Preistoria e storia dello sviluppo del SN

08/03/2012
Preistoria e storia dello sviluppo del
sistema nervoso; il tempo regola lo
sviluppo spaziale, l’esperienza trasforma,
attraverso l’attivazione delle reti neurali,
il repertorio organizzativo potenziale
(primario) in capacità funzionali del
sistema nervoso (repertorio secondario).
Prof. Roberto Cotrufo
Ordinario di Neurologia
Direttore della I Clinica Neurologica della SUN
Schematicamente, il SN può essere
ripartito in:
Una porzione “caudale”, costituita di formazioni adatte
alla trasmissione di impulsi da e verso organi
extranervosi: Sistema Nervoso Periferico.
Una porzione “rostrale”, assai più articolata, che
immette in rete le informazioni in entrata dall’ambiente
(afferenti), attraverso circuiti specifici, modificandole,
eventualmente percependole, fino a produrre risposte
(efferenti) adeguate allo stimolo: Sistema Nervoso
Centrale.
R.Cotrufo,2012
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È il Sistema Nervoso, con il suo
complesso sistema di sensori e di
effettori, la base della
organizzazione anatomofisiologica di tutte le funzioni
nervose, ivi compresa l’attività
mentale?
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La Specificità
Tutta l’organizzazione somato-motoria,
somato-sensitiva e sensoriale è altamente
specifica in ogni sua componente
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Organizzazione
somatotopica che dalla
corteccia motoria si
conserva fino alle unità
motorie
La complessità
Funzioni come il linguaggio, la
programmazione di un movimento, la
memorizzazione e la rievocazione di un
evento, il riconoscimento di visi, suoni,
oggetti etc., sono solo alcuni esempi di
attività nervose sottese da organizzazioni
circuitali complesse
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PET cha mostra l’attività cerebrale dei due emisferi durante l’ascolto di una lingua
conosciuta: le aree verdi e arancioni sono deputate all’ascolto; l’area gialla al
riconoscimento delle parole; l’area rosa nel lobo frontale è l’area di Broca
a
c
b
d
PET emisfero sn: a) durante la visione; b) durante l’ascolto; c) comunicazione
orale; d) quando si pensano parole e si parla
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L’unicità
Ciascun essere umano ha un’identità
psico-fisica che ritiene essere unica ed
irripetibile, ciò che coincide con il
riconoscimento degli altri; è per questo che
la morte di una persona viene sentita come
una perdita insostituibile
Entelechia
Termine coniato da Aristotele con il
significato di “ciò che ha in sé il proprio
fine”.
Entelechia del sistema nervoso centrale,
per dirla con POPPER, è l’attività mentale.
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Come lo sviluppo del Sistema
Nervoso assicura la specificità
di funzione, la complessità e
l’unicità di ciascuno?
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Il neuro-darwinismo sec. Edelman
teoria della selezione dei gruppi di neuroni, abbreviato:
TSGN. È questa una mirabile rivisitazione delle nozioni
più significative espresse da DARWIN, nel tentativo di
fornire una spiegazione naturalistica della mente,
fondata sulla saldatura concettuale fra filogenesi e
ontogenesi, fra neurobiologia e psicologia dello sviluppo
delle capacità del sistema nervoso, da quelle meno
complesse alla cognitività.
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Teoria dei morforegolatori
L'ipotesi epigenetica viene rinominata da EDELMAN
come "ipotesi dei morforegolatori": teoria secondo la
quale i processi primari dello sviluppo (divisione,
adesione, movimento, morte e differenziamento delle
cellule embrionali) sarebbero regolati da "modulazioni"
locali delle superfici cellulari, cioè da cambiamenti nella
quantità, nella distribuzione e/o nella composizione
chimica delle molecole della superficie cellulare (le CAM
= Cell Adhesion Molecules; le SAM = Substrate
Adhesion Molecules; e le CJM = Cell Junctional
Molecules).
