Claudio Babiloni, Neurofisiologia

Insegnamento di NEUROECONOMIA E
NEUROMARKETING per il Corso di Laurea in
PSICOLOGIA DELLA COMUNICAZIONE E DEL
MARKETING (UNIROMA1)
Modulo di Neuroscienze
cognitive
Prof. Claudio Babiloni
Dipartimento di Fisiologia e Farmacologia "V. Erspamer"
Università di Roma "La Sapienza"
P.le A. Moro 5, 00185, Roma
0
Modulo di Neuroscienze cognitive
1. Introduzione all’evoluzione
del cervello e alla
Neurofisiologia
Prof. Claudio Babiloni
Dipartimento di Fisiologia e Farmacologia "V. Erspamer"
Università di Roma "La Sapienza"
P.le A. Moro 5, 00185, Roma
1
Notizie utili
Testo consigliato: Carlson N., Fondamenti di Psicologia
Fisiologica, V edizione, ed. it. a cura di L. Petrosini, L.
De Gennaro e C. Guariglia, Casa Editrice Piccin 2003.
Figure di questa lezione prese dai testi (i) Eusebi e Gatti,
Fisiologia e Scienza dell’Alimentazione, Masson, 1998;
(ii) Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998; (iii) Gertmann e
Stanfield, EdiSES, 2003. Copie dei lucidi disponibili su
sito
WEB
http://hreeg.ifu.uniroma1.it/Education2/Materiale_didatti
co.htm
Indirizzo email: [email protected]
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Selezione naturale:
all’interno di una specie si
osserva una notevole
variabilità di
caratteristiche
morfologiche e fisiologiche
tra i vari esemplari
(espressione della
variabilità genetica); la
pressione selettiva
ambientale provoca la
sopravvivenza dei soli
esemplari che si adattano
all’ambiente
Le giraffe che hanno il collo più lungo hanno più possibilità di nutrirsi (adattamento
all’ambiente), cosicchè di generazione in generazione si selezione una popolazione di giraffe
con il collo sempre più lungo (finchè questo favorisce l’adattamento)
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
3
Deriva genetica:
all’interno di piccole
popolazioni la
sopravvivenza dei
membri può dipendere
da eventi casuali
(accidentali) più che
dall’avere la dotazione
genetica piu’ favorevole
all’adattamento rispetto
alla pressione ambientale
4
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Effetto del fondatore: un evento casuale può isolare pochi membri
di una specie in un nuovo ambiente e può darsi che quei pochi
membri non fossero quelli con la dotazione genetica più adatta alla
pressione dell’ambiente; si osservano cosi’ maggiori casi di
malformazioni etc.
5
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Evoluzione dal ratto alla scimmia: si espandono le
regioni cerebrali “associative” non devolute all’analisi
sensoriale e all’esecuzione dei movimenti
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Evoluzione dalla scimmia
all’Uomo: si espandono le
regioni cerebrali
“associative” non devolute
all’analisi sensoriale e
all’esecuzione dei
movimenti
7
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Evoluzione in razze di arvicole (roditori): la pressione
ambientale seleziona caratteristiche cerebrali (volume
dell’ippocampo) e comportamentali (ampiezza del
territorio, promiscuità sessuale)
8
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
L’evoluzione degli ominidi agli uomini: dalla stazione eretta allo
sviluppo di nuove caratteristiche cerebrali e abilità
comportamentali
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Il più antico ominide: Sahelanthropus tchadensis
NOME
Sahelanthropus
tchadensis
COMPARSA
7 milioni di anni fa
SCOMPARSA
5 milioni di anni fa
INDIRIZZO
Africa
PESO
?
STATURA
?
CAPACITA'CRANICA
?
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Il più antico antenato degli
l’Australopithecus (“Lucy”)
NOME
Australopithecus afarensis
COMPARSA
4,1 milioni di anni fa
SCOMPARSA
3 milioni di anni fa
INDIRIZZO
Africa
PESO
30/45 Kg
STATURA
1/1.5 m
CAPACITA'CRANICA
380/550 cc (34.4% del dell’Homo
sapiens, sapiens)
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
uomini:
Transizione ominide-uomo(“Homo abilis”): un gene ferma la produzione
di acido N-glycolylneuramine, il cervello è accresciuto, appaiono i primi
strumenti (battere, schiacciare, scavare)
NOME
Homo habilis
COMPARSA
2.5 milioni di anni fa
SCOMPARSA
1.6 milioni di anni fa
INDIRIZZO
Africa (Great Rift Valley system
dell’Africa est)
PESO
40 Kg
STATURA
1.4 m
CAPACITA'CRANICA
640 cc (47.4% del dell’Homo
sapiens, sapiens)
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Homo “erectus” ( “ergaster”,“erectus”): cervello e corpo
sono accresciuti, si crea una cultura tecnologica (armi,
fuoco) e si spinge oltre l’Africa
NOME
Homo erectus
COMPARSA
1,8 milioni di anni fa
SCOMPARSA
500.000 mila anni fa
INDIRIZZO
Africa, Europa, Asia
PESO
60/70 Kg
STATURA
1.6/1.8 m
CAPACITA'CRANICA
1000 cc (74% dell’Homo sapiens, sapiens)
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Homo “sapiens arcaicus”: l’antenato degli uomini
moderni (Homo “neanderthalensis” e “sapiens”)
NOME
Homo sapiens arcaicus
COMPARSA
500.000 mila anni fa
SCOMPARSA
130.000 mila anni fa
INDIRIZZO
Africa, Europa, Asia
PESO
60 Kg
STATURA
1.5/1.6 m
1200 cc (88% dell’Homo sapiens, sapiens)
CAPACITA'CRANICA
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Homo “di Neanderthal”: cervello e corpo più grandi, vive in piccoli gruppi,
ha il culto dei morti, un linguaggio essenziale, domina l’Europa per 250.000
anni nella morsa delle ere glaciali, si estingue dopo il contatto con l’Homo
“sapiens, sapiens”
NOME
Homo neanderthalensis
COMPARSA
500.000 mila anni fa
SCOMPARSA
130.000 mila anni fa
INDIRIZZO
Europa, Asia
PESO
65 Kg
STATURA
CAPACITA'CRANICA
1.6 m
1245/1740 cc
(110% dell’Homo sapiens, sapiens)
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Homo “sapiens, sapiens”: creatività e linguaggio molto sviluppati
promuovono arte, cultura, tecnologia, ampi gruppi sociali,
commercio e armi fino a dominare il pianeta
NOME
Homo sapiens arcaicus
COMPARSA
200.000 mila anni fa
SCOMPARSA
(non estinto))
INDIRIZZO
Tutto il pianeta
PESO
70 Kg
STATURA
1.7/1.8 m
CAPACITA'CRANICA
1350 cc
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
La cellula: la più piccola unità vivente
Cellula: la più
piccola unità vivente,
specializzata per svolgere
le diverse funzioni
dell’organismo. Vi sono 4
tipi di cellule: nervosa,
muscolare, epiteliale,
connettivale. Vi sono
diversi tipi di cellule
connettivali (es. cellule del
sangue, delle ossa, della
glia, etc.)
Fig. 1.2 di Germann-Stanfield,
Fisiologia umana, EdiSES, 2003
17
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Sistema fisiologico: insieme di organi, ognuno
costituito
da
tessuti
cellulari

Tessuto: formato da cellule
di un unico tipo

Organo: i tessuti si
combinano per formare gli organi.
L’organo cuore è formato da
tessuto muscolare, tessuto nervoso
(nervi), tessuto epiteliale
(valvole), e tessuto connettivo
(tendini valvolari)
Sistema
fisiologico:
più organi formano un sistema di
organi o sistema fisiologico. Ad
esempio, il sistema
cardiovascolare è formato dal
cuore e dai vasi sanguinei
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 2.6 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998
Sistemi fisiologici impegnati nell’omeostasi
S.
polmonare: scambio di gas vitali
(ossigeno e anidride carbonica) tra l’ambiente
esterno e il sangue; bilancia l’acidità del sangue

Fig. 1.3 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003
S. gastrointestinale:
assunzione di
acqua, nutrienti e sali inorganici dall’ambiente
esterno; digestione dei nutrienti; espulsione dei
rifiuti nell’ambiente esterno attraverso le feci
S.
cardiovascolare:
S.
renale e urinario:
S.
endocrino: regolatore dei sistemi
circolazione del
sangue che trasporta sostanze/gas vitali per le
cellule e i loro prodotti/rifiuti
controllo del
volume e della composizione del sangue ed
escrezione dei rifiuti nell’ambiente esterno
attraverso le urine; bilancia l’acidità del sangue
fisiologici
S.
nervoso: controllo del comportamento
e regolatore del sistema endocrino e degli altri
sistemi fisiologici
S.
immunitario: difesa dell’organismo
da virus, batteri e sostanze tossiche
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
19
Il secondo principio organizzativo dell’organismo: la
riproduzione per la sopravvivenza della specie
 Oltre l’omeostasi: la riproduzione. Alcuni organi del sistema riproduttivo non hanno nessun
ruolo nel mantenimento dell’omeostasi per la sopravvivenza dell’organismo. La loro asportazione non provoca
nessun effetto nella capacità dell’organismo di regolare volume, temperatura, composizione e acidità del
“mezzo interno”. Tali organi seguono un altro importante principio organizzativo: la riproduzione
 I comportamenti riproduttivi: costituiscono la categoria più importante dei comportamenti sociali,
poiché, senza di essi, la maggioranza delle specie non sopravvivrebbe. Questi comportamenti, che includono il
corteggiamento, l’accoppiamento, la cura della prole e la maggior parte delle forme di comportamento
aggressivo, rappresentano le categorie più singolari dei comportamenti sessualmente dimorfici, cioè che
differiscono a seconda del genere di appartenenza
 Riproduzione contro omeostasi: alcuni comportamenti riproduttivi mettono a rischio la vita
dell’organismo. Si pensi alla diffusione delle malattie per contagio sessuale dovute a rapporti sessuali non
protetti con persone a rischio di infezione. In questi casi prevale l’istinto (forte motivazione inconsapevole) di
garantire la sopravvivenza della specie e della propria prole anche a discapito della propria vita. Vi sono
numerosi esempi di adulti che hanno rischiato la vita per salvare la vita di bambini
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Sistemi fisiologici impegnati nella riproduzione
S. riproduttivo: apparato per
l’accoppiamento e la gestazione
femminile; sviluppo delle cellule
germinali, produzione di ormoni
sessuali
Fig. 8.8 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998
S. nervoso di relazione:
rappresentazione di mondo esterno,
bisogni e aspettative del partner,
strategie comportamentali per ricerca
del partner, corteggiamento,
accoppiamento, parto e cure parentali
.
S. nervoso autonomo:
controllo dell’attività erettile del pene
e dell’eiaculazione

S. neuroendocrino: regolatore
degli ormoni sessuali per sviluppo
delle cellule germinali, sviluppo e
controllo dell’apparato riproduttivo,
facilitazione dei circuiti nervosi per
ricerca del partner, corteggiamento,
accoppiamento, parto e cure parentali
Fig. 8.1 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 8.4 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998
Meccanismi di regolazione dei sistemi fisiologici
Regolazione
a feedback negativo: un sensore
Fig. 1.6 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003
rileva il valore attuale della
variabile fisiologica (es.
temperatura corporea), manda il
segnale ad un centro integrativo che
compara tale valore con quello(i) di
riferimento (set point). In caso di
differenza, viene mandato un
segnale di errore a effettori che
agiscono per portare il valore della
variabile al valore di riferimento o
entro l’intervallo dei valori di
riferimento. E’ il meccanismo di
controllo fisiologico più diffuso
nell’organismo
Regolazione
a feed-
back positivo: la differenza
del valore della variabile rispetto a
quello(i) di riferimento innesca un
segnale di errore che promuove
processi volti ad aumentare ancora
di più quella differenza
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 9.4 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998
Potenziale di membrana
Canali della membrana: si
aprono/chiudono variando la loro
conduttanza a specifici ioni, in
funzione del potenziale di membrana
o del contatto tra ligandi e recettori
di membrana
Fig. 1-10 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998
Potenziali di diffusione: il
flusso di ioni attraverso la membrana
genera un potenziale di diffusione ai
suoi due lati. Esempio (Fig.): vi è più
Na+Cl- nel comparto di sinistra e una
membrana permeabile solo al Na+.
Per differenza di concentrazione
(forza chimica) il Na+ passa nel
comparto di destra sviluppando li un
potenziale positivo
Potenziale di equilibrio:
Tale flusso continua fino al potenziale
di equilibrio della membrana, che
rappresenta l’equilibrio tra forze
chimiche ed elettriche agenti sugli
ioni (nell’esempio: Na+)
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
23
Potenziale di membrana a riposo
Negatività
della membrana
a riposo: in una cellula nervosa o
Fig. 1.3 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998
muscolare a riposo il potenziale è
negativo all’interno della membrana
rispetto all’esterno (circa -70 mV)
Sbilanciamento di cariche
elettriche dai due lati della
membrana: tale negatività dipende

dalle proteine negative (anioni) del
citosol, troppo grandi per attraversare
la membrana, e dall’azione di pompe
ioniche che portano più Na+ e Ca++
fuori che K+ dentro la cellula
Permeabilità agli ioni
(conduttanza) della
membrana: a riposo, la

conduttanza al K+ e’ molto più alta di
quella al Na+, per questo non entra
Na+ a dispetto delle forze elettriche e
chimiche verso l’interno della cellula
24
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Generazione del potenziale di azione
Una depolarizzazione della membrana dal
suo stato di riposo determina la rapida
apertura dei canali Na+ (aumento
gNa+)
La
corrente
entrante
provoca
depolarizzazione e apertura di altri
canali Na+
L’inattivazione dei canali Na+ e
l’attivazione lenta dei canali K+
voltaggio dipendenti inizia il processo
di efflusso di cariche positive
dall’interno all’esterno della cellula
5
7
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
8-9
Potenziale di azione
Entrata
del Na+ e
depolarizzazione: quando la
polarità negativa del potenziale di
membrana a riposo si riduce
(depolarizzazione) oltre circa -40 mV,
si aprono bruscamente i canali
potenziale-dipendenti del Na+
(aumento della conduttanza).
L’entrata brusca di Na+ riduce
ulteriormente la negatività, fino a
valori positivi del potenziale di
membrana (ripolarizzazione)
del K+ ed
iperpolarizzazione: la brusca
Fig. 1.5 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998
Neurone o muscolo
scheletrico
Uscita
apertura dei canali potenzialedipendenti del K+ determina la rapida
uscita del K+ (toglie positività
all’interno della cellula) e valori di
elevata negatività di membrana
(iperpolarizzazione). L’apertura di
canali potenziale-dipendenti del Ca++
(entra Ca++) ripristina il potenziale a
riposo
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Muscolo cardicaco. Il
potenziale d’azione è più
duraturo per l’apertura
prolungata dei canali Ca++
26
Conduzione del potenziale d’azione
Propagazione
del
potenziale d’azione. A: nel
segmento iniziale dell’assone del
neurone il potenziale d’azione è
associato all’entrata di Na+ e alla
conseguente depolarizzazione (fino a
polarità positiva). Nei segmenti vicini
si osserva il potenziale negativo a
riposo. B: Forze elettrochimiche
spingono le cariche positive interne
verso il segmento vicino inattivo. C:
L’arrivo delle cariche positive
depolarizza il sito vicino oltre la
soglia, causa l’apertura dei canali
potenziale-dipendenti del Na+
rigenerando il potenziale d’azione
Tipi di propagazione: la
propagazione del potenziale d’azione
e’ punto per punto (A) nell’assone
privo di mielina e (B) per salti in
corrispondenza dei nodi demielinizzati nell’assone mielinizzato
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 1-14 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998
Fig. 1.6 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998
27
Rapida trasmissione del potenziale d’azione tra cellule
muscolari cardiache: la sinapsi elettrica
Le giunzioni strette: sono
canali proteici (giunzioni strette o
comunicati) che collegano il citosol
di due cellule muscolari cardiache
vicine. Esse permettono il passaggio
di ioni e piccole molecole e, quindi,
la rapida propagazione del potenziale
d’azione (si noti la differenza rispetto
alle giunzioni tramite filamenti intercellulari con funzione di stretto
ancoraggio tra le cellule muscolari
cardiache: desmosomi)
Fig. 2.27 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003
 Sinapsi elettrica: è il piccolo
spazio tra le cellule, costituito dalle
giunzioni strette. Le sinapsi elettriche
impediscono una modulazione della
trasmissione tra le cellule
dell’informazione portata dal
potenziale d’azione (il potenziale
d’azione passa direttamente). Esse
sono rare nel sistema nervoso
dell’uomo
28
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Trasmissione del potenziale d’azione tra cellule nervose: la
sinapsi chimica
Sinapsi chimica: separa la
membrana pre- e post-sinaptica. Il
messaggero neuro-trasmettitore
(aminoacido, peptide) attraversa la
sinapsi. Si può modulare la
trasmissione al momento di sintesi,
invio, ricezione e degradazione del
neuro-trasmettitore
Fig. 7.2 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003
Le fasi della trasmissione
sinaptica: arrivo del potenziale

d’azione (bottone pre-sinaptico),
apertura di canali potenziale-dipendenti
del Ca++, entrata di Ca++, migrazione
di vescicole di neurotrasmettitore verso
la membrana pre-sinaptica, esocitosi
del neuro-trasmettitore nella sinapsi,
ricezione del neurotrasmettitore
“ligando” (membrana post-sinaptica),
apertura/chiusura di canalali ligandodipendenti con effetti sul flusso ionico
transmembranario e sul potenziale
post-sinaptico, degradazione e
ricaptazione del neurotrasmettitore
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting

