appunti neuroscienze

NEUROSCIENZE
Il cervello (sistema nervoso)




Traduce il mondo esterno -> trasforma le informazioni provenienti dall’ambiente esterno in codice
neuronale, ovvero variazioni di carica elettrica. Questo compito è svolto principalmente dai
recettori, specifici per ogni stimolo.
I neuroni elaborano queste informazioni e le associano, le integrano andando a ricomporre la
nostra realtà e a memorizzarla
Pianificazione di nuove azioni
Inviare le informazioni ai muscoli, decidendo quali muovere in modo da determinare un
comportamento
Evoluzione del sistema nervoso:
 Invertebrati :
 Spugne -> prive di sistema nervoso, completamente in balia degli eventi esterni
 Meduse -> cellule nervose, sono in grado di trasformare le informazioni dall’ambiente per produrre
un comportamento (comportamento “utile-dannoso”)
 Platelminti -> le cellule nervose si raggruppano (gangli) per svolgere una funzione simile + cordone
nervoso che corre lungo tutto il corpo
 Molluschi e insetti -> gangli differenti che svolgono funzioni diverse + comparsa di recettori specifici
per i diversi stimoli sensoriali (architettura essenziale dell’encefalo dei vertebrati)
 Vertebrati:
 Encefalo (neuroni raggruppati)
 Midollo spinale
Strutture protette da un supporto osseo (cranio e colonna vertebrale)
Aumento delle dimensioni del SNC con l’evoluzione
Questo aumento correla l’aumento delle dimensioni corporee, ma non con la complessità delle
azioni che l’animale è in grado di compiere
Aumento della complessità strutturale e funzionale (in termine di connessioni): elemento di base
che porta a un’esplosione delle capacità complesse nell’uomo
Sviluppo di zone nel SNC con funzioni specifiche
Sistema nervoso centrale:
 Neuroni
 Cellule gliali (glia)
Le cellule gliali ->
 Sostengono i neuroni (funzione impalcatura)
 Formano la guaina mielinica (funzione isolante)
 Regolano l’ambiente in cui si trovano i neuroni (assorbire e smaltire le sostanze di rifiuto + produzione
di sostanze per i neuroni)
 Regolano lo sviluppo dei neuroni
Si distinguono in
Microglia (spazzini)
Macroglia:
 Astociti (SNC, SNP) regolano l’ambiente cellulare (riassorbono e producono sostanze, formano la
barriera emato-encefalica*)
 Cellule di Schwann (SNP) si avvolgono attorno a un unico neurone, formano la guaina mielinica
 Oligodendrociti (SNC) si avvolgono attorno a diversi neuroni, formano la guaina mielinica
* la barriera emato-encefalica è formata dagli astociti e dai capillari (giunzioni serrate, che impediscono in
passaggio di molte sostanze). L’ambiente dei neuroni deve essere il più consente possibile, questa barriera
li protegge dal sangue regolando lo scambio di sostanza tra questo e i neuroni. Molti ormoni non possono
passare la barriera, ma il cervello deve monitorare: zone dove la barriera è più permeabile per sapere la
concentrazione di ormoni presente nel sangue (es. area postrema); aree dove i neuroni rilasciano delgi
ormoni nel sangue (neuroipofisi).
Il neurone: dendriti + corpo cellulare + assone + terminale sinaptico
La struttura del neurone è sostenuta dal citoscheletro (microtuboli, microfilamenti, neuro filamenti), che
regola anche il trasporto delle sostanze attraverso il neurone [nel morbo di Alzheimer vi è un
danneggiamento del citoscheletro]
Principio della polarizzazione dinamica -> le diverse parti dei neuroni svolgono funzioni diverse, che hanno
un flusso, una direzione ben precisa, ogni compartimento svolge una funzione ben precisa:




I dendriti ricevono le informazioni
Le informazioni vengono integrate tra loro nel corpo cellulare
Dal corpo cellulare le informazioni percorrono tutto l’assone
per raggiungere altri neuroni (muscoli o ghiandole) attraverso i terminali sinaptici
Dendriti:
estremamente ramificati (per captare un numero maggiore di informazioni)
spine dendritiche: con cui fa sinapsi l’assone di un altro neurone, servono per aumentare la superficie
di contatto), sono estremamente plastiche, possono crearsi o distruggersi velocemente
Corpo cellulare:
elabora e integra le informazioni provenienti dai dendriti
contiene l’informazione genica della cellula (nel nucleo), regola l’espressione genica e la sintesi proteica
(nel citoplasma grazie al mRNA)
le proteine sintetizzate raggiungono la terminazione dell’assone (movimento regolato dal citoscheletro)
le proteine vengono “impacchettate” in delle vescicole, altre proteine fanno muovere tali vescicole
lungo il citoscheletro
trasporto lento: (1mm al giorno) serve per inviare le proteine che formano la struttura del neurone
stesso, solo anterogrado
trasporto rapido: (40 cm al giorno) per le informazioni che servono a comunicare con gli altri neuroni,
anterogrado e retrogrado (per andare a sostituire le proteine danneggiate, che vengono smaltite nel
corpo cellulare
Assone:
dal corpo cellulare prende origine un solo assone, di lunghezza variabile a seconda della funzione.
Può essere avvolto dalla guaina mielinica
Conduce l’informazione (stimolo) dal corpo cellulare alle strutture bersaglio
Sinapsi:
L’assone perde la guaina mielinica, si ramifica e va a prendere contatto con le strutture bersaglio
I neurotrasmettitori (segnali chimici) vengono rilasciati tramite vescicole sinaptiche
Classificazione dei neuroni:
 Per il numero di prolungamenti che originano dal soma:
 Cellula unipolare (un unico prolungamento) : neurone di un invertebrato
 Cellula bipolare (due propaggini)
 Cellula pseudo unipolare (dal corpo cellulare prende origine un’unica propaggine che si biforca a T)
 Tre tipi di cellule multipolari (un unico assone, più dendriti):
 Motoneurone spinale
 Cellula piramidale dell’ippocampo
 Cellula di Purkinje del cervelletto)
 A seconda della funzione:
 Neuroni sensitivi/sensoriali (info sensoriali)
 Neuroni motori (info motorie)
 Interneuroni (funzione non facilmente identificabile)
 Del sistema nervoso centrale:
 Interneuroni locali (assoni che rimangono nella struttura)
 Neuroni a proiezione (assoni che escono dalla struttura in cui si trova il corpo cellulare)
La membrana neuronale: avvolge completamente il neurone, è composta da un doppio strato di fosfolipidi,
teste polari (esterno della membrana) code apolari ( interno).
Passaggio di sostanze attraverso la membrana:
 carica elettrica: le sostanze neutre sono quelle che passano più facilmente
 dimensione: più sono piccole più passano facilmente
le altre sostanze richiedono strutture specializzate e altamente specifiche (proteine trasportatrici):
 sono estremamente specifiche (legano una sola sostanza)
 modulazione allosterica: quando la sostanza si lega alla proteina quest’ultima va
incontro a una modifica della propria struttura, che permette di trasportare la sostanza
dall’altra parte della membrana
 trasportatori: portano fisicamente le sostanze attraverso la membrana (glucosio)
 proteine-canale: attraversano la membrana, formano al loro interno un canale che consente il
passaggio di determinate sostanze, il canale può aprirsi e chiudersi. Questi canali fanno passare le
sostanze dotate di carica elettrica.
 Hanno un filtro selettivo: fanno passare solo sostanze con certe caratteristiche
 I canali posso essere sensibili a stimoli chimici, elettrici, meccanici, termici
Forze che regolano il passaggio delle sostanze attraverso la membrana:
Flusso di volume: movimento di una notevole quantità di particelle in un’unica direzione, determinato
principalmente dalla forza di gravità o dalla pressione, consente il movimento di grandi quantità di
sostanza per lunghe distanze
Flusso di diffusione: le molecole si muovono casualmente, in base alla concentrazione della molecole
stesse (da dove sono più concentrate a dove lo sono meno).
 Diffusione semplice: la quantità di particelle ne determina il passaggio (secondo gradiente di
concentrazione), non richiede il consumo di energia.
 Diffusione facilitata: secondo gradiente di concentrazione, con l’intervento di una o più
proteine trasportatrici. Non richiede il consumo di energia, soggetto a saturazione (oltre un
certo limite non può più funzionare, la velocità e la quantità di sostanze che passa è soggetto al
numero di proteine trasportatrici presenti.
 Trasporto attivo: contro il gradiente di concentrazione, richiede il consumo di energia (es.
pompa sodio-potassio). Strutture proteiche che portano la sostanze da dove sono meno
concentrate a dove lo sono di più.
Come funzionano i neuroni: ricevendo e elaborando segnali di natura elettrica
Il neurone a riposo ha determinate sostanze più concentrate all’interno e altre all’esterno della membrana
(sostanze dotate di carica elettrica: ioni).
Le principali cariche elettriche sono rappresentate dagli Ioni: Sodio (Na+), Potassio (K+), Calcio (Ca++), Cloro
(Cl-); e anioni proteici (proteine con cariche negative) A-


All’esterno del neurone troviamo : sodio, calcio e cloro
All’interno del neurone: potassio, anioni proteici
Questa differente concentrazione di ioni è creata e mantenuta grazie alle pompe metaboliche (trasporto
attivo) -> ad esempio la pompa sodio-potassio (a ogni ciclo porta all’esterno 3 ioni di sodio e all’interno 2
ioni di potassio (meccanismo di modulazione allosferica)
La differente concentrazione di ioni fa sì che ci sia una separazione di cariche elettriche tra interno e
esterno del neurone. Questa differenza genera una differenza di potenziale elettrico (misurato in millivolt),
nel neurone a riposo questa differenza di potenziale è detto “potenziale di membrana a riposo) -> Vm
Gli ioni non possono da soli passare attraverso la membrana, hanno bisogno di canali ionici (proteine). Ci
sono dei canali che a riposo sono aperti (canali passivi).
Il gradiente di concentrazione chimico è opposto al gradiente elettrico => vi sono due flussi di ioni Potassio
(K+) in direzioni opposte ( dall’interno all’esterno secondo gradiente di concentrazione, e dall’esterno
all’interno per la differenza di carica elettrica provocata dallo spostamento degli ioni K+). L’equilibrio tra gli
ioni K+ che entrano e escono (equilibrio elettro-chimico) in base all’equazione di Nerst è di -90mV. Per il
sodio (NA+) il valore di equilibrio è +55mV.
Nel neurone a riposo ci sono sempre dei canali di sodio e di potassio aperti, i secondi sono 30 volte
superiori ai primi => il potenziale a riposo del neurone è dunque -70mV
Quando il neurone è attivato (stimoli sensoriali captati dai recettori sensoriali/ neurotrasmettitore da altri
neuroni) :
apertura dei canali ionici:
Depolarizzazione: il potenziale di membrana diventa più positivo: entrano ioni + (Na+, Ca++), uscita ioni
– (Cl-)
Iperpolarizzazione: il potenziale di membrana diventa più negativo: entrano ioni – (Cl-), uscita ioni +
(K+)
Il flusso di cariche elettriche (ioni) è misurato in ampère (amp)
Quando vi è l’apertura di un canale ionico per uno ione la cellula diventa permeabile allo ione stesso.
Col termine “conduttanza elettrica” (g) si intende la facilità con cui uno ione può attraversare la membrana
cellulare (misurato i Siemens: S); al contrario la “resistenza” è la difficoltà con cui uno ione può attraversare
la membrana (misurato in ohm: Ω).
Una volta innescata una corrente elettrica, questa tende a propagarsi nelle zone vicine. Il citoplasma è
dotato di una renitenza interna (Ri), tende a rallentare la propagazione del potenziale d’azione; così come
la membrana plasmatica: resistenza di membrana (Rm): la presenza dei canali ionici tende a disperdere la
corrente elettrica e a rallentarla.
L’ampiezza della corrente elettrica diminuisce con l’aumentare della distanza dal punto di insorgenza ->
potenziale locale:





Passivi
Condotti solo per pochi mm
Ampiezza variabile
Sommabili tra loro
Decremento con al distanza
 Possono essere impiegati dal neurone per:
 Tradurre gli stimoli sensoriali in segnali elettrici
 Ricevere le informazioni dagli altri neuroni (sinapsi)
 Elaborare e integrare tra loro tutte queste informazioni.
Per condurre invece le informazioni per lunghe distanza si utilizza il “potenziale d’azione”
I canali ionici voltaggio-dipendenti (a porta elettrica) vengono attivati da stimoli di natura elettrica e sono
altamente specifici per uno ione.
 Canali per il Na+:
 Entra il sodio (depolarizzazione)
 Si aprono e si chiudono rapidamente
 Può essere chiuso, aperto, inattivato
 Canali per il K+
 Esce il potassio (iperpolarizzazione)
 Si aprono e si chiudono lentamente
 Può essere chiuso o aperto
Entrambi i canali sono attivati da stimoli elettrici di natura depolarizzante.
 Stimolo elettrico (depolarizzante) di bassa intensità -> produce una depolarizzazione lieve che si
estingue rapidamente = potenziale locale
 Stimolo elettrico (depolarizzazione) intenso -> apre numerosi canali per il Sodio, ciò produce una
depolarizzazione ulteriore che apre altri canali Na+ -> ciò produce una depolarizzazione ulteriore
che alla fine aprirà tutti i canali Na+ presenti =>
 FASE ASCENDENTE DEL POTENZIALE D’AZIONE:
 Entrata ioni sodio: depolarizzazione del neurone
 Apertura di tutti i canali per i sodio (E del sodio: +55mV) e iniziano ad aprirsi i canali per il
Potassio => Vm= +30mV
 L’ampiezza è sempre massima, non variabile: fino a +30 mV
 Non diminuisce con la distanza
 A questo punto i canali per il sodio cominciano a inattivarsi: termina l’entrata di sodio ne
neurone
 FASE DISCENDENTE
 I canali per il sodio sono inattivati, i canali per il potassio sono aperti
 Uscita di K+ dalla cellula => iperpolarizzazione
 I canali di potassio si chiudono lentamente, Vm diventa più negativo