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Morfogenesi
L'idea centrale è che la morfogenesi
richieda "un anello di regolazione dinamica
dipendente dalla sede [o contesto locale]
che va dal gene [morforegolatore] al suo
prodotto [molecole morforegolatrici], alle
cellule, ai tessuti, e poi di nuovo indietro da
queste strutture di ordine maggiore al
medesimo o a un differente gene".
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Meccanismi responsabili del comportamento adattivo
del sistema nervoso, secondo EDELMAN :
1)Aggregazione tra cellule e
costituzione di gruppi di
neuroni
2)Selezione esperienziale
3)Organizzazione in mappe
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Teoria della selezione dei
gruppi neuronici
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Le aree corticali mature differiscono per la loro
localizzazione nella corteccia, per le proprietà
molecolari, per l’organizzazione istologica, per i
pattern di connettività e per le funzioni. I centri
di controllo di tale sviluppo operano in parte
attraverso l’espressione graduata di fattori
trascrizionali che controllano i programmi
istogenetici per la proliferazione, la neurogenesi
la migrazione, la connettività ed il programma
infine di morte o sopravvivenza neuronale
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Ontogenesi e filogenesi
Ontogenesi è l’insieme dei processi e delle
tappe attraverso le quali ogni individuo
completa il suo sviluppo organico
Filogenesi è la storia evolutiva di una
specie
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Quando si sviluppano le organizzazioni
nervose che sottendono specifità,
complessità ed unicità?
Durante lo sviluppo che inizia con la
neurogenesi, continua tumultuosamente
fino a circa 18-20 anni, poi si può ancora
modificare, ma tende a cristallizzarsi.
Lo sviluppo del sistema nervoso termina
con la morte dell’individuo
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Dimensione e forma del cervello dell’uomo come si
sviluppa durante la gestazione e la prima infanzia
il tempo regola lo sviluppo spaziale
Lo sviluppo del sistema nervoso contiene tutte le informazioni che
permetterebbero di capire l’unicità ed irripetibilità del cervello umano.
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Al momento della fecondazione è già
scritto chi diventeremo?
No!
E’ scritto che avremo circa 100 miliardi di neuroni
connessi tra di loro mediante 500 mila miliardi di
sinapsi (circa 5000 sinapsi / neurone)
Lo sviluppo di questo, che con Edelman chiamiamo
“repertorio primario”, possiamo considerarlo la
“preistoria” dell’individuo
La preistoria è controllata dall’espressione genica e
da eventi epigenetici
Può essere modificata da patogeni (mutazioni, virus,
tossine o altri) con disturbi anche molto gravi dello
sviluppo
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L’importanza dell’esperienza
Il repertorio primario del cervello umano è una
straordinaria “macchina” cellulare le cui
potenzialità richiedono esperienze per essere
trasformate in attualità
Le esperienze scrivono la storia di un individuo
trasformando via via il repertorio primario in
repertorio secondario
Dalla storia del bambino dei lupi alla storia di
ciascuno con le sue diversità
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Quando e come si scrive la storia nel
nostro cervello?
Quando? Certamente dalla nascita in poi;
probabilmente comincia già in utero
Come? Attraverso il potenziamento
sinaptico e le modificazioni molecolari
indotte dall’attività circuitale si realizza la
selezione esperienziale con la formazione
del repertorio secondario
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Esempi di patologie legate ad anomalie
dello sviluppo del repertorio primario
Sindrome di Down, dovuta in genere a trisomia 21, che si
manifesta con insufficienza mentale di grado variabile,
carattere tranquillo, docile ed affettuoso, e diverse
malformazioni. Importante la costante regressione
mentale (tipo Alzheimer) dopo i 40 anni
Sindrome di Williams-Beuren o s. della faccia da elfo
dovuta a delezione di un segmento di una copia del
cromosoma 7 contenente il gene dell’elastina; si
caratterizza per la fisionomia, per la mancanza di
inibizione sociale, per i deficit visuo-spaziali con
incapacità a costruire anche i puzzle più semplici, per la
stenosi aortica
Microcefalia
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Esempi di alterato sviluppo del
repertorio secondario
Disturbi psicogeni del comportamento
legati all’esperienza
Disturbi della cognitività secondari alla
mancata o errata educazione
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