29
Meccanismi di trasduzione nelle sinapsi chimiche
Risposte
veloci a livello dei
canali ligando-dipendenti: la
Fig. 7.3 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003
ricezione del neurotrasmettitore
“ligando” fa aprire/chiudere il canale
ionico (generalmente K+, Na+, Ca++)
Risposte lente ad
accoppiamento diretto: la

ricezione del neurotrasmettitore
“ligando” determina l’apertura del
canale ionico tramite la mediazione
della proteina G (moltiplicano gli
effetti)
Risposte lente mediate da
secondi messaggeri: la ricezione

del neurotrasmettitore “ligando”
determina l’apertura del canale ionico
tramite la mediazione della proteina G
e l’ulteriore intervento di enzini e
secondi messaggeri intra-cellulari (che
possono inoltre innescare sintesi di
nuovi recettori etc.)
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
30
Sinapsi inibitorie ed eccitatorie
Sinapsi
eccitatorie veloci e
potenziale post-sinaptico
eccitatorio: il neurotrasmettitore
Fig. 7.4 di Germann-Stanfield, Fisiologia
umana, EdiSES, 2003
Fig. 7.5 di Germann-Stanfield,
Fisiologia umana, EdiSES, 2003
“ligando” fa aumentare la
concentrazione di cariche positive
(K+, Na+, Ca++) all’interno della
membrana post-sinaptica con effetto
gradualmente depolarizzante
“eccitatorio” sul potenziale postsinaptico (es. più entrata di Na+ che
uscita di K+)
Sinapsi inibitorie veloci e
potenziale post-sinaptico
inibitorio: il neurotrasmettitore

“ligando” fa aumentare la
concentrazione di cariche negative
(es. entrata di Cl-, uscita di K+)
all’interno della membrana postsinaptica con effetto gradualmente
iper-polarizzante “inibitorio” sul
potenziale post-sinaptico (es. uscita di
K+)
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
31
Trasmissione neuromuscolare
Giunzione
o placca
neuromuscolare: è la sinapsi tra
Fig. 1.8 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998
il terminale pre-sinaptico del
motoneurone alfa (controlla la
contrazione muscolare) e una zona
specializzata con molte pliche della
fibra muscolare (membrana postsinaptica)
Fasi: arrivo del potenziale
d’azione (bottone pre-sinaptico),
apertura di canali potenzialedipendenti del Ca++, entrata di Ca++,
migrazione di vescicole di
acetilcolina (ACh) verso la membrana
pre-sinaptica (neurone), esocitosi
dell’ACh nella sinapsi, ricezione
dell’ACh sulla membrana postsinaptica (placca motoria), apertura di
canali per cationi (K+, Na+, Ca++),
potenziale post-sinaptico eccitatorio,
potenziale d’azione (fibra muscolare),
degradazione dell’ACh dell’enzima
acetilcolinesterasi (AChE)
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 1-15 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998
32
Il muscolo scheletrico
Struttura: il muscolo è costituito
da fascicoli muscolari intercalati da
tessuto connettivo. Ogni fascicolo è
costituito da fibre muscolari
(polinucleate: molti nuclei che
condividono il citoplasma) avvolte
dal sarcolemma. Ogni fibra
muscolare è formata da miofibrille
avvolte dal reticolo sarcoplasmatico.
Ogni miofibrilla mostra un’ordinata
sequenza di unità funzionali
(sarcomeri). Ogni sarcomero presenta
miofilamenti proteici contrattili spessi
e sottili, delimitati da due dischi
(linee Z). Si riconoscono le bande I e
H (filamenti sottili) e le bande A
(sovrapposizione di filamenti sottili e
spessi). Un moteneurone spinale alfa
innerva più fibre muscolari, che
costituiscono l’unità motoria
Proteine: filamenti spessi =
“miosina”; filamenti sottili = “actina”
e proteine regolatrici tropomiosina e
troponina
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 1.15 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998
33
Rete tubulare (tubulo trasverso e reticolo
sarcoplasmatico) e contrazione del muscolo scheletrico

Rete tubolare: è formata da un tubulo trasverso (tubulo a T), una invaginazione della membrana
muscolare (sarcolemma), e da un reticolo sarcoplasmatico con cisterne terminali contenenti Ca++ intracellulare. Un tubulo trasverso e ai suoi lati le due cisterne terminali del reticolo sarcoplasmatico costituiscono
una “triade” funzionale. Il tubulo trasverso e’ caratterizzato da una proteina-recettore voltaggio-dipendente, la
cui attivazione al giungere del potenziale d’azione fa aprire il canale per il Ca++ intra-cellulare posto nelle
cisterne terminali del reticolo sarcoplasmatico
Il
meccanismo dello scorrimento dei filamenti: la contrazione muscolare si associa al
restringimento delle bande I e della zona H della miofibrilla, che riflettono l’actina. Al contrario, la banda A che riflette
principalmente la miosina non cambia lunghezza (= non vi è contrazione della miosina). Inoltre, si avvicinano tra loro
le linee (strie) Z, che delimitano il sarcomero della miofibrilla. La generalizzazione del fenomeno determina
l’accorciamento di miofibrille, fibre muscolari, fascicoli muscolari e dell’intero muscolo. Questa descrizione mostra
che la contrazione muscolare dipende dallo scorrimento dei filamenti di miosina su quelli dell’actina (e non dalla
contrazione dei filamenti)
34
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Accoppiamento eccitazione-contrazione
Fasi
di un singolo evento: 1. L’acetilcolina
liberata dal neurone si lega ai recettori della placca motrice
e da luogo al potenziale d’azione muscolare. 2. Il
potenziale d’azione viaggia sulla superficie della
membrana muscolare (= ingresso di Ca++ extra-cellulare) e
in profondità lungo il tubulo trasverso (T). 3. I recettori
voltaggio-dipendenti del tubulo trasverso aprono i canali
Ca++ delle cisterne del reticolo sarcoplasmatico (= rilascio
di Ca++ intra-cellulare); 4. Ca++ soprasoglia si lega alla
troponina spostando la tropomiosina e scoprendo
sull’actina i siti per la testa della miosina. 5. La testa della
miosina (forma ad alta energia) si innalza fino a legarsi
all’actina. Si stacca un fosfato e la testa della miosina si
piega tirando l’actina verso il centro del sarcomero (“colpo
di forza” e contrazione muscolare). Si stacca l’ADP dalla
miosina (forma a bassa energia) che rimane rigidamente
legata all’actina. Un nuovo ATP si lega alla testa della
miosina (che ritorna ad alta energia) e la stacca dall’actina
(fine di un ciclo dei ponti trasversi). 6. Il Ca++ viene
pompato attivamente dentro il reticolo sarcoplamatico. 7.
Sull’actina i siti per la miosina vengono coperti dalla
tropomiosina. Si consideri che sul filamento di miosina vi
sono numerose teste (ponti trasversi) che in presenza di
ATP e Ca++ soprasoglia danno vita a numerosi cicli dei
ponti trasversi e alla conseguente contrazione muscolare
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 1-24 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998
35
La singola scossa muscolare
Scossa
singola: un motoneurone assieme a tutte le fibre muscolari che innerva viene definito unità motoria. La
scossa singola è la risposta meccanica di una unità motoria ad un singolo potenziale d’azione. Dato un potenziale
d’azione la scossa singola è sempre uguale
Fasi: periodo di latenza (pochi millisecondi) tra la comparsa del potenziale d’azione nel sarcolemma e la
contrazione muscolare; fase di contrazione (10-100 millisecondi) dalla fine della latenza al picco della tensione
muscolare (grammi) e fase di rilasciamento (fino alla tensione nulla). Una stimolazione ad alta frequenza può indurre
scosse singole con caratteristiche anormali. Muscoli diversi sono caratterizzati da scosse singole con caratteristiche
diverse in funzione della forza che sono in grado di produrre e della velocità con cui raggiungono il picco della forza
Tipi di
contrazione:
la contrazione isotonica si verifica quando il muscolo genera una forza muscolare
almeno pari al carico (es. un peso) determinando un accorciamento del muscolo. La contrazione isometrica si verifica
quando la forza muscolare generata è inferiore al carico (nessun movimento). Si noti l’andamento della tensione
36
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Caratteristiche della contrazione muscolare
Tetano: quando la concentrazione intra-cellulare del Ca++ è elevata, i siti di legame della miosina sull’actina
restano esposti e la contrazione muscolare diviene sostenuta e prolungata
Relazione
lunghezza-tensione:
Relazione
forza-velocità: velocità dell’accorciamento in funzione della variazione della forza di
la tensione attiva massimale si sviluppa in corrispondenza della
lunghezza muscolare alla quale si verifica una sovrapposizione ottimale dei filamenti sottili e spessi, che consente la
formazione del maggior numero possibile di ponti trasversi. La tensione attiva risulta dalla sottrazione della tensione
passiva (che si sviluppa stirando il muscolo a differenti lunghezze o precarichi) dalla tensione totale (la tensione
muscolare massima sviluppata partendo da differenti lunghezze)
opposizione alla contrazione (postcarico) che viene prefissata (contrazione isotonica). La velocità dell’accorciamento
dipende dalla velocità alla quale si formano i ponti trasversi di actina e miosina
37
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Modulo di Neuroscienze cognitive
2. La struttura del sistema
nervoso centrale e periferico
Prof. Claudio Babiloni
Dipartimento di Fisiologia e Farmacologia "V. Erspamer"
Università di Roma "La Sapienza"
P.le A. Moro 5, 00185, Roma
38
Il sistema nervoso centrale (SNC)
Termini per la localizzazione anatomica nel sistema nervoso: anteriore (testa), posteriore (coda), laterale (verso i lati),
mediale (verso la linea mediana o nevrasse), dorsale (verso il dorso), ventrale (verso il ventre), rostrale (verso il naso), caudale
(verso la coda), ipsilatrale (stesso lato), contralaterale (lato opposto), sezione coronale (parallelo alla superficie del viso), sezione
sagittale (parallelo alla superficie della guancia), sezione orizzontale (parallelo al pavimento). Componenti del sistema
nervoso: sistema nervoso centrale o SNC (cervello e midollo spinale) e sistema nervoso periferico o SNP (nervi cranici, nervi
spinali e gangli periferici). Il SNC: e’ rivestito dalle meningi (dura madre, membrana aracnoidea, pia madre). Il SNP: è rivestito
dalle meningi. Ventricoli cerebrali: lo spazio sotto la membrana aracnoidea delle meningi contiene il liquido cerebrospinale o
liquor che scorre entro i ventricoli cerebrali. Liquor e ventricoli cerebrali svolgono la funzione di un materasso ad acqua per il
sistema nervoso centrale. Lo sviluppo del SNC: il tubo neurale primitivo evidenzia tre divisioni principali: proencefalo,
mesencefalo e romboencefalo, ognuna delle quali avvolge specifici ventricoli cerebrali. Proencefalo: è costituito da telencefalo
(avvolge i ventricoli laterali) e diencefalo (avvolge il terzo ventricolo). Il telencefalo: comprende la corteccia cerebrale, il
sistema limbico e i gangli della base. La corteccia cerebrale è suddivisa nei lobi frontali (movimento, piani d’azione e recupero
di tracce mnestiche deboli) come anche nei lobi parietale, temporale e occipitale (percezione e memoria). Il sistema limbico
comprende la corteccia limbica, l’ippocampo e l’amigdala (emozione, motivazione e apprendimento). I gangli della base sono
strutture sottocorticali (fluidità del movimento e transizione tra diversi piani motori). Il diencefalo: comprende il talamo
(distribuisce e regola il flusso d’informazione da e per la corteccia cerebrale) e l’ipotalamo (controlla il sistema endocrino e
modula i comportamenti istintuali specie-specifici). Il mesencefalo: avvolge l’acquedotto cerebrale ed è composto da tetto
(udito, controllo dei riflessi visivi, reazioni agli stimoli in movimento) e tegmento. Il tegmento: è costituito dalla formazione
reticolare (ritmo sonno-veglia, stati della veglia, movimento), la sostanza periacqueduttale (comportamenti specie-specifici,
anestesia) come anche dal nucleo rosso e dalla sostanza nera (movimento). Il romboencefalo: avvolge il quarto ventricolo.e
comprende cervelletto, ponte, e bulbo. Il cervelletto: gioca un ruolo importante nell’integrazione e nella coordinazione dei
movimenti considerando gli aspetti temporali dell’azione e del feed-back ambientale. Il ponte: numerosi nuclei della
formazione reticolare e vie per e dal cervelletto (sonno, regolazione del livello globale di attivazione cerebrale o arousal). Il
bulbo: numerosi nuclei della formazione reticolare (sonno, arousal, regolazione di respirazione, frequenza cardiaca e pressione
sanguigna). Il midollo spinale: la parte esterna del midollo spinale è formato da sostanza bianca: assoni che trasportano
l’informazione verso l’alto (parti caudali del midollo o al cervello) o verso il basso. La porzione centrale, invece, è formata da
sostanza grigia, che contiene i corpi cellulari dei neuroni spinali.
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
39
La localizzazione delle strutture nervose: i termini
dell’anatomia
Termini per la
localizzazione
anatomica nel
sistema nervoso:
anteriore (testa), posteriore
(coda), laterale (verso i lati),
mediale (verso la linea
mediana o nevrasse), dorsale
(verso il dorso), ventrale
(verso il ventre), rostrale
(verso il naso), caudale
(verso la coda), ipsilatrale
(stesso lato), contralaterale
(lato opposto), sezione
coronale (parallelo alla
superficie del viso), sezione
sagittale (parallelo alla
superficie della guancia),
sezione orizzontale
(parallelo al pavimento)
40
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 3.2 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Il sistema nervoso si divide in “centrale” e
“periferico”
Le componenti del
sistema nervoso: sono il
sistema nervoso centrale o SNC
(cervello e midollo spinale) e il
sistema nervoso periferico o
SNP (nervi cranici, nervi spinali
e gangli periferici)
 Il SNC: e’ rivestito dalle
meningi (dura madre, membrana
aracnoidea, pia madre)
 Il SNP: è anch’esso
rivestito dalle meningi
 Ventricoli cerebrali:
lo spazio sotto la membrana
aracnoidea delle meningi
contiene il liquido
cerebrospinale o liquor che
scorre entro i ventricoli
cerebrali. Liquor e ventricoli
cerebrali svolgono la funzione di
un materasso ad acqua per il
sistema nervoso centrale
41
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 3.3 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Lo sviluppo del SNC evidenzia la relazione tra grandi regioni
anatomiche cerebrali e ventricoli che contengono liquor
Il tubo neurale primitivo: evidenzia tre divisioni principali: proencefalo, mesencefalo e romboencefalo,
ognuno dei quali avvolge specifici ventricoli cerebrali
Fig. 3.6 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
42
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Il proencefalo è formato da
telencefalo e diencefalo
Il proencefalo: è costituito
da telencefalo (avvolge i ventricoli
laterali) e diencefalo (avvolge il
terzo ventricolo)
 Il telencefalo: comprende
la corteccia cerebrale, il sistema
limbico e i gangli della base
 La corteccia cerebrale:
è suddivisa nei lobi frontali
(movimento, piani d’azione e
recupero di tracce mnestiche
deboli) come anche nei lobi
parietale, temporale e occipitale
(percezione e memoria)
 Il sistema limbico:
comprende la corteccia limbica,
l’ippocampo e l’amigdala
(emozione, motivazione e
apprendimento)
Fig. 3.11 di
Carlson,
Psicologia
fisiologica, Piccin,
2003
43
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Il diencefalo e’ formato da talamo e ipotalamo
Il diencefalo: comprende
il talamo e l’ipotalamo
Il talamo: distribuisce e
regola la maggior parte del flusso
d’informazione da e alla
corteccia. E’ diviso da parecchi
nuclei. I nuclei sensoriali
proiettano in corteccia segnali
sensoriali dalla periferia, i nuclei
motori segnali motori provenienti
da cervelletto, gangli della base e
aree cerebrali motorie. Altri
nuclei (reticolari) proiettano
diffusamente a tutta la corteccia e
sono implicati nei ritmi sonnoveglia e nella vigilanza.
 L’ipotalamo: regola il
sistema nervoso autonomo e
diverse funzioni vegetative.
Controlla il sistema endocrino
mediante la regolazione
dell’ipofisi e modula i
comportamenti istintuali speciespecifici
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
44
Fig. 3.16 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
I gangli della base (telencefalo) svolgono funzioni cognitivomotorie in cooperazione con la corteccia frontale
 I gangli della base:
sono strutture sottocorticali. Si
distinguono il nucleo caudato, il
globo pallido e il putamen
 Funzione: in stretta
cooperazione con regioni frontali
corticali sono responsabili della
fluidità del movimento e della
transizione tra diversi piani
motori
La malattia di
Parkinson: è causata dalla
degenerazione di alcuni neuroni
localizzati nel mesencefalo che
inviano i loro assoni al nucleo
caudato e al putamen. I sinotmi
sono debolezza, tremore, rigidità
degli arti, disturbi dell’equilibrio,
difficoltà ad iniziare il
movimento, lentezza del
movimento
45
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 3.14 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Il mesencefalo è formato da tetto e tegmento
Il mesencefalo:
avvolge l’acquedotto
cerebrale ed è composto da
tetto (parte dorsale) e
tegmento (parte ventrale)
Tetto: comprende i
collicoli superiori e
inferiori. I collicoli
superiori svolgono funzioni
di integrazione visuomotoria per attività
automatiche. I collicoli
inferiori svolgono simili
funzioni di integrazione
audio-motoria. Tali funzioni
includono il controllo dei
riflessi audio-visivi e
reazioni automatiche agli
stimoli in movimento
46
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 3.17 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Strutture e funzioni del
tegmento
 Il tegmento: è costituito da
formazione reticolare, sostanza grigia
periacqueduttale, nucleo rosso e sostanza nera
 formazione reticolare: estesa rete
di tessuto neurale localizzato nelle regioni
centrali del tronco dell’encefalo, dal bulbo al
diencefalo. E’ implicata nel ritmo sonnoveglia, negli stati della veglia, nel movimento
 La
sostanza grigia
periacqueduttale: la regione del
mesencefalo che circonda l’acquedotto
cerebrale. Contiene i circuiti neurali coinvolti
nei comportamenti specie-specifici e in
fenomeni di anestesia endogena.
 Nucleo rosso: è un grande nucleo del
mesencefalo. Riceve afferenze dal cervelletto
e della corteccia motoria (movimento). Invia
fibre nervose ai motoneuroni del midollo
spinale
 Sostanza nera: regione nerastra che
contiene neuroni connessi con i gangli della
base (caudato e putamen)
47
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 3.17 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Il romboencefalo è formato da cervelletto, ponte e
bulbo
Il romboencefalo:
avvolge il quarto ventricolo.e
comprende cervelletto, ponte,
e bulbo
Fig. 1.29 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson,
1998
 Il cervelletto:
contiene due emisferi
cerebellari coperti dalla
corteccia cerebellare. Si
riconoscono i lobi anteriore,
posteriore , il lobo
flocculonodulare e il verme
 Nuclei profondi:
sono localizzati all’interno
degli emisferi cerebellari.
Ricevono fibre dalla
corteccia cerebellare e
inviano fibre al ponte. gioca
un ruolo importante
nell’integrazione e nella
coordinazione dei movimenti.
Elabora aspetti temporali
dell’azione e del feed-back
ambientale
48
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Struttura e funzioni
di ponte e bulbo
Il ponte: è rostrale al
bulbo, caudale al mesencefalo
e ventrale al cervelletto.
Contiene numerosi nuclei
della formazione reticolare e
vie per e dal cervelletto. Invia
anche fibre alla corteccia
cerebrale
Funzioni del ponte:
sonno, regolazione del livello
globale di attivazione
cerebrale o arousal
 Il bulbo: è la porzione
più caudale del cervello, che
confina con il midollo spinale.
Contiene numerosi nuclei
della formazione reticolare
Funzioni del bulbo:
sonno, arousal, regolazione di
respirazione, frequenza
cardiaca e pressione
sanguigna
49
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 3.17 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Il midollo spinale