Durante la fase discendente i canali del sodio passano dallo stato inattivato a quello chiuso.
Potenziale d’azione (PA):
I canali per il sodio e per il potassio coinvolti nel PA sono attivati da una depolarizzazione : voltaggio
dipendenti
Gli stimoli depolarizzanti facilitano il raggiungimento della soglia per il PA, mentre gli stimoli
iperpolarizzanti lo rendono più difficile
Per innescare il PA è necessario uno stimolo elettrico intenso: soglia a circa -67 mV
Una volta innescato il PA ha sempre un’ampiezza massima (tutti i canali per il Na+ sono aperti)
L’ampiezza va da circa -70mV fino a +30mV (ampiezza di circa 100mV)
L’ampiezza non può variare e non varia con la distanza, è utilizzato per portare informazioni a lunghe
distanza
Non si può sommare con altri potenziali d’azione
Dove parte l’assone vi è il “cono di emergenza”: vi sono posizionati numerosi canali sodio (soglia più bassa
per il potenziale d’azione. Qui vi è una convergenza dei segnali: sommazione dei potenziali locali che porta
a un innesco del potenziale d’azione
Potenziali locali (elettronici):
Passivi
Condotti solo per pochi mm
Ampiezza variabile
Decremento con la distanza
Sommabili
Potenziali d’azione
Attivi
Condotti per lunghe distanze
Ampiezza costante
Non c’è decremento
Non sommabili
Propagazione del potenziale d’azione
Quando si arriva al picco del potenziale d’azione i canali Na+ si chiudono (stato inattivato) => non passano
gli ioni sodio e, a differenza dello stato chiuso, i canali non sono sensibili alle successive depolarizzazioni
PERIODO REFRATTARIO ASSOLUTO: i canali inattivati non recepiscono i successivi stimoli di
depolarizzazione => non è mai possibile indurre un altro potenziale d’azione [inizia già durante la fase
ascendente, siccome canali Na+ sono già impiegati a fare il primo potenziale d’azione, poi continua in
quella discendente]
Successivamente i canali passano dallo stato inattivato a quello chiuso: diventano nuovamente sensibili a
nuove depolarizzazioni.
Il neurone però va sotto i -70mV, per scatenare un nuovo potenziale d’azione servirà una nuova
depolarizzazione molto forte (PERIODO REFRATTARO NEGATIVO) => solo depolarizzazioni intense, che
superino la forte negatività del neurone.
Il potenziale d’azione sorge al principio dell’assone, la depolarizzazione si muove e si propaga nelle zone
adiacenti.
Il potenziale d’azione non può tornare indietro a causa del periodo refrattario (serve a far propagare il PA in
una sola direzione).
L’ampiezza del PA rimane costante lungo tutto l’assone (=> principio della POLARIZZAZIONE DINAMICA)
Nel corso dell’evoluzione diventa fondamentale la velocità di propagazione del PA => si assiste a un
consistente tentativo di velocizzare al conduzione dei segnali elettrici.
1°tentativo.
(invertebrati): aumentare il diametro dell’assone (diminuendo così la resistenza del
citoplasma). Svantaggi: ingombro gigantesco, aumento della massa corporea, dispendio metabolico
maggiore
2°tentativo.
(vertebrati): intervenire sulla resistenza di membrana: i neuroni sono stati avvolti
da una guaina isolante, che tappa i canali ionici impedendo la fuoriuscita di ioni -> guaina mielinica
(prodotta dagli oligodendrociti nel SNC e dalle cellule di Schwann nel SNP). L’assone non è ricoperto
completamente da guaina mielinica, in questi spazi si può riformare il PA (queste zone nude si
chiamano Nodi di Ranvier”), per opporsi alla resistenza interna. Si tratta di una conduzione
saltatoria del PA. In questo modo aumenta enormemente la velocità di conduzione del PA
La velocità di conduzione (V) del potenziale d’azione dipende dalla resistenza interna (Ri) e della resistenza
di membrana (Rm). [costante nello spazio: λ] => λ = Rm/Ri = velocità di conduzione dell’assone. {aumenta
con l’aumentare di Rm; col diminuire di Ri}. Velocità di 120m/s grazie alla conduzione saltatoria.
I neuroni si classificano per la presenza o meno di guaina mielinica, cambia anche la dimensione degli
assoni => differenza di velocità di conduzione {le fibre che conducono più velocemente sono le A).
Alcuni disturbi comportano la distruzione della guaina mielinica (sclerosi), viene così ad alterarsi al
trasmissione delle informazioni.
Il potenziale d’azione si propaga dal polo d’emergenza fino al terminale dell’assone (ramificazioni prive di
guaina mielinica). Queste ramificazioni prendono contatto con le cellule bersaglio; tra queste due strutture
c’è uno spazio fisico che non può essere attraversato dal PA, vi è un altro metodo di conduzione del segnale
dall’assone alle strutture bersaglio.
Sinapsi: punti di contatto assone - strutture bersaglio
L’elemento presinaptico è sempre un assone, l’elemento postsinaptico può essere un dendrite, un corpo
cellulare, un assone, una ghiandola, una fibra muscolare)
Possiamo individuare tipi diversi di sinapsi:
 Per il punto in cui è posizionato il legame tra i due neuroni:
 Sinapsi asso-dendritica (tra un assone e un dendrite)
 Sinapsi asso-somatica (tra un assone e un corpo neuronale)
 Sinapsi asso-assonica (tra un assone e un assone)
 Per il modo in cui l’informazione passa da una neurone all’altro:
o Sinapsi elettrica (contatto diretto tra i due neuroni)
o Sinapsi chimica (il segnale elettrico viene tradotto in un mediatore chimico per passare tra i
neuroni)
Nella sinapsi elettrica le membrane dei due neuroni che sono in comunicazione sono vicine e sono collegate
da una giunzione comunicante( proteine che mettono in contatto i 2 neuroni) queste contengono canali
allineati a coppie nella membrana di ogni neurone in modo che ciascuna coppia di canali formi un poro. Con
questa sinapsi i vari tipi di sostanze possono diffondere nel citoplasma dei neuroni pre e post sinaptico
quindi questo tipo di sinapsi è bidirezionale, inoltre sono molto rapide, permettono il passaggio diretto di
ioni e di metaboliti di piccole dimensioni. Possono servire per sincronizzare l’attività di più neuroni.
Nelle sinapsi Chimiche invece non ci è contatto diretto tra il terminale pre e post sinaptico, ma vi è uno
spazio detto “ spazio sinaptico”, quindi il potenziale d’azione non passa direttamente da un neurone e
l’altro, ma è necessario che vi siano dei mediatori chimici per il passaggio di info. Questi sono delle
vescicole contenenti i neurotrasmettitori, questo tipo di sinapsi è più lenta, modificabile ( plasticità
sinaptica) sono unidirezionali ed è un tipo di sinapsi presente solo nei vertebrati.
N.B= queste due sinapsi coesistono nello stesso neurone, non ci sono neuroni specifici per una sinapsi, ma
dipende dal tipo di informazione.
Sinapsi elettriche:
 Stretto contatto con i terminali sinaptici
 passaggio diretto di ioni
 rapide
 bidirezionali
 passaggio di metaboliti di piccole
dimensioni
 invertebrati (e vertebrati)
Sinapsi chimiche:
 terminali sinaptici separati
 messaggero chimico (neurotrasmettitore)
 più lente
 vertebrati
 Finemente modulabili
 modificabili (plasticità sinaptica)
sul terminale sinaptico vi sono strutture altamente specializzate nella trasmissione dell’informazione;
nell’elemento post sinaptico vi sono delle strutture specializzate nella ricezione di quelle informazioni
(recettori)
Il potenziale d’azione corre lungo tutto l’assone fino ad arrivare alla terminazione dell’assone. A causa dello
spazio sinaptico, il potenziale d’azione non può passare dall’elemento presinaptico a quello postsinaptico
=> Mediatore chimico (neurotrasmettitore) che si muove dal terminale presinaptico a quello postsinaptico.
il numero di neurotrasmettirori rilasciati dipende dal numero di potenziali d’azione che arrivano.
Nel terminale presinaptico i neurotrasmettitori sono contenuti in vescicole che sono attaccate al
citoscheletro in uno spazio detto Pool di riserva, le vescicole sono formate da una membrana con doppio
strato fosfolipidico e ognuna contiene una quantità precisa di neurotrasmettitori detta Quanto.
Quando il potenziale d’azione arriva nel terminale sinaptico, attiva una depolarizzazione che permette ai
canali del calcio di aprirsi, il calcio entra nella cellula ( presinaptica) e indice il distacco delle vescicole dal
citoscheletro, queste si muovono nel Pool si rilascio e si avvicinano alla membrana del neurone fondendosi
con essa e rilasciando i neurotrasmettitori nello spazio sinaptico. I neurotrasmettitori vengono rilasciati
dalla vescicola per ESOCITOSI (i neurotrasmettitori contenuti nelle vescicole vengono rilasciati all’esterno
del neurone).
1.
2.
3.
4.
5.
arriva il potenziale d’azione (PA) nel terminale sinaptico
Il PA determina l’apertura dei canali per il Ca2+
il Ca2+entra nel terminale presinaptico e induce il distaccodelle vescicole dal citoscheletro
le vescicole iniziano a muoversi e si avvicinano alla membrana del neurone
le vescicole si fondono con la membrana del neurone e le molecole di neurotrasmettitori contenute
nella vescicola escono dal terminale presinaptico nello spazio sinaptico
Il calcio quindi svolge due funzioni:
 attiva enzimi che permettono alle vescicole di staccarsi dal citoscheletro.
 consente la fusione delle vescicole con la membrana cellulare.
La fusione delle vescicole sulla membrana avviene perchè vi sono proteine presenti sia su di essa che sulle
vescicole, queste si legano e permettono la fusione, vi sono delle tossine come i tetano e il botulino che
bolccano queste proteine non permettendo quindi il rilascio di neurotrasmettitori (paralisi).
Quando la vescicola rilascia i neurotrasmettitori essa viene avvolta da proteine e riassorbita dal neurone
dove viene ricostruita e vengono immessi nuovi neurotrasmettitori ( durata del processo 1 minuto).
Neurotrasmettitori:
neurotrasmettitori classici (a basso peso molecolare):
 sintesi nel terminale sinaptico (sintesi dei neurotrasmettitori classici nel citoplasma, e poi
immagazzinati dentro le vescicole)
 nove:
 glutammato, glicina
 GABA (acido gamma amido-butirrico)
 Acetilcolina, istamina
 Serotonina
 Noradrenalina e adrenalina
 Dopamina
 prodotti nei terminali sinaptici
 trasmissione sinaptica rapida
neuro peptidi:
 sintesi nel corpo cellulare
 alcune decine:
 ormoni (glucagone, calcitonina),
 neuro-ormoni ipotalamici (LHRH, TRH, CRF)
 peptidi del sistema digerente (CCK, VIP sostanza P)
 peptidi oppioidi (encefaline, endorfine)
 prodotti nel corpo cellulare
 modulatori: azioni più prolungate (es. plasticità sinaptica, ritmi circadiani,…)
In un terminale sinaptico, possono essere presenti vescicole contenenti neurotrasmettitori e vescicole
contenenti neuro peptidi [Principio di Dale –Eccles: Un neurone libera lo stesso tipo di neurotrasmettitori
da tutti i suoi terminali sinaptici]
Riassorbimento : effettuato dal neurone stesso o anche dalle cellule gliali (astrociti) {farmaci antidepressivi:
inibiscono il riassorbimento della serotonina }
Degradazione enzimatica: enzimi nella fessura sinaptica e all’interno del terminale presinaptico; Inibitori
delle MAO
I recettori possono essere:
 recettori ianotropi: possiedono al proprio interno un canale ionico per il passaggio di ioni
 recettori metabotropo: non contiene nessun canale ionico,induce modificazioni del metabolismo
cellulare
il recettore ianotropo -> canale ionico aperto da stimoli chimici (neurotrasmettitori).
Il neurotrasmettitore si lega al recettore e determina l’apertura del canale ionico: gli ioni attraversano il
canale e entrano/escono dal neurone postsinaptico. Il neurotrasmettitore rimane legato all’esterno del
recettore (non entra nel neurone)
Esistono diversi tipi di recettori ianotropi: che permettono al sodio(Na+) di entrare e al potassio (K+) di
uscire, altri che fanno entrare sodio e calcio(Na+ e Ca+) e fanno uscire il potassio(K+)
contemporaneamente, altri che fanno uscire solo il potassio(K+) e altri che fanno entrare solo il cloro(Cl-).
Quando gli ioni entrano nel canale ionico, generano correnti elettriche che saranno dei potenziali locali, il
potenziale di membrana del neurone post sinaptico (Vm) potrà diventare più positivo attraverso una
depolarizzaione ( entra più Na+ rispetto al K+ che esce) o più negativo se subisce una iperpolarizzazione
(quando entra meno Na+ ed esce più K+).
Quindi il neurone post sinaptico riceve stimoli inviati dai neurotrasmettitori che vengono tradotti in
potenziali locali, lì informazioni giungono al corpo cellulare dove vengono integrate e trasformate in
potenziale d’azione, perché ciò avvenga è necessaria una depolarizzazione.
Una sinapsi eccitatoria attiverà una depolarizzazione( Vm positivo) e quindi innescherà il potenziale
d’azione( potenziale post sinaptico eccitatorio);
Una sinapsi inibitoria renderà Vm più negativo (iperpolarizzazione) inibendo il PA (potenziale post
sinaptico inibitorio).
Si parla di sinapsi eccitatoria perché “eccitare” un neurone significa far si che produca uno o più PA, perché
ciò avvenga il Vm deve raggiungere il valore di soglia( quindi più positivo) e solo la depolarizzazione fa si che
ciò avvenga. Quindi la sinapsi eccitatoria si attiverà quando entrerà più Na+ rispetto al K+ che esce.






Neurotrasmettitore
recettori ianotropi (messaggero chimico)
potenziali locali (depolarizzazione/iperpolarizzazione)
canali ionici (stimolazione elettrica)
potenziale d’azione
neurotrasmettitore
Le sinapsi possono essere sommate o inibite, vi sono 2 tipi di sommazione:
 Sommazione spaziale: due sinapsi differenti sono attivate contemporaneamente o a brevissimo
intervallo di tempo.
 sommazione temporale: la sinapsi attivata è sempre la stessa, però i potenziali d’azione si sommano
perché si sviluppano in un brevissimo intervallo di tempo, insufficiente affinché l'elettrotono causato
dalla prima attivazione si estingua.
Recettori metabotropi -> sono legati a proteine immerse nella membrana cellulare del neurone post
sinaptico
Si aprono e si chiudono in presenza della proteina G, quando il neurotrasmettitore si lega al recettore
metabotropo, si attiva la proteina G che si sposta sulla membrana, essa attiva enzimi detti secondi
messaggeri che modificano il metabolismo cellulare e l’espressione genica sintetizzando nuove proteine e
amplificando il segnale.
L’amplificazione del segnale è causata dalle cascate del secondo messaggero associate alla proteina G,
quando un trasmettitore attiva un recettore associato alla proteina G, può verificarsi un’amplificazione dei
messaggeri a vari livelli della cascata influenzando numerosi canali.
Recettori metabotropici: il loro legame col mediatore apre canali alla fine di reazioni a cascata che
modificano il metabolismo della cellula. Per ogni molecola di mediatore che si lega al recettore si aprono
più canali in seguito alla reazione a cascata indotta dal recettore. Es.: recettori colinergici di tipo
muscarinici.
I recettori metabotropici agiscono attraverso l’intervento di proteine G di membrana. In prossimità del
recettore è presente la proteina G,la cui attivazione scatena una risposta a cascata.
Recettori ionotropi:
 Mediati da neurotrasmettitore
 Latenza breve
 Durata breve
 Effetto locale
 No amplificazione
Le sinapsi chimiche quindi sono modulabili:
 Risposte postsinaptiche eccitatorie e inibitorie
Recettori metabotropi:
 Mediati da neurotrasmettitore e da un
secondo messaggero
 Latenza lunga
 Durata lunga
 Effetto a distanza
 Si amplificazione
 Risposte variabili a seconda dell’intensità degli stimoli
 Risposte graduabili (per sommazione o inibizione)
 Risposte modulate da attività sinaptica: plasticità (apprendimento)
ANATOMIA DEL SISTEMA NERVOSO
La direzione che va verso il davanti del cervello è detta anteriore o rostrale. La direzione che ve verso il
retro del cervello è detta posteriore o caudale. La direzione che va verso l’alto del cervello è chiamata
dorsale. La direzione che va verso il basso del cervello è chiamata ventrale. La divisione per metà del
cervello è definita dalla linea mediana o mediale.
 Sostanza bianca: assoni ricoperti di mielina
 Nervi, tratti, fasci
 Sostanza grigia: parti dei neuroni non ricoperte da mielina (dendriti, corpo cellulare, assoni non
ricoperti da mielina)
 Corteccia : neuroni disposti in strati
 Archi corteccia (3 strati)
 Neocorteccia (6 strati)
 Nuclei/gangli: neuroni disposti in maniera apparentemente disordinata
Il sistema nervoso si divide in periferico e centrale.
Sistema nervoso centrale
 Encefalo
 Telencefalo
 Diencefalo
 Mesencefalo
 Ponte
 Bulbo
 Cervelletto
 Midollo spinale
Sistema nervoso periferico
 Somatico
 Sensoriale
 Motorio
 Autonomo
 Ortosimpatico
 Parasimpatico
 Enterico
Dal sistema nervoso centrale partono vie efferenti ed efferenti da e verso l’organismo e l’ambiente esterno
Il SISTEMA NERVOSO CENTRALE composto da:
 Encefalo : la parte più rostrale e grande del cervello. Diviso in due emisferi cerebrali, quello destro
riceve sensazioni dal lato sinistro del corpo e ne controlla i movimenti, quello sinistro dal lato destro del
corpo.
 Cervelletto : posto al di sotto dell’encefalo, è primariamente il centro di controllo del movimento
avendo numerose connessioni con l’encefalo e con il midollo spinale. Diviso in due emisferi cerebellari,
quello destro controlla la parte destra del corpo e quello sinistro la parte sinistra del corpo.
 Tronco encefalico : è la struttura su cui poggiano encefalo e cervelletto. E’ costruito da una serie di fibre
e cellule che funzionano come stazione per la ritrasmissione di informazioni che vanno dall’encefalo al
midollo spinale e al cervelletto e viceversa. E’ anche la regione in cui vengono regolate le funzioni vitali
come la respirazione, il livello di coscienza e la temperatura corporea.
 Midollo spinale : è rinchiuso nella spina dorsale ed è unito al tronco encefalico. E’ il principale mezzo di
conduzione d’informazione tra il cervello e il resto del corpo. Il midollo spinale comunica con il corpo
attraverso i nervi spinali che fanno parte del SNP. Ciascun nervo spinale si unisce al midollo spinale
attraverso due branche, la radice dorsale e la radice ventrale.
L’encefalo è composto da:



telencefalo
diencefalo
tronco encefalico (costituito dal bulbo encefalico, il ponte e il mesencefalo).
Il diencefalo e gli emisferi cerebrali sono chiamati insieme prosencefalo.
L’encefalo può essere suddiviso in 2 emisferi e 4 lobi.
Gli emisferi sono costituiti da circonvoluzioni o giri e da scissure, inoltre l’intera superficie degli emisferi
comprende un sottile strato esterno di neuroni e cellule di sostegno chiamata Corteccia cerebrale.
L’emisfero si può suddividere su 3 piani: sagittale, frontale e orizzontale.
I lobi sono:




Frontale ->
 diviso dal parietale dalla scissura di rolando. Nel lobo frontale vi è la corteccia precentrale
detta motoria.
 Sotto i lobi frontale e temporale vi è l’insula che svolge un ruolo nelle funzioni viscerali e
involontarie. Lungo la superficie inferiore del lobo frontale, decorrono le vie olfattive che
nascono dai bulbi olfattivi.
Temporale ->
 diviso dal frontale dalla scissura di silvio e la parte superiore contiene aree di corteccia che
intervengono nell’udito.
 Sotto i lobi frontale e temporale vi è l’insula
 Sulla superficie inferiore del lobo temporale è nascosto l’ippocampo.
Parietale ->
 diviso dal frontale dalla scissura di rolando e contiene il giro postcentrale che contiene la
corteccia somatosensoriale.
Occipitale -> presiede alla funzione visiva.
L’encefalo è suddiviso in ventricoli che si formano durante lo sviluppo dal tubo neurale( che contiene
liquido cerebrospinale e neuroni); i ventricoli sono cavità contenenti liquido cerebrospinale e hanno una
funzione meccanica di ammortizzare il peso della neocorteccia in modo che essa non schiacci le zone
subcorticali ed interne; inoltre servono ai neuroni per scaricarvi i residui e prendere sostanze nutritive.
MIDOLLO SPINALE: Ha sede nel canale vertebrale e si estende dalla prima vertebra cervicale alla
dodicesima vertebra toracica non percorre tutta la colonna vertebrale, infatti nelle ultime vertebre vi è un
agglomerato di assoni detto cauda equina.
Il midollo spinale è suddiviso in segmenti chiamati metameri:





Nervi cervicali
Nervi toracici
Nervi lombari
Nervi sacrali
Nervi coccigei
Il modollo spinale è formato dalla sostanza bianca all’esterno e dalla sostanza grigia all’interno.
Le informazioni sensoriali trasportate dagli assoni afferenti dei nevi periferici penetrano nel midollo
spinale attraverso le radici dorsali (vie ascendenti/afferenti),
i comandi motori convogliati dagli assoni afferenti escono dal midollo spinale attraverso le radici
ventrali. (via discendenti/afferenti)
Quando le radici si uniscono le info motorie e sensoriali viaggiano nei nervi spinali segmentali ( info
sensoriali = AFFERENTI, info motorie = EFFERENTI).
DIENCEFALO: presenta come cavità il III ventricolo
Si suddivide in due strutture, formate entrambe da sostanza grigia:

Talamo: insieme di tanti nuclei, è la stazione a cui arrivano la maggior parte delle informazioni
sensoriali, da qui sono ritrasmesse alle cortecce.
 Ipotalamo: dove il SNC prende contatto col sistema endocrino (ghiandolare) => in contatto diretto con
l’ipofisi: asse ipotalamico-ipofisario (regolazione del sistema endocrino). Regola il sistema nervoso
autonomo, i ritmi circadiani, le funzioni omeostatiche e riproduttive. L’ipotalamo è delimitato dal
chiasma ottico e comprende corpi mammillari
IL TRONCO ENCEFALICO: è costituito da mesencefalo, ponte e bulbo.
 Mesencefalo: all’esterno è costituito da peduncoli cerebellari e si trova in posizione posteriore rispetto
al talamo. La superficie ventrale del mesencefalo è costituita da spessi fasci di fibre detti peduncoli
cerebrali.
 Ponte: si trova in posizione posteriore rispetto al mesencefalo e il cervelletto è sopra il ponte ed è
collegato ad esso tramite peduncoli cerebellari
 Bulbo che si fonde con il midollo spinale, il posizione posteriore rispetto al cervelletto
Dal tronco encefalico originano 12 paia di nervi cranici che inviano informazioni motorie e sensoriali
TELENCEFALO: occupa la maggior parte del tronco encefalico.
é costituito da corteccia( sostanza grigia) e da nuclei( sostanza bianca) che comprendono i gangli della base,
i nuclei del setto e l’amigdala.
Il telencefalo è costituito da 2 emisferi che sono separati dalla scissura intermisferica e comunicano tra loro
grazie al corpo calloso (formato da sostanza bianca); comunicazione bidirezionale.
All’esterno del telencefalo:
Neocorteccia (6 strati)
Archi corteccia ( 3 strati)
Nella neocorteccia (solchi e circonvoluzioni per aumentarne il volume senza aumentare quella del cervello)
ci sono diversi tipi di neuroni (in tutti e sei gli strati):
 Neuroni a proiezione: il loro assone tende a uscire dalla neocorteccia -> neuroni piramidali
 Interneuroni: il loro assone rimane nella neocorteccia -> cellule stellate
Le informazioni sensoriali, dall’esterno arrivano al talamo che le invia alla neocorteccia, nei primi tre strati
le info vengono elaborate e integrate con altre informazioni, nel quarto strato arrivano le info sensoriali,
infine nel quinto e nel sesto strato vi sono neuroni che inviano informazioni all’esterno.



