’’ ipofisi e dell
dell’’ ipotalamo
Ormoni dell’
dell ’ipofisi anteriore
anteriore:: ormone a drenocorticotrop o,
o, ormone della
crescita,, prolattina
crescita
prolattina,, ormone tireostimolante
tireostimolante,, ormone luteinizza nte e
ormone follicolostimolan te.
te .
Il lobo intermedio è rudiment ale nell
nell’’uomo
uomo:: propro- opiomela nocortin a e
ormone melano stimola nte
Ormoni dell’
dell ’ipofisi po steriore:
steriore : ossitocina
ossitocina,, vaso pressi na (ormo ne antidi uretico)
uretico)
Si ritiene che entrambe siano co
coinvolte
involte in altre funzioni nervose come
accoppiamento,, comp ortamen to materno e ses suale,
accoppiamento
suale , e appren diment o
Nucleo
paraventricolare
Nucleo sopraottico e
tratto otti co
Ritmi circadiani
Nucleo soprachiasmatico
• orologi biologici con oscillazioni
approssimativamente giornaliere
(temperatura corporea, ciclo sonno/veglia
ecc.)
• fascio retino
retino--ipotalamico
• nucleo soprachiasmatico
• settore ventrolaterale a VIP ch e riceve
fibre dal rafe mesencefalico e dal CGL
del talamo
• settore dorsomediale neuroni a
vasopressina--arginina (AVP)
vasopressina
• i suoi neuroni sono rilevatori di brillanza
(rispondono all’
all’accensione e allo
spegnimento della luce)
7
Ciclo sonno/veglia
• Veglia: EEG desincronizzato (=onde di piccola ampiezza e
frequenza di circa 10 Hz con scariche di attività
attività irregolare)
• Sonno: EEG sincronizzato (=maggiore ampiezza e bassa
frequenza)
• centro del sonno nell’
nell’ipotalamo anteriore inibirebbe il
sistema reticolare attivatore
• centro di veglia nell’
nell’ipotalamo posteriore
• importante il locus coeruleus e i nuclei del rafe a
serotonina (fibre al soprachiasmatico
soprachiasmatico))
• peptide ipotalamico delta ipnoinducente
• CRH sopprimerebbe il sonno a onde lente (insonnia in
condizioni di stress)
• prostaglandine D2 ed E2 agiscono sui centri ipotalamici
del sonno
Regolazione del sistema
cardiovascolare
• la stimolazione dell’
dell’ipotalamo anteriore e
del nucleo paraventri colare provoca
diminuzione della p.a. e della frequenza
cardiaca
• la stimolazione dell’
dell’area ipotalami ca
laterale ha effetti simili, ma solo sul
circolo coronarico
• la stimolazione dell’
dell’ipotalamo posteriore
(per es empio dei nuclei
tuberomammillari)) ha effetto ipertensivo
tuberomammillari
Regolazione dell’
dell’assunzione del cibo e
del metabolismo
• nel nucleo ventromediale recettori per il glucosio
plasmatico e altri metaboliti
metaboliti;; riceve inoltre afferenze dal
nucleo del tratto solitario e limbiche
• i nuclei ventromediali dei due lati costituirebbero il centro
della sazietà
sazietà (lesione = iperfagia
iperfagia))
• l’ipotalamo laterale riceve afferenze olfattive e limbiche
• l’ipotalamo laterale costituirebbe il centro
dell’’alimentazione
dell
• serotonina, CCK e CRF diminuiscono l’
l’assunzione del
cibo
• noradrenalina e NPY la aumentano
Regolazione dell a pressione osmotica del plasma,
della volemia e dell’
dell’ assunzione di acqua
•
osmocettori ipotalamici nell
nell’’ipotalamo anteriore (tra cui neuroni
magnocellulari a vasopressina
vasopressina)) nell’
nell ’organo vascolare della stria
terminale e nel nucleo preottico mediano; rilevano piccoli aumenti
(1%) e stimolano la liberazione di vasopressina nell
nell’’ipofisi posteriore
osmocettori periferici (vena porta) controllati dal vago
•
•
l ’organo vascolare della stria terminale, l’
l ’organo subfornicale e l’
l ’area
preottica mediale mancano della BEE: l’
l ’angiotensina II passa
liberamente nell’
nell ’ipotalamo anteriore e viene utilizzato come
neurotrasmettitore
un abbassamento della volemia o della pressione sanguigna del 55-10%
stimola la liberazione della vasopressina e la sete mediante la
stimolazione di recettori di volume nei grossi vasi e dei barocettori (via
nervo vago e glosso faringeo che tramite vie monoaminergiche
proiettano ai nuclei magnocellulari dell
dell’’ipotalamo
•
•
la vasopressina viene liberata anche in condizioni di nausea, dolore o
stress (diabete insipido da trauma cerebrale)
Regolazione della temperatura corporea
•
•
•
•
•
•
nell ’ipotalamo centro termocettore centrale nell’
nell’
nell ’area preottica
(risponde alla T del sangue che lo irrora)
riceve anche afferenze dai termocettori periferici e afferenze limbiche
(quelle centrali hanno la prevalenza)
risponde a pirogeni batterici e tossici, e a citochine
importanza delle prostaglandine centrali (su cui agisce l’
l ’aspirina)
la stimolazione dell’
dell ’ipotalamo anteriore comporta aumento della