Colonna vertebrale: protegge
il midollo spinale. E’ composta da 24
singole vertebre poste nella regione
cervicale (collo), toracica, lombare
(fondoschiena) e sacrale coccigea
La parte esterna del
midollo spinale: consiste di
sostanza bianca, vale a dire le fibre
assonali ricoperte di mielina che
trasportano l’informazione verso l’alto
(parti caudali del midollo o al cervello)
o verso il basso
 La porzione centrale del
midollo spinale: consiste di
sostanza grigia, vale a dire i corpi
cellulari dei neuroni spinali
 Le meningi: sostanza bianca e
sostanza grigia sono avvolte dalle
meningi, analogamente a quanto accade
nel cervello
50
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 3.19 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Il sistema nervoso periferico (SNP)
Nervi spinali e cranici: spediscono fibre sensitive nel sistema nervoso centrale e fibre motorie fuori da esso. I nervi spinali sono formati dall’unione delle radici
dorsali del midollo spinale, che contengono i corpi cellulari degli assoni entranti (afferenze sensoriali), con le radici ventrali, che contengono gli assoni uscenti
(efferenze motorie). Il sistema nervoso autonomo: è un sistema efferente che regola, fuori dal controllo della volontà, il funzionamento di muscoli cardiaci e lisci
(vasi sanguinei, peli, occhi, cuore, bronchi, s. digerente, vescica, genitali, etc.) come anche di ghiandole endocrine (midollare surrenale) ed esocrine (salivari, lacrimali
e sudoripare). Esso regola le variazioni termiche, cardiovascolari, bronchiali, metaboliche ed endocrine che accompagnano gli stati emozionali (ansia, paura, rabbia,
stupore, amore ed eccitazione sessuale, etc.) e adattano l’organismo ai contesti di esplorazione, interazione sociale, concentrazione, sforzo fisico, dolore, freddo/caldo,
attacco, difesa, fuga, riposo, riproduzione etc. Regolatori del sistema nervoso autonomo: il sistema nervoso autonomo agisce sia in via “riflessa” dopo stimoli
adeguati (es. costrizione della pupilla alla luce) sia su comandi di centri integratori troncoencefalici, ipotalamici, limbici e neocorticali che sono responsabili del
comportamento finalizzato e della regolazione della temperatura, della sete, della fame, della minzione, del respiro, delle funzioni cardiorespiratorie e della
riproduzione. Struttura del sistema nervoso autonomo: si compone di una divisione simpatica e una divisione parasimpatica che hanno effetti tipicamente
contrapposti sugli organi innervati. Si compone, inoltre, di un sistema mesenterico per la regolazione dei muscoli lisci del tubo digerente. Le divisioni simpatica e
parasimpatica sono formate da due fibre effettrici in serie, una fibra pre-gangliare colinergica nel sistema nervoso centrale (midollo, troncoencefalo) e una fibra postgangliare colinergica o noradrenergica nel sistema nervoso periferico. Le fibre simpatiche: le fibre pre-gangliari colinergiche originano nel midollo toracico e
lombare e si connettono a fibre post-gangliari colinergiche (solo ghiandole sudoripare e muscoli lisci dei vasi dei muscoli scheletrici) o noradrenergiche, localizzate nei
gangli paravertebrali o nei plessi celiaco e mesenterico. La midollare surrenale è un ganglio simpatico specializzato che riversa nel circolo adrenalina (80%) e
noradrenalina con effetti generalizzati. Le fibre parasimpatiche: le fibre pre-gangliari colinergiche originano nei nuclei dei nervi cranici tronoencefalici (III
oculomotore, VII facciale, IX glossofaringeo, X vago) o nel midollo sacrale e si connettono a fibre post-gangliari colinergiche localizzate in gangli vicini o dentro
l’organo innervato. Funzioni del simpatico: induce l’ammiccamento e l’allargamento della pupilla, l’incremento della frequenza cardiaca e della pressione sanguinea,
la broncodilatazione, il riempimento della vescica, l’eiaculazione, il blocco della digestione e la mobilitazione di riserve energetiche in situazioni
stressanti/emozionanti di interazione sociale, concentrazione, sforzo fisico, freddo, dolore, attacco, difesa, fuga e riproduzione. Funzioni del parasimpatico opposte a
quelle simpatiche: induce la costrizione della pupilla, la riduzione della frequenza cardiaca e della pressione sanguinea, la broncocostrizione, lo svuotamento della
vescica, l’erezione, lo svolgimento della digestione e il deposito di riserve energetiche in situazioni di riposo, recupero e riproduzione. Coordinamento simpaticoparasimpatico (un esempio): il riempimento della vescica si basa sul rilasciamento del rivestimento muscolare e sulla contrazione dello sfintere interno (simpatico),
mentre lo svuotamento della vescica si basa sulla contrazione del rivestimento muscolare e sul rilascio dello sfintere interno (parasimpatico) ed esterno (volontà su
muscolo scheletrico). Come eccezione, vi è un’esclusiva innervazione simpatica per ghiandole sudoripare, muscolatura liscia dei vasi sanguinei, muscoli piloerettori,
cellule epatiche (mobilizzazione di glucosio: gluconeogenesi e gliconeogenesi), cellule adipose (mobilizzazione di grassi: lipolisi) e renali (secrezione di renina per il
riassorbimento di acqua e sodio). La trasmissione nervosa autonoma: la fibra pre-gangliare simpatica e parasimpatica riversa acetilcolina sui recettori nicotinici
post-sinaptici, collegati a canali ionici (Na+, K+) analogamente ai recettori colinergici della giunzione neuromuscolare. La fibra post-gangliare riversa sull’organo
bersaglio acetilcolina (recettori muscarinici simpatici e parasimpatici) o noradrenalina (recettori noradrenergici simpatici alfa e beta). I recettori post-gangliari sono
associati ad una proteina di membrana (G) che amplifica gli effetti fisiologici del neurotrasmettitore. I recettori colinergici muscarinici: attivano tramite la proteina
G l’enzima fosfolipasi C, producendo secondi messaggeri (IP3 e DIAG) che mediano gli effetti fisiologici. Alternativamente, la proteina G attiva direttamente canali
ionici di membrana (effetto iperpolarizzante dell’apertura del canale K+ sulle cellule del nodo senoatriale del cuore). I recettori (simpatici) noradrenergici: sono 4
(agiscono tramite proteina G). I recettori alfa 1 attivano l’enzima fosfolipasi C producendo secondi messaggeri (IP3 e DIAG) che mediano la contrazione dei muscoli
lisci di vasi cutanei e della regione splancnica, di sfinteri gastrointestinali/vescicali, e dell’iride. I recettori beta attivano l’enzima adenilciclasi producendo secondi
messaggeri (AMP ciclico) che mediano la contrazione dei muscoli cardiaci (beta 1) e il rilasciamento di muscoli lisci di vasi del muscolo scheletrico, di bronchioli e di
pareti gastrointestinali/vescicali (beta 2). I recettori alfa 2 inibiscono l’adenilciclasi riducendo i livelli di AMP ciclico con effetti di rilasciamento della parete
gastrointestinale.
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
51
Il sistema nervoso periferico (SNP): i nervi spinali
Nervi spinali e cranici:
permettono la comunicazione
in ingresso (informazione
afferente-sensitiva) e in uscita
(informazione efferenteeffettrice) tra cervello/midollo
spinale e il resto del corpo
(muscoli, sensori, ghiandole)
Nervi spinali: spediscono
fibre sensitive nel sistema
nervoso centrale e fibre
motorie fuori da esso. I nervi
spinali sono formati
dall’unione delle radici dorsali
del midollo spinale, che
contengono i corpi cellulari
degli assoni entranti
(afferenze sensoriali), con le
radici ventrali, che
contengono gli assoni uscenti
(efferenze motorie)
52
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 3.20 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Il SNP: i
nervi cranici
Nervi cranici: 12 paia di nervi
sono connessi alla superficie
ventrale del cervello. La
maggior parte di essi svolge
funzioni sensoriali e motorie per
la regione della testa e del collo.
Uno di essi (n. vago) regola le
funzioni degli organi della
cavità toracica e addominale
Informazioni sensoriali: i
nervi cranici ricevono
Informazioni somatosensoriali
dalla testa e dal collo,
informazioni gustative dalla
lingua, informazioni uditive e
vestibolari (relative
all’equilibrio) dalle orecchie,
informazioni visive dagli occhi
e informazioni olfattive dal naso
53
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 3.21 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Generalità sul sistema nervoso autonomo
 Il
sistema nervoso
autonomo è un sistema efferente
che regola, fuori dal controllo della
volontà, il funzionamento di muscoli
cardiaci e lisci (vasi sanguinei, peli,
occhi, cuore, bronchi, s. digerente,
vescica, genitali, etc.) come anche di
ghiandole endocrine (midollare
surrenale) ed esocrine (salivari,
lacrimali e sudoripare)
Variabili regolate: esso
regola le variazioni termiche,
cardiovascolari, bronchiali,
metaboliche ed endocrine che
accompagnano gli stati emozionali
(ansia, paura, rabbia, stupore, amore
ed eccitazione sessuale, etc.) e
adattano l’organismo ai contesti di
esplorazione, interazione sociale,
concentrazione, sforzo fisico, dolore,
freddo/caldo, attacco, difesa, fuga,
riposo, riproduzione etc.
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
54
Fig. 1.3 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES,
Chi comanda il sistema nervoso autonomo? I centri
autonomici superiori
 Regolatori
del
sistema nervoso
autonomo: il sistema
nervoso autonomo agisce sia
in via “riflessa” dopo stimoli
adeguati (es. costrizione della
pupilla alla luce) sia su
comandi di centri integratori
troncoencefalici, ipotalamici,
limbici e neocorticali che sono
responsabili del
comportamento finalizzato e
della regolazione della
temperatura, della sete, della
fame, della minzione, del
respiro, delle funzioni
cardiorespiratorie e della
riproduzione
55
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 2-5 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998
Il sistema nervoso autonomo è formato dal s.
simpatica, dal s. parasimpatico e dal s. mesenterico
Simpatico e
parasimpatico: si compone

