sistema nervoso

Anatomia funzionale del sistema
nervoso
Ciò che distingue un SN sono il
numero dei neuroni e come sono
interconnessi
L’uomo è capace di:
•Comportamenti semplici (camminare, mangiare….)
•Attività cognitive complesse (pensare, parlare, creare...)
SCOPO: Comprensione delle basi
biologiche dello stato di coscienza e
dei processi mentali che ci
permettono di percepire, agire,
apprendere e ricordare
Ogni comportamento rappresenta il risultato di una
funzione cerebrale
Stimolo esterno
S. interno
Silverton
Risposta
Ogni singola regione cerebrale non è
totalmente responsabile di una facoltà
mentale MA è la sede di operazioni
analitiche elementari
I processi mentali sono il risultato di
operazioni analitiche che si svolgono,
attraverso complesse interconnessioni,
fra diverse regioni cerebrali
Per comprendere un comportamento :
1) Scomporre il comportamento nelle sue
componenti elementari
2) Identificare le regioni cerebrali implicate in
ciascuna componente
3) Analizzare come sono connesse le regioni
cerebrali coinvolte
4) Comprendere come milioni di cellule nervose
operano per determinare la comparsa di
comportamenti
5) Comprendere in che modo queste cellule vengono
influenzate dall’ambiente che ci circonda, ivi
compreso il comportamento di altre persone
Il sistema nervoso
SISTEMA NERVOSO
•Riceve e distribuisce segnali
da/a tutto l’organismo
•I segnali viaggiano velocemente
e in modo parallelo
•I segnali devono venire
integrati
PIANI DI DIVISIONE
L’orientamento delle principali componenti del SNC
viene descritta facendo riferimento ai 3 assi
Piano orizzontale
Piano sagittale
Piano frontale
coronale
Sezione frontale o coronale
SISTEMA NERVOSO PERIFERICO
Costituito da NERVI: insiemi di
assoni generalmente dotati di
guaina mielinica
Sensoriali , motori o misti servono
per convogliare informazioni da e al
SNC
SUDDIVISIONE IN BASE ALL’ORIGINE
Nervi cranici connessi al cervello
Nervi spinali connessi al midollo
SUDDIVISIONE IN BASE ALLA FUNZIONE
· Sistema nervoso somatico afferente (sensoriale)
efferente (motorio)
· Sistema nervoso viscerale afferente (sensoriale)
efferente (autonomo)
SISTEMA NERVOSO CENTRALE (SNC)
CERVELLO
30 paia di nervi
1 coccigeo
MIDOLLO SPINALE
Cervicale
Toracico
Lombare
Sacrale
Prosencefalo
Il cervello può essere
suddiviso in 3
principali regioni
PROENCEFALO
MESENCEFALO
CERVELLO POSTERIORE O
ROMBENCEFALO
cervello
Il Sistema nervoso embrionale
SN periferico
Tubo neurale
SN centrale
Sviluppo SN 25-100 giorni
Prosencefalo,mesencefalo, romboencefalo
Il cervello non contiene algocettori
ma è ben protetto
SN
4 ventricoli
Il Sn galleggia nel liquido
cerebrospinale
• Prodotto dai plessi corioidei nei ventricoli
• Protezione fisica: la spinta idrostatica riduce
il peso e riduce la pressione sui vasi,
ammortizza i colpi (esempio del formaggino)
• Protezione chimica
Sezione sagittale mediale: ventricoli e talamo
La barriera ematoencefalica
GLIA: 90%
Oligodentrociti
Mielina
(sclerosi multipla)
Microglia (sistema immunitario) Astrociti (coinvolti nelle sinapsi, flusso
Ematico, hanno recettori e rilasciano molecole neuroattive )
Astrocita (verde) che avvolge un neurone
Sinapsi tripartita con astrocita (verde)
Notare i recettori
Sull’astrocita e il
Rilascio di sostanze
neuroattive
astrocita
Ca++
Segnale:aumento di Ca++
Durante lo sviluppo:
• Alcune cellule gliali danno origine a
neuroni
• Altre guidano i neuroni alla loro
collocazione
• Forniscono una impalcatura
• Inducono la formazione delle sinapsi
Funzioni della Glia
•
•
•
•
•
•
•
Favoriscono la neurotrasmissione (mielina)
Mantengono l’omeostasi ionica extrac.