frequenza respiratoria, sudorazione e vasodilatazione attraverso la via
del fascicolo prosencefalico mediale (afferenze
(afferenze al tronco encefalico):
danni in questa regione provocano rialzo della T
la stimolazione dell’
dell ’ipotalamo posteriore comporta vasocostrizione,
piloerezione e brividi con aumento di produzione del calore (centro del
brivido nell’
nell ’ipotalamo posteriore dorsomediale
dorsomediale):
): l’
l ’ipotalamo posteriore
è però regolato da quello anteriore (unica sede in cui son presenti i
termocettori))
termocettori
Comportamento sessuale e riproduzione
• l’ipotalamo produce ossitocina e controlla la secrezione
ipofisaria di gonadotropine e prolattina
• riflesso di Ferguson
Ferguson:: pressione sul collo dell’
dell’utero per via
riflessa (via midollo spinale e tronco encefalico) provoca la
stimolazione del sistema magnocellulare (e quindi
stimolazione muscolatura liscia dell’
dell’utero)
• simile il riflesso di eiezione del latte (attraverso nervi
intercostali); può essere inibito dallo stress
• GnRH
GnRH:: basso nel bambino, aumenta nella pubertà
pubertà
(influenzato dalla massa corporea)
• la suzione inibisce la secrezione di dopamina da parte del
nucleo arcuato: ne consegue un aumento della prolattina
8
Dimorfismo sessuale
• nucleo proprio della stria terminale, nucleo
sessualmente dimorfico (SDN
(SDN--POA) nell’
nell’ area preottica
preottica,,
nucleo interstiziale dell’
dell’ ipotalamo (INAH(INAH- 3)
• recettori per ormoni sessuali (diversa sopravvivenza dei
neuroni, effetto su sinapsi, spine dendritiche ecc)
• differenze tra maschio, femmina e omosessuali
Ormoni sessuali e cervello
Gli ormoni sessuali come estrogeno e testosterone influenzano il
cervello degli animali
animali..
Un piccolo nucleo nell
nell’’ ipotalamo è pi
più
ù esteso nei maschi che nelle
femmine.. Nei giovani maschi privati del testosterone il
femmine
nucleo si riduce alle dimensioni delle femmine
femmine.. Nelle giovani
donne che han ricevuto testosterone si allarga come nel
maschio normale
normale.. I maschi privati del testosterone hanno
comportamenti femminili
femminili.. Femmine che han ricevuto
testosterone hanno comportamenti maschili
maschili..
La funzione di questo nucleo è sconosciuta
sconosciuta,, ma il fatto che la
struttura cerebrale possa essere influenzata dagli ormoni
sessuali supporta l’ ipotesi
ipotesiche
che la preferenza sessuale possa
avere una origine neurologica molto presto nella vita.
Organi circumventricolari
G enere e sessualit
sessualitàà
1- 2% dei nati vivi hanno difetti nell
nell’’ allineamento tra genotipo
genotipo,,
fenotipo e genere
genere..
Sono posti in una categoria chiamata intersessuale
intersessuale..
La sessualit
sessualitàà umana è un continuum.
Le regioni sessualmente dimorfiche esistono nel CNS umano
incluso l’ ipotalamo
ipotalamo..
Alcune evidenze suggeriscono che gli omosessuali abbiano piccole
differenze nelle strutture cerebrali rispetto agli eterosessuali
eterosessuali..
CONNESSIONI DELL’
DELL’IPOTALAMO
• fasci colo telencefali co medial e (con i centri
olfattivi, peptidergiche
peptidergiche:: VIP, enk
enk,,
somatostatina))
somatostatina
• stria terminal e (coll ega amigdala e regione
preottica;; peptidergica
preottica
peptidergica))
• fornice (da cell
cell.. piramidali dell’
dell’ ippocampo):
fibre peptidergi che
• fasci colo longitudinale dorsal e (di Shutz
Shutz))
collega l’
l’ ipotalamo con i nuclei del tronco
• è connesso con talamo e pallido (fas cicolo
pallidoipotalami co)
co)
• ipofisi posteriore ed eminenza mediana/infundibolo
mediana/infundibolo
• organi periventricolarineuroemali
periventricolari neuroemali
• organo vascolare della lamina terminale tra chiasma ottico
e commessura anteriore
• cellule ependimali piatte e con poche ciglia
• fibre afferenti dall’
dall’organo subfornicale
subfornicale,, dal locus coeruleus
e da altri nuclei ipotalamici
ipotalamici(contengono
(contengono GnRH
GnRH,,
angotensina II, somatostatina e peptide natriuretico atriale
atriale))
• proietta ai nuclei preottico mediano e sopraottici
• coinvolto nella regolazione dei fluidi
• organo subfornicale sulla linea mediana a livello del foro
interventricolare; contiene vasi fenestrati
fenestrati;; riceve fibre ad
angiotensina II dall’
dall’ipotalamo laterale; promuove
l’assunzione di acqua e la secrezione di angiopressina
CONNESS IONI DEL CORPO
MAMMILLARE
• afferenze dal fornice (peduncolo del corpo
mammillare)
• tratto mammillotalamico (di Vi cq d’ Azyr
Azyr))
per il nucleo ant eriore del talamo
• fascio mammillotegm ental e:
e: termina n el
tegmento del mes encefalo
9