di una divisione simpatica e una
divisione parasimpatica che
hanno effetti tipicamente
contrapposti sugli organi
innervati. Si compone, inoltre, di
un sistema mesenterico per la
regolazione dei muscoli lisci del
tubo digerente
 Fibre gangliari: le
divisioni simpatica e
parasimpatica sono formate da
due fibre effettrici in serie, una
fibra pre-gangliare colinergica
nel sistema nervoso centrale
(midollo, troncoencefalo) e una
fibra post-gangliare colinergica o
noradrenergica nel sistema
nervoso periferico
Fig. 10.2 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003
56
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 10.6 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003
Origine e bersagli del sistema nervoso autonomo
Le fibre simpatiche: le fibre pregangliari colinergiche originano nel
midollo toracico e lombare e si
connettono a fibre post-gangliari
colinergiche (solo ghiandole sudoripare e
muscoli lisci dei vasi dei muscoli
scheletrici) o noradrenergiche, localizzate
nei gangli paravertebrali o nei plessi
celiaco e mesenterico. La midollare
surrenale è un ganglio simpatico
specializzato che riversa nel circolo
adrenalina (80%) e noradrenalina con
effetti generalizzati
Le fibre parasimpatiche: le
fibre pre-gangliari colinergiche originano
nei nuclei dei nervi cranici
troncoencefalici (III oculomotore, VII
facciale, IX glossofaringeo, X vago) o nel
midollo sacrale e si connettono a fibre
post-gangliari colinergiche localizzate in
gangli vicini o dentro l’organo innervato
57
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 1.12 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson,
Coordinamento del simpatico e del parasimpatico
Funzioni del simpatico: induce l’ammiccamento e l’allargamento della pupilla, l’incremento della
frequenza cardiaca e della pressione sanguinea, la broncodilatazione, il riempimento della vescica,
l’eiaculazione, il blocco della digestione e la mobilitazione di riserve energetiche in situazioni
stressanti/emozionanti di interazione sociale, concentrazione, sforzo fisico, freddo, dolore, attacco, difesa, fuga
e riproduzione
Funzioni del parasimpatico (opposte a quelle simpatiche): induce la costrizione della
pupilla, la riduzione della frequenza cardiaca e della pressione sanguinea, la broncocostrizione, lo svuotamento
della vescica, l’erezione, lo svolgimento della digestione e il deposito di riserve energetiche in situazioni di
riposo, recupero e riproduzione
Un esempio di coordinamento: il riempimento della vescica si basa sul rilasciamento del
rivestimento muscolare e sulla contrazione dello sfintere interno (simpatico), mentre lo svuotamento della
vescica si basa sulla contrazione del rivestimento muscolare e sul rilascio dello sfintere interno (parasimpatico)
ed esterno (volontà su muscolo scheletrico)
Eccezione al coordinamento: vi è un’esclusiva innervazione simpatica per ghiandole sudoripare,
muscolatura liscia dei vasi sanguinei, muscoli piloerettori, cellule epatiche (mobilizzazione di glucosio:
gluconeogenesi e gliconeogenesi), cellule adipose (mobilizzazione di grassi: lipolisi) e renali (secrezione di
renina per il riassorbimento di acqua e sodio)
58
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
La trasmissione nervosa autonomica
 La fibra pre-gangliare
simpatica e parasimpatica
riversa acetilcolina sui recettori
nicotinici post-sinaptici,
collegati a canali ionici (Na+,
K+) analogamente ai recettori
colinergici della giunzione
neuromuscolare
La fibra postgangliare riversa sull’organo
bersaglio acetilcolina (recettori
muscarinici simpatici e
parasimpatici) o noradrenalina
(recettori noradrenergici
simpatici alfa e beta)
 La proteina G: i recettori
post-gangliari sono associati ad
una proteina di membrana (G)
che amplifica gli effetti
fisiologici del
neurotrasmettitore
59
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 2-1 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998
La trasmissione colinergica
I recettori colinergici muscarinici:
attivano tramite la proteina G l’enzima fosfolipasi C,
producendo secondi messaggeri (IP3 e DIAG) che mediano gli effetti fisiologici. Alternativamente, la proteina
G attiva direttamente canali ionici di membrana (effetto iperpolarizzante dell’apertura del canale K+ sulle
cellule del nodo senoatriale del cuore). Gli effetti dei recettori muscarinici sono molto piu’ amplificati e
generalizzati rispetto a quelli della trasmissione colinergica basata sui recettori nicotinici (collegati direttamente
a specifici canali per K+ e Na+)
60
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Tabella. 10.1 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003
La trasmissione noradrenergica (simpatico postgangliare)
I recettori (simpatici) noradrenergici sono 4 (agiscono tramite proteina G). I recettori alfa 1
attivano l’enzima fosfolipasi C producendo secondi messaggeri (IP3 e DIAG) che mediano la contrazione dei
muscoli lisci di vasi cutanei e della regione splancnica, di sfinteri gastrointestinali/vescicali, e dell’iride. I
recettori beta attivano l’enzima adenilciclasi producendo secondi messaggeri (AMP ciclico) che mediano la
contrazione dei muscoli cardiaci (beta 1) e il rilasciamento di muscoli lisci di vasi del muscolo scheletrico, di
bronchioli e di pareti gastrointestinali/vescicali (beta 2). I recettori alfa 2 inibiscono l’adenilciclasi riducendo i
livelli di AMP ciclico con effetti di rilasciamento della parete gastrointestinale.
61
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 1.13 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson,
Riepilogo dei recettori del sistema nervoso autonomo
62
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Tabella 2-3 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES,
AUTOVALUTAZIONE
IL SISTEMA NERVOSO AUTONOMO
Regolatori del sistema nervoso autonomo
Struttura del sistema nervoso autonomo
Origine e bersagli delle fibre simpatiche
Origine e bersagli delle fibre parasimpatiche
Funzioni del simpatico parasimpatico
La trasmissione nervosa autonoma: tipi di recettori colinergici e noradrenergici e ruolo della proteina G
63
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Modulo di Neuroscienze cognitive
3. Il sistema nervoso di
relazione
Prof. Claudio Babiloni
Dipartimento di Fisiologia e Farmacologia "V. Erspamer"
Università di Roma "La Sapienza"
P.le A. Moro 5, 00185, Roma
64
Il sistema nervoso di relazione: i sistemi sensoriali
Generalità: i sistemi sensitivi transducono gli stimoli ambientali e interni al corpo in potenziali d’azione che trasmessi
al cervello danno luogo alle sensazioni soggettive di intensità, evoluzione temporale, spazialità e qualità o modalità dello
stimolo. Le modalità sono: visiva, uditiva, gustativa, olfattiva, dell’equilibrio o vestibolare e somatosensoriale (tatto,
stiramento e tensione muscolare, posizione degli arti, calore/freddo, dolore, prurito). I recettori: struttura: in alcuni
casi, il recettore e’ l’albero dendridico o una parte modificata del primo neurone sensitivo (es. i recettori del tatto e
dell’olfatto). In altri casi, esso e’ una cellula specializzata in contatto sinaptico con il suddetto neurone (fotorecettori,
cellule ciliate del sistema dell’udito e dell’equilibrio, cellule gustative). Funzione recettoriale: i recettori trasducono
l’energia dello stimolo in una variazione locale e graduale del potenziale di membrana (potenziale generatore o
recettoriale), a seguito dell’apertura di canali ionici (Na+, K+, Ca++). Tipi recettoriali: rispetto all’origine degli stimoli:
esterocettori per gli stimoli ambientali ed entero-cettori per gli stimoli all’interno del corpo. Rispetto al tipo di energia
transdotta: meccanorecettori (tatto, lunghezza/tensione muscolare, posizione delle articolazioni, suoni, rotazione e
accellerazione della testa), termocettori (temperatura ambiente), nocicettori (stimoli meccanici, termici e chimici
dannosi), fotocettori (luce), chemocettori (stimoli olfattivi e gustativi, concentrazione extracellulare di ioni e molecole).
La codificazione dello stimolo: Se il potenziale di membrana del primo neurone sensitivo supera una certa soglia di
depolarizzazione, si innesca il potenziale di azione lungo il suo assone. Modalità: ogni modalità o sub-modalità
sensoriale (es. modalità somatosensoriale, sub-modalità tattile, termica, dolorifica etc.) è caratterizzata da una selettiva
catena (codice della linea) di recettore-neuroni sensitivi. Il primo neurone sensitivo entra nel sistema nervoso centrale.
Le vie sensitive si proiettano nell’emisfero contra-laterale. Aspetti spaziali: il recettore risponde solo se lo stimolo cade
sul suo campo recettivo. La localizzazione dello stimolo si basa su mappe recettoriali nei nuclei neuronali sensitivi e
nella corteccia cerebrale (rappresentazione retinotopica e somatotopica). La localizzazione spaziale dei suoni e’
ricostruita in base al ritardo con cui un suono arriva all’orecchio sinistro e destro, tenendo conto della posizione
dinamica della testa. L’inibizione laterale dei neuroni sensitivi tramite inter-neuroni inibitori aumenta il dettaglio spaziale
dello stimolo. Intensità: Soglia sensitiva. Codificazione in funzione della frequenza dei potenziali di azione del primo
neurone sensitivo (codice in frequenza) e del numero di neuroni sensitivi coinvolti (codice di popolazione). Evoluzione
temporale: i recettori a rapido adattamento (smettono di attivarsi per stimoli continui) codificano l’inizio, la fine e le
variazioni rapide dell’intensità dello stimolo. I recettori a lento adattamento codificano la durata dello stimolo.
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
65
I sistemi sensitivi: specifiche modalità dello
stimolo inducono specifiche sensazioni
Generalità: i sistemi sensitivi
trasducono gli stimoli ambientali e
interni al corpo in potenziali
d’azione. Le illusioni ottiche
mostrano che il cervello rappresenta
e interpreta gli stimoli esterni più
che registrarli passivamente
 Sensazioni: i potenziali d’azione
trasmessi al cervello danno luogo
alle sensazioni soggettive di
intensità, evoluzione temporale,
spazialità e qualità o modalità dello
stimolo
Modalità dello stimolo: visiva,
uditiva, gustativa, olfattiva,
dell’equilibrio o vestibolare e
somatosensoriale (tatto, stiramento e
tensione muscolare, posizione degli
arti, calore/freddo, dolore, prurito)
66
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 9.1 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003
I
recettori:
struttura
e
funzione
Struttura: in alcuni casi, il
recettore e’ l’albero dendritico o
una parte modificata del primo
neurone sensitivo (es. i recettori
del tatto e dell’olfatto). In altri
casi, esso e’ una cellula
specializzata (fotorecettori,
cellule ciliate del sistema
dell’udito e dell’equilibrio,
cellule gustative) in contatto
sinaptico con il primo neurone
sensitivo
Funzione: i recettori
trasducono l’energia dello
stimolo in una variazione locale
e graduale del potenziale di
membrana (potenziale
generatore o recettoriale), a
seguito dell’apertura di canali
ionici (Na+, K+, Ca++)
67
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 9.2 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES,
Recettori specifici per ogni modalità
sensoriale
Tipi recettoriali: si definiscono
esterocettori per gli stimoli
ambientali ed entero-cettori per
gli stimoli all’interno del corpo.
Rispetto al tipo di energia
trasdotta: meccanorecettori (tatto,
lunghezza/tensione muscolare,
posizione delle articolazioni,
suoni, rotazione e accelerazione
della testa), termocettori
(temperatura ambiente),
nocicettori (stimoli meccanici,
termici e chimici dannosi),
fotocettori (luce), chemocettori
(stimoli olfattivi e gustativi,
concentrazione extracellulare di
ioni e molecole)
68
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Tab. 3.2 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998
La codificazione dello stimolo avviene mediante i
potenziali d’azione, il “codice Morse” dei neuroni
La codificazione dello
stimolo: se il potenziale di
membrana del primo
neurone sensitivo
(potenziale recettoriale o
generatore ) supera una
certa soglia di
depolarizzazione, si innesca
il potenziale di azione lungo
il suo assone, la linea del
“codice Morse” dei neuroni
Stimoli sotto-soglia: se il
potenziale generatore o
recettoriale non supera la
soglia per il potenziale
d’azione, l’informazione
sullo stimolo non
raggiungerà il cervello e
l’informazione è persa
69
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 3.4 di Costanzo, Fisiologia umana, EdiSES, 1998
Codificazione della
modalità sensoriale
Linee “sensitive”: ogni modalità o
sub-modalità sensoriale (es. modalità
somatosensoriale, sub-modalità tattile,
termica, dolorifica etc.) è caratterizzata
da una selettiva catena (codice della
“linea”) di recettore-neuroni sensitivi
 Struttura generale delle “linee”
sensitive: il primo neurone sensitivo
entra nel sistema nervoso centrale. I
successivi si proiettano nell’emisfero
contra-laterale. L’informazione di
“linee” diverse rimane separata in modo
tale che il segnale trasmesso da una
linea venga attribuito ad una specifica
classe di stimoli (modalità o submodalità). La figura in basso mostra
due “linee” sensitive separate (submodalità somatosensoriali)
70
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 3-10 di Costanzo, Fisiologia umana, EdiSES,
Codificazione dello spazio: il campo recettivo del
neurone
Campo recettivo
semplice: il recettore o il
neurone sensitivo
risponde solo se lo
stimolo cade sul suo
campo recettivo, che
delimita una porzione di
spazio del campo visivo
o del corpo (soma)
71
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 3.5 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998
Le mappe recettoriali nei nuclei e nelle
aree cerebrali
Rappresentazione retinotopica e
somatotopica: la localizzazione dello
stimolo visivo e somatosensoriale si
basa su mappe recettoriali nei nuclei
neuronali sensitivi e nella corteccia
cerebrale. Ognuno di questi neuroni
ha un suo campo recettivo ordinato
spazialmente rispetto agli altri. La
rappresentazione somatotopica
disegna un “omuncolo” (vedi figura)
Rappresentazione spaziale dei
suoni: la localizzazione dei suoni e’
calcolata in base al ritardo con cui un
suono arriva all’orecchio sinistro e
destro, tenendo conto della posizione
dinamica della testa
72
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 3-11 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998
L’inibizione laterale mette in risalto i “confini”
della stimolazione
Campi recettivi
complessi: un campo
recettivo complesso
ha parti eccitatorie e
inibitorie a seguito
dell’azione di interneuroni inibitori
L’inibizione
laterale: si attua sui
neuroni sensitivi
tramite inter-neuroni
inibitori per
aumentare il
dettaglio spaziale
dello stimolo
73
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 3-6 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998
L’intensità dello stimolo dipende dalla frequenza dei
potenziali d’azione e dal numero di recettori attivati
Intensità: la soglia
sensitiva e’ il livello
di intensità dello
stimolo che da luogo a
sensazioni in almeno
il 50% dei casi
 Codificazione
dell’intensità: in
funzione della
frequenza dei
potenziali di azione
del primo neurone
sensitivo (codice in
frequenza) e del
numero di neuroni
sensitivi coinvolti
(codice di
popolazione)
74
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 9.7 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2004
La temporizzazione dello stimolo è codificata da
recettori a lento e rapido adattamento
Evoluzione
temporale: i
recettori a rapido
adattamento
(smettono di
attivarsi per
stimoli continui)
codificano
l’inizio, la fine e
le variazioni
rapide
dell’intensità
dello stimolo. I
recettori a lento
adattamento
codificano la
durata dello
stimolo
75
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 9.8 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2004
Il sistema nervoso di relazione: il sistema
motorio somatico
Generalità: la postura e il movimento dipendono dall’attività di motoneuroni spinali o del tronco indotta in via riflessa da stimoli e/o indotta da comandi
corticospinali diretti (vie piramidali, azione volontaria) o mediati da strutture sottocorticali (vie extrapiramidali). I movimenti volontari richiedono
l’integrazione di intenzione, pianificazione, esecuzione e feed-back. I riflessi spinali e la deambulazione. Un motoneurone spinale alfa controlla fibre
muscolari scheletriche (unità motoria) la cui contrazione muove le articolazioni o la cui tensione isometrica supporta la postura. Un motoneurone spinale
gamma regola la sensibilità del fuso neuromuscolare, che registra la lunghezza del muscolo scheletrico. Il riflesso monosinaptico di stiramento o
miotatico si oppone all’allungamento muscolare segnalato dal fuso neuromuscolare (“anti-disarticolazione”). Il riflesso disinaptico miotatico inverso si
oppone alle eccessive tensioni muscolari segnalate da recettori articolari (“anti-strappo”). Il riflesso polisinaptico noci-cettivo flessorio allontana dalla
causa del dolore. Il midollo spinale contiene i generatori della deambulazione. Il controllo motorio del tronco (postura e movimenti automatici). Le
vie extra-piramidali comprendono: la via rubrospinale parte dal nucleo rosso e attiva i motoneuroni del midollo laterale che eccitano i mucoli flessori e
inibiscono gli estensori specialmente di mani e braccia. La via vestibolospinale laterale parte da nuclei vestibolari e attiva prevalentemente motoneuroni
del tronco e del midollo ipsilaterale che eccitano i mucoli estensori e inibiscono i flessori (posizione della testa, stazione eretta, postura). La via
tettospinale parte dai nuclei collicolari e attiva prevalentemente motoneuroni del tronco che eccitano i mucoli della nuca e degli occhi (posizione di testa
e occhi rispetto a stimoli esterni). La via reticolospinale pontina parte da nuclei del ponte e attiva prevalentemente motoneuroni del midollo ventrale che
eccitano muscoli estensori (stazione eretta, postura). La via reticolospinale bulbare parte da nuclei del bulbo e attiva prevalentemente inter-neuroni
inibitori del midollo ventrale che inibiscono i motoneuroni dei muscoli estensori (stazione eretta, postura). Rigidità da decerebrazione. Movimenti
automatici (deglutizione, voltata, alzata). Il controllo motorio corticale. Le vie piramidali partono dalle aree corticali sensorimotorie e controllano i
movimenti volontari/finalizzati direttamente tramite i motoneuroni periferici o modulando l’attività delle strutture extra-piramidali. Rappresentazione
motoro-topica dei movimenti/muscoli in corteccia motoria. I centri sottocorticali motori di servo-assistrenza. Cervelletto e Nuclei della base ricevono
input dalla corteccia ed elaborano output che influenzano l’attività corticale (via talamo) e quella motoria del tronco. Il Cervelletto. Riceve afferenze
corticali via nuclei pontini e invia efferenze dai suoi nuclei profondi. La regione vestibolo-cerebellare (flocculonodulare) riceve dai recettori/nuclei
vestibolari e tramite le vie extrapiramidali controlla muscoli assiali e oculomotori per mantenere la postura/equilibrio e per inseguire stimoli (movimenti
di testa/occhi). La regione spinocerebellare (vermiana-intermedia) riceve afferenze vestibolari/somatosensoriali spinocerebellari e controlla tramite vie
extrapiramidali la sinergia muscolare prossimale-distale per l’esecuzione di movimenti. La regione cerebro-cerebellare (laterale) riceve afferenze
corticali tramite i nuclei pontini e contribuisce (via corteccia) alla pianificazione-temporizzazione e alla previsione degli effetti del movimento (muscoli
distali). I Nuclei della base. Non ricevono afferenze midollari. La via “diretta” Corteccia-Striato-Globo pallido interno/Sostanza nigra-Talamo-Corteccia
e’ eccitatoria. La via “indiretta” Corteccia-Striato-Globo pallido esterno/nucleo Subtalamico-Sostanza nigra-Talamo-Corteccia è inibitoria. Il
bilanciamento delle due vie pianifica e controlla il comportamento dipendente da motivazioni e passati incentivi come anche rende fluido e selettivo il
movimento. Traumi/patologie extra-piramidali sbilanciano le due vie causando ipocinesia (apatia) o ipercinesia (tremori e movimenti involontari).
76
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Generalità sui sistemi
motori
 Vie piramidali ed extrapiramidali: il
movimento dipende dall’attività di motoneuroni
spinali o del tronco indotta in via riflessa da
stimoli e/o indotta da comandi corticospinali
diretti (vie piramidali, azione volontaria) o
mediati da strutture sottocorticali (vie
extrapiramidali).
Sistemi laterale e ventomdiale: la
corteccia cerebrale controlla i movimenti
volontari (muscoli distali) tramite la via laterale
discendente del midollo (via piramidale e via
rubro-spinale), mentre il troncoencefalo
controlla la postura, l’equilibrio, i movimenti
automatici e la deambulazione tramite la via
ventromediale discendente del midollo (vie
vestibolo-, tetto- e reticolo-spinali)
 I movimenti volontari: richiedono
l’integrazione di processi di intenzione,
pianificazione, esecuzione e feed-back
77
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 8.20 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003
I motoneuroni (midollo spinale o tronco encefalico)
inviano comandi alle fibre muscolari intrafusali ed
extrafusali
 Il motoneurone alfa:
un motoneurone alfa
(midollo spinale o tronco
encefalico) innerva un
gruppo di fibre muscolari
scheletriche (unità motoria).
La contrazione muscolare
isotonica muove le
articolazioni, la tensione
isometrica supporta la
postura
 Il motoneurone
gamma: regola la
sensibilità del fuso
neuromuscolare, che registra
la lunghezza del muscolo
scheletrico
Fig. 1.23 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson,
1998
78
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 1.24 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson,
I riflessi spinali miotatici: movimenti involontari dovuti ad
associazioni stimolo-risposta sono la base dei movimenti volontari
 Il riflesso
da stiramento
(miotatico): lo stiramento
muscolare eccita il fuso
neuromuscolare che attiva i
motoneuroni alfa del muscolo stirato.
E’ un riflesso monosinaptico “antidisarticolazione” che oppone una
resistenza allo stiramento muscolare.
Un esempio e’ la flessione del
ginocchio indotta dal colpo al tendine
del ginocchio
 Il riflesso tendineo
(miotatico inverso): la
Fig. 3-30 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998
contrazione muscolare eccita i
recettori tendinei che attivano un
interneurone che inibisce i
motoneuroni alfa del muscolo
contratto. E’ un riflesso disinaptico
“anti-strappo” che si oppone alla
contrazione muscolare eccessiva
79
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 3-31 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998
I riflessi nocicettivi: movimenti involontari di allontanamento che
usano le basi neurali dei movimenti di deambulazione
Il riflesso noci-cettivo
flessorio: lo stimolo dolorifico
eccita i nocicettori che attivano
interneuroni eccitatori e inibitori. Gli
interneuroni eccitano i motoneuroni
dei muscoli flessori (ritrazione)
dell’arto dolente
 Il riflesso noci-cettivo
estensorio crociato: i suddetti
interneuroni eccitano anche i
motoneuroni dei muscoli estensori
dell’altro arto (allontanamento). E’ un
riflesso polisinaptico che allontana
l’arto dallo stimolo dolorifico
La deambulazione: l’ulteriore
sviluppo delle suddette connessioni
spinali per la flessione di un ginocchio
e l’estensione dell’altro costituisce un
generatore spinale di movimenti di
deambulazione
80
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 8.19 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003
Il controllo motorio del tronco per i movimenti automatici
(respirazione, deglutizione, voltata, alzata): le vie extra-piramidali
La via rubrospinale parte dal nucleo rosso
e attiva i motoneuroni del midollo laterale che
eccitano i muscoli flessori e inibiscono gli estensori
specialmente di mani e braccia
La via vestibolospinale laterale parte
da nuclei vestibolari e attiva prevalentemente
motoneuroni del tronco e del midollo ipsilaterale
che eccitano i muscoli estensori e inibiscono i
flessori (posizione della testa, stazione eretta,
postura).
La via tettospinale parte dai nuclei
collicolari e attiva prevalentemente motoneuroni
del tronco che eccitano i muscoli della nuca e degli
occhi (posizione di testa e occhi rispetto a stimoli
esterni)
 La via reticolospinale pontina parte da
nuclei del ponte e attiva prevalentemente
motoneuroni del midollo ventrale che eccitano
muscoli estensori (stazione eretta, postura)
 La via reticolospinale bulbare parte da
nuclei del bulbo e attiva prevalentemente interneuroni inibitori del midollo ventrale che
inibiscono i motoneuroni dei muscoli estensori
(stazione eretta, postura).
Rigidità da decerebrazione da
interruzione delle vie corticali che attivano la via
reticolare bulbare inibitoria
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
81
Fig. 8.21 (parte b) di Germann-Stanfield, Fisiologia umana,
EdiSES, 2003
Il controllo motorio corticale per i movimenti
volontari: le vie piramidali corticospinali
Le vie piramidali:
partono dalle aree corticali
sensorimotorie e controllano i
movimenti volontari/finalizzati
direttamente tramite i
motoneuroni periferici o
modulando l’attività delle
strutture extra-piramidali
 Rappresentazione
motoro-topica: dei
movimenti/muscoli in corteccia
motoria. Tale rappresentazione
disegna in corteccia motoria
primaria un homunculus più
grossolano di quello che
rappresenta la mappa dei
recettori somatosensoriali
82
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 8.21 (parte a) di Germann-Stanfield, Fisiologia
umana, EdiSES, 2003
I centri sottocorticali motori di servo-assistenza: il cervelletto e le
sue connessioni funzionali con periferia, tronco, gangli della base e
corteccia
Il cervelletto: da assistenza a corteccia motoria
e troncoencefalo per regolare postura come anche
forza, direzione, velocità e coordinamento dei
movimenti. Partecipa all’apprendimento
sensorimotorio
Le connessioni cerebellari: la corteccia
cerebellare riceve via nuclei pontini afferenze
eccitatorie (fibre muscoidi) da corteccia cerebrale,
nuclei della base e troncoencefalo (piani motori)
come anche dal sistema vestibolare, (equilibrio) e
dal midollo spinale (comandi motori arrivati in
periferia, feed-back dell’atto motorio). Riceve anche
fibre eccitatorie dal nucleo olivare midollare (fibre
rampicanti) che integra afferenze periferiche
propriocettive. La corteccia cerebellare invia fibre
inibitorie ai nuclei cerebellari profondi i quali
rappresentano il principale output eccitatorio alla
corteccia (via talamo), al sistema vestibolare e al
troncoencefalo
83
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 8.22 di Germann-Stanfield, Fisiologia
umana, EdiSES, 2003
Il cervelletto controllano postura-equilibrio, esecuzione del
movimento su base sensoriale e pianificazione motoria
La regione vestibolo-cerebellare
(flocculonodulare) riceve dai recettori/nuclei
vestibolari e tramite le vie extrapiramidali
controlla muscoli assiali e oculomotori per
mantenere la postura/equilibrio e per
inseguire stimoli (movimenti di testa/occhi)
La regione spinocerebellare
(vermiana-intermedia) riceve afferenze
vestibolari/somatosensoriali spinocerebellari
e controlla tramite vie extrapiramidali la
sinergia muscolare prossimale-distale per
l’esecuzione di movimenti
La regione cerebro-cerebellare
(laterale) riceve afferenze corticali tramite i
nuclei pontini e contribuisce (via corteccia)
alla pianificazione-temporizzazione e alla
previsione degli effetti del movimento
(muscoli distali)
84
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 1.29 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson,
I centri sottocorticali motori di servo-assistenza: i
nuclei della base
I nuclei della base da
assistenza a corteccia
motoria e troncoencefalo
per la pianificazione e
l’esecuzione fluida dei
movimenti finalizzati piu’
appropriati in base a
motivazioni, incentivi, e
passate esperienze. Le loro
afferenze sono
principalmente corticali e
dal talamo (non dal
midollo). I nuclei dalla base
sono molto interconnessi.
Le efferenze vanno a
corteccia (via talamo) e
troncoencefalo (via sostanza
nigra)
85
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 1.28 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson,
Le vie “diretta” e “indiretta” dei nuclei della base