IV strato -> riceve le informazioni
I, II, III strato -> elaborano le informazioni + neuroni a proiezione che raggiungono le altre
cortecce (funzione di connessione tra le cortecce)
V, VI strato -> inviano all’esterno le informazioni (connessione corteccia – strutture
sottocortiicali)
Questi strati presentano uno spessore diverso in base alla loro posizione (lobo parietale/
occipitale/parietale) perché le diverse cortecce svolgono funzioni differenti, in base alla funzione ci sono
stati strati della neocorteccia più sviluppati di altri
Brodmann ha classificato anatomicamente i diversi strati dividendo in aree il nostro cervello in base
all’estensione dei diversi strati, questa corrente di pensiero prende il nome di frenologia.
Oggi la corteccia viene divisa in 3 aree: Associativa, motoria e sensoriale, la più sviluppata nell’uomo è
quella associativa, in questa sono molto sviluppati i primi tre strati della neocorteccia, mentre nell’area
motoria è più sviluppato il quinto stato e nella sensoriale in quarto. La corteccia motoria si trova nel lobo
frontale, mentre quelle sensoriali sono nel lobo temporale,parietale e occipitale.
Nelle cortecce sensoriali lo strato particolarmente sviluppato è il IV (ricevono le informazioni dal talamo per
elaborarlo). Altre cortecce (cortecce sensoriali di ordine superiore) svolgono funzioni particolarmente
sofisticate e complesse, per mettere insieme le informazioni dalle cortecce sensoriali di prim’ordine
Nelle cortecce motorie hanno i V e il VI strato molto sviluppato (neuroni che arrivano fino al midollo spinale
per attivare i motoneuroni)
Nelle cortecce associative sono molto sviluppati gli strati I, II, III
Vi sono tre tipi di corteccia associativa, esse integrano stimoli motori e sensoriali e connettono le altre
cortecce:
 Associativa prefrontale:riguarda in generale le azioni sofisticate
 Associativa limbica: riguarda memoria, apprendimento e attribuisce emozioni agli
stimoli
 Associativa parieto-temporo-occipitle: riguarda la percezione dello spazio e
l’integrazione tradiversi stimoli
CIRCOLO EMATICO CEREBRALE: il circolo che porta il sangue al cervello e si divide in circolo anteriore e
posteriore ed è formato da arterie vertebrali e carotidee.
Il circolo di willis unisce le arterie vertebrali e carotidee permettendo al sangue di giungere al cervello
anche se una delle due è danneggiata.
Le arterie essendo più grandi si trovano sulla superficie cerebrale in quanto le arterie pulsando possono
danneggiare i neuroni, all’interno vi sono i capillari.
La barriera ematoencefalica separa le pareti dei capillari dai tessuti circostanti, essa regola il passaggio di
sostanze dal sangue ai neuroni e è una protezione da sostanze dannose. Essa è formata da cellule dei
capillari unite tra loro da giunzioni serrate, questo tipo di giunzioni vi sono solo qui,in quanto nel resto del
corpo lo spazio che vi è tra le cellule permette il passaggio di sostanze. Attraverso essa possono passare
solo molecole come il glucosio, in quanto vi sono trasportatori specifici per molecole di importanza cruciale.
Oltre che le giunzioni serrate, vi sono anche le terminazioni degli astrociti.
MENINGI: L’encefalo è avvolto da 3 membrane dette meningi che hanno il compito di proteggere
l’encefalo, vascolarizzarlo e riassorbire il liquido cerebrospinale.
 La Dura madre attaccata all’osso è lo strato più esterno delle meningi.
 Aracnoide è lo strato intermedio nel quale vi sono vasi che portano sangue al cervello e il liquido
cerebrospinale, inoltre ha una funzione meccanica essa ha estroflessioni elastiche che impediscono il
movimento del cervello.
 Pia madre è lo strato più interno e aderisce al cervello, essa segue le arteriole che distribuiscono il
sangue e impedisce che le pulsazioni arteriose siano trasmesse al sistema nervoso.
Lo spazio compreso tra la membrana aracnoidea e la Pia madre, viene detto spazio subaracnoideo che
contiene liquido cerebrospinale che contribuisce a proteggere l’encefalo.
Il liquido cerebrospinale( CSF) è prodotto nei ventricoli dai plessi corioidei( cellule epiteliali a contatto con i
capillari) e viene assorbito dai villi per essere riportato nella circolazione venosa; esso regola lo spazio
extracellulare dei neuroni,fa da protezione all’encefalo e permette di ridurre il peso del sistema nervoso
grazie all’effetto “galleggiamento”.
L’OMEOSTASI-> mantenere costante l’ambiente interno
Il controllo omeostatico funziona mediante feedback, retroazione negativa (parametro-> sensore ->
effettore -> parametro)
Le informazioni sensoriali arrivano al SNC (ipotalamo + nucleo del tratto solitario) da qui vengono inviati
segnali al sistema nervoso autonomo, all’ipofisi e quindi al sistema endocrino, vengono messi in atto dei
comportamenti motivati; il tutto allo scopo di mantenere l’omeostasi dell’organismo
Sistema Nervoso Autonomo (SNA):
Estesa rete di neuroni in tutto il corpo
Non richiede controllo volontario e cosciente (ma è influenzato dalle esperienze dell’individuo!!!)
Regola Muscoli involontari (vasi, cuore, intestino…) e Sistema endocrino
Due componenti:
 Sistema nervoso autonomo ortosimpatico
 Sistema nervoso autonomo parasimpatico
con effetti antagonisti
Partecipa a regolazione omeostatica:
 In condizioni normali per mantenere parametri omeostatici, prevale SNA parasimpatico
 In condizioni in cui è importante spostare i parametri omeostatici, prevale SNA Ortosimpatico (es.
febbre, situazione di pericolo)
[…]
I SISTEMI SENSORIALI
I sistemi sensoriali hanno 2 compiti:
 Trasduzione delle caratteristiche fisiche dell’oggetto in codice neurale cioè in sensazioni.
 Interpretare le informazioni sensoriali cioè la percezione.
Il vantaggio dell’elaborazione attiva delle informazioni sensoriali rispetto alla pura ricezione passiva è che
permetto di riconoscere le informazioni significative e scartare quelle non rilevanti
La sensazione è sempre la stessa, è la percezione che cambia; I sistemi sensoriali mediano il mondo esterno
e il mondo interno, infatti gli stimoli raggiungono i recettori superficiali( pelle, olfatto, vista ecc) questi
recettori traducono le informazioni in codice neurale prendendo contatto con il neurone sensitivo primario
dove si attiva il PA( SNP) che arriva al SNC tramite in neurone sensitivo secondario che porta l’info al
midollo spinale o al tronco encefalico (a livello del midollo vi sono circuiti riflessi che fanno agire
velocemente), da qui l’informazione viene inviata al talamo e poi alla corteccia ( le info vengono distribuite
ai vari sistemi neurali) e si attiva la risposta.
In base al meccanismo di traduzione del segnale si distinguono i:
Meccanocettori
Chemorecettori
Termo recettori
Fotorecettori
In base alla loro posizione:
 Esterocettori
 Enterocettori
 Propriocettori
Caratteristiche dello stimolo:
 Modalità
 Sub modalità
 Linea riservata
 Stimolo adeguato
 Durata
 Discriminazione temporale
 Adattamento
 Localizzazione
 Discriminazione spaziale
 Intensità
 Contenuto di energia (stimoli fisici)
 Concentrazione (stimoli chimici)
 Soglia del recettore
 Soglia di percezione
 Discriminazione di intensità e soglia
differenziale
MODALITA’ : per ogni tipo di stimolo vi è un recettore diverso:
per uno stimolo meccanico vi sono i meccanocettori; per uno chimico vi sono i chemocettori; per uno
termico i termocettori e infine per uno elettromagnetico i fotocettori.
Vi sono degli stimoli, detti adeguati che possono attivare il recettore al più basso livello di energia
indipendentemente dal tipo di recettore.
In base a questi recettori, si possono individuare diversi sistemi: Visivo, Uditivo, Olfattivo, Gustativo,
Somatosensoriale (tattile, propriocettivo, termo-dolorifico); inoltre in ogni classe di recettori, esistono
recettori diversi, però una volta attivato il sistema neurale si avrà sempre quella determinata percezione, i
neuroni che contattano il recettore sensoriale, sono specifici per un determinato tipo di stimoli e danno
luogo ad un sistema sensoriale specifico si parla di codice della linea attivata.
La Trasduzione del segnale avviene attraverso l’attivazione di un recettore specifico quando arriva uno
stimolo di natura chimica, termica ecc..; quando si attiva questo recettore porta l’apertura di un canale
ionico con una variazione del potenziale di membrana portando o ad una depolarizzazione o una
iperpolarizzazione. A questo punto vi saranno variazioni di cariche elettriche dette potenziale di recettore.
I recettori possono essere formati da terminazioni del neurone sensitivo primario o da cellule specializzate
in contatto sinaptico con il neurone sensitivo primario.
Meccanocettori: attivati da stimoli di natura meccanica, si dividono in: propriocettori nel fuso
neuromuscolare e nell’organo tendineo del golgi. meccanocettori cutanei che corrispondono al tatto.
cellule ciliate nell’orecchio interno per l’udito e l’equilibrio. I meccanocettori sono canali ionici che si
aprono quando arriva un potenziale di recettore
Chemocettori: vengono attivati da cellule chimiche e si dividono in: cellule gustatice nelle papille gustative
cellule ciliate per l’olfatto. Nei chemocettori non vi sono canali ionici, una molecola chimica si lega al
chemocettore e questo legame fa si che si aprano i canali ionici presenti sulla membrana.
Termocettori: sono recettori per il caldo e il freddo.
Fotocettori: sono i coni e i bastoncelli nella retina.
INTENSITA’: essa dipende da: Il contenuto di energia di uno stimolo per gli stimoli fisici; dalla
concentrazione delle molecole per stimoli chimici.
L’intensità è codificata da: L’ampiezza del potenziale di recettore che è graduabile in quanto uno stimolo
intenso attiverà un potenziale locale più ampio; dal codice di frequenza ( più uno stimolo è intenso è più
potenziali d’azione si attivano) dei potenziali d’azione che insorgono nel neurone sensitivo primario
Stimoli di intensità crescente possono attivare un numero maggiore di recettori, si parla di codice di
popolazione cioè a seconda di quanti recettori sono attivati e dall’ampiezza del potenziale locale che
attivano, si misura l’intensità della sensazione.
Le differenze di intensità tra stimoli si percepiscono secondo la legge psicofisica in modo non direttamente
proporzionale all’intensità dello stimolo, si distingue la soglia assoluta (più bassa intensità di uno stimolo
che il soggetto può percepire) e la soglia differenziale ( differenza minima tra due stimoli che un soggetto
può percepire).
Secondo la Legge di Stevens alcuni sistemi sensoriali percepiscono proporzionalmente l’intensità dello
stimolo altri ( visivo e uditivo) no in quanto giungono troppi stimoli ed è necessario fare delle
discriminazioni.
DURATA: viene codificata dall’inizio e dal termine del potenziale d’azione. I neuroni sensoriali primari sono
attivati da potenziali d’azione all’inizio dello stimolo e ne segnalano l’inizio e la fine, quindi la durata
temporale.
Se lo stimolo dura diversi minuti i recettori diminuiscono la lora attività, si parla di adattamento( es
maglietta addosso).
LOCALIZZAZIONE: tutti i recettori sensoriali hanno un campo recettivo cioè un’area della superficie
recettiva a livello della quale lo stimolo eccita il recettore, quest’area può avere dimensioni variabili e
questo determina la capacità di discriminazione di localizzazione dello stimolo.
La capacità di discriminazione spaziale dipende da: Numero recettori, dimensioni del campo recettivo ( più
è piccolo e migliore sarà la discriminazione in quanto si attiveranno più recettori)
I recettori traducono le informazioni in potenziali locali, questi giungono al neurone sensitivo primario che
usa il potenziale d’azione per trasferire le informazioni dal recettore al midollo spinale. Il neurone sensitivo
primario traduce l’intensità degli stimoli nel codice di frequenza il neurone sensitivo secondario riceve
molte info dal primario e le integra, il campo recettivo del neurone secondario è dato dalla somma dei
campi recettivi del neurone primario. Inoltre sul neurone sensitivo primario vi è un campo recettivo
inibitorio e uno eccitatorio, in base a quale si attiva il neurone secondario verrà inibito o eccitato, questo
porterà ad una maggiore discriminazione se vi sarà un’area inibita e minore se non vi sarà. Perché due punti
di contatto vengano riconosciuti come distinti è necessario che vengano stimolati due recettori tattili
diversi. Ciò però non è sufficiente;infatti la precisione con cui il punto stimolato viene localizzato sulla cute
dipende da due fattori:
1. il grado di convergenza rispetto all'ingresso dal recettori stimolati: più alta è la convergenza, più
imprecisa è la localizzazione. La convergenza determina la grandezza del campo recettivo nella corteccia
somatosensitiva.
2. l'entità dell'inibizione laterale: più forte è l'inibizione laterale, più precisa è la localizzazione.
L’inibizione laterale determina l’entità dell’inibizione periferica del campo recettivo nella corteccia
somatosensitiva.( cioè sono neuroni che inibiscono altri neuroni)
Possiamo concludere dicendo che la discriminazione di due punti sarà migliore in quelle zone della cute
dove:
1. la densità recettoriale è più alta; infatti una piccola separazione fra i due punti è sufficiente a collocarli su
campi recettivi di recettori diversi.
2. il grado di convergenza è più basso.
l'inibizione laterale è ben sviluppata. L’acuità tattile sarà quindi maggiore nelle zone che hanno una
rappresentazione corticale grande (mano, viso) rispetto a zone con rappresentazione corticale piccola
Le informazioni sensoriali devono sempre passare per il talamo (tranne quelle olfattive) prima di arrivare
alla corteccia) nel talamo vi sono nuclei talamici che ricevono informazioni diverse e le mandano a cortecce
diverse. Nei sei strati della neocorteccia le info talamiche arrivano al quarto strato della corteccia
sensoriale, qui le info sensoriali vengono elaborate (interpretate).
cortecce:
tra il lobo temporale e parietale vi è la corteccia gustativa.
nel lobo occipitale vi è quella visiva
nel lobo temporale vi è quella uditiva
nel lobo temporale vi è quella olfattiva
nel lobo parietale vi è quella somatosensoriale.
A livello corticale si ha una rappresentazione topografica delle aree sensoriali essa è formata da colonne
corticali ( costituite dai 6 strati), cioè a questo livello si ha una rappresentazione di tutte le parti del corpo a
livello somatosensoriale, i neuroni che formano questa mappa hanno un determinato campo recettivo che
è dato dalla somma dei campi recettivi che inviano informazioni. Le cortecce di ordine superiore sono su
tutto l’encefalo e sono molto sviluppate nell’uomo.
SISTEMA SOMATOSENSORIALE
Porta informazioni da tutto il corpo:
 dalla superficie (esterocettori)
 dall’apparato osteo-arto muscolare (propriocettori)
 dai visceri (enterocettori)
recettori si I ordine: la cellula recettrice è una porzione specializzato del neurone sensitivo primario,
posizionato nei gangli delle radici dorsali.
I recettori di questo sistema non sono posizionati in un organo preposto, sono distribuiti per tutto
l’organismo
Quattro modalità:
tatto
 corpuscoli di Merkel,
 corpuscoli di Meissner,
 corpuscoli di Pacini,
 corpuscoli di Ruffini
propriocezione
 fuso neuromuscolare
dolore
 terminazione nervosa libera
termocezione
 terminazione nervosa libera
TATTO
 Recettori della cute pelosa:
 Meccanocettori, avvolti attorno alla superficie del pelo, si attivano quando c’è uno stiramento
del pelo
 Recettori della cute glabra
 Dischi di Merkel: localizzati in corrispondenza delle impronte digitali, subito sotto il derma.
Costituiscono il 25% dei recettori. Sono ad adattamento lento, sensibili a punti, spessori e
curvature (forma e superficie degli oggetti). Ruolo importantissimo nella stereo gnosi (capacità
di riconoscere tramite il tatto un oggetto)
 Corpuscoli di Meissner: localizzati tra le papille del derma e le creste dell’epidermide, forma
allungato. Costituiscono il 40% dei recettori. Sono ad adattamento rapido, costituiti da una
capsula di tessuto connettivo che contiene diverse lamine di cellule di Swan. Regolano il
movimento, il controllo della presa
 Corpuscoli di Pacini: porzione più profonda, nel tessuto sottocutaneo. Formati da strati
concentrici di lamelle che circondano una singola fibra efferente. Ad adattamento rapido.
Servono a percepire i cambiamenti lontani attraverso la trasmissione di vibrazioni ( utilizzo di
strumenti)
 Corpuscoli di Ruffini: strutture allungate, incapsulate nella profondità della cute, nei legamenti
e nei tendini. Sensibili allo stiramento della cute, servono per ricevere informazioni rispetto alla
direzione del movimento. Ad adattamento lento
 Terminazioni nervose libre: recettori del dolore e del calore
Neurone sensitivo primario [neurone a T (gangli delle radici dorsali)] -> neurone sensitivo secondario ->
talamo -> corteccia
Acuità tattile: capacità di discriminare due stimoli attraverso il tatto
In funzione sia della grandezza dei campi recettivi, sia della loro densità che acquità
Campo recettivo: porzione della superficie sensoriale la cui stimolazione porta a una attivazione di un dato
recettore
Zone eccitatorie e inibitorie -> frangia inibitoria: per ridurre l’estensione della zona di scarica del neurone di
secondo ordine
Inibizione laterale: i neuroni inibitori sopprimono l’attivazione dei neuroni disposti tra i due punti
attivati, rendendo più nette le zone attivate -> contribuisce alla discriminazione tra due punti
Inibizione ricorrente :zona d neuroni attivi circondata da una zona di neuroni meno attivi (crea
contrasto) -> contribuisce al riconoscimento degli oggetti e delle forme
Inibizione discendente: inibizione da neuroni di strutture superiori, contribuisce alla selettività della
percezione (prestiamo attenzione a uno stimolo e non a altri)
Corteccia parietale (per tutti i sistemi sensoriali) -> riceve le informazioni dall’area somato-sensoriale
 Corteccia parietale primaria: S I
 Sottoarea 3a
 Sottoarea 3b
 Sottoarea 1
 Sottoarea 2
 Corteccia parietale secondaria S II
Se vi è un danno in S1, S2 non riesce a codificare le informazioni
Analisi gerarchica dello stimolo:
il talamo invia le informazioni a 3a e 3b, le quali a loro volta si connettono con le aree 1 e 2 (già di ordine
superiore). Tutte le informazione elaborate da 3a, 3b, 1 e 2 vengono poi inviare a S II. Il tutto viene poi
inviato alla corteccia motoria e alla corteccia parietale superiore
rappresentazione somatotopica (Marshall, Penfield, Kaas, Merzenich)
le mappe sono plastiche nel tempo (sviluppo/in seguito a lesione / in seguito a esperienza)
nella corteccia sensoriale primaria
Campi recettivi piccoli
Sub modalità singole
Caratteristiche dello stimo semplici
Nella corteccia sensoriale di ordine superiore
->
->
->
Campi recettivi grandi
Sub modalità multiple
Caratteristiche dello stimolo complesse
Termocettori: segnano la differenza di temperatura di un oggetto nell’area rispetto alla temperatura della
pelle (34° C). due classi di recettori distinte, per il freddo e per il caldo. Localizzati in “cold” e “hot spots” di
circa 1mm di dimensione
 recettori per il freddo si attivano per T da -1 a -20°C sotto la T cutanea (34°C). Freddo paradosso:
stimolazione di un cold spot con uno stimolo termico-dolorifico sopra i 45°C.
 I recettori per il caldo registrano temperature comprese tra 30°C e 45°C. A T più elevate non
rispondono più: il senso di bruciore (doloroso) è quindi mediato da nocicettori termici.
Nel freddo paradosso la sensazione di freddo precede quella dolorosa perché i termocettori hanno fibre
mieliniche che conducono più velocemente. La frequenza di scarica dei termocettori è correlata con la T.
Il dolore è differente dalla nocicezione.
I nocicettori sono:
Termici (T>45° C, T<10° C)
Meccanici
Polimodali (rispondono a stimoli meccanici, termici o chimici)
I primi due trasmettono il dolore acuto, i terzi il dolore sordo
Il dolore può essere: Acuto, Persistente (nocicettivo, neuropatico), Cronico (modificazione plastica del SNC
in grado di mantenere il dolore anche dopo che è cessata la causa)
Lo stimolo doloroso induce una risposta tissutale locale che libera mediatori responsabili della
depolarizzazione del recettore (ad es. prostaglandine, serotonina, istamina, sostanza P, bradichinina)
La presenza di danno tissutale e di molecole ad esso associate aumenta la sensibilità dei recettori per il
dolore nell'area interessata
IPERALGESIA = risposta eccessiva a stimoli dolorifici; ALLODINIA = dolore provocato da stimoli normalmente
innocui
 Fascio neo-spinotalamico: va al talamo ventrobasale, che porta le informazione dolorifiche alla
corteccia parietale somoestesica (SI): percezione dello stimolo dolorifico e sua localizzazione, anche se
non c'è una mappa.
 Fascio paleo-spinotalamico: va al talamo (nuclei intralaminari), che proietta in maniera diffusa alle
cortecce (arousal).
 Fascio spinoreticolare: va alla sostanza reticolare, che proietta a talamo (e quindi a cortecce) e
ipotalamo (arousal, riflessi vegetativi).
 Fascio spinomesencefalico: va al grigio periacqueductale e da qui al talamo e poi alle cortecce, incluse
la corteccia insulare e la corteccia cingolata anteriore, responsabili delle componenti affettive =
connotazione negativa e reazioni emotive ad uno stimolo dolorifico.
N.B.: mentre il percepire dolore attiva sia SI che l’insula e la cx cingolata anteriore, l’esperienza empatica,
ovvero il partecipare al dolore di un altro, attiva soltanto l’insula e la cx cingolata anteriore.
Sono descritti pazienti con lesioni corticali che soffrono di perdita della sensibilità dolorifica generale o
localizzata a parti definite del corpo: ciò suggerisce che esista una mappa del dolore (probabilmente. nella
corteccia somatosensoriale), sebbene tale mappa non sia ancora stata definitivamente svelata.
Meccanismi centrali di controllo del dolore ->
significato adattativo del controllo sul dolore: la sensazione dolorosa induce a comportamenti di fuga,
ritirata, riposo (o comunque comportamenti conservativi). In condizione di stress (lotta, competizione,
freddo ecc...) questo tipo di risposta non è vantaggiosa.
E' quindi necessario possedere un meccanismo di controllo sulla trasmissione del dolore che ne riduca la
sensazione durante la situazione di stress.
Questo meccanismo di controllo si rileva in diverse condizioni (gare sportive, guerra ecc...) e sembra essere
mediato dai sistemi discendenti oppioidi. Entrano però in gioco altri sistemi per il momento sconosciuti:
infatti la somministrazione di naloxone (che blocca la trasmissione degli oppiacei) non sempre elimina
completamente la soppressione del dolore indotta dallo stress.
Effetto placebo: reazione fisiologica alla somministrazione di una sostanza farmacologicamente inerte. Può
essere bloccato dal naloxone.
SISTEMA VISIVO
L’immagine dell’oggetto raccolta dalla retina è:
 Doppia
 Capovolta
 Bidimensionale
Non vediamo gli oggetti grazie a qualche loro proprietà intrinseca, ma grazie ad un segnale indiretto
emesso da una sorgente luminosa e riflesso dall’oggetto
Le onde elettromagnetiche percepite dall’occhio 380 ai 760 nm
Un oggetto illuminato è visibile in quanto assorbe una parte delle radiazioni che lo colpiscono e ne riflette
una parte
Anatomia del sistema visivo:
Cristallino (lens) filtro attraverso cui passano le radiazioni della luce visibile e attraverso cui mettiamo a
fuoco la retina
Cornea, ricopre tutto l’occhio
Umore vitreo, capacità fagocitaria per impurità che potrebbero ostacolare il processo di trasmissione
dello stimolo visivo
Retina
 Zona maculata interna (centro della fovea, contiene un pigmento protettivo che difende la retina
dalle radiazioni ultraviolette) -> vicino al nervo ottico, caratteristica depressione della retina =la più
alta densità di recettori, si ha la massima acuità visiva
Sclera: tessuto protettivo
La rifrazione viene operata sia dalla cornea che dal cristallino
 Nell’epitelio pigmentato si trovano i fotorecettori (di III ordine*) -> coni e bastoncelli. I loro corpi si
trovano nello strato nucleare interno. [*serie di interneuroni tra il nervo ottico]
 Interneuroni: cellule bipolari, cellule amacrine, cellula orizzontali
 Cellule ganglionari (neuroni sensitivi I ) inviano i contatti fino al nervo ottico
I corpi cellulari degli inteneuroni si trovano negli strati nucleari (esterno/interno)
Le terminazioni sinaptiche si trovano negli strati plessiformi (esterno/interno)
Foto trasduzione:
morfologia dei recettori:
semento esterno (dischi di membrana nel bastoncello, estroflessioni della membrana del cono)
segmento interno: comprende il nucleo, mitocondri
terminazione sinaptica: assone che va verso lo strato plessiforme esterno (corto)
un fotone viene assorbito da un foto pigmento (segmento esterno) -> proteina retinale (derivato vitamina
A)+ molecola della famiglia delle opsine.
Cascata successiva: attivazione di un secondo messaggero (proteina G trasducina).
Tutti i bastoncelli come opsina hanno la rodopsina; i coni hanno 3 tipi di opsine diverse
Nel sistema orizzontale il recettore contatta tutti e tra i tipi di cellula (bipolari, amacrine, ganglionari); nel
sistema verticale contatta solo una cellula bipolare
Bastoncelli:
Alta sensibilità (visione notturna/scotopica)
 più pigmento
 maggiore amplificazione del segnale
 connessioni convergenti
Visione acromatica (un solo tipo di pigmento)
Bassa acuità visiva (connessioni convergenti)
Bassa risoluzione temporale (risposta
elettrica di lunga durata)
Non presenti nella fovea
Coni:
 Bassa sensibilità (visione diurna/fotopica)
 meno pigmento
 minore amplificazione del segnale
 connessioni non convergenti
 Visione cromatica (3 tipi di pigmento)
 Alta acuità visiva (connessioni non
convergenti)
 Alta risoluzione temporale (risposta decade
più rapidamente)
 Concentrati nella fovea, non presenti nella
retina periferica
sensibilità = capacità di vedere oggetti debolmente illuminati
acuità = capacità di vedere finemente i dettagli (risoluzione spaziale)
segnali trasmessi dagli interneuroni sono potenziali elettrotonici, non potenziali d’azione
 Solo le cellule ganglionari generano potenziali d’azione
 Le cellule ganglionari possono essere magnocellulari (hanno campi recettivi ampi, rilevano il
movimento) o parvocellulari (campi recettivi piccoli, rilevano la forma ed il colore)
Campi recettivi:
quell'area di retina la cui stimolazione luminosa modifica (aumenta o diminuisce) l’attività elettrica
della cellula.
sono di varia grandezza (nella fovea piccoli; alla periferia grandi)
sono circolari con zone antagoniste centro-periferia: centro ON o OFF.
Cellule bipolari e gangliari retiniche a centro ON si attivano se lo stimolo cade nel centro del loro campo
recettivo, e si inibiscono se è stimolata la periferia.
Cellule ganglionari
 non sono mai silenti, neanche al buio, ma la loro frequenza di scarica è modulata dallo stimolo
luminoso
 la loro frequenza di scarica non è proporzionale all'intensità assoluta dello stimolo, ma piuttosto alla
differenza di intensità esistente fra il centro e la periferia del campo recettivo.
 Le cellule ganglionari rispondono meglio quando le condizioni di illuminazione del centro e della
periferia del loro campo recettivo sono diverse: quindi, analizzano meglio i contrasti di luminosità
presenti nel campo visivo piuttosto che la luminosità assoluta.
 Quanto chiaro o quanto scuro vediamo non dipende solo dall’intensità dello stimolo ma anche dal
contesto (la luminosità di un oggetto è influenzata dal suo sfondo, contano i contrasti tra oggetto e
sfondo).
 segnalano bene anche le variazioni di intensità luminosa:
 se l’intensità luminosa aumenta nel centro del campo recettivo di una cellula ganglionare a centro
ON, la sua frequenza di scarica di potenziali d’azione aumenta.
 se l ’intensità luminosa diminuisce nel centro del campo recettivo di una cellula ganglionare a
centro OFF, la sua frequenza di scarica di potenziali d’azione aumenta.
Campo visivo: una zona binoculare e due zone monoculari
La luce non colpisce mai entrambi i dischi ottici -> non ci accorgiamo del punto cieco, se non chiudendo un
occhio
I tratti ottici proiettano a:
 nucleo genicolato laterale del talamo (90% delle afferenze retiniche)
 pretetto: riflesso pupillare alla luce
 collicolo superiore: dirigere lo sguardo verso un oggetto in risposta a stimoli visivi (e uditivi e
somatosensoriali) (movimenti saccadici)
 nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo: regolazione dei ritmi circadiani
collicolo superiore: afferenze sensoriali di modalità diverse provenienti dalla stessa porzione del mondo
esterno si sovrappongono. L’informazione elaborata attraverso le tre mappe sensoriali viene inviata alla
mappa motoria che serve per coordinare i movimenti del capo e degli occhi verso lo stimolo
nucleo genicolato laterale del talamo: le afferenze provenienti dai due occhi sono segregate.
Strati M (1 e 2): ricevono dalle cellula gangliari M, risoluzione temporale elevata (e spaziale bassa) ->
movimento degli oggetti
Strati P (3-6): ricevono da cellula gangliari P, risoluzione spaziale elevata (e temporale bassa) e migliore
discriminazione dei colori -> forme e colori
I neuroni del IV strato della corteccia visiva sono monoculari e sono distribuiti in moduli alternati. Negli
strati sovra e sottostanti ci sono invece neuroni binoculari
Mappa retinotopica sproporzionata, ma proporzionale alla densità di recettori e di cellule ganglionari
presenti nelle diverse regioni della retina (la fovea è rappresentata sul 50% di V1)
Campi recettivi delle cellule di V1: non sono circolari (eccetto quelli delle cellule del IV strato) ma allungati,
e rispondono a stimoli con un particolare orientamento.
Cellule semplici: L'informazione sul contrasto di luminosità nel campo recettivo, generata dalle cellule
ganglionari e talamiche, è mantenuta nelle cellule semplici ed incorporata in un'informazione più
complessa sulla forma e sull'orientamento dell'oggetto.
Cellule complesse:
 campi recettivi più ampi senza zone on e off
 alcune rispondono meglio a barre luminose orientate che si muovono attraverso il campo recettivo
 segnalano il concetto astratto di orientamento senza un particolare riferimento alla posizione
Tutte le cellule del sistema visivo finora descritte danno informazioni a proposito dei contorni dell'oggetto,
importanti per riconoscere la forma.
ipercolonna: rappresenta un'area di retina ben precisa (piccola foveale, grande periferica) e vi si trovano
diverse colonne, ognuna definita da un orientamento e dalla dominanza oculare. Frammiste a queste
colonne stanno delle altre colonne dette blobs nelle quali i neuroni non rispondono ad orientamenti, ma al
colore.
 Cellule ganglionari retiniche e talamiche rispondono ai contrasti di luminosità, che sono maggiori ai
bordi degli oggetti
 Cellule di V1 elaborano queste informazioni in segmenti
 I bordi di un oggetto sono l’informazione più significativa di una scena visiva perché definiscono la
forma, la dimensione e la posizione degli oggetti -> riconoscimento oggetti
 Nelle aree visive superiori (area inferotemporale) si trovano neuroni che rispondono a stimoli di forma
estremamente complessa come ad esempio delle facce
Il colore migliora la nostra percezione visiva -> per mette di aumentare il contrasto tra gli oggetti e quindi la
capacità discriminativa del nostro sistema visivo.
Il colore di un oggetto dipende dalla λ che riflette (cambiando le condizioni di illuminazione il colore
dell’oggetto non cambia) => Il SNC mantiene costante la percezione del colore dell’oggetto in diverse
condizioni di illuminazione (costanza del colore)
Il colore di un oggetto non viene giudicato solo analizzando le lunghezze d’onda che riflette, ma
paragonando le quantità di raggi delle diverse lunghezze d’onda riflesse dall’oggetto con quelle riflesse
dallo sfondo o da oggetti circostanti -> teoria “retinex” di Land => il colore è una caratteristica qualificante
dell’oggetto: i rapporti tra le riflettenze di due superfici adiacenti non cambiano anche se cambia la
quantità delle lunghezza d0onda della sorgente luminosa.
Ritagli di stimoli identici appaiono di colore diverso a seconda del contesto in cui sono inseriti
Teoria tricromatica (Young, Von Helmholtz) : il colore di uno stimolo è codificato dall’attivazione, in
proporzioni diverse a seconda dei colori, dei 3 tipi di coni. Con solo tre tipi di coni vediamo tutti i colori
possibili
Teoria dell’opponenza cromatica (Hering) : i tre colori primari si distribuiscono in tre coppie di colori
antagoniste: rosso-verde, blu-giallo, bianco-nero; queste coppie di colori sarebbero rappresentati nella
retina in tre canali nervosi distinti. Cellule ganglionari retiniche opponenti per il rosso e per il verde, per il
blu e il giallo, e per il chiaro e per lo scuro
 Singola opponente (V1, sensibili alla lunghezza d’onda): zona centrale del campo recettivo, sensibile
alla luce rossa, è circondata da una zona periferica, sensibile alla luce verde, la cui stimolazione esercita
un’azione antagonista rispetto a quella indotta dalla stimolazione centrale
 Doppia opponente (V4, sensibili al colore): rispondono al contrasto di colore che c’è tra aree adiacenti
al campo visivo, ad es. quando il centro è illuminato da una luce rossa e la periferia da una luce verde
Contrasto cromatica successivo -> l’osservazione prolungata di un oggetto modifica la sensazione di colore
di oggetti visti successivamente
Percezione della distanza
Informazioni sulla distanza tra gli oggetti derivano dalla disparità binoculare: la differenza di posizione
dell’immagine sulle due retine di oggetti più vicini o più lontani dal punto di fissazione è interpretata come
profondità. Ci sono neuroni corticali che si attivano solo in risposta alle disparità retiniche lontano o vicine
Per distanze inferiori a 10 metri: oggetti di diversa distanza conservano la loro grandezza (anche se le loro
immagini retiniche sono diverse); per distanze superiori a 10 metri: l’immagine di un oggetto lontano è
percepita come più piccola (le dimensioni degli oggetti sono inversamente proporzionali alla distanza) ->
legge della prospettiva lineare
Aree visive extra striate: nei lobi occipitale, parietale e temporale ci sono diverse aree che partecipano
all’elaborazione delle informazioni visive. Ognuna contiene una mappa del campo visivo ed è specializzata
nell’analisi di un aspetto della scena visiva
Lo stimolo arriva a V1 e V2, passa poi da V4 alla corteccia infero temporale -> via del riconoscimento degli
oggetti; e da V5 alla corteccia parietale posteriore -> via dell’analisi spaziale.
IL SISTEMA UDITIVO
Il suono è una ciclica compressione e rarefazione di molecole d’aria (che generano onde pressorie), dato
dalla vibrazione di un mezzo elastico , che si propaga tramite un moto rettilineo.
 Frequenza: cicli di ode al secondo, determina l’altezza del suono
 Ampiezza: correlato all’intensità del suono
L’uomo è sensibile alle frequenze tra i 2000 e i 5000 Hz
La maggior parte dei suoni è composto da onde diverse (una frequenza fondamentale più le sue armoniche)
Rumori: non hanno la periodicità di un’onda, non hanno le caratteristiche definibili di un suono
Orecchio esterno:
Pinna, padiglione auricolare, meano uditivo
Raccoglie l’energia sonora per convogliarla sul timpano grazie ala sua conformazione aumenta la
pressione sonora (rapporto frequenza-superficie)
Filtra le frequenze permettendo di localizzare il suono
Orecchio medio:
 Membrana timpanica, ossicini (catena ossiculare)
 Funzione: permettere ai suoni di superare l’impedenza dei liquidi interni alla coclea grazie a una
pressione maggiore
 Facilita il passaggio delle onde tra due mezzi diversi (aria-liquido)
Orecchio interno:
 Compartimenti della coclea, che contengono i liquidi
 Organo recettore di Corti, è il vero e proprio organo percettivo, che invia le informazioni ai neuroni del
ganglio del Corti
 Scomposizione del suono nelle frequenze che lo costituiscono ( stadio recettoriale, stadio recettoriale)
 Recettori ->
 cellule cigliate interne (un’unica fila)
 cellule cigliate esterne (tre file diverse)
 le ciglia che stanno a contatto con il liquido della coclea sono recettori di II ordine
l’endolinfa a riposo è molto ricco si ioni potassio (+80 mV); il liquido cellulare di ogni cellula recettrice è -60
mV.
Ogni ciglio è collegato a un altro (tip link), permettendo l’apertura dei canali potassio
Il potassio che entra causa una depolarizzazione e l’apertura dei canali ionici del calcio, che si trovano sulla
parete della cellula. Si ha quindi un’ulteriore depolarizzazione che infine causa l0emissione di un
neurotrasmettitore.
L’organo del Corti riesce a decifrare lo stimolo grazie a :
 membrana basilare (rappresentazione topografica delle sequenze)
 cellule recettrici
la membrana basilare è più larga e flessibile all’estremità apicale e più stretta e rigida alla base, ogni punto
vibra di più in risposta a una certa frequenza.
La variazione di potenziale di membrana delle cellule ciliate (depolarizzazione e iperpolarizzazione)
rispecchia temporalmente lo stimolo, che è un’onda, fino a 3000 Hz di frequenza.
Oltre i 3000 Hz c’è una codificazione della linea attivata, ossia la codificazione precisa della frequenza dello
stimolo avviene grazie all’attivazione di specifiche cellule ciliate e specifiche fibre del nervo acustico.
A bassi livelli di intensità sonora c’è anche un processo attivo: cellule ciliate esterne ricevono efferenze da
complesso olivare superiore, che ne determina contrazione: si modifica, così, il grado di rigidità della
membrana basilare in determinati punti (si restringe la zona di membrana basilare che vibra) = aumento
dell'ampiezza della vibrazione della membrana basilare.
 Prima analisi complessa del suono e delle sue frequenze già a livello della coclea
Vie acustiche centrali:
nuclei cocleari => oliva superiore => nucleo del lemnisco laterale => collicolo inferiore => nucleo genicolato
mediale del talamo => corteccia uditiva
la rappresentazione tono topica è presente in tutte le stazioni
localizzazione del suono:
Sotto i 3000 Hz -> differenze di tempo tra un orecchio e l’altro
Sopra i 3000 Hz -> differenze di intensità (la testa agisce da ostacolo quindi il suono arriva più debole
all’altro orecchio)
 La localizzazione del suono sul piano orizzontale:
Per la localizzazione del suono sul piano orizzontale è necessario il confronto del suono proveniente da
entrambe le orecchie. Quando un suono ci proviene, ad esempio, da destra, impiegherà più tempo a
raggiungere l’orecchio di sinistra, questo viene chiamato ritardo interneurale. Rilevato da neuroni
specializzati del tronco encefalico, questo ritardo ci permette di localizzare il suono. Questo non vale però
per suoni ad altissima frequenze, perché il segnale sarebbe troppo veloce. Il sistema uditivo sfrutta allora il
fatto che rispetto all’orecchio destro, quello sinistro capta il suono con minore intensità e questa differenza
viene chiamata differenza interneurale d’intensità. Neuroni sensibili all’intensità utilizzano questa
informazione per localizzare il suono. Per suoni compresi da 20 a 2000 Hz interviene il processo del ritardo
interneurale, per quelli compresi da 2000 a 20000 Hz viene utilizzato il processo della differenza
interneurale d’intensità. L’insieme di questi due processi è chiamato teoria duplice della localizzazione del
suono.
RICORDA : i neuroni dei nuclei cocleari sono monoaurali, mentre quelli presenti dall’oliva superiore in poi
sono binaurali.
 La localizzazione del suono sul piano verticale
La localizzazione sul piano verticale non necessità di entrambe le orecchie, in poche parole il suono viene
riflesso dalle pieghe del padiglione auricolare e il ritardo tra il suono diretto e il suono riflesso permette di
captare il sopra e il sotto (visto che il padiglione auricolare è fatto diversamente sopra e sotto).
La corteccia uditiva primaria si trova a livello temporale e si ha una mappa delle frequenze che è
sproporzionata in quanto vengono più rappresentate le frequenze intermedie ( del linguaggio); vi sono
delle colonne che corrispondono alle diverse frequenze e in alcune colonne vi sono neuroni che rispondono
a entrambe le orecchie o colonne che rispondono solo ad uno o all’altro ( di dominanza auricolare) come ad
esempio l’area di wernike che se danneggiata non ci permette di attribuire significati ai suoni.
Come per le altre modalità sensoriali la rappresentazione tono topica non è proporzionale: sono più
rappresentate determinate frequenze particolarmente importanti per una data specie animale
Colonne di dominanza auricolare -> moduli colonnari frequenze-specifici simili a quelli delle altre aree
corticali sensoriali. L’interazione tra i due moduli (EE e E1) porta alla formazione delle ipercolonne [EE:
neuroni eccitati da entrambe le orecchie; E1: neuroni eccitati da un orecchio e inibiti dall’altro)
SENSI CHIMICI
 Olfatto e gusto
 Riconoscimento di sostanze chimiche presenti nell’aria o negli alimenti
 Molto sensibili e capaci di discriminare migliaia di odori o gusti differenti (due strategie:
 Tantissimi recettori specializzati: olfatto
 Sub set ristretto di recettori, il SNC poi discrimina e integra: gusto
 Sistemi sensoriali più antichi
OLFATTO
I recettori olfattivi sono neuroni bipolari
Si rinnovano ogni 60 giorni, rigenerano il loro assone continuamente
Terminano in ciglia olfattive (agganciano le sostanze odorose), sono avvolte in uno strato di muco (funzione
di protezione, controllo dell’ambiente ionico) che viene prodotto dalle ghiandole di Bowman
La molecola (odore) si lega al recettore (ciglia), da qui si avvia la trasduzione del segnale.
Ogni sostanza specifica ha il suo recettore specifico
I recettori convergono nel bulbo olfattivo attraverso il nervo olfattivo
È un sistema atipico, non ha la stazione talamica, va direttamente ai centri corticali
L’intensità dello stimolo è dovuta alla concentrazione delle sostanze nell’aria
le cellula mitrali svolgono una funzione di protezione
Il bulbo olfattivo è in un continuo stato di rinnovo cellulare (cellule periglomerulari e granuli) -> neuro
genesi acuta
Corteccia piriforme: paleo corteccia (a 3 strati), poche le nostre conoscenze sulla rappresentazione centrale
delle informazioni olfattive
GUSTO
Bottoni gustativi all’interno delle papille gustative -> veicolano le informazioni su quantità, identità,
concentrazione delle sostanze chimiche
La papille gustative sono specifiche, processano per una singola modalità (dolce, salato,…)
Svolgono anche la funzione di preparare l’apparato gastrointestinale
Non elaborano mai le informazioni sulla temperatura o consistenza del cibo (apparato somato sensoriale)
L’info dai bottoni gustativi viene convogliata ai neuroni sensoriali che poi vanno al VII e IX nervo cranico
(neuroni sensitivi primari nei gangli di questi nervi)
Soglia di concentrazione per sostanze non nocive alta, bassa invece per le sostanze nocive
Le informazioni su ogni categoria di sapore rimangono separate fino al livello corticale
Gli stimoli vengono concentrati nel polo gustativo
Diverse proteine recettrici in diverse cellule gustative, non generano potenziale d’azione ma
neurotrasmettitori (depolarizzazione della cellula recettrice)
Anche le cellula presenti nei bottoni gustativi si riformano di continuo
Fame specifica -> il gusto influenza la nostra assimilazione di cibi e acqua
È possibile creare dei condizionamenti gustativi
IL SISTEMA MOTORIO
Insieme di strutture cerebrali e vie nervose che controllano contrazione muscolare, al fine di:
 regolare la postura (posizione del corpo nello spazio)
 eseguire movimenti (volontari, riflessi, ritmici)
aree cerebrali -> Midollo Spinale: Motoneuroni -> Muscoli
La regolazione del movimento è data da motoneuroni presenti nel tronco encefalico, nel midollo spinale e
nella corteccia motoria nel quarto strato ( molto sviluppato in quanto sono presenti neuroni che inviano
informazioni al midollo spinale).
Il motoneurone, l’assone e le fibre muscolari danno origine all’unità motoria che è la pù piccola unità che si
possa attivare per produrre un movimento. L’aumento o la diminuzione dell’unità motoria regola la forza
della contrazione del muscolo e inoltre la frequenza di scariche dei motoneuroni regola la contrazione dei
muscoli. Diverse unità motorie per muscolo servono quindi per graduare la forza della contrazione
Quando i motoneuroni sono attivi i muscoli si contraggono:
 Muscoli flessori e muscoli estensori
 Muscoli sinergici (= che promuovono un movimento)
Contrazione isotonica -> Cambia la posizione (muscolo si accorcia) ma la forza esercitata è costante
Contrazione isometrica -> Muscolo si contrae (la forza esercitata aumenta), ma la sua lunghezza non
cambia
Ci sono recettori nei muscoli che segnalano cambiamenti della loro lunghezza o cambiamenti nella loro
Tensione
Aree motorie della corteccia (area motoria primaria, premotoria, supplementare motoria) => Aspetti
strategici del movimento: programma motorio (movimenti volontari), regolazione stazioni inferiori. Si
collegano a tronco dell’encefalo (Integrazione stimoli visivi, vestibolari, somatosensoriali, Controllo della
postura) e con il midollo spinale (Motoneuroni: UNICA via di uscita: tutti i comandi motori vi convergono;
Controlla movimenti riflessi e ritmici).
Dal midollo spinale si origina il movimento, che provoca l’attivazione di recettori sensoriali (Info su spazio
esterno, posizione del corpo, stato dei muscoli visive, uditive, somatosensoriali, propriocettive e vestibolari;
sono essenziali per l’esecuzione del movimento) che mandano le informazioni a midollo spinale, e quindi
alle aree motorie della corteccia e al cervelletto.
Dalle aree motorie della corteccia, al fine della programmazione motoria le informazioni arrivano ai gangli
della base e quindi di lì arrivano al cervelletto (Coordinazione motoria, Correzione del movimento,
Apprendimento motorio)
Controllo a retroazione (feedback) : Segnali sensoriali permettono di controllare il movimento
durante la sua esecuzione (per movimenti lenti o postura), grazie ai livelli bassi della gerarchia
(cervelletto, tronco, MS).
Controllo anticipatorio : Segnali sensoriali permettono di prepararsi ad un movimento, grazie ai
livelli alti della gerarchia (corteccia, gangli della base).
Muscoli distali -> Movim. fini e volontari
Muscoli prossimali/assiali -> Equilibrio e postura
Dalla corteccia motoria gli assoni arrivano al midollo attraverso due vie, dal tratto corticospinale laterale
che porta gli assoni al sistema laterale e dal tratto corticospinale ventrale che porta gli assoni nei sistemi
mediali. Da qui gli assoni prendono contatto con gli interneuroni che nella parte mediale hanno assoni più
lunghi che proiettano su molti segmenti del midollo emettendo ramificazioni che ci incrociano con la linea
mediana ( si occupa della postura), mentre gli interneuroni situati nella parte laterale hanno assoni più corti
e non si incrociano.
Le vie che esercitano influenza sui motoneuroni della parte mediale, hanno origine nel collicolo superiore
nel nucleo vestibolare e nella formazione reticolare, mentre le vie che esercitano influenza sui motoneuroni
della parte laterale hanno origine nel nucleo rosso.
Il collicolo superiore proietta a gruppi di cellule del tratto cervicale del midollo e si occupa dei movimenti
degli occhi e della testa.
Il nucleo rosso invece fa proiezioni a livello cervicale che terminano nel versante laterale del corno ventrale
e nella zona intermedia del midollo ( regola i muscoli del braccio).
 Neuroni propriospinali: interneuroni che contattano motoneuroni di segmenti diversi:
 Quelli dei sistemi laterali contribuiscono al controllo di pochi muscoli alla volta
 Quelli dei sistemi mediali contribuiscono al controllo di parecchi muscoli in maniera coordinata
(postura).
 Tronco encefalico:
 sistemi laterali, tratto rubospinale (più recenti)
 sistemi a proiezione diffusa
 sistemi mediali, reticolo spinale (diretto), vestibolo spinale (diretto), tetto spinale (crociato, solo nei
segmenti cervicali) (più antichi)