Rimuovono neurotrasmettitori
Controllano il flusso ematico
Gli astrociti sono connessi da giunzioni gap
Gli astrociti rilasciano sostanze neuroattive
Relazione simbiotica tra neuroni e glia
Glia e malattie
• Cicatrici gliali impediscono la rigenerazione
assonale
• Sclerosi amiotrofica laterale
• Gliomi
• Sclerosi multlipla (autoimmune)
Solo 2 zone del SNC non presentano la
barriera emato-encefalica
• Ipotalamo
• Centro del vomito nel bulbo
1. MIDOLLO SPINALE:
• Riceve ed analizza informazioni sensitive provenienti dalla cute, dalle
articolazioni e dai muscoli degli arti e del tronco (radici dorsali)
• controlla i movimenti di arti e tronco (radici ventrali)
4 sezioni orizzontali di midollo spinale
Cervicale
Lombare
Toracico
Sacrale
Il midollo spinale
Fasci ascendenti
Fasci discendenti
Arco riflesso monosinaptico
W. Carpenter
TRONCO DELL’ENCEFALO: BULBO, PONTE e
MESENCEFALO
•Decorrono formazioni che provengono
dal midollo e proiettano al cervello e
viceversa
• centro di controllo di movimenti
oculari
•centri di controllo delle funzioni
viscerali (respiro e controllo ritmo
cardiaco)
• controllo motorio
dei muscoli
scheletrici
•Contiene nuclei dei
nervi cranici
Tronco encefalico
Tronco encefalico dopo rimozione parziale degli emisferi
proiezione anteriore
Tronco dopo rimozione parziale degli emisferi
proiezione anteriore
Visione postero laterale del talamo dopo rimozione degli
emisferi
vista
udito
Sezione sagittale mediale
Bulbo, ponte e mesencefalo
Nervi cranici
I telencefalico
II diencefalico
II,III,IV,VI occhio
Il sistema piramidale
Il cervelletto: struttura impari mediana
anticipa e regolarizza l’attività motoria
• Organizzazine somatotopica complessa
• È connesso con l’emicorpo dello stesso lato e la
corteccia del lato opposto
• Funzionalmente suddiviso in: vestibolocerebello,
spinocerebello, cerebrocerebello
• 50 miliardi di neuroni
• Danni al cervelletto non causano paralisi ma
disordini motori
Ruolo del cervelletto nel
movimento
Inseguimento di una
Traiettoria sinusoidale
GABA
•
•
•
•
Principles
The comparative simplicity and regularity of the cerebellar anatomy led to an
early hope that it might imply a similar simplicity of computational function,
as expressed in one of the first books on cerebellar electrophysiology, The
Cerebellum as a Neuronal Machine by John C. Eccles, Masao Ito, and Janos
Szentágothai.[15] Although a full understanding of cerebellar function has
remained elusive, at least four principles have been identified as important: (1)
feedforward processing, (2) divergence and convergence, (3) modularity, and
(4) plasticity.
1. Feedforward processing: The cerebellum differs from most other parts of
the brain (especially the cerebral cortex) in that the signal processing is almost
entirely feedforward - that is, signals move unidirectionally through the
system from input to output, with very little recurrent internal transmission.
The small amount of recurrence that does exist consists of mutual inhibition;
there are no mutually excitatory circuits. This feedforward mode of operation
means that the cerebellum, in contrast to the cerebral cortex, cannot generate
self-sustaining patterns of neural activity. Signals enter the circuit, are
processed by each stage in sequential order, and then leave.
]
•
•
•
2. Divergence and convergence: In the human cerebellum, information from
200 million mossy fiber inputs is expanded to 40 billion granule cells, whose
parallel fiber outputs then converge onto 15 million Purkinje cells.[4] Because
of the way that they are lined up longitudinally, the 1000 or so Purkinje cells
belonging to a microzone may receive input from as many as 100 million
parallel fibers, and focus their own output down to a group of less than 50
deep nuclear cells.[10] Thus, the cerebellar network receives a modest number
of inputs, processes them very extensively through its rigorously structured
internal network, and sends out the results via a very limited number of output
cells.
3. Modularity: The cerebellar system is functionally divided into more or less
independent modules, which probably number in the hundreds to thousands.
All modules have a similar internal structure, but different inputs and outputs.
A module (a multizonal microcompartment in the terminology of Apps and
Garwicz) consists of a small cluster of neurons in the inferior olivary nucleus,
a set of long narrow strips of Purkinje cells in the cerebellar cortex
(microzones), and a small cluster of neurons in one of the deep cerebellar
nuclei. Different modules share input from mossy fibers and parallel fibers,
but in other respects they appear to function independently — the output of
one module does not appear to significantly influence the activity of other
modules.[10]
4. Plasticity: The synapses between parallel fibers and Purkinje cells, and the
synapses between mossy fibers and deep nuclear cells, are both susceptible to
modification of their strength. In a single cerebellar module, input from as
many as a billion parallel fibers converges onto a group of less than 50 deep
nuclear cells, and the influence of each parallel fiber on those nuclear cells is
adjustable. This arrangement gives tremendous flexibility for fine-tuning the
relationship between cerebellar inputs and outpu
Mesencefalo
Mesencefalo: peduncoli cerebrali
Il diencefalo comprende talamo ipotalamo
ipofisi
6. DIENCEFALO: TALAMO
IPOTALAMO
Talamo
Ipotalamo
diencefalo
IPOTALAMO:
•Regolazione delle funzioni del
sistema nervoso autonomo
simpatico
•Regolazione delle funzioni del
sistema endocrino
•Regolazione dei sistemi
omeostatici (temperatura,
assunzione cibo, osmotica, sonno,
riproduttiva)
•Interagisce con il sistema
limbico per influenzare il
comportamento e le emozioni
Connessioni tra ipotalamo e ipofisi
DIENCEFALO: TALAMO
IPOTALAMO
TALAMO:
Analisi preliminare
sulla maggior parte
delle informazioni
che raggiungono la
corteccia e
provengono dal
resto del SN