La via “diretta”
Corteccia-Striato-Globo
pallido interno/Sostanza
nigra-Talamo-Corteccia e’
eccitatoria
La via “indiretta”
Corteccia-Striato-Globo
pallido esterno/nucleo
Subtalamico-Sostanza nigraTalamo-Corteccia è inibitoria
Traumi/patologie
extra-piramidali
sbilanciano le due vie
causando ipocinesia (apatia)
o ipercinesia (tremori e
movimenti involontari)
86
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 3-34 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998
Il ciclo sonno-veglia
L’origine dell’EEG: i potenziali dello scalpo dipendono dai potenziali postsinaptici dei neuroni piramidali corticali. Il sistema reticolare ascendente
(SRA): e’ formato da una rete di neuroni nel troncoencefalo a proiezione diffusa. Essi regolano l’attività dei neuroni talamocorticali e di quelli corticali.
I potenziali EEG dello scalpo: delta (0.5-3.5 Hz), theta (4-7.5 Hz), alpha (8-12 Hz), beta (12-36 Hz), gamma (37-46 Hz). Ciclo veglia-sonno: modula
le frequenze EEG. Veglia = onde alpha e beta, stadio 1 del sonno = onde theta, stadio 2 del sonno = fusi del sonno (12-14 Hz) e complesso K, stadio 3
del sonno = comparsa di onde delta, stadio 4 del sonno = onde delta permanenti, stadio del sonno con movimenti rapidi degli occhi (REM) = attività
EEG simile alla veglia. Sonno non REM (NREM) e REM: si distinguono per caratteristiche dell’EEG (desincronizzazione), del tono muscolare, dei
movimenti oculari, dell’attività dei genitali e dai sogni. Il sonno e’ un istinto: ne abbiamo bisogno. La deprivazione di sonno a onde lente: interferisce
con compiti cognitivi e porta a gravi deficit psicofisici e alla morte. La fatica fisica non prolunga il sonno: non vi è relazione stretta tra sforzo presonno, durata sonno NREM e REM. L’impegno mentale prolunga il sonno NREM: relazione proporzionale tra impegno mentale prima di dormire,
ampiezza e durata delle onde lente durante il sonno. Sonno, consumo energetico, sistema immunitario: dormire riduce i consumi energetici e favorisce
le attività immunitarie. Funzione del sonno profondo a onde lente: permette al cervello di recuperare e ri-costituire le riserve energetiche usate durante
la veglia. Funzione del sonno REM: promuove sviluppo cerebrale e apprendimento. La deprivazione REM non è fatale. Il sonno è un fenomeno
attivo: innescato dal tronco-encefalo. Farmaci che inducono il sonno: le benzodiazepine si legano e attivano i neuroni inibitori GABA. L’adenosina
(nucleotide neurotrasmettitore) induce il sonno: non è trasportata dal sangue. L’adenosina è un prodotto dell’attività neurale: gli astrociti (glia) la
producono nei processi di estrazione di glucosio dai depositi di glicogeno per i neuroni attivi. Più attività neurale, più adenosina. Adenosina e sonno
lento: più adenosina nella veglia, maggiore attività delta nel sonno lento. Prolungando la veglia si accumula più adenosina con effetti emozionali e
cognitivi tipici della deprivazione del sonno (mispercezioni, etc.). La melatonina (ormone dell’epifisi) agevola il sonno: è prodotta per effetto
dell’ipotalamo. I livelli di melatonina sono alti prima del sonno. I 4 sistemi neurali del sonno: noradrenergico, acetilcolinergico serotoninergico,
istaminergico. Il s. noradrenergico: origina dal locus coeruleus nel ponte dorsale. Riduce il sonno e aumenta l’attivazione cerebrale (arousal). Il s.
acetilcolinergico: origina dalla regione peripeduncolare del ponte e dal proencefalo basale. Il livello di acetilcolina è proporzionale all’attivazione
neurale. L’adenosina (livello): è alto alla fine della veglia e basso alla fine del sonno nel proencefalo basale. Agonisti inibiscono i neuroni del
proencefalo basale. Il s. serotoninergico: origina dai nuclei del rafe (formazione reticolare del tronco). L’attività dei neuroni serotoninergici aumenta
nella veglia. Il s. istaminergico: origina dai nuclei tuberomammillari dell’ipotalamo, L’attività dei neuroni istaminergici aumenta nella veglia. L’area
preottica ventrolaerale del proencefalo basale: neuroni GABAergici (inibitori) la cui attività sopprime la vigilanza e l’arousal comportamentale e
promuove il sonno. Innesco del sonno lento: influenze inibitorie dell’area preottica ventrolaterale sui neuroni eccitatori colinergici del proencefalo
basale e su quelli eccitatori istaminergici del nucleo tuberomammillare dell’ipotalamo. Innesco del sonno REM: l’area peripeduncolare del ponte eccita
neuroni colinergici della formazione reticolare medio-pontina e inizia il sonno REM. Inibizione muscolare durante il sonno REM: è realizzata dalla
regione sub-coeruleus ( neuroni acetilcolinergici) mediante l’intervento del nucleao magnocellulare del bulbo. Ritmo circadiani: modificazione ritmica
giornaliera di comportamenti e processi fisiologici. La luce dell’alba influenza i ritmi circadiani. Ruolo del nucleo sovrachiasmatico (NSC)
dell’ipotalamo: è alla base di molti ritmi circadiani, compreso quelli che innescano il sonno. Il NSC: influenza anche i ritmi stagionali (variazione della
lunghezza del giorno solare nelle stagioni). I neuroni del NSC raggiungono quelli del nucleo paraventricolare dell’ipotalamo (NPV), i cui assoni arrivano
fino al midollo spinale e si connettono con i neuroni del sistema nervoso autonomo. Tali neuroni innervano la ghiandola pineale o epifisi. La ghiandola
pineale: del tegmento mesencefalico, secerne melatonina ed è implicata nei ritmi circadiani (sonno) e stagionali.
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
87
L’elettroencefalogramma (EEG) registra sullo scalpo
i potenziali originati dalla corteccia cerebrale
 L’EEG: misura le variazioni
del voltaggio a livello dello
scalpo
 L’origine dell’EEG: i
potenziali dello scalpo dipendono
dai potenziali postsinaptici di
vaste popolazioni di neuroni
piramidali della corteccia
cerebrale. I potenziali postsinaptici riflettono i flussi di
corrente entrante e uscente dai
dendriti del neurone come effetto
dei flussi di ioni calcio e potassio
attraverso la membrana neurale
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
L’EEG è modulato dal sistema reticolare ascendente
(SRA) troncoencefalico e dai sistemi cortico-talamocorticali
 SRA: e’ formato da una
rete di neuroni nel
troncoencefalo a
proiezione diffusa. Essi
regolano l’attività dei
neuroni talamocorticali e
di quelli corticali (inclusa
l’efficienza dei sistemi
sensorimotori). Il SRA
segue sia un piano
circadiano di attivazione
cerebrale (ciclo sonno
veglia) sia le influenze
superiori provenienti da
strutture della
neocorteccia e della
corteccia limbica
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 8.23 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003
Le onde EEG caratterizzano gli stadi di veglia
e sonno
 L’EEG: i potenziali dello scalpo
sono scomponibili in onde a diversa
frequenza quali delta (0.5-3.5 Hz),
theta (4-7.5 Hz), alpha (8-12 Hz),
beta (12-36 Hz), gamma (37-46 Hz)
Ciclo veglia-sonno: modula le
frequenze EEG. Veglia = onde alpha
e beta, stadio 1 del sonno = onde
theta, stadio 2 del sonno = fusi del
sonno (12-14 Hz) e complesso K,
stadio 3 del sonno = comparsa di
onde delta, stadio 4 del sonno = onde
delta permanenti, stadio del sonno
con movimenti rapidi degli occhi
(REM) = attività EEG simile alla
veglia
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 8.2 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
La struttura del sonno
 Gli stadi del sonno: nel corso
di una notte si osserva una
variazione abbastanza regolare e
sistematica degli stadi del sonno,
che evidenzia una chiara matrice
genetica. Nella prima parte della
notte prevale il sonno profondo
ad onde lente EEG, nella
seconda fase prevalgo gli
episodi di sonno REM
Sonno non REM (NREM) e
REM: si distinguono per
caratteristiche dell’EEG
(desincronizzazione), del tono
muscolare, dei movimenti
oculari, dell’attività dei genitali
e dai sogni
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 8..3 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Fig. 8.1 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Il sonno è un comportamento istintuale
 Il sonno e’ un istinto: abbiamo bisogno di dormire come di bere, mangiare e riprodurci.
Creiamo le condizioni per dormire e poi ci addormentiamo
Tutti i vertebrati dormono: anche i delfini Indus che non possono mai smettere di nuotare
per evitare di andare alla deriva delle correnti. Il delfino Indus dorme brevi periodi di 4-60
sec, il delfino Tursiope dorme con un emisfero alla volta
La deprivazione di sonno a onde lente: non interferisce con l’abilità di eseguire esercizi
fisici, interferisce con lo svolgimento di compiti cognitivi. La prolungata deprivazione di
sonno lento porta a gravi deficit psicofisici e alla morte
La fatica fisica non prolunga il sonno: non si è osservata una relazione stretta tra livelli di
sforzo prima di dormire e durata di sonno NREM e REM o ampiezza delle onde lente
L’impegno mentale prolunga il sonno NREM: si è osservata una relazione proporzionale
tra impegno mentale prima di dormire, ampiezza e durata delle onde lente durante il sonno
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Perché dormiamo?
 Sonno, consumo energetico, sistema immunitario: è possibile che il valore del
sonno nell’evoluzione dipenda dal fatto che dormire riduce i consumi energetici (e
quindi riduce i rischi legati alla ricerca del cibo e all’esposizione ai predatori) e
favorisce le attività immunitarie e di riparazione cellulare
Funzione del sonno profondo a onde lente: permette al cervello di recuperare e ricostituire le riserve energetiche usate durante la veglia tramite la riduzione del
metabolismo cerebrale
Funzione del sonno REM: può promuovere lo sviluppo cerebrale e
l’apprendimento. Al contrario della deprivazione del sonno a onde lente, quella di
sonno REM non è fatale
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Meccanismi fisiologici del sonno e della veglia: il
controllo chimico
 Il sonno è un fenomeno attivo: innescato dal tronco-encefalo
Farmaci che inducono il sonno: le benzodiazepine si legano e attivano i neuroni inibitori
GABA. Non è noto un equivalente endogeno delle benzodiazepine
L’adenosina (nucleotide neurotrasmettitore) induce il sonno: non è trasportata dal
sangue, altrimenti i delfini non potrebbero dormire con un solo emisfero.
L’adenosina è un prodotto dell’attività neurale: gli astrociti (glia) la producono nei
processi di estrazione di glucosio dai depositi di glicogeno per i neuroni attivi. Più attività
neurale, più adenosina
 Adenosina e sonno lento: più adenosina nella veglia, maggiore attività delta nel sonno
lento. Prolungando la veglia si accumula più adenosina con effetti emozionali e cognitivi
tipici della deprivazione del sonno (mispercezioni, etc.). Farmaci con azione simile
all’adenosina incrementano le onde delta nel sonno lento
La melatonina (ormone) agevola il sonno: è prodotta dalla ghiandola pineale per effetto
dell’ipotalamo sul sistema nervoso autonomo. I livelli di melatonina sono alti prima del
sonno. La sua somministrazione agevola l’addormentamento (jet leg, etc.)
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Meccanismi fisiologici del sonno e
della veglia: il sistema noradrenergico
 I 4 sistemi neurali del
sonno: noradrenergico,
acetilcolinergico
serotoninergico,
istaminergico, caratterizzati
dal tipo di neurotrasmettitore
Il s. noradrenergico:
origina dal centro locus
coeruleus nel ponte dorsale, i
cui assoni eccitano
ippocampo, cervelletto,
talamo e corteccia
(neurotrasmettitore
noradrenalina). E’ il sito
d’azione dell’anfetamina,
che riduce il sonno e
aumenta l’attivazione
cerebrale (arousal)
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 8.7 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Fig. 8.8 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Sonno
e
acetilcolinergico
sistema
Il s. acetilcolinergico:
origina dalla regione
peripeduncolare del ponte e
dal proencefalo basale, i cui
assoni eccitano ippocampo,
gangli della base e corteccia
cerebrale (neurotrasmettitore
acetilcolina). Il livello di
acetilcolina in queste
strutture è proporzionale al
livello di attivazione neurale
L’adenosina: è alta alla fine
della veglia e bassa alla fine
del sonno nel proencefalo
basale. Agonisti inibiscono i
neuroni del proencefalo
basale
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 8.9 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Sonno e sistema serotoninergico
Il s. serotoninergico: origina dai nuclei del rafe, localizzati nella formazione reticolare
bulbare, pontina e mesencefalica lungo la linea mediana. I loro assoni eccitano ipotalamo,
talamo, ippocampo, gangli della base e corteccia cerebrale (neurotrasmettitore serotonina). Il
livello di attività dei neuroni serotoninergici e’ alto nella veglia e declina nel corso del sonno
(ha un picco paradossale un secondo dopo la fine del sonno REM)
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 8.10 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Sonno e sistema istaminergico
Il s. istaminergico: origina dai nuclei tuberomammillari dell’ipotalamo, localizzati
nella formazione reticolare bulbare, pontina e mesencefalica lungo la linea mediana.
I loro assoni eccitano ipotalamo, talamo, proencefalo basale (colinergico), gangli
della base e corteccia cerebrale (neurotrasmettitore istamina, di derivazioni
aminoacidica). Il livello di attività dei neuroni istaminergici e’ alto nella veglia e
declina nel corso del sonno. L’inibizione farmacologica dei neuroni istaminergici
riduce la veglia e innesca il sonno (antistaminici)
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Controllo neurale del
sonno lento (NREM)
 L’area preottica ventrolaterale
del proencefalo basale: un gruppo
di neuroni GABAergici (inibitori)
la cui attività sopprime la
vigilanza e l’arousal
comportamentale e promuove il
sonno. La distruzione o
disconnessione dell’area produce
insonnia totale
Innesco del sonno lento: si attua
per via delle influenze inibitorie
dell’area preottica ventrolaterale
sui neuroni eccitatori colinergici
del proencefalo basale e su quelli
eccitatori istaminergici del nucleo
tuberomammillare dell’ipotalamo
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 8.11 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Controllo neurale del sonno
REM
 L’area peripeduncolare del
ponte: un gruppo di neuroni
acetilcolinergici attorno al
peduncolo cerebellare superiore
eccita neuroni colinergici della
formazione reticolare mediopontina e inizia il sonno REM.
Agonisti colinergici inducono il
sonno REM. La lesione di
questo sistema riduce il sonno
REM.
Inibizione del sonno
REMdurante la veglia e il
sonno: da parte di neuroni
serotoninergici del Rafe e di
neuroni noradrenergici del
locus coeruleus
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 8.15 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Paralisi muscolare del sonno REM
 La regione subcoeruleus: comprende
un gruppo di neuroni
acetilcolinergici che
inibiscono l’attività
muscolare durante il
sonno REM.
L’inibizione è realizzata
mediante l’intervento
del nucleo
magnocellulare del
bulbo; l’atonia consente
l’addestramento
motorio durante il
sonno REM
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 8.16 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Orologi
biologici
innescano il sonno
 Ritmo circadiani: è una
modificazione ritmica giornaliera di
un comportamento o di un processo
fisiologico. La luce dell’alba regola
l’orologio biologico responsabile
dei ritmi circadiani
 Ruolo del nucleo
sovrachiasmatico (NSC)
dell’ipotalamo: è alla base di molti
ritmi circadiani, compreso quelli
che innescano il sonno. Esso è
attivato dall’attività della via retinoipotalamica che porta i segnali
visivi (luce). L’attivazione delle
strutture bersaglio e’
neuroendocrina. Una proteina
(PER) varierebbe la sua
concentrazione durante le 24 ore,
dando luogo al ritmo circadiano
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 8.23 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Orologi biologici controllano i ritmi stagionali
 Il NSC: influenza anche i ritmi
stagionali (variazione della
lunghezza del giorno solare nelle
stagioni). La sua lesione influenza
i ritmi annuali di testosterone e
accoppiamento. I neuroni del
NSC raggiungono quelli del
nucleo paraventricolare
dell’ipotalamo (NPV), i cui assoni
arrivano fino al midollo spinale e
si connettono con i neuroni del
sistema nervoso autonomo. Tali
neuroni innervano la ghiandola
pineale o epifisi
 La ghiandola pineale: del
tegmento mesencefalico, secerne
melatonina ed è implicata nei
ritmi circadiani (sonno) e
stagionali.
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 8.23 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