Tratto vestibolospinale: per controllare la postura e l’equilibrio (anche della testa)
Tratto reticolospinale: per controllare la postura
Tratto rubrospinale: per controllare i muscoli flessori delle braccia (quasi assente nell’Uomo)
Tratto tettospinale: per dirigere il capo e gli occhi in maniera tale che l’immagine visiva si formi sempre
sulla fovea
 Corteccia cerebrale motoria
 tratto cortico-spinale laterale (crociato)
 tratto cortico-spianle centrale (diretto) (più recente, solo nei mammiferi)
 tronco encefalico
 sistemi laterali
 sistemi mediali
A motoneuroni controlaterali: CROCIATO
A motoneuroni ipsilaterali: DIRETTO
Possiamo distinguere quattro sottosistemi di motoneuroni:
 primari: con il corpo cellulare nel midollo e l’assone che prende contatto con le fibre dei muscoli
scheletrici ( SINAPSI NEUROMUSCOLARE) e ogni assone del motoneurone si ramifica sui muscoli
formando sinapsi con le diverse fibre del muscolo.
 Vie Discendenti sono neuroni che hanno il corpo cellulare nel tronco encefalico e nella corteccia. Gli
assoni discendono e prendono contatto con i motoneuroni del midollo. Queste vie sono importanti
per i movimenti volontari; esse prendono contatto con la parte mediale e laterale del midollo.
 Vie del cervelletto.
 vie dei gangli della base.
Tipi di movimento:
 Movimenti VOLONTARI (suonare il pianoforte, scrivere,…)
 finalizzati
 per la maggior parte appresi
 precisione aumenta con esercizio
 una volta appresi, non richiedono partecipazione cosciente
 Movimenti RIFLESSI
 involontari
 rapidi
 stereotipati
 innati
 modulati da stimolo
 Movimenti RITMICI (masticazione, deambulazione,…)
 insieme di movimenti volontari e riflessi
 spesso innati
 inizio e fine volontari
Riflessi -> Risposte involontarie ad uno stimolo somatosensoriale o propriocettivo. La risposta è modulata
dall’intensità dello stimolo. La sede dello stimolo determina quali muscoli si contraggono (locus o segno del
riflesso).
MOVIMENTI RIFLESSI