AUTOVALUTAZIONE
IL SISTEMA NERVOSO DI RELAZIONE: I SISTEMI SENSORIALI
Principali attributi dello stimolo sensoriale e delle sensazioni
Modalità e sub-modalità sensoriali
Struttura e funzione del recettore sensoriale
Tipi di recettore sensoriali rispetto all’origine e al tipo di stimolo
La codificazione della modalità dello stimolo
La codificazione degli aspetti spaziali dello stimolo
La codificazione dell’intensità dello stimolo
La codificazione degli aspetti temporali dello stimolo
IL SISTEMA NERVOSO DI RELAZIONE: I SISTEMI MOTORI
Funzioni dei motoneuroni spinali alfa e gamma
Il riflesso di stiramento o miotatico: struttura e funzione
Il riflesso miotatico inverso: struttura e funzione
Il riflesso noci-cettivo flessorio: struttura e funzione
Il controllo motorio del tronco tramite le vie extra-piramidali (principali vie)
Il controllo motorio corticale tramite le vie piramidali
Funzioni dei centri sottocorticali motori di servo-assistrenza: Cervelletto e Nuclei della base
104
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
AUTOVALUTAZIONE
IL CICLO SONNO-VEGLIA
L’origine dell’EEG
Il sistema reticolare ascendente (SRA
Bande EEG dello scalpo
Stadi del sonno: sonno non REM (NREM) e REM
Effetti della deprivazione di sonno a onde lente
Funzione del sonno profondo a onde lente
Funzione del sonno REM
Farmaci e sostanze endogene che inducono il sonno
I 4 sistemi neurali che influenzano il ritmo sonno-veglia
Area cerebrale che innesca il sonno lento
Area cerebrale che innesca il sonno REM e quella che induce l’inibizione muscolare durante il sonno REM
Ritmo circadiani: il ruolo del nucleo sovrachiasmatico (NSC) dell’ipotalamo e della ghiandola pineale
105
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Modulo di Neuroscienze cognitive
4. Sistemi diffusi di
modulazione dell’attività
cerebrale e psicofarmacologia
Prof. Claudio Babiloni
Dipartimento di Fisiologia e Farmacologia "V. Erspamer"
Università di Roma "La Sapienza"
P.le A. Moro 5, 00185, Roma
106
Principi di psicofarmacologia
Psicofarmacologia: è lo studio degli effetti dei farmaci sul sistema nervoso e sul comportamento, a seguito dell’azione del
farmaco su recettori dei neuroni. Farmacocinetica: è il modo in cui un farmaco viene assorbito dal corpo, circola e raggiunge il
sito d’azione. Vi sono vari tipi di somministrazione (orale, endovenosa, intramuscolare, etc.). I farmaci liposolubili passano la
barriera ematoencefalica (separa i vasi sanguinei dai neuroni cerebrali), altri farmaci lentamente o per nulla. I farmaci sono
eliminati da enzimi (spesso epatici) o vengono escreti. La curva dose-risposta: rappresenta l’efficacia di un farmaco. Correla la
quantità somministrata (solitamente espressa in milligrammi per chilo di peso corporeo) all’effetto risultante. La sicurezza di un
farmaco: dipende dalle dosi che producono effetti desiderabili e indesiderabili. Variazioni della curva dose-risposta: dopo
alcune somministrazioni la stessa dose può produrre risposte di minore (tolleranza) o maggiore entità (sensibilizzazione) entità a
seguito di una mutata affinità tra farmaco e recettore, di una variazione nel numero dei recettori o di una diversa capacità di
innesco di processi intra-cellulari. Effetto placebo: una parte degli effetti di un farmaco sono dovuti alle aspettative psicologiche
del soggetto nei riguardi dell’azione del farmaco. L’effetto placebo si può quantificare somministrando al soggetto una pillola
senza dirgli che essa è priva di principi attivi. I farmaci psicoattivi: sono quelli che agiscono sul sistema nervoso centrale,
interferendo con i processi connessi alla trasmissione sinaptica quali la sintesi enzimatica del neurotrasmettitore, il suo
immagazzinamento nelle vescicole sinaptiche, il suo rilascio nella fessura sinaptica, la sua interazione con i recettori postsinaptici, la conseguente apertura dei canali ionici nella membrana post-sinaptica, la ricaptazione del neurotrasmettitore nella
membrana pre-sinaptica e la deattivazione di esso da parte di enzimi specifici. Azione dei farmaci: può essere agonista (azione
simile) o antagonista (opposta) rispetto all’azione del neurotrasmettitore. I farmaci ad azione agonista: possono aumentare la
disponibilità del precursore del neurotrasmettitore, stimolare l’enzima che attua la biosintesi del neurotrasmettitore, aumentare
l’immagazzinamento del neurotrasmettitore nelle vescicole sinaptiche, stimolare o il rilascio del neurotrasmettitore, ritardare la
ricaptazione, oppure deattivare gli enzimi che degradano il neurotrasmettitore. I farmaci ad azione antagonista: hanno
un’azione opposta e riducono la disponibilità del neurotrasmettitore a livello del suo sito d’azione.
107
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Neurotrasmettitori e neuromodulatori
Tipi di neurotrasmettitori: vi sono molti neurotrasmettitori, ognuno dei quali interagisce con un recettore specializzato.
Neurotrasmissione tra neuroni: è principalmente svolta mediante un neurotrasmettitore eccitatorio (glutammato) e due
neurotrasmettitori inibitori (GABA in tutto il cervello; glicina nel tronco dell’encefalo e nel midollo spinale).
Neuromodulazione: gli altri neurotrasmettitori hanno effetti di modulazione su interi circuiti neurali che sovrintendono
specifiche funzioni. In sintesi, l’acetilcolina è un neurotrasmettitore che facilita l’apprendimento di informazioni che sono
trasmesse tramite il glutammato e il GABA. La noradrenalina (o norepinefrina) aumenta lo stato attentivo, definito come
prontezza nel percepire e rispondere. La serotonina riduce le possibilità di risposte impulsive e aggressive. La dopamina agisce
su alcune parti del cervello che facilitano lo svolgimento di movimenti, in altre parti del cervello rinforza i movimenti che hanno
determinato un premio o eliminato uno stimolo disturbante. ACETILCOLINA: è il neurotrasmettitore usato dai motoneuroni
spinali e dai neuroni spinali pregangliari e post-gangliari (sola divisione parasimpatica) del sistema nervoso autonomo. Induce
sulla membrana potenziali post-sinaptici eccitatori o inibitori a seconda del tipo di recettore. Nel cervello i neuroni
acetilcolinergici originano nel ponte del troncoencefalo (neuroni “on” che iniziano le fasi REM del sonno, quello con i sogni più
vividi), nel proencefalo basale del tronco dell’encefalo (neuroni che facilitano l’apprendimento) e nel setto del sistema limbico
(neuroni che facilitano la memorizzazione). Agonisti dell’acetilcolina: il veleno della vedova nera stimola un eccesso di
rilascio. Altre sostanze inibiscono l’enzima (acetilcolinesterasi) che degrada l’acetilcolina sulla membrana post-sinaptica,
aumentando gli effetti dell’acetilcolina. Vi sono due tipi di recettori per l’acetilcolina. Il recettore nicotinico (ad esempio, quello
presente sui muscoli volontari) è stimolato dalla nicotina. Il recettore muscarinico (ad esempio, quello presente sui neuroni postgangliari del sistema autonomo) è stimolato da un fungo velenoso. Antagonisti dell’acetilcolina: la tossina botulinica impedisce
il rilascio di acetilcolina. Il farmaco atropina blocca i recettori muscarinici. Il curaro blocca i recettori nicotinici. Catecolamine:
dopamina, adrenalina e noradrenalina. Monoammine: dopamina, l’adrenalina, la noradrenalina, e la serotonina (indolamine).
Monoamisossidasi (MAO):enzimi che disattivano le monoammine all’interno del bottone sinaptico e nel sangue. Gli inibitori
della MAO aumentano la disponibilità delle monoammine. DOPAMINA: è un neuromodulatore usato in circuiti motori,
dell’attenzione, dell’apprendimento legato al successo o all’insuccesso dell’azione (stimolo di rinforzo). I neuroni dopaminergici
originano nel nucleo della sostanza nera del mesencefalo (neuroni con funzioni motorie che inviano assoni a nuclei dei gangli
della base), nel sistema mesolimbico (neuroni connessi alla gratificazione che originano nell’area tegmentale del mesencefalo e
terminano nel nucleo accumbens dei gangli della base, nell’amigdala e nell’ippocampo) e nel sistema mesocorticale (neuroni con
funzioni di memoria, motivazione e pianificazione cognitiva che originano nell’area tegmentale del mesencefalo e terminano
nella regione prefrontale della corteccia cerebrale).
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
108
Neuromodulatori (continua)
Agonisti della dopamina: anfetamina, cocaina e metilfenidato inibiscono la ricaptazione della dopamina (e/o noradrenalina)
lasciando più neuromodulatori nella sinapsi (effetto: eccitante-motivamente, gratificazione, dipendenza). Antagonisti della
dopamina: il farmaco reserpina impedisce il riempimento di dopamina (noradrenalina e serotonina) nelle vescicole sinpatiche e
quindi riduce la quantità dei neuromodulatori nella sinapsi (effetto calmante, depressivo). Morbo di Parkinson e dopamina: il
Morbo di Parkinson (sintomi: rigidità muscolare, tremore, lentezza nei movimenti e difficltà ad iniziare il movimento) è dovuto
ad una ridotta produzione di dopamina da parte del sistema sostanza nera mesencefalica-gangli della base. L-dopa: è un farmaco
precursore della dopamina (agonista) che allevia i sintomi del Morbo di Parkinson. Schizofrenia e dopamina: la Schizofrenia
(allucinazioni, manie, irrazionalità del pensiero) è dovuta ad una eccessiva disponibilità di dopamina da parte del sistema
mesocorticale (tegmento mesencefalico-corteccia prefrontale). Clorpromazina e clozapina: sono farmaci (antagonisti) che
bloccano i recettori della dopamina e alleviano i sintomi della Schizofrenia. NORADRENALINA (o norepinefrina): è il
neurotrasmettitore usato da neuroni i cui corpi si trovano in 7 nuclei di midollo, ponte e talamo. Il nucleo più importante è il
locus ceruleus nel ponte del tronco dell’encefalo. E’ usato anche dai neuroni post-gangliari (divisione simpatica) del sistema
nervoso autonomo. Induce sulla membrana neuronale potenziali post-sinaptici eccitatori o inibitori a seconda del tipo di
recettore. La noradrenalina è usata in circuiti neurali correlati all’attenzione e all’attivazione cerebrale. Agonisti della
noradrenalina: anfetamina e cocaina (inibisce la ricaptazione del neurotrasmettitore); la clonidina (stimola i recettori
noradrenergici). Gli effetti sono simili a quelli dell’attivazione simpatica e al senso di risveglio ed euforia. Antagonisti della
noradrenalina: la reserpina impedisce l’immagazzinamento di noradrenalina (serotonina e dopamina) nelle vescicole sinaptiche
(effetto calmante, depressivo). SEROTONINA (5-HTP): è un neuromodulatore usato nel controllo dell’umore, dell’appetito,
del sonno, dell’attivazione cerebrale (arousal) e del dolore. Nel cervello i neuroni serotoninergici originano nei nuclei della linea
mediana del tronco dell’encefalo (rafe) a livello di mesencefalo, ponte e bulbo (neuroni che inviano assoni alla corteccia
cerebrale, ai gangli della base e all’ippocampo). Agonisti della serotonina: la fluoxetina (Prozac) inibisce la ricaptazione e
aumenta la disponibilità della serotonina. E’ usata per il trattamento della depressione, dell’ansia e dei disturbi ossessivocompulsivi. La fenfluramina causa il rilascio di serotonina e ne inibisce la ricaptazione: e’ usato come soppressore dell’appetito
negli obesi. Antagonisti della serotonina: la reserpina inibisce l’immagazzinamento della serotonina (noradrenalina e
dopamina) nelle vescicole sinaptiche, riducendone la disponibilità (effetto calmante, depressivo). La dietilamide dell’Acido
lisergico (LSD) e’ un potente allucinogeno con effetti simili a quelli dei funghi allucinogeni messicani; stimola recettori presinaptici che inibiscono il sistema serotoninergico. L’inibizione del sistema serotoninergico induce il pensiero onirico che è
simile a quello indotto da allucinogeni.
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
109
Principi di psicofarmacologia
Psicofarmacologia: è lo studio degli effetti dei farmaci sul sistema nervoso e sul comportamento, a seguito
dell’azione del farmaco su recettori dei neuroni
Farmacocinetica: è il modo in cui un farmaco viene assorbito dal corpo, circola e raggiunge il sito d’azione.
Vi sono vari tipi di somministrazione (orale, endovenosa, intramuscolare, etc.). I farmaci liposolubili passano la barriera
ematoencefalica (separa i vasi sanguinei dai neuroni cerebrali), altri farmaci lentamente o per nulla. I farmaci sono
eliminati da enzimi (spesso epatici) o vengono escreti
Effetto placebo: una parte degli effetti di un farmaco sono dovuti alle aspettative psicologiche del soggetto nei
riguardi dell’azione del farmaco. L’effetto placebo si può quantificare somministrando al soggetto una pillola senza
dirgli che essa è priva di principi attivi
110
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
L’efficacia di un farmaco è espressa dalla curva
dose-risposta
 La curva dose-risposta: rappresenta l’efficacia di un farmaco. Correla la quantità somministrata (solitamente
espressa in milligrammi per chilo di peso corporeo) all’effetto risultante
La sicurezza di un farmaco: dipende dalle dosi che producono effetti desiderabili e indesiderabili
Variazioni della curva dose-risposta: dopo alcune somministrazioni la stessa dose può produrre risposte di
minore (tolleranza) o maggiore entità (sensibilizzazione) entità a seguito di una mutata affinità tra farmaco e recettore, di una
variazione nel numero dei recettori o di una diversa capacità di innesco di processi intra-cellulari
111
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Figg. 4.2 e 4.3di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
I psicofarmaci agiscono sul sistema nervoso e
modificano il comportamento
 I farmaci psicoattivi: sono quelli che agiscono sul sistema nervoso centrale, interferendo con i processi
connessi alla trasmissione sinaptica quali la sintesi enzimatica del neurotrasmettitore, il suo immagazzinamento nelle
vescicole sinaptiche, il suo rilascio nella fessura sinaptica, la sua interazione con i recettori post-sinaptici, la
conseguente apertura dei canali ionici nella membrana post-sinaptica, la ricaptazione del neurotrasmettitore nella
membrana pre-sinaptica e la deattivazione di esso da parte di enzimi specifici
112
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 4.6 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Farmaci con azione agonista o antagonista a quella dei
neurotrasmettitori
Azione dei farmaci: può essere
agonista (azione simile) o antagonista
(opposta) rispetto all’azione del
neurotrasmettitore
 I farmaci ad azione agonista:
possono aumentare la disponibilità del
precursore del neurotrasmettitore,
stimolare l’enzima che attua la
biosintesi del neurotrasmettitore,
aumentare l’immagazzinamento del
neurotrasmettitore nelle vescicole
sinaptiche, stimolare o il rilascio del
neurotrasmettitore, ritardare la
ricaptazione, oppure deattivare gli
enzimi che degradano il
neurotrasmettitore
 I farmaci ad azione antagonista:
hanno un’azione opposta e riducono
la disponibilità del neurotrasmettitore
a livello del suo sito d’azione
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 4.5 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Neurotrasmissione
mediante
glutammato
(eccitatoria) e GABA-glicina (inibitoria)
 Tipi di neurotrasmettitori: vi sono molti neurotrasmettitori, ognuno dei quali interagisce con un recettore
specializzato Neurotrasmissione tra neuroni: è principalmente svolta mediante un neurotrasmettitore eccitatorio
(glutammato) e due neurotrasmettitori inibitori (GABA in tutto il cervello; glicina nel tronco dell’encefalo e nel midollo
spinale)
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Figg. 12.13 e 4.12 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin,
Neuromodulazione
 I neuromodulatori: hanno effetti su interi circuiti neurali che sovrintendono specifiche funzioni
Visione funzionale d’insieme dei principali neuromodulatori: l’acetilcolina è un
neurotrasmettitore che facilita l’apprendimento di informazioni che sono trasmesse tramite il glutammato e il GABA.
La noradrenalina (o norepinefrina) aumenta lo stato attentivo, definito come prontezza nel percepire e rispondere. La
serotonina riduce le possibilità di risposte impulsive e aggressive. La dopamina agisce su alcune parti del cervello che
facilitano lo svolgimento di movimenti, in altre parti del cervello rinforza i movimenti che hanno determinato un premio
o eliminato uno stimolo disturbante
dopamina, adrenalina e noradrenalina. Monoammine: dopamina, l’adrenalina, la noradrenalina, e
la serotonina (indolamine). Monoamisossidasi (MAO):enzimi che disattivano le monoammine all’interno del bottone sinaptico e