Involontari
Rapidi
Stereotipati
In seguito a uno stimolo
Innati
Modulati dallo stimolo
Avviene in una parte del corpo, la stessa che è stata stimolata
Riflessi spinali -> i circuiti che ci permettono di generare dei riflessi spinali si trovano nel midollo spinale
(neurone sensitivo primario: gangli delle radici dorsali)
Riflesso monosinaptico -> una sola sinapsi tra neurone sensitivo e motoneurone
Riflesso polisinaptico -> più sinapsi nel centro del riflesso
Propriocettori: recettori all’interno dei muscoli, che ne segnano lo stato di lunghezza e tensione (come il
corpo si muove nello spazio). Forniscono informazioni sensoriali sullo stato dei muscoli (arriva fino alla
corteccia la via n.1; la via n.2 protegge i muscoli grazie ai riflessi, fa sinapsi con i motoneuroni)
Due tipi di propriocettori:
 Fuso neuromuscolare: si trovano tra le fibre muscolari, sono in parallelo alla fibre, serve a recepire la
lunghezza del muscolo -> riflesso miotatico
 Organi tendinei del golgi: tra muscoli e tendini, disposti in serie (come circuiti elettrici), si trovano prima
e dopo il muscolo, ci danno informazione sulla tensione del muscolo ->riflesso miotatico inverso
Fusi neuromuscolari