nel sangue. Gli inibitori della MAO aumentano la disponibilità delle monoammine
Classificazioni. Catecolamine:
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Tab..4.2 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
L’Acetilcolina favorisce i processi di
apprendimento e memorizzazione
 Acetilcolina: è il neurotrasmettitore usato dai motoneuroni
spinali e dai neuroni spinali pregangliari e post-gangliari (sola
divisione parasimpatica) del sistema nervoso autonomo. Induce
sulla membrana potenziali post-sinaptici eccitatori o inibitori a
seconda del tipo di recettore. Nel cervello i neuroni
acetilcolinergici originano nel ponte del troncoencefalo (neuroni
“on” che iniziano le fasi REM del sonno, quello con i sogni più
vividi), nel proencefalo basale del tronco dell’encefalo (neuroni
che facilitano l’apprendimento) e nel setto del sistema limbico
(neuroni che facilitano la memorizzazione)
Agonisti dell’acetilcolina: il veleno della vedova nera stimola un
eccesso di rilascio. Altre sostanze inibiscono l’enzima
(acetilcolinesterasi) che degrada l’acetilcolina sulla membrana
post-sinaptica, aumentando gli effetti dell’acetilcolina. Vi sono due
tipi di recettori per l’acetilcolina. Il recettore nicotinico (ad
esempio, quello presente sui muscoli volontari) è stimolato dalla
nicotina. Il recettore muscarinico (ad esempio, quello presente sui
neuroni post-gangliari del sistema autonomo) è stimolato da un
fungo velenoso
Antagonisti dell’acetilcolina: la tossina botulinica impedisce il
rilascio di acetilcolina. Il farmaco atropina blocca i recettori
muscarinici. Il curaro blocca i recettori nicotinici
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Tab. 4.1 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
La dopamina facilita funzioni motorie, di
gratificazione e di motivazione
 Dopamina: è un neuromodulatore usato in circuiti motori, dell’attenzione, dell’apprendimento legato al
successo o all’insuccesso dell’azione (stimolo di rinforzo)
 I neuroni “motori”: originano nel nucleo della sostanza nera del mesencefalo e inviano assoni a nuclei dei
gangli della base
I neuroni “della gratificazione”: originano nel sistema mesolimbico dall’area tegmentale del
mesencefalo e terminano nel nucleo accumbens dei gangli della base, nell’amigdala e nell’ippocampo
I neuroni “della motivazione-memoria-pianificazione”: originano nel sistema mesocorticale
dall’area tegmentale del mesencefalo e terminano nella regione prefrontale della corteccia cerebrale
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Tab. 4.3 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
I farmaci che agiscono sul sistema dopaminergico
influenzano movimento e comportamento finalizzato
 Morbo di Parkinson e dopamina: il Morbo di Parkinson (sintomi: rigidità muscolare, tremore, lentezza
nei movimenti e difficoltà ad iniziare il movimento) è dovuto ad una ridotta produzione di dopamina da parte del
sistema sostanza nera mesencefalica-gangli della base
 L-dopa: è un farmaco precursore della dopamina (agonista) che allevia i sintomi del Morbo di Parkinson
 Schizofrenia e dopamina: la Schizofrenia (allucinazioni, manie, irrazionalità del pensiero) è dovuta ad una
eccessiva disponibilità di dopamina da parte del sistema mesocorticale (tegmento mesencefalico-corteccia prefrontale)
 Clorpromazina e clozapina: sono farmaci (antagonisti) che bloccano i recettori della dopamina e alleviano
i sintomi della Schizofrenia
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
I farmaci agonisti e antagonisti della
dopamina
 Agonisti della dopamina: anfetamina, cocaina e metilfenidato inibiscono la ricaptazione della dopamina
(e/o noradrenalina) lasciando più neuromodulatori nella sinapsi (effetto: eccitante-motivante, gratificazione,
dipendenza)
Antagonisti della dopamina: il farmaco reserpina impedisce il riempimento di dopamina (noradrenalina e
serotonina) nelle vescicole sinpatiche e quindi riduce la quantità dei neuromodulatori nella sinapsi (effetto calmante,
depressivo)
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Tab. 4.4 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
I farmaci che agiscono sul sistema noradrenergico
influenzano lo stato generale di attivazione cerebrale
 Noradrenalina (o norepinefrina): è il neurotrasmettitore usato da neuroni i cui corpi si trovano in 7 nuclei
di midollo, ponte e talamo. Il nucleo più importante è il locus ceruleus nel ponte del tronco dell’encefalo. E’
usato anche dai neuroni post-gangliari (divisione simpatica) del sistema nervoso autonomo. Induce sulla
membrana neuronale potenziali post-sinaptici eccitatori o inibitori a seconda del tipo di recettore. La
noradrenalina è usata in circuiti neurali correlati all’attenzione e all’attivazione cerebrale
 Agonisti della noradrenalina: anfetamina e cocaina (inibisce la ricaptazione del neurotrasmettitore); la
clonidina (stimola i recettori noradrenergici). Gli effetti sono simili a quelli dell’attivazione simpatica e al
senso di risveglio ed euforia
 Antagonisti della noradrenalina: la reserpina impedisce l’immagazzinamento di noradrenalina (serotonina e
dopamina) nelle vescicole sinaptiche (effetto calmante, depressivo)
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Tab. 4.5 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
I farmaci che agiscono sul sistema serotoninergico
influenzano lo stato generale di attivazione cerebrale
 Serotonina (5-HTP): è un neuromodulatore usato nel controllo dell’umore, dell’appetito, del sonno, dell’attivazione
cerebrale (arousal) e del dolore. Nel cervello i neuroni serotoninergici originano nei nuclei della linea mediana del
tronco dell’encefalo (rafe) a livello di mesencefalo, ponte e bulbo (neuroni che inviano assoni alla corteccia cerebrale, ai
gangli della base e all’ippocampo)
 Agonisti della serotonina: la fluoxetina (Prozac) inibisce la ricaptazione e aumenta la disponibilità della serotonina. E’
usata per il trattamento della depressione, dell’ansia e dei disturbi ossessivo-compulsivi. La fenfluramina causa il
rilascio di serotonina e ne inibisce la ricaptazione: e’ usato come soppressore dell’appetito negli obesi. Antagonisti della
serotonina: la reserpina inibisce l’immagazzinamento della serotonina (noradrenalina e dopamina) nelle vescicole
sinaptiche, riducendone la disponibilità (effetto calmante, depressivo). La dietilamide dell’Acido lisergico (LSD) e’ un
potente allucinogeno con effetti simili a quelli dei funghi allucinogeni messicani; stimola recettori pre-sinaptici che
inibiscono il sistema serotoninergico. L’inibizione del sistema serotoninergico induce il pensiero onirico che è simile a
quello indotto da allucinogeni
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Tabella 4.6 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
AUTOVALUTAZIONE
PRINCIPI DI PSICOFARMACOLOGIA
Definizione di farmacocinetica
Relazione tra curva dose-risposta, variazioni di essa con l’uso del farmaco e sicurezza del farmaco
Definizione di effetto placebo e modo per quantificarlo in situazioni sperimentali
Definizione di farmaco psicoattivo e modalità con cui interferisce con la trasmissione sinaptica
Caratteristica dei farmaci ad azione agonista e antagonista ad un certo neurotrasmettitore
NEUROTRASMISSIONE E NEUROMODULAZIONE
I neurotrasmettitori responsabili della trasmissione eccitatoria e inibitoria
Definizione di neuromodulazione e principali tipi di neuromodulatori
Principali vie acetilcolinergiche e loro funzione generale
Farmaci/sostanze agoniste e antagoniste dell’acetilcolina
Principali vie dopaminergiche e loro funzione generale
Farmaci/sostanze agoniste e antagoniste della dopamina
Principali vie noradrenergiche e loro funzione generale
Farmaci/sostanze agoniste e antagoniste della noradrenalina
Principali vie serotoninergiche e loro funzione generale
Farmaci/sostanze agoniste e antagoniste della serotonina
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Modulo di Neuroscienze cognitive
5. Basi fisiologiche dei disturbi
psichici
Prof. Claudio Babiloni
Dipartimento di Fisiologia e Farmacologia "V. Erspamer"
Università di Roma "La Sapienza"
P.le A. Moro 5, 00185, Roma
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Schizofrenia
Sintomi della schizofrenia : i sintomi positivi includono i comportamenti insoliti (allucinazioni sensoriali, pensieri deliranti
compreso il senso di persecuzione, perdita dell’esame di realtà), i sintomi negativi l’assenza di comportamenti normali. Cause:
la schizofrenia è in parte ereditaria, sebbene non tutti i casi sono spiegali in termini ereditari e alcuni portatori di geni collegati
alla schizofrenia non sviluppano la malattia. Ipotesi dopaminergica sui sintomi positivi: gli antagonisti della dopamina
alleviano i sintomi positivi della schizofrenia, mentre gli agonisti della dopamina possono indurre sintomi positivi. Si pensa
quindi che i sintomi positivi siano prodotti dall’iperattività dei sistemi dopaminergici che rinforzerebbero (circuiti della
gratificazione iperattivi) tali prodotti mentali anormali. Ipotesi della lesione cerebrale sui sintomi negativi: lesioni della
corteccia frontale, temporale-mediale e del diencefalo sono associati a sintomi negativi della schizofrenia. Cause genetiche: la
presenza di alcuni elementi genetici mutati è un fattore di rischio della schizofrenia. I gemelli monozigoti (identico codice
genetico) hanno più probabilità di sviluppare entrambi la malattia di gemelli eterozigoti (codice genetico uguale solo in parte).
Cause ambientali: sono fattori di rischio non strettamente genetici della schizofrenia la stagione di nascita, le epidemie virali
durante la gravidanza, la densità di popolazione e lo stress prenatale. Questi effetti darebbero luogo ad anomalie nello sviluppo
cerebrale pre-natale o perinatale che influenzerebbe comportamenti e mimica facciale nei bambini che molti anni dopo
svilupperanno la schizofrenia. In alcuni casi, solo uno di due gemelli monozigoti (identico codice genetico) sviluppa la
schizofrenia. Esso può presentare dimensioni maggiori del terzo ventricolo e di quello laterale come anche una minore
dimensione dell’ippocampo.
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Disturbi affettivi maggiori (disturbo bipolare e
depressione unipolare)
I disturbi affettivi maggiori: sono caratterizzati da emozioni e sentimenti infondati-irrealistici come anche da pensieri ad essi
collegati. Essi includono il disturbo bipolare (cicli di mania-euforia-iperattività e depressione) e la depressione unipolare (solo
depressione). Cause di disturbo bipolare e depressione: sono in parte ereditarie, sebbene non tutti i casi sono spiegabili in
termini ereditari e alcuni portatori di geni collegati ai disturbi affettivi non sviluppano la malattia. Ipotesi monoaminergica
della depressione: la ridotta disponibilità di noradrenalina e serotonina (monoamine) induce la depressione. La reserpina è un
farmaco che svuota le vescicole sinaptiche di noradrenalina e serotonina, riducendo la disponibilità di questi neurotrasmettitori e
inducendo la depressione. Gli inibitori della MAO (bloccano gli enzimi che distruggono noradrenalina e serotonina) sono
farmaci che aumentano la disponibilità di noradrenalina e serotonina nello spazio sinaptico, alleviando i sintomi della
depressione. I triciclici sono farmaci che impediscono il riassorbimento pre-sinaptico di noradrenalina e serotonina, aumentando
la disponibilità dei neurotrasmettitori nello spazio sinaptico e alleviando la depressione. Il fluoxetine (prozac) è un farmaco che
impedisce il riassorbimento pre-sinaptico di serotonina, aumentando la disponibilità di serotonina nello spazio sinaptico e
alleviando la depressione. Un basso livello di serotonina nel liquido cerebrospinale aumenta le probabilità di tentativi di suicidio.
Farmaci che facilitano l’eliminazione di precursori della serotonina ostacolano l’effetto degli antidepressivi. Altre terapie della
depressione: elettroshock e deprivazione di sonno (effetto temporaneo). Va notato che le terapie antidepressive sopprimono il
sonno REM. Le depressioni stagionali migliorano all’esposizione di luce intensa, suggerendo la relazione tra depressione e ritmi
biologici regolati dalla luce. Terapie del disturbo bipolare: somministrazione di sali di litio, che stabilizzano la trasmissione
sinaptica (specialmente quella serotoninergica) e interferiscono con la produzione di secondi messaggeri che sarebbero implicati
nella malattia. Correlati anatomo-fisiologici della depressione: anomalie di corteccia prefrontale dorsolaterale, gangli della
base e cervelletto. La depressione si correla inoltre ad una ridotta attività di corteccia prefrontale dorsolaterale e orbitofrontale
come anche del talamo. Correlati anatomo-fisiologici del disturbo bipolare: anomalie di cervelletto e (forse) di corteccia
temporale.
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Disturbi d’ansia e disturbo ossessivo-compulsivo
I disturbi d’ansia: sono caratterizzati da paura e ansie infondate-irrealistiche. Attacchi di panico: sono caratterizzati da intensa
attività del sistema nervoso autonomo (attività vegetativa) e sensazione di stare per morire. Spesso si associa la paura ad uscire in
luoghi aperti (agorafobia). Il disturbo è in parte ereditario. Fattori scatenanti l’attacco di panico: sostanze stimolanti il sistema
nervoso autonomo quali caffeina, iombina, lattato (endovena) e anidride carbonica (inalazione). Terapia dei disturbi d’ansia:
una specifica benzodiazepina (valium), che suggerisce la relazione tra il panico e i livelli di agonisti/antagonisti endogeni che
agiscono sui recettori di quella benzodiazepina.
Il disturbo ossessivo-compulsivo (DOC): è caratterizzato da pensieri ricorrenti e indesiderati (ossessioni) e da comportamenti
ricorrenti e incontrollabili (compulsioni) tra i quali quelli legati alla pulizia e all’evitamento di pericoli potenziali. Si tratta quindi
di esagerazioni di comportamenti specie-specifici auto-protettivi che con modalità normali sono utili alla sopravvivenza.
Ereditarietà: ha una base ereditaria e risulta correlato alla sindrome di Tourette, un disturbo neurologico caratterizzato da tic e
strane vocalizzazioni. Concause ambientali: il disturbo ossessivo-compulsivo può essere indotto da un danno cerebrale alla
nascita, encefalite e trauma cranico, specie se vi è un coinvolgimento dei gangli della base. Correlati anatomo-fisiologici:.le
persone con disturbo ossessivo-compulsivo tendono a presentare un’iperattività della corteccia prefrontale e del giro del cingolo
anteriore, strutture che sono implicate nelle reazioni attenzionali ed emozionali come anche nella verifica di elementi di novità
nell’ambiente e nella verifica della correttezza del comportamento rispetto ai piani. La distruzione del fascio del cingolo, che
connette il giro del cingolo al lobo temporale anteriore, riduce i sintomi di disturbo ossessivo-compulsivo. Ipotesi
serotoninergica di disturbo ossessivo-compulsivo: un’aumentata attività del sistema serotoninergico è in grado di alleviare i
sintomi di disturbo ossessivo-compulsivo. Il farmaco clomipramina, che inibisce la ricaptazione presinaptica della serotonina
(aumentando la disponibilità di serotonina nello spazio sinaptico), riduce i comportamente specie-specifici abnormi. Questo
farmaco è efficace per due sintomi di disturbo ossessivo-compulsivo dell’uomo quali la tricotillomania (strapparsi i capelli) e
l’oncofagia (mangiarsi le unghie).
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Disturbo da stress
Il disturbo da stress: le reazioni emotive agli stimoli avversivi possono danneggiare la salute individuale. La risposta di stress (“reazione
di attacco o fuga”) è utile a breve termine per fronteggiare gli stimoli avversivi, ma diviene dannosa a lungo termine. Questa risposta
include l’incremento dell’attività del ramo simpatico del sistema nervoso autonomo e l’aumentata secrezione di alcuni ormoni surrenali:
adrenalina, noradrenalina e glucocorticoidi (cortisone endogeno). Un ruolo centrale per la risposta di stress è giocato dall’asse ipotalamoipofisi-surrente, che e’ attivato dall’amigdala e inibito dall’ippocampo. Adrenalina e noradrenalina possono produrre ipertensione arteriosa.
L’esposizione prolungata al cortisone endogeno può produrre ipertensione arteriosa, danno al tessuto muscolare, infertilità, inibizione o
blocco della crescita, inibizione della risposta infiammatoria e immunodepressione. Inoltre, essa può danneggiare l’ippocampo (che
dovrebbe inibirebbe l’asse ipotalamo-ipofisi-surrente). Cause del disturbo da stress: dipendono in parte da fattori ereditari, accertati per
le persone che soffrono di ipertensione arteriosa e rischio cardiovascolare. Tale rischio dipende dalle caratteristiche di personalità, cioè dal
modo in cui la persona riesce a gestire le situazioni stressanti. Innesti di tessuto ipotalamico di ratti geneticamente predisposti al rischio
cardiovascolare aumenta nei ratti riceventi la pressione arteriosa. Fattori post-natali (non genetici) come la rimozione del surrene nella
madre gravida possono influire fortemente sulla risposta da stress nell’adulto. Risposte di gestione della situazione stressante (coping): i
comportamenti che riescono a risolvere la situazione stressante (evitamento e depotenziamento dell’agente stressante) causano il rilascio di
“tranquillanti” endogeni (benzodiazepine) da parte di neuroni cerebrali. Disturbo post-tramautico da stress: è un disturbo psicologico
causato dall’esposizione a una situazione di estremo pericolo e stress. I sintomi includono sogni o ricordi ricorrenti. I sintomi possono
interferire con le attività sociali e indurre sensazione di non avere speranza. Correlati anatomo-fisiologici:. studi funzionali di
neuroimmmagine hanno rilevato un incremento dell’attività della corteccia prefrontale e dell’amigdala, quando i pazienti ripensano agli
eventi che hanno indotto il disturbo di cui soffrono. Psiconeuroimmunologia: indaga le interazioni tra comportamento e sistema
immunitario, mediate dal sistema nervoso. Il sistema immunitario è costituito da diversi tipi di leucociti, che producono risposte
aspecifiche e specifiche ai microorganismi invasori. Le difese immunitarie aspecifiche: includono la risposta infiammatoria, l’effetto
antivirale dell’interferone e l’azione delle cellule natural killer contro i virus e le cellule neoplastiche. Le difese immunitarie specifiche:
sono a mediazione chimica e cellulo-mediate. Le risposte a mediazione chimica sono dovute ai linfociti B, che rilasciano anticorpi che si
legano agli antigeni sulla superficie dei microorganismi, uccidendoli direttamente o rendendoli un facile bersaglio per altri leucociti. Le
risposte cellulo-mediate sono dovute ai linfociti T, i cui anticorpi restano attaccati alla membrana cellulare. Stress, sistema immunitario e
malattia: è stato dimostrato che un’ampia varietà di situazione stressanti può aumentare la suscettibilità individuale a contrarre malattie
infettive. Il meccanismo più importante tramite cui lo stress compromette la funzione immunitaria è l’incremento dei livelli ematici di
glucocorticoidi. Inoltre, anche gli impulsi nervosi che raggiungono il midollo osseo, i linfonodi e il timo possono giocare un ruolo. Mentre
gli oppioidi endogeni sembrano ridurre sensibilmente l’attività delle cellule natural killer.
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Disturbo autistico
Il disturbo autistico: si verifica in 3-5 bambini su 10.000. E’ caratterizzato da relazioni sociali, abilità comunicative e capacità
immaginative scarse o assenti, insieme alla presenza di movimenti ripetitivi non finalizzati. Sebbene i pazienti sono
generalmente, ma non sempre, ritardati, essi possono avere qualche dote particolare, isolata. Il deficit cognitivo più
importante: è l’incapacità di immaginare cosa sanno o pensano gli altri di un certo evento (percezione o predizione del loro
esame di realtà) o come si sentano (empatia). Cause genetiche ereditarie: lo studio sui gemelli omozigoti ed eterozigoti mostra
che l’autismo e’ in parte ereditario (maggiore probabilità che entrambi i gemelli sviluppino la malattia in caso di gemelli
omozigoti). L’autismo è spesso associato alla Sindrome di Tourette (come il disturbo ossessivo-compulsivo) e può essere causata
da una fenilchetonuria non trattata (disturbo genetico caratterizzato dall’assenza di un enzima che converte l’aminoacido
fenilalanina in tirosina; causa un danno cerebrale). Una mutazione del gene Hoxa-1, che controlla lo sviluppo di parti del tronco
dell’encefalo, causa anomalie evolutive simili a quelle osservate in alcuni pazienti autistici. Più raramente l’autismo è associato
con idrocefalo (patologica espansione dei ventricoli cerebrali). Cause prenatali: l’autismo può essere provocato da eventi che
interferiscono con lo sviluppo prenatale (farmaco talomide, infezione di rosolia). Il periodo maggiormente critico è compreso tra
20 3 24 giorni di gestazione. Caratteristiche anatomo-fisiologiche dell’autismo: le indagini di risonanza magnetica
suggeriscono l’associazione tra autismo e anomalie a carico del lobo temporale mediale, tronco encefalico e cervelletto.
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Abuso di sostanze: concetti generali
Dipendenza psicologica da sostanze: si manifesta come un bisogno irrefrenabile di assumere una sostanza che da sensazioni
piacevoli o abolisce sensazioni spiacevoli. Dipendenza fisica: si manifesta con disturbi fisici quando si interrompe l’assunzione
regolare della sostanza. Non tutte le sostanze che inducono dipendenza psicologica fanno sviluppare una dipendenza fisica. Per
esempio, l’eroina induce dipendenza psicologica e fisica. Al contrario, la cocaina induce dipendenza psicologica ma non
dipendenza fisica. Sostanze che inducono dipendenza: sostanze vegetali o di sintesi che inducono dipendenza in alcuni
individui esposti, i quali non possono interrompere di assumerla regolarmente. Non tutte le sostanze che inducono dipendenza
provocano una intossicazione, ad es. caffé e tè. Assuefazione: induce tolleranza (riduzione della sensibilità) agli effetti della
sostanza a seguito dell’assunzione regolare. L’assuefazione spinge ad aumentare progressivamente la dose assunta per poterne
risperimentare gli effetti. Sintomi di astinenza: si sviluppano se si interrompe l’assunzione della sostanza che ha indotto
dipendenza fisica (sono opposti a quelli primariamente indotti dalla sostanza: l’eroina induce euforia, rilassamento e
costipazione; l’astinenza disforia, crampi e diarrea). La causa della tossicodipendenza: sta nella capacità della sostanza di
“rinforzare” il comportamento di assunzione, usando gli stessi meccanismi fisiologici per cui si diventa dipendenti da una
sostanza utile per l’organismo (cibo, acqua etc. che da sensazioni positive o abolisce sensazioni negative) che viene poi
regolarmente ricercata e assunta. Il rinforzo positivo: si verifica quando, in una certa situazione, un comportamento è seguito da
uno stimolo appetitivo (una gratificazione che rinforza appunto comportamenti di avvicinamento e consumazione). Il rinforzo
positivo induce a ripetere il comportamento di assunzione (o altri comportamenti) generando la dipendenza da quella sostanza.
Maggiore è la capacità di rinforzo positivo dello stimolo, più velocemente insorgerà la dipendenza. Il rinforzo negativo: si
verifica quando un comportamento è seguito da riduzione o interruzione di uno stimolo spiacevole (avversivo). Esso induce
all’assunzione di sostanze (o altri comportamenti) che riducano infelicità, ansia e sensazioni spiacevoli, compresi la sostanza che
ha indotto i sintomi di astinenza. E’ però il rinforzo positivo induce per primo la dipendenza psicologica alla sostanza. Rinforzo,
dipendenza e dopamina: tutte le sostanze che inducono dipendenza stimolano il rilascio di dopamina nel nucleo accumbens dei
gangli della base, che gioca un ruolo importante nel rinforzo. Correlati neurobiologici della dipendenza: uno studio PET ha
dimostrato che il desiderio intenso di cocaina aumenta il flusso di sangue (segno di attività neurale) in corteccia prefrontale
dorsolaterale, amigdala e cervelletto. Il cervello di individui con storia di abuso di cocaina mostra un incremento della densità
dopaminergici D3 nel nucleo accumbens dei gangli della base. Il desiderio di cocaina può essere associato all’incremento della
densità dei recettori dopaminergici D3 specialmente nel nucleao accumbens.
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Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Gli effetti neurobiologici delle principali sostanze da
abuso
Gli oppiacei (oppio, morfina, eroina): producono analgesia (riduzione del dolore), ipotermia, sedazione (riduzione dell’ansia)
e una piacevole sensazione di rilassamento ed euforia, i quali rappresentano rinforzi negativi e positivi al comportamento di
assunzione che stabilisce la dipendenza. I recettori per gli oppioidi nella sostanza grigia periacquedottale del tronco encefalo
sono responsabili dell’analgesia; quelli dell’area preottica (ipotalamo) dell’ipotermia; quelli della formazione reticolare
mesencefalica della sedazione; quelli dell’area tegmentale ventrale del mesencefalo e del nucleo accumbens dei gangli della base
spiegano almeno in parte gli effetti di rinforzo. La cocaina: induce vigilanza, attivazione, euforia (rinforzo positivodipendenza). Essa inibisce la ricaptazione della dopamina da parte dei bottoni terminali, aumentando la disponibilità di
dopamina nello spazio sinaptico. L’anfetamina: produce effetti mentali simili a quelli della cocaina. Oltre ad inibire la
ricaptazione della dopamina, l’anfetamina ne aumenta il rilascio dai bottoni terminali allo spazio sinaptico. Gli effetti di
rinforzo di cocaina e anfetamina: sono mediati dall’incremento della dopamina nel nucleo accumbens dei gangli della base.
Effetti psicotici di cocaina e anfetamina: l’assunzione prolungata di cocaina e anfetamina può indurre sintomi di schizofrenia
di tipo paranoide. La nicotina: induce una forte dipendenza psicologica senza intossicazione. Essa stimola il rilascio di
dopamina da parte dei neuroni mesolimbici. Le iniezioni di nicotina nell’area tegmentale ventrale del mesencefalo producono
rinforzo. L’alcol e i barbiturici: hanno effetti simili. L’alcol produce rinforzo positivo (sensazioni piacevoli) e negativo (azione
ansiolitica) mediante il rilascio di dopamina nel nucleo accumbens. L’effetto di sonnolenza e oblio mentale sarebbe indotto
dall’azione antagonista indiretta dei recettori NMDA per il glutammato (coinvolti nel potenziamento sinaptico per
apprendimento) e da quella agonista indiretta dei recettori GABAa (funzione inibitoria). Alcol, fattori ereditari e personalità:
la dipendenza all’alcol (e alla nicotina) è influenzata da fattori ereditari. Un tipo di alcolismo è associato alla personalità
antisociale e tendente alla ricerca del piacere (“bevitori costanti”), un altro tipo è associato alla personalità ansiosa e repressa
(“bevitori da party”). La cannabis (marijuana): il suo principio attivo (tetraidrocannabinolo, THC) stimola i recettori il cui
ligando naturale è l’anandamide un lipide simile ad alcuni lipidi della cioccolata. Tale principio attivo aumenta il rilascio di
dopamina nel nucleo accumbens. Terapie contro l’abuso di sostanze: alcune rimuovono gli effetti di rinforzo positivo. Si
sostituisce la dipendenza da eroina con quella da metadone, un oppiaceo che non produce per via orale effetti euforizzanti. Le
gomme da masticare e i cerotti transdermici contenenti nicotina combattono la dipendenza dei fumatori togliendo rinforzo
positivo dato dall’atto di fumare. Gli antagonisti del recettore dopaminergico D3 combattono la dipendenza da cocaina
(l’attività dei neuroni dopaminergici del nucleo accumbens è associata alle sensazioni di gratificazione, che hanno effetto di
rinforzo positivo). Si stanno studiando anticorpi per immunizzare le persone che abusano di cocaina. Il naltrexone e gli agonisti
serotoninergici riducono il desiderio di alcol.
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
130
La schizofrenia
Sintomi della schizofrenia : i sintomi positivi includono i comportamenti insoliti (allucinazioni sensoriali
di oggetti o eventi che non esistono, pensieri deliranti compreso il senso di persecuzione, perdita dell’esame di realtà), i
sintomi negativi includono l’assenza di comportamenti normali
 Cause: la schizofrenia è in parte ereditaria, sebbene non tutti i casi sono spiegali in termini ereditari e alcuni
portatori di geni collegati alla schizofrenia non sviluppano la malattia
131
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Tab. 15.1 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Le cause genetiche della schizofrenia
 Cause genetiche: la presenza di alcuni elementi genetici mutati è un fattore di rischio della schizofrenia. I gemelli
monozigoti (identico codice genetico) hanno più probabilità di sviluppare entrambi la malattia di gemelli eterozigoti (codice
genetico uguale solo in parte)
132
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Figg. 15.6 e 15.7 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin,
Le cause ambientali della schizofrenia
 Cause
ambientali: sono fattori
di rischio non strettamente
genetici della schizofrenia la
stagione di nascita, le
epidemie virali durante la
gravidanza, la densità di
popolazione e lo stress
prenatale. Questi effetti
darebbero luogo ad anomalie
nello sviluppo cerebrale prenatale o perinatale che
influenzerebbe comportamenti
e mimica facciale nei bambini
che molti anni dopo
svilupperanno la schizofrenia.
In alcuni casi, solo uno di due
gemelli monozigoti (identico
codice genetico) sviluppa la
schizofrenia. Esso può
presentare dimensioni
maggiori del terzo ventricolo
e di quello laterale come
anche una minore dimensione
dell’ippocampo
133
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 15.4 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
La schizofrenia è correlata ad alterazione del sistema
dopaminergico (sistema della gratificazione, del rinforzo)
 Ipotesi dopaminergica sui sintomi positivi: gli antagonisti della dopamina alleviano i sintomi
positivi della schizofrenia, mentre gli agonisti della dopamina possono indurre sintomi positivi. Si pensa quindi che i
sintomi positivi siano prodotti dall’iperattività dei sistemi dopaminergici che rinforzerebbero (circuiti della
gratificazione iperattivi) tali prodotti mentali anormali
134
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 15.2 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
La schizofrenia è correlata a lesioni cerebrali
 Ipotesi della lesione cerebrale sui sintomi negativi: lesioni della corteccia frontale,
temporale-mediale e del diencefalo sono associati a sintomi negativi della schizofrenia
135
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 15.3 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Disturbi affettivi maggiori: disturbo bipolare e
depressione unipolare)
 I disturbi affettivi maggiori: sono caratterizzati da emozioni e sentimenti infondati-irrealistici come
anche da pensieri ad essi collegati. Essi includono il disturbo bipolare (cicli di mania-euforia-iperattività e depressione)
e la depressione unipolare (solo depressione). Nella depressione vi è il disturbo del sonno, più superficiale (aumento
dello stadio 1 e riduzione degli stadi a sonno lento 3 e 4) e con risvegli frequenti. Aumenta anche la frequenza di brevi
stadi di sonno REM (sogni vividi)
 Cause di disturbo bipolare e depressione: sono in parte ereditarie, sebbene non tutti i casi sono
spiegabili in termini ereditari e alcuni portatori di geni collegati ai disturbi affettivi non sviluppano la malattia
136
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 15.11 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Ipotesi monoaminergica della depressione
 Ipotesi monoaminergica: la ridotta
disponibilità di noradrenalina e serotonina (monoamine)
induce la depressione
 La reserpina: è un farmaco che svuota le
vescicole sinaptiche di noradrenalina e serotonina,
riducendo la disponibilità di questi neurotrasmettitori e
inducendo la depressione
 Gli inibitori della MAO: (bloccano gli
enzimi che distruggono noradrenalina e serotonina)
sono farmaci che aumentano la disponibilità di
noradrenalina e serotonina nello spazio sinaptico,
alleviando i sintomi della depressione
 I triciclici: impediscono il riassorbimento presinaptico di noradrenalina e serotonina, aumentando la
disponibilità dei neurotrasmettitori e alleviando la
depressione. Il fluoxetine (prozac) è un farmaco che
impedisce il riassorbimento pre-sinaptico di serotonina,
aumentando la disponibilità di serotonina nello spazio
sinaptico e alleviando la depressione. Un basso livello
di serotonina nel liquido cerebrospinale aumenta le
probabilità di tentativi di suicidio. Farmaci che
facilitano l’eliminazione di precursori della serotonina
ostacolano l’effetto degli antidepressivi
137
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 4.5 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Altre terapie della depressione
 Terapia
elettroconvulsiva
(TEC): anche nota come elettroshock
consiste nell’applicare un breve shock
elettrico sulla fronte del paziente
depresso. Si produce una