Centenuti in capsule di tessuto connettivo,
sono fibre muscolari modificate (intrafusali),
sono avvolte da assoni sensoriali (neuroni sensitivi primari)
il numero dei fusi può variare in basa anche alla precisione dei movimenti che deve fare il muscolo
quando il fuso si allunga il fuso scarica potenziale d’azione a maggiore frequenza (il fuso si allunga con il
muscolo);
 gli assoni sensoriali vengono meccanicamente stirati => anche la membrana si tira aprendo le
porte per il sodi, generando potenziale d’azione
 danno informazioni anche sulla velocità con cui si muovono i muscoli
 gli estremi del fuso ricevono delle fibre motorie, che derivano da un motoneurone (motoneurone
gamma), servono a regolarne la lunghezza e quindi la sensibilità => rimane teso anche se in muscolo è
accorciato
 i motoneuroni gamma contraggono le parti esterne del fuso mantenendo tesa la sua parte
centrale, che quindi rimane pronta a rispondere
 serve a generare anche dei riflessi -> stiramento eccessivo o improvviso del muscolo
 riflesso miotatico -> contrazione muscolare in risposta a uno stiramento eccessivo
 contrazione del muscolo che si è stirato troppo -> monosinapsi tra neurone sensoriale e
motoneurone => molto rapido
 + inibizione dei muscoli antagonisti (per un movimento più fluido, efficace) => l’antagonista non
si contrae perché inibito
 Stesso circuito del riflesso => sinapsi neuronale sensoriale con un interneurone inibitorio
che inibisce il motoneurone che fa sinapsi sull’antagonista
 Permette di correggere errori
 Mantiene il tono muscolare
 Mantiene la postura
 Controllo dei centri superiori -> controllo continuo dei centri inferiori (discendente), permette di
regolare la sensibilità dei fusi e dei riflessi (in base alle situazioni) => il riflesso può essere facilitato o
inibito
 Questa regolazione avviene nei centri superiori -> programma motorio che agisce sia sui
motoneuroni gamma (regola la sensibilità dei fusi)
 Motoneuroni gamma molto attivi => guadagno di riflesso elevato
Organo tendineo del golgi
All’attacco tendine-muscolo
Intrecciate alle fibre collagene del tendine vi sono le fibre del neurone sensoriale, serve a segnalare
quando c’è una tensione del muscolo
Quando c’è una contrazione (aumento di tensione) => scarica del motoneurone => le fibre vengono un
po’ tirate meccanicamente, aprendo i canali del sodio
 L’informazione va al neurone sensitivo primario e poi su ai centri superiori (via n.1)
Riflesso: quando il muscolo si contrae eccessivamente => disattivazione della contrazione grazie
all’organo tendineo del golgi, disattivazione del motoneurone
Riflesso polisinaptico
Riflesso miotatico inverso -> interneurone inibitorio, sul motoneurone che faceva contrarre il muscolo
Riflesso flessorio
Non dipende dai propriocettori, ma da recettori somatosensoriali (proteggono da uno stimolo dolorifico)
Riflesso polisinaptico
I nocicettori inviano una informazione dolorifica, portando all’attivazione di più interneuroni (inibitori e
eccitatori). Più lo stimolo è forte maggiore è la flessione e più vengono coinvolti i muscoli.
 Nocicettori -> interneuroni -> eccitatori
 Motoneurone che fa contrarre i muscoli; interneurone inibitorio, inibisce gli antagonisti,
altri neuroni crociano e vanno a attivare degli interneuroni che regolano flessione e
estensione
Centri superiori regolano, modulano i riflessi, grazie a delle efferenze verso i centri del riflesso (ne regolano
il guadano)
Sconnessione dei centri del riflesso delle regioni superiori => perdita di percezione del riflesso delle regioni
superiori; perdita della capacità di compiere movimenti volontari; abolizione iniziale dei riflessi; comparsa
di riflessi ancestrali. Risposta iperattiva di alcuni riflessi, oppure sono eccessivamente inibiti.
Movimenti ritmici
Insieme di movimenti innati volontari (inizio e fine)
Locomozione => funziona sugli stessi circuiti dei riflessi (riflesso flessorio)
I passi sono determinati da dei circuiti spinali
Generatori centrali di schemi motori (circuiti spinali) neuroni che generano dei pattern che ci permettono di
camminare (nel midollo spinale)
Contenuti nel midollo spinale
Uno per arto
Indipendenti dalle vie discendenti
Innati
POSTURA
La postura è la posizione che assume il corpo a riposo o in movimento e delle sue parti una rispetto all'altra
Serve per:
controbilanciare la forza di gravità e altre forze esterne (“stare in piedi”)
mantenere il centro di gravità all’interno della superficie di supporto (es. autobus)
stabilizzare le parti del corpo destinate a sostenerci durante il movimento (tutti movimenti volontari
richiedono aggiustamenti posturali)
aggiustamenti posturali compiuti per mezzo di due meccanismi:
 controllo anticipatorio (feedforward):
 informazioni sensoriali -> programma motorio -> movimento (e aggiustamenti posturali per
mantenere la stabilità
 per la buona esecuzione del movimento volontario
 controllo a retroazione (feedback)
 programma motorio -> movimento -> informazioni sensoriali -> informazioni sensoriali -> (come è;
come dovrebbe essere) -> comparatore -> (correzione) -> programma motorio
 per controbilanciare forze esterne che fanno perdere l’equilibrio
la sostanza reticolare (tronco encefalico, sistemi mediali) aumenta l’efficienza con cui i motoneuroni
gamma e alfa rispondono agli stimoli, pertanto:
aumenta l’efficienza del fuso neuromuscolare (informazioni sulla lunghezza dei muscoli, cioè sulla
posizione delle varie parti del corpo)
aumenta l’efficienza del riflesso miotatico (tono muscolare e postura)
APAPRATO VESTIBOLARE
L’apparato vestibolare rileva informazioni relative alla posizione e al movimento della testa e del corpo
 Mantenimento della postura e della stazione eretta (equilibrio)
 Coordinazione movimenti in risposta a forze esterne
 Coordinazione del movimento degli occhi con quello della testa
Recettori vestibolari: in orecchio interno, in labirinto osseo e labirinto membranoso
 Dotti interni: endolinfa
 Dotti esterni: perilinfa
2 tipi di recettori vestibolari: organi otolitici: per misurare movimenti lineari testa; canali semicircolari: per
misurare movimenti rotatori testa. Entrambi i recettori contengono lo STESSO tipo di cellula recettrice
(CELLULE CIGLIATE), ma grazie alla diversa struttura anatomica (disposizione) rilevano i movimenti lineari o
rotatori
Riposo: Tip-links non completamente rilasciati: canali in parte aperti: depolarizzazione e livello basale di
attività
Stiramento verso chinociglio: : stiramento tip-links: depolarizzazione e aumento frequenza di scarica
Stiramento in senso opposto: riduce tensione tip-links: iperpolarizzazione e diminuzione frequenza di
scarica
Cellule cigliate in:
 organi otolitici: per misurare movimenti lineari testa
 canali semicircolari: per misurare movimenti rotatori testa
ORGANI OTOLITICI Utricolo e Sacculo: epitelio sensoriale è la macula (cellule cigliate)
Membrana otolitica (MO): membrana gelatinosa con cristalli di carbonato di calcio: otoconi (O) -> pesante e
sensibile a forza di gravità e spostamenti testa
Macula in:
 Utricolo: posta sul piano orizzontale: sensibile a movimenti lineari della testa su piano orizzontale (es.
“avanti – indietro”)
 Sacculo: posta sul piano verticale: sensibile a movimenti lineari della testa su piano verticale (es. “alto –
basso”)
Gli organi otolitici:
 rispondono a movimenti lineari della testa
 segnalano posizione della testa in ogni momento: a causa della trazione continua esercitata da
forza di gravità sul capo le membrane otolitiche sono spostate rispetto a macula: deflessione tonica
delle ciglia
 le macule hanno disposizione simmetrica nell’orecchio dx e sin: il movimento verso una direzione
eccita cellule cigliate di un lato e inibisce quelle dell’altro
 l’insieme delle informazioni derivanti dalle quattro macule danno informazioni sul movimento
lineare e sulla posizione del capo
canali semicircolari
sono 3 condotti
sono inclinati rispetto al piano orizzontale
disposti su tre piani perpendicolari tra loro
ciascuno contiene “ampolla”, in cui si trovano la cupola e le ciglia
Quando inizia un movimento lungo il piano di uno dei canali, l’endolinfa resta momentaneamente indietro
rispetto al capo (per inerzia)-> si genera corrente endolinfatica che:
 ha direzione opposta a quella del movimento del capo
 induce deflessione ciglia (poiché deforma la cupola)
 termina quando velocità del movimento diventa costante: i recettori segnalano solo variazioni di
velocità (accelerazioni) e inizio/fine dei movimenti
Siccome i canali sono semicircolari il movimento dell’endolinfa è attivato dal movimento circolare della
testa (movimento rotatorio, autoindotto o provocato da forze esterne)7
Rotazione testa in una direzione: attiva le cellule cigliate di un lato; inibisce le cellule cigliate dell’altro lato
Il sistema vestibolare consente di conoscere la posizione della testa in ogni istante: per aggiustamenti
posturali; per coordinazione dei movimenti occhi – testa
Riflessi vestibolari
Il sistema vestibolare controlla la postura e i movimenti oculari tramite attività riflesse:
riflessi statotonici:
 dipendono dalla posizione statica del capo
 origine da organi otolitici
 aggiustamento posturale in seguito a modificazione della posizione della testa per mantenere la
testa allineata al corpo
riflessi statocinetici:
 in risposta a movimenti (lineari o rotatori) del capo
 origine da organi otolitici e canali semicircolari
 numerose funzioni (postura, coordinazione movimenti oculari e movimenti testa, movimenti collo)
Movimenti oculari -> Il punto di massima acuità visiva è la fovea: Il sistema oculomotore deve: 1. portare il
bersaglio sulla fovea; 2. mantenerlo
Esistono 5 tipi di movimenti oculari:





Movimenti saccadici
Movimenti lenti di inseguimento
Movimenti di vergenza
Movimenti vestibolo – oculari
Movimenti optocinetici




Coniugati (stessa distanza stessa direzione)
Non coniugati (stessa distanza diversa direzione)
Stabilizzazione dello sguardo (durante i movimenti della testa)
Direzione dello sguardo
Riflesso vestibolo oculare -> il movimento degli occhi avviene in senso contrario a quello della testa, per
mantenere fisso lo sguardo
Movimenti vestibolo-oculari e movimenti optocinetici
operano congiuntamente per mantenere stabile lo sguardo (es. durante movimento della testa)
più antichi filogeneticamente, involontari
vestibolo-oculari: tramite informazioni dal sistema vestibolare: azione rapida
optocinetici: tramite informazioni dal sistema visivo: azione lenta
Movimenti saccadici:




rapidi, più semplici
con questi, gli occhi saltano da un punto di fissazione a un altro
per portare l’immagine visiva su fovea e mantenerla volontariamente
una volta programmati, non possono essere corretti: nuovo movimento
A seconda del tipo di muscoli oculari attivati viene codificata la direzione del movimento
Nella sostanza reticolare, esistono due centri dello sguardo:
 centro dello sguardo orizzontale: movimenti oculari orizzontali, in ponte
 centro dello sguardo verticale: movimenti oculari verticali, in mesencefalo
 attivazione contemporanea entrambi i centri: movimenti oculari obliqui
I centri dello sguardo sono regolati da 2 aree: il collicolo superiore (nel mesencefalo) e il campo oculare
frontale (nel lobo frontale):
 in entrambi: mappe sensoriali (visiva, acustica, tattile: mappa ambiente)
 in entrambi: mappe motorie: a seconda quale parte della mappa attivata: attivazione specifico
centro dello sguardo: specifica direzione della saccade
Movimenti lenti di inseguimento
 molto più lenti delle saccadi
 mantenere sulla retina lo stimolo che si sta spostando
 volontari, attenzione
Movimenti di vergenza
 allineamento della fovea di ciascun occhio a bersagli visivi (“messa a fuoco”)
 UNICI in cui occhi si muovono in direzioni diverse (Movimenti:
Movimenti NON CONIUGATI, Movimenti CONIUGATI: occhi si muovono nella stessa direzione). sempre
associati a dilataz/contrazione dell’iride e a modificazioni del cristallino
MOVIMENTI VOLONTARI
finalizzati
per la maggior parte appresi
precisione aumenta con esercizio
una volta appresi, non richiedono partecipazione cosciente
1. Identificazione dell’obiettivo -> Informazioni sensoriali, Soggetto, Dove sono (rispetto all’oggetto), Dove è
la mia mano, Oggetto, Dove è rispetto a me, Che forma ha, Che consistenza ha, Quanto pesa
2. Piano d’azione-> Programma motorio, Traiettoria – direzione dell’arto, Apertura delle dita, Velocità,
Forza, Postura necessaria a sostenere il, movimento
3. Esecuzione del movimento
Possiamo anche dissociare le informazioni spaziali derivate dallo stimolo (dove e come muoverci) da quelle
temporali (quando muoverci). Molti movimenti volontari sono eseguiti sulla spinta di pensieri e emozioni,
sulla base della sola volontà, senza stimoli esterni.
1930 W. Penfield: stimolazione aree del lobo frontale induceva contrazione dei muscoli degli arti
controlaterali: “aree motorie”
 area 4: movimenti comparivano con basse intensità di stimolazione e con latenza minore: area
motoria primaria
 mappa topografica motoria (dei movimenti) di determinate parti del corpo: “homunculus
motorio”
 Sproporzionata: aree per regolare i movimenti fini sono più estese
 area 6: movimenti comparivano con intensità di stimolazione più elevata, con latenza maggiore, e
movimenti più complessi: aree motorie SECONDARIE: area PREMOTORIA e area MOTORIA
SUPPLEMENTARE
 suddivisa in: area supplementare motoria e area premotoria
 c’è una mappa motoria, ma i movimenti sono indotti con intensità di stimolazione maggiore e
sono complessi e bilaterali
 lesioni area 6: “aprassia” (sì contrazione muscoli, ma incapacità eseguire movimenti complessi es. vestirsi, pettinarsi…-)
 Area supplementare motoria
 Programmare ed eseguire movimenti complessi
 Il t necessario per la programmazione è 800 msec (t di reazione semplice e t di reazione di
scelta)
 Coordinare aggiustamenti posturali associati con movimenti complessi (attivazione diretta
di motoneuroni del midollo spinale per il controllo di muscoli assiali)
 Corteccia premotoria
 poco compresa la sua funzione
 connessa con i sistemi mediali: per regolare la postura
 attività di pianificazione e di preparazione al movimento, soprattutto in una certa direzione
(“set-related neurons”= scaricano quando si ha l’indicazione di compiere un movimento in
una determinata direzione)
 mediale: avviare movimenti sulla base di info interne (spontanei)
 laterale: seleziona tra i vari movimenti possibili, determinati da eventi esterni (es. stimoli
visivi o comandi verbali)
Cosa rappresenta la mappa dell’area 4? Muscoli o movimenti?
MOVIMENTI (perché un neurone in genere comanda più muscoli e un muscolo è controllato da più
motoneuroni corticali). I neuroni che attivano un singolo muscolo sono organizzati in colonne, in realtà,
questi neuroni influenzano PRINCIPALMENTE un muscolo, ma in parte anche altri muscoli:una relazione
diretta tra neuroni e singoli muscoli è stata trovata solo per i muscoli distali delle dita
neuroni scaricano prima dell’inizio del movimento:
INIZIARE il movimento
REGOLARE LA FORZA della contrazione-> La scarica dei neuroni aumenta quando è necessario
aumentare la forza della contrazione
 I singoli neuroni scaricano preferenzialmente (ma non solo) per una certa direzione: la scarica
rappresentata come un vettore
La DIREZIONE del movimento è data dall’attività di più neuroni contemporaneamente
 Il vettore somma risultante dal calcolo corrisponde alla direzione del movimento
 Più neuroni scaricano contemporaneamente: la direzione del movimento è data dal vettore
risultante dalla somma dei vettori di tutti i neuroni
Afferenze
Aree motorie IIarie (e corteccia associativa frontale)
Corteccia somatosensoriale
Talamo
Periferia
Cervelletto
Gangli della base
La corteccia funziona come un circuito in parallelo ai riflessi spinali attraverso un longloop transcorticale. I
neuroni motori, infatti, hanno campi recettivi che corrispondo ad aree cutanee vicine alla zone del
movimento o a muscoli o articolazioni coinvolte nel movimento.
I neuroni corticali utilizzano l'informazione sensoriale per riprogrammare il movimento in risposta a
perturbazioni esterne
“Neuroni mirror” (corteccia premotoria)
 codificano la funzione (es. prendere un oggetto), non il movimento
 correlato neurale di una funzione cognitiva: comprendere ciò che un altro sta facendo, e la sua
intenzione
Per pianificare un movimento: informazioni sensoriali sull’ambiente: Corteccia parietale posteriore
riceve dalle aree sensoriali (corteccia somatosensoriale, visiva, uditiva)
stabilisce relazioni tra oggetti e posizione del corpo nello spazio
lesione determina neglect (e di conseguenza aprassia) = deficit di consapevolezza dello spazio opposto
all'emisfero cerebrale lesionato (in genere il destro, quindi incapacità di orientare l'attenzione verso
sinistra).
CERVELLETTO
 Coordinazione movimenti arti e occhi
 Regolazione di equilibrio e tono muscolare
-> paragonando il programma motorio (generato dalla corteccia cerebrale) con l'effettivo risultato del
movimento.
Riceve informazioni sulla programmazione del movimento e sull'esecuzione del movimento.
-> Proietta ai sistemi motori discendenti (correzione del movimento) o ascendenti (correzione del
programma motorio).
-> Controllo: a breve termine (correzione di movimenti in atto) a lungo termine (è dunque la sede
dell'apprendimento motorio)
Il cervelletto è collegato con tutte le strutture del sistema motorio e svolge 4 funzioni:
riceve il comando motorio dalla corteccia e controlla se il midollo spinale lo esegue correttamente e
eventualmente lo corregge.
Riceve comandi motori e informazioni sensoriali e adatta il comando motorio alle informazioni
sensoriali.
Pianifica i movimenti futuri.
Partecipa all’apprendimento motorio ( i movimenti complessi sono appresi)
Il cervelletto è composto da sostanza grigia all’esterno che forma la corteccia cerebellare dalla quale
partano gli assoni mielinizzati che formano la sostanza bianca all’interno, poi vi sono dei nuclei di sostanza
grigia che formano i nuclei cerebellari ( fastigiale, interposito e dentato). La corteccia del cervelletto è divisa
in scissure e vi sono 10 lobuli.
3 lobi:
 Anteriore
 Posteriore
 Flocculo-nodulare
10 lobuli, suddivisi in folia
3 nuclei cerebellari: fastigiale, interposito, dentato
vestibolo cerebello -> nuclei vestibolari -> equilibrio/movimenti oculari
spinocerebello -> […] -> controllo tono muscolare e movimenti oculari, coordinazione del movimento arti
 […] Verme -> fastigio-> sistemi mediali -> Controllo tono muscolare e muscoli assiali
 […] Pars intermedia -> interposto -> sistemi laterali -> Controllo movim. arti e correzione del
movimento se diverso dal piano prestabilito
cerebro cerebello -> dentato -> corteccia motoria -> pianificazione movimenti volontari
VESTIBOLOCEREBELLO
Dopo lesione: Nistagmo spontaneo, Alterazioni dei movimenti oculari (inseguimento lento), Disturbi
dell’equilibrio (postura atassica)
SPINOCEREBELLO (verme)
Dopo lesione: Ipotonia, Iporeflessia, Astenia/atonia, (riduzione forza musc.), Titubanza (tremore tronco),
Atassia
SPINOCEREBELLO (pars intermedia)
Dopo lesione: Ipotonia, Iporeflessia, Astenia/atonia, Atassia, Difetti di articolazione, della parola
CEREBROCEREBELLO
Dopo lesione: Atassia, Ritardo ad iniziare e terminare i movimenti, Incoordinazione agonisti-antagonisti
(movimento scomposto), Tremore intenzionale e terminale, Dismetria, Adiadococinesia (no regolarità in
movim. rapidi alternati)
Ogni parte del cervelletto invia informazioni ai nuclei cerebellari, in particolare:
Il verme invia info al nucleo del fastigio che regola le vie mediali che si occupano dell’equilibrio e della
postura.
La pars intermedia invia info al nucleo interposito che regola i sistemi laterali che si occupano dei
movimenti volontari.
I due emisferi al nucleo dentato riceve informazioni dagli emisferi e interagisce con le cortecce motorie.
Il vestibolocerebello ai nuclei vestibolari e scambiando info con il sistema vestibolare, partecipano
all’equilibrio della postura e ai movimenti oculari. Se il vestibolocerebello viene danneggiato si può
presentare l’atassia( incapacità di mantenere la postura) e nistagmo. La corteccia cerebellare nel cervelletto
ha solo 3 strati e le informazioni da essa vengono inviate fuori grazie alle cellule di Purkinje che inviano
informazioni a nuclei cerebellari. Vi sono fibre muscoidi che prendono contatto con i granuli che inviano
l’assone a prendere contatto con le cellule di Purkinje che poi inviano le informazioni fuori dalla corteccia.
Vi sono poi le fibre rampicanti che si occupano di inviare le informazioni direttamente dal cervello al
cervelletto prendendo contatto anche con le cellule di purkinje che inviano poi le informazioni al sistema
motorio.
GANGLI DELLA BASE
sono 5 nuclei sottocorticali immersi nella sostanza bianca del telencefalo, essi non hanno connessioni
dirette con il midollo spinale e controllano il movimento attraverso la corteccia frontale e vi sono 2 tipi di
gangli per la regolazione motoria:
 striato formato da caudato e putameno
 globo pallido
Questi nuclei sono associati alla sostanza nera nel mesencefalo(danneggiata nel morbo di parkinson) nella
quale vi sono neuroni che rilasciano dopamina che viene rilasciata nel ganglio striato dove arrivano le
informazioni dal mondo esterno e escono informazioni per raggiungere il globo pallido, in esso le
informazioni arrivano al talamo nei nuclei dove le informazioni vengono mandate alla corteccia motoria.
I nuclei sono associati anche al nucleo subtalamico nel diencefalo (come visto in clinica: lesioni dei GB
portano a tremore e movimenti involontari, alterazioni di postura e tono muscolare, povertà e
rallentamento dei movimenti senza paralisi).
In generale i Gangli della base:




controllano la preparazione di strategie complesse di movimento
partecipano alla generazione di movimenti spontanei (in seguito ad istruzioni interne)
facilitano certi movimenti e ne inibiscono altri
funzioni cognitive
I gangli sono connessi alla corteccia motoria e ricevono informazioni da tutte le corteccie del cervello
tranne da quella visiva e uditiva primaria, vi sono 2 vie per inviare le informazioni alla corteccia motoria:
 diretta: eccita la corteccia e inizia il movimento volontario. Lo striato si attiva e inibisce la sostanza
nera e il globo pallido che inibivano il talamo. I neuroni dello striato sono attivi prima dell’inizio del
movimento.
 indiretta: inibisce la corteccia motoria. Vi sono due segmenti del globo pallido, uno esterno e uno
interno, la via indiretta agisce su quello esterno e inibisce la corteccia motoria.
Vi è quindi un’alternanza di inbizione ed eccitazione per selezionare programmi motori in base alla
stimolazione della via indiretta o diretta si attiveranno stimoli motori diversi, inoltre vi sono disturbi diversi:
Parkinson= via diretta,Corea di Anghinton= via indiretta. Il morbo di Parkinson è causato dalla perdita di
neuroni dopaminergici della sostanza nera, essi servono per amplificare i segnali provenienti dalla corteccia
cerebrale che attivano la via diretta. Quando diminuisce l’influenza delle afferenze dopaminergiche sulla via
diretta, diminuisce anche l’eccitamento dei neuroni spinosi che fanno parte della via diretta, diminuendo le
probabilità che il talamo determini un’attivazione della corteccia motoria, quindi la povertà di movimenti
presente nel morbo di Parkinson è spiegabile con il deterioramento dei circuiti di disinibizione dei gangli
della base.
Nella Corea di Anghinton i neuroni spinosi che proiettano al segmento esterno del globo pallido, vanno
incontro a degenerazione, quindi vi è una diminuzione dei segnali eccitatori in uscita dal nucleo subtalamico
destinati al segmento interno del globo pallido. Quindi la via diretta esercita sul talamo un’azione
isinibitrice che non incontrando opposizione, fa aumentare la probabilità che alla corteccia motoria arrivino
segnali inadeguati.
SVILUPPO DEL SISTEMA NERVOSO
Lo sviluppo del SN e’ il risultato dell'interazione fra individuo e ambiente, ossia dipende da fattori genetici e
da fattori ambientali.
Restrizione delle potenzialita’ delle cellule embrionali nel corso dello sviluppo
Cellula uovo: totipotente
Gastrula: differenziazioni specifiche (es ectoderma da’ origine a SN e cute)
Neurulazione: le cellule della placca neurale formano esclusivamente il SN (determinazione); in seguito, la
comparsa dei diversi segmenti (3 vescicole etc) restringe la potenzialità di queste cellule verso destini
sempre più specifici.
Fattori importanti (dalla lamina del tetto o dalla lamina del pavimento) per l’induzione e il differenziamento
del sistema nervoso (specifiche popolazioni): acido retinico, BMP (bone morphogenetic protein), Shh (sonic
hedgehog), Wnt
Effetti dannosi dell’eccesso o della carenza di retinoidi (es. vitamina A) su sviluppo feto
Gran parte del tubo neurale si suddivide in segmenti (neuromeri) = segmentazione, per stabilire l’identità
regionale di romboencefalo e midollo spinale.
Segmentazione controllata dai geni omeotici o omeobox, conservati nel corso dell’evoluzione
Dal tubo neurale si svilupperà l’encefalo e il midollo spinale, costituito da precursori di cellule nervose che
sono cellule staminali. Tramite la segmentazione, si andranno a costituire le varie parti del cervello. Il tubo
neurale è costituito da neuromeri, in particolare si divide in:
 prosencefalo: si divide e forma il telencefalo e il diencefalo.
 mesencefalo
 romboencefalo: si divide e forma il metencefalo e melencefalo, e gli spazi che si formeranno
daranno origine ai ventricoli.
 midollo spinale.
La neurogenesi è data da un insieme di processi che determinano un tipo di cellula, esse derivano dalle
interazioni con altre cellule di specifici microambienti dell’encefalo.
Nella zona ventricolare vi è il tubo neurale, nel quale vi sono cellule staminali che danno origine a glioblasti
e neuroblasti, essi migrano, NON si dividono e danno origine a cellule gliali e neuroni. Nel tubo neurale si
producono 250.000 cellule al minuto, si parla di proliferazione, oltre a proliferare, le cellule si differenziano,
si formeranno così i neuroblasti che daranno origine ai neuroni ( non si possono dividere e riprodurre, lo
possono fare solo le cellule staminali); NB: le cellule dell’encefalo si formano prima della nascita, poi non è
più possibile produrre nuovi neuroni. Si formeranno anche i glioblasti ( che possono riprodursi anche
nell’adulto).
Le cellule imparano la loro posizione rispetto agli assi principali del sistema nervoso: anteroposteriore e
supero-inferiore. Di fatto, ogni cellula calcola la propria posizione rispetto a queste coordinate ortogonali
come chi legge una mappa desume la propria posizione misurandone la distanza da punti definiti. Come ciò
avvenga a livello molecolare è dovuto al fatto che l’embrione costruisce, nel tubo neurale, un numero di
regioni polarizzate che secernono molecole che fungono da segnale. Queste molecole diffondono poi
lontano dalla sorgente a formare un gradiente di concentrazione che dipende dalla distanza.Una volta che
un neurone ha acquisito la sua identità individuale e smette di dividersi, estende il suo assone tramite
un’estremità allargata detta cono di crescita. Come un’abile guida alpina, il cono di crescita è specializzato
per districarsi tra i vari tessuti utilizzando le sue capacità per scegliere il sentiero più favorevole. Così
facendo, trascina l’assone dietro di sé, come un cane con un guinzaglio estensibile.
Una volta raggiunto il bersaglio, il cono di crescita perde la sua capacità di movimento e forma una sinapsi.
La guida assonale è un formidabile mezzo di navigazione, accurato per brevi e lunghe distanze, ma è anche
un processo unitario che non solo seleziona con grande precisione la cellula bersaglio ma, per giungere ad
essa è in grado di districarsi attraverso altri coni di crescita diretti verso bersagli diversi. Lungo il percorso,
apposite tracce che attragono (+) o respingono (-) i coni di crescita. Questo processo è detto MIGRAZIONE
in particolare, i neuroblasti migrano attraverso due strategie:
 le cellule della cresta neurale si legano a specifiche molecole nella matrice extracellulare
 i neuroni della corteccia, dell’ippocampo ecc.. si legano a cellule della Glia radiale per arrivare a
destinazione.
Grazie a recettori specifici, il neuroblasto riconosce i segnali chimici prodotti da altri neuroni in
quell’ambiente specifico e li si arresta.
I segnali possono essere:
 Di contatto: riguardano l’interazione cellula cellula, quindi riconoscmiento e adesione.
 Chimici diffusibili: sono emessi dalla cellula bersaglio per attrarre o allontanare un neurone.
Per quanto riguarda la sinaptogenesi, vi è selettività nella formazione delle sinapsi dovuta ad affinità
chimiche tra elemento pre e post sinaptico, vi sono delle proteine di riconoscimento e di adesione cellulare
che permettono all’assone e al sito bersaglio di legarsi, una volta formato un contatto sinaptico l’assone ha
bisogno di sostanze rilasciate dalla cellula bersaglio dette fattori neutrofici( altrimenti va incontro a morte
cellulare). Le interazioni trofiche consistono nella dipendenza che i neuroni hanno dai loro bersagli,
dipendenza data appunto dai fattori neutorfici che svolgono la funzione di messaggeri intercellulari e
originano dai tessuti bersaglio.
I fattori neutrofici svolgono 2 funzioni:
 servono per la sopravvivenza dei neuroni.
 servono per la formazione di un corretto numero d’interazioni.
Negli anni’50 Rita Levi Montalcini, ha scoperto il fattore di crescita neuronale NGF ( inviato dalle
neurotrofine) esso consiste in un segnale che inviano le cellule bersaglio per garantire l’esistenza di una
proporzione ottimale tra numero di cellule nervose e numero di cellule bersaglio. Vi sono dei recettori
specifici TRK( metabotropi) che sono secondi messaggeri e agiscono sul metabolismo cellulare, ognuno di
essi è specifico per una neutrofina, in modo da comunicare segnali nei neuroni bersaglio dando origine a
interazioni trofiche.
Alla fine di questo processo, i neuroni in più vengono eliminati ( si parla di affinamento e specificazione dei
neuroni).
I contatti sinaptici vengono selezionati e in base al tipo di attività sinaptica vengono eliminati o formati
nuovi contatti sinaptici ( anche dopo la nascita e influenzati dal mondo esterno); Quindi la maggior parte
dello sviluppo post natale è dovuto alla crescita dei signoli neuroni e dalla formazione di nuove sinapsi.
neuroni sono prodotti in eccesso. E' quindi necessario che il numero delle diverse popolazioni neuronali sia
adeguato alle necessità del sistema nervoso: morte cellulare programmata (apoptosi = meccanismo attivo,
tramite geni suicidi), causata dalla competizione per una quantità limitata di fattore trofico.
Raffinamento delle connessioni: eliminazione sinaptica
Ogni assone inizialmente innerva tanti target diversi. In seguito ogni neurone restringe il suo campo
terminale ad un numero limitato di bersagli (rimozione di contatti immaturi) = processo strettamente
dipendente dall'attività elettrica e quindi dall'esperienza.
Gran parte dei processi fin qui descritti avviene nel corso dello sviluppo embrionale. Tuttavia, il cervello
umano si sviluppa ancora notevolmente dopo la nascita.
La crescita postnatale del SNC non può dipendere dalla nascita di nuovi neuroni (perchè nel cervello umano
non c'è proliferazione neuronale dopo la nascita). La maggior parte dello sviluppo cerebrale postnatale è
dovuto alla crescita dei singoli neuroni ed alla formazione di nuove sinapsi.
questi processi sono influenzati dall'interazione del SNC con l'ambiente esterno (quindi una corretta
interazione con l'ambiente nel corso dello sviluppo postnatale è di fondamentale importanza per
determinare il normale sviluppo del cervello e delle sue funzioni).
Sistema geneticamente programmato predisposto per sviluppare un comportamento o una funzione
Periodo critico durante il quale un’esperienza specifica
modifica il sistema e lo rende capace di produrre il comportamento o esercitare la funzione
Consolidamento del sistema (che permette ulteriori interazioni con l’ambiente, ma riduce drasticamente
gli effetti della deprivazione)
Durante lo sviluppo vi sono dei periodi detti critici in cui l’interazione con il mondo esterno permette un
riarrangiamento dei contatti sinaptici, una maturazione e un corretto funzionamento delle strutture
cerebrali. A 9 mesi l’embrione ha le strutture anatomiche già formate e sono già formate anche le mappe
sensoriali in cui sono presenti colonne a dominanza oculare nel IV strato della corteccia in cui vi sono
terminazioni nervose che rispondono a determinati stimoli dell’occhio destro e altre che rispondono a
stimoli dell’occhio sinistro, invece negli altri starti i neuroni rispondono a entrambi gli occhi.
Le colonne a dominanza oculare si formano nelle prime settimane di vita postnatale, esse sono
geneticamente programmate, però l’attività legata all’esperienza visiva è fondamentale per lo sviluppo
corretto delle colonne ( deprivazione sensoriale:esempio di cucciolo che gli si tappano gli occhi e diventa
cieco, quindi significa che si sono modificate le colonne); in particolare i mutamenti che avvengono nel
periodo critico sono irreversibili NB: la retina e il talamo funzionano normalmente, si parla di cecità
corticale o ambliopia.
In generale per plasticità si intende:
Il sistema nervoso è geneticamente programmato per sviluppare una comportamento o una funzione.
Durante il periodo critico un’esperienza specifica modifica il sistema e lo rende capace di produrre il
comportamento o esercitare la funzione.
Il consolidamento del sistema permette ulteriori interazioni con l’ambiente,ma riduce drasticamente gli
effetti della deprivazione.
programma genetico➜plasticità (periodo critico)➜esperienza ➜consolidamento➜sistema adulto
L’attività sinaptica modula lo sviluppo delle colonne. Esperimento: bloccare l’attività nervosa della retina
iniettando tetradotossina che blocca i canali de sodio e quindi impedisce la corretta formazione delle
colonne, però NON solo la presenza di attività elettrica neurale regola lo sviluppo delle colonne, ma anche
le sue caratteristiche(strabismo).
L’interazione dei neuroni in questo periodo può essere competitiva o cooperativa, se vi è cooperazione sia
le sinapsi dell’occhio sinistro che dell’occhio destro si consolidano e si rafforzano e le temrinazioni nervose
dei due occhi convergono su singole cellule postsinaptiche(attivazione contemporanea di più neuroni), se
invece vi è competizione vi è una regressione degli assoni di uno dei due occhi( attivazione di un neurone
alla volta).
Per verificare l’esistenza del periodo critico sono stati fatti degli esperimenti( isolamento di scimmie
cucciole avevano da adulte comportamenti asociali, se isoltate da adulte il loro comportamento non
cambiava), anche Lorenz lo dimostrò con gli studi sulle oche e definì il Periodo critico come l’intervallo di
tempo durante il quale un certo comportamento (parentale, linguaggio, visione,...) è influenzabile da
specifici stimoli AMBIENTALI, che sono fondamentali per uno sviluppo normale.
Anche per quanto riguarda lo sviluppo del linguaggio sono stati fatti degli studi( bambini lupo) e si è
scoperto che nei primi mesi di vita il bambino percepisce e distingue fonemi di tutte le lingue.
PLASTICITA’ NELL’ADULTO: PLASTICITA’ STRUTTURALE
I neuroni dei mammiferi adulti sono in grado di rimodellare i propri assoni e dendriti, sia in condizioni
fisiologiche, sia dopo lesione
I neuroni adulti vanno incontro a modificazioni plastiche che, sebbene meno pronunciate, sono simili a
quelle presenti durante lo sviluppo
Tale rimodellamento è reversibile
Sprouting terminale e sprouting collaterale
Un modo per verificare se vi è plasticità nell’adulto è stato quello di osservare la malleabilità delle mappe
topografiche e la sensibilità somatica, ad esempio in casi di amputazioni delle dita si è visto che i neuroni di
quel dito si attivano lo stesso, però si è visto come se ci si abitua ad usare solo 2 dita dopo un pò anche la
mappa topografica cambia. Quindi nell’adulto non vi è rigidità assoluta, ma i campi recettivi dei neuroni
corticali e la mappa retinotopica possono modificarsi, però è una plasticità solo a livello corticale. Le
proprietà funzionali delle cellule nervose possono modificarsi nel periodo adulto, ma è probabile che esse
siano dovute al rafforzamento o indebolimento di sinapsi e non ad una riorganizzazione dei circuiti delle
connessioni della corteccia.
In seguito a deafferentazione, vi è un notevole rimaneggiamento delle connessioni corticali.
Tuttavia, la rappresentazione mentale delle diverse parti del corpo non si modifica allo stesso modo. La
rappresentazione somoestesica è appresa o è innata?
Plasticità cross-modale -> Animali ciechi dalla nascita. Nell’area 17 i neuroni rispondono a stimoli uditivi o
somatosensoriali. L’assenza di un senso influenza lo sviluppo di una altra modalità sensoriale. Anche
nell’adulto si osserva plasticità cross-modale (aumento delle risposte tattili in V1 dopo enucleazione
monoculare del coniglio). Studi sull’uomo: soggetti ciechi dalla nascita -> Attivazione della corteccia
occipitale durante una prova di memorizzazione di parole, cosi come durante la formulazione di parole o la
lettura Braille. I soggetti ciechi ricordavano più parole e mostravano un’attività corticale di V1 maggiore dei
soggetti vedenti durante questa attività. Le aree corticali visive di soggetti ciechi si adattano a processare
informazioni tatttili o legate al linguaggio.
Esistono aree cerebrali polimodali associative che rimangono sottosoglia. Dopo deafferentazione di V1 gli
input provenienti da altre aree sensoriali che proiettano ad un’area multisensoriale si rafforzano ->
aumenta la risposta di V1 a stimoli multisensoriali
Anche dopo una lesione nel SNC adulto c’è rimodellamento delle connessioni:
 dopo ischemia nella corteccia cerebrale
 dopo lesione al midollo spinale
Questi fenomeni sono alla base di un parziale recupero funzionale
Come aumentare la plasticità nel SNC adulto? = ESPERIENZA
quali sono i meccanismi alla base della plasticità nel SNC adulto (condizioni fisiologiche /dopo lesione)?
- Aumento di espressione di proteine associate alla crescita assonale
 Diminuzione dell’attività GABAergica
 Diminuzione di fattori che inibiscono la crescita (es. reti perineuronali)
 Aumento di neurotrofine (BDNF)
RIPARARE IL SISTEMA NERVOSO DANNEGGIATO
Nel SNC dei pesci e degli anfibi c’è Rigenerazione
Nel SNC dei rettili c’è rigenerazione, ma la reinnervazione del target non è accurata.
Nel SNC degli uccelli e dei mammiferi NON c’è rigenerazione.
Solo nel SNP c’è rigenerazione (ma la reinnervazione del target può non essere accurata)
Rigenerazione dipende da:
 Proprietà intrinseche del neurone (neurone è capace/non è capace di crescere)
 Condizioni ambientali (permissive/inibitorie)
L’ambiente che circonda i neuroni del SNC non è permissivo. Quindi la mancanza di rigenerazione nel
sistema nervoso centrale non è dovuta ad una generica incapacità dei neuroni di rigenerare l’assone, ma
alla presenza di fattori inibitori presenti nell’ambiente
La cicatrice gliale
 Astrociti, fibroblasti, microglia/macrofagi, che si accumulano nel sito di lesione,
 formano una barriera fisica alla rigenerazione
 b. producono molecole inibitorie, quali i proteoglicani condroitinsolfato
 La rimozione dei proteoglicani (tramite condroitinasi) induce rigenerazione assonale
2. Proteine inibitrici della mielina centrale ( Nogo, MAG, OmGP)
 Nei bassi Vertebrati i neuroni sono in grado di rigenerare
 L’applicazione di anticorpi anti-Nogo favorisce la rigenerazione assonale nel midollo spinale
 L’applicazione di condroitinasi o anticorpi anti-Nogo aumenta anche lo sprouting collaterale di
assoni rimasti intatti. Questo sembra essere il meccanismo principale alla base del recupero
funzionale dopo una lesione
In generale, la riparazione è tanto migliore quanto
 maggiore è il ricambio cellulare
 minore è la complessità strutturale del tessuto
Il sistema nervoso centrale è caratterizzato da
 limitato ricambio cellulare
 notevole complessità strutturale
Trapianto di cellule dopaminergiche fetali nel morbo di Parkinson -> cellule dopaminergiche fetali, neuroni
dopaminergici maturi. Ma le cellule isolate da sistema nervoso fetale: sono poche, non si possono
moltiplicare in coltura, non possono essere conservate per più di pochi giorni. -> occorrono circa 8 feti per
eseguire un trapianto di cellule dopaminergiche in un paziente parkinsoniano
Le cellule staminali sono definite da due proprietà:
capacità di replicarsi
capacità di differenziarsi in diversi fenotipi
L’integrazione di nuovi neuroni nel sistema nervoso centrale adulto è il risultato di complesse interazioni
cellulari e molecolari che sono ancora in gran parte sconosciute
Nel sistema nervoso centrale adulto, segnali “istruttivi” neurogenici sono sicuramente presenti solo in due
regioni:
 il giro dentato dell’ippocampo (DG)
 la zona subventricolare (SVZ)
La presenza di questi segnali in altre regioni rimane controversa
Ci sono però dei segnali glicogenici
Trapianto del cervello adulto: i neuroni trapiantati non si posizionano come quelle del tessuto endogeno.
Cosa che non avviene nel cervello immaturo.
Cellule adulte differenziate possono essere riprogrammate per diventare cellulare immature.
Mobilizzare elementi endogeni
cellule staminali
 ippocampo
 zona sottoventricolare (bulbo olfattivo)
si generano nuovi neuroni
le cellule staminali neuronali migrano verso il sito di lesione ma si differenziano principalmente il cellula
gliali
APPRENDIMENTO E MEMORIA
Apprendimento -> capacità di acquisire informazioni
Memoria -> capacità di conservare queste informazioni (breve/lungo termine)
4 fasi:
 Acquisizione
 Consolidamento
 Le informazioni appena incamerate vanno trasformate in ricordi, tracce mnemoniche
 Fase non scontata, il cervello continua a elaborare e trasformare le informazioni apprese
 Deposito
 Richiamo
Evidenze: quando si va incontro a un trauma quello che succede poco prima viene perso.
Esperimenti anni ’60-’70 -> elettroshock per curare la depressione, vi era però un danneggiamento dei
ricordi delle settimane precedenti => periodo di tempo in cui i ricordi sono soggetti a eventi esterni
 Consolidamento a breve termine: serve a riarrangiare le sinapsi, se si blocca questo processi -> i ricordi
vanno persi
 Consolidamento a lungo termine: (settimane/mesi) i pazienti soggetti a elettroshock perdevano i ricordi
fino a due anni prima. Si sa ancora poco di questo processo, un processo così lungo sembra necessario
a trasferire le informazioni => riarrangiamento dei siti
Tipi di memoria
memoria procedurale
Memoria dichiarativa
 Lobo temporale mediale, diencefalo
 Fatti, eventi
 Può essere dichiarata coscientemente, riguarda fatti, eventi della nostra vita, si formano in maniera
molto rapida; vengono altrettanto rapidamente perse
 Penfield -> stimolazione del lobo temporale -> affiorazione di ricordi
 Milner -> cerca di curare chirurgicamente l’epilessia => asportazione dell’ippocampo
bilateralmente, l’operazione andò benissimo, la maggior parte delle capacità cognitive rimasero
inalterate (QI e percezione sensoriale); apprendimento motorio inalterato, ma c’era
un’amnesia nei ricordi dichiarativa (non era più in grado di formare nuovi ricordi dichiarativi);
era danneggiata anche la memoria spaziale (l’ippocampo serve anche per la memoria spaziale)
 Da questi studi nascono i concetti di memoria dichiarativa e procedurale
 Ippocampo -> si trova nei lobi temporali, nelle sue profondità assieme all’amigdala. Corteccia
molto antica (archi corteccia, tre strati); interneuroni e cellule piramidali
 Ipotesi: il ruolo dell’ippocampo -> serve a identificare le relazioni specifiche, che mettono
assieme gli elementi che costituiscono il ricordo
Meccanismi cellulari per la formazione del ricordo:
(anni ’70) hanno cercato di riprodurre cosa succede nella formazione dei ricordi. Stimolazione elettrica dei
neuroni ippocampali => registrano l’attività neuronale prima della stimolazione. Stimolazione con tanti
stimoli in breve tempo, poi stimolazione del neurone con un simile impulso => il neurone presentava un
potenziamento della propria risposta sinaptica. Questo potenziamento dura diversi giorni (a lungo
termine); è presente solo nelle sinapsi sottoposte al trattamento (=> processo altamente specifica),
richiedeva che fossero stimolati più neuroni contemporaneamente [“effetto cooperativo” ]. È necessario
che i neuroni pre e post sinaptico siano attivi contemporaneamente (associativo) [“principio di Hebb” ->
quando l’assone della cellula A eccita la cellula B e prende parte attiva, in maniera ripetuta o persistente, a
determinarne la scarica, in una delle due cellule o in entrambe si sviluppano processi di crescita o
modificazioni metaboliche tali che l’efficienza con cui A eccita B aumenta]
Meccanismi molecolari
Attività normale: il glutammato si lega a
Recettori AMPA attivati
Recettori NMDA bloccati da magnesio (chiusi)
Quando arriva il glutammato i canali si aprirebbero ma il loro canale è bloccato da una molecola di
magnesio => è necessario che venga rilasciato molto glutammato, l’attivazione dei recettori AMPA crea
depolarizzazione che provoca lo spostamento della molecola del magnesio. Questo avviene quando
vengono stimolate più fibre e assieme il neurone pre e post sinaptico. Quando il recettore NMDA si attiva
entra molto calcio importante per tutte le modificazioni della struttura della sinapsi, l’attivazione e
l’espressione genica. Sono stati identificati dei processi simili all’LTP => non è un fenomeno solo
ippocampale ma di tutto il cervello
Conservazione dei ricordi -> in luoghi diversi dall’ippocampo. I siti di deposito della memoria dichiarativa
non sono dove si formano. => distribuzione in più parti del cervello contemporanee (al livello delle
neocortecce) => frammentazione del ricordo
Danno corteccia parietale posteriore -> agnosia visiva associata
Danno corteccia occipitale -> agnosia visiva appercettiva
Morbo di Alzheimer: inizialmente viene colpito l’ippocampo (impossibilità di creare nuovi ricordi
dichiarativi, disorientamento spaziale) pian piano vengono intaccate anche le neocortecce.
Memoria procedurale
 Non dichiarativa, ci sono finite dentro tanti tipo di rappresentazioni mnemoniche anche molto
diverse tra loro.
 Non richiede partecipazione cosciente
 Memoria motoria, emotiva, …
 Necessita di più ripetizioni (esercizio), ad eccezione della memoria emotiva
 Una volta formata persiste per tutta la vita
Paura e ansia:
normale risposta adattiva a una situazione di pericolo. La paura innesca delle risposte per affrontare nel
miglior modo possibile al pericolo.
È patologica quando non c’è nessun pericolo (stati ansiosi), quando continuo e persistente: disturbo post
traumatico da stress
Si manifesta con modificazioni degli organi interni regolate dal sistema nervoso autonomo (sistema
ortosimpatico). Per far funzionare meglio cervello e muscoli. Funzioni evolutivamente conservate.
La paura è una delle emozioni più antiche (in tutti i vertebrati)
Comportamenti specifici; evolutivamente conservati: fuga, immobilità, aggressione
Amigdala-> struttura molto antica, vicina all’ippocampo, non è importante per la formazione della memoria
dichiarativa, nel lobo temporale, è un insieme di nuclei
Dagli studi sugli animali, da lesioni all’amigdala emerge una diminuzione della paura. Da una stimolazione
dell’amigdala => aumento rapido e immediato dello stato di vigilanza, paura. Aumenta la propria abilità se
in presenza di pericoli
Studi sull’uomo: stimolazione artificiale dell’amigdala => paura. Si attiva davanti alle espressioni facciali.
Aumenta la propria attività quando siamo in presenza di un pericolo
Mancanza bilaterale dell’amigdala -> capacità di riconoscere altre emozioni, ma non le espressioni facciali e
corporee della paura
L’amigdala riceve informazioni da tutte le cortecce sensoriali, è in comunicazione con la maggior parte delle
strutture cerebrali (invia informazioni alle aree motorie, cervelletto, ipotalamo); collegamento nucleo del
tronco encefalico (regola le espressioni facciali)
Dal talamo le informazioni arrivano subito all’amigdala, ma sono grossolane (strada bassa). Dalla corteccia
sensoriale le informazioni arrivano dopo ma sono più precise (per valutare l’effettiva presenza del pericolo)
(strada alta) => circuito evolutivamente conservato
La memoria legata alla paura
Condizionamento sensoriale: associazione stimolo sensoriale neutro (colore rosso) a uno stimolo doloroso > connotazione emotiva dello stimolo neutro
L’amigdala è fondamentale per i ricordi associati alla paura
Neuroni amigdala -> meccanismo simile all’LTP: potenziamento a lungo termine
Non si sa ancora dove si formano e dove vengono conservate queste memorie.
Teorie -> l’amigdala rappresenterebbe il luogo dove gli stimoli sensoriali è attribuito un significato
emozionale. I ricordi si formerebbero nell’amigdala e lì rimarrebbero
Memoria emotiva e memoria dell’emozione
 Sistema amigdala -> memoria emotiva implicita
 Sistema ippocampo -> memoria esplicativa di situazioni emotive
Più ricordi di una stessa esperienza, separati dal nostro cervello [esperimento Cleparede con puntina da
disegno]
Nei soggetti con danno all’ippocampo quando vengono condizionati alla paura non si ricordano l’evento ma
hanno paura.
Nei soggetti con danno all’amigdala succede il contrario, è presente la memoria dichiarativa ma non la
modificazione del corpo
Il sistema dell’amigdala matura per primo, poi l’ippocampo e le cortecce, questo spiegherebbe l’amnesia
infantile
Corteccia prefrontale
Zona mediale (mPF) -> comportamenti legati a stimoli con forte carica emotiva
Zona laterale (lPF)
l’mPF regola e inibisce l’attività dell’amigdala, è collegata in maniera bidirezionale con l’amigdala
prime connessioni che compaiono sono quelle dall’amigdala alla corteccia
nei primati e nell’uomo aumentano enormemente le connessione dalla mPF all’amigdala
queste connessioni maturano lentamente, anche durante lo sviluppo post natale (=> estremamente
sensibili alle esperienze dell’infanzia).
Nei soggetti che hanno disturbi di ansia la corteccia prefrontale non gestisce più l’amigdala
Estinzione: processo tramite cui vengono inibite le risposte di paura indotte da uno stimolo avverso. Il
processo di estinzione è un processo attivo, non è dovuto al passare del tempo. Non si va a cancellare nulla,
andiamo a insegnare al soggetto che quello stimolo ha un nuovo significato.
 Presentare lo stimolo fobico (sensoriale) senza la sua componente emotiva
La risposta di paura può riemergere improvvisamente
Nel processo di estinzione i neuroni dell’amigdala riducono progressivamente la loro attività, mentre
aumenta l’attività della corteccia prefrontale
OMEOSTASI
Insieme dei processi che servono a mantenere costanti dei parametri all’interno dell’organismo
Controllo omeostatico esercitato dal sistema nervoso e dal sistema endocrino (sistema a feedback)
Temperatura corporea
Pressione sanguinea
Ph (del sangue, dei tessuti, …)
Osmolarità
Ormoni e altri messaggeri chimici
Nutrimenti
Quantità di acqua
Quantità di ioni (Na+, Ca++, …)
Il controllo dell’omeostasi è esercitato dell’ipotalamo (riceve le informazioni dal SNC delle varie
informazioni sensoriali; agisce attraverso il sistema nervoso autonomo, attraverso il sistema endocrino
(ipofisi), attraverso i comportamenti motivati.
4 proprietà dell’omeostasi:




Il SN ha un ruolo nel suo mantenimento
Il SN ha sempre una certa attività tonica (ad es. per mantenere il diametro di un vaso sanguigno)
Alcuni parametri non sono sotto un controllo tonico ma antagonistico (es. glicemia)
I segnali chimici possono avere effetti diversi a seconda del tessuto (es. adrenalina fa restringere vasi
intestinali ma dilatare quelli che irrorano muscolo scheletrico)
Sistema endocrino
Ormoni: prodotti da ghiandole endocrine e rilasciate nel sangue, arrivano a tutti i tessuti, necessitano di
recettori specifici
Ci sono neuroni che producono ormoni: fanno contatto con un vaso sanguineo => neurormoni
Tipi di ormoni:
 Proteine (peptidi)
 Steroidi (corteccia surrenali, gonadi)
 Amine derivate dalla tirosina (tiroide, medulla surrenale)
ORMONI
prodotti da ghiandole endocrine
rilasciati in sangue
azione su più bersagli: diffusa
azione specifica: recettori specifici per ormoni
agiscono su bersagli distanti
inizio dell’effetto richiede tempo
durata degli effetti prolungata
ormoni proteici: sintetizzati come tutte le proteine, i recettori si trovano sulla membrana cellulare (anche
l’adrenalina)
ormoni steroidei: il colesterolo viene modificato nelle ghiandole endocrine grazie a un enzima; il recettore
si trova nel citoplasma, vanno poi nel nucleo dove attivano la produzione di proteine (anche gli ormoni
tiroidei)
produzione di ormoni -> feedback negativo/feedback positivo (+ sistema di controllo)
ipotalamo (diencefalo)collegato all’ipofisi -> la parte periventricolare dell’ipotalamo comunica con l’ipofisi.
La parte mediale e laterale regola con tronco encefalico i comportamenti motivati
ipofisi
 neuroipofisi -> tessuto nervoso, non sintetizza ormoni, lo fa l’ipotalamo, che li rilascia nella neuroipofisi
grazie ai neuroni magno cellulari => ossitocina e vasopressina
 ADH vasopressina -> ormone antidiuretico, contrazione dei vasi sanguinei
 Ossitocina -> parto, eiezione del latte
 adenoipofisi -> tessuto epiteliale. Sintetizza lei stessa 6 tipi di ormoni, che vengono poi rilasciati nel
sangue. Contatto diretto con l’ipotalamo tramite i neuroni parvo cellulari che producono ormoni che
vengono immessi nel sangue (vasi portali), a cui arrivano gli ormoni ipofisari
 ormoni glandotropii
 ormoni non glandotropi (prolattina, ormone della crescita GH)
 GH
 Tessuto adiposo: riduzione litogenesi liberazione di acidi grassi
 Fegato: liberazione di glucosio e aminoacidi
 Liberazione di metaboliti per la produzione di energia e per la sintesi delle
macromolecole
 Tessuto osteo-muscolare: azione anabolizzante, crescita lineare (allungamento)
 Organi interni: incremento dimensoni e funzionalità
 Accrescimento corporeo
Ormoni glandotropi
 TSH -> ormone tireostimolante
 ACTH -> ormone adrenocorticotropo
 LH FSH -> gonadotropine ipofisarie
Tiroide
 Bambino: essenziali per lo sviluppo del SNC
 Adulto: ormoni catabolizzanti-> forniscono substrati per il metabolismo
IPERTIROIDISMO
 + consumo di O2 e produzione di calore
 + catabolismo proteico (calo di peso e
debolezza muscolare)
 + irritabilità e insonnia
 + frequenza cardiaca
 Esoftalmismo
IPOTIROIDISMO
 - metabolismo e consumo di O2
 - frequenza cardiaca
 Stanchezza e riflessi rallentati
 Mixedema
 Durante lo sviluppo: cretinismo
Aldosterone:
Secrezione aldosterone in eccesso:




Ipocalemia (e quindi debolezza muscolare dovuta a
ipoeccitabilità cellule eccitabili)
Scarsa secrezione di aldosterone:
Ipovolemia e aritmia cardiaca
STIMOLI PER LA SECREZIONE DI ALDOSTERONE:
 Aumento di K+ extracellulare
 Aumento di angiotensina II
 ACTH è necessario ma non ne regola la velocità di secrezione
Cortisolo
Catabolismo delle proteine dei muscoli e conversione di aa in G (rilasciato nel sangue o accumulato
come glicogeno)
Mobilizzazione acidi grassi dal tessuto adiposo (per ottenere energia)
Adrenalina
 Inibizione di comportamenti dei ricerca del cibo ed attività sessuale
 Aumento stato di vigilanza, attivazione di comportamenti di aggressività
 Mobilizzazione energetica, ridistribuzione del circolo, attivazione del respiro, inibizione funzioni
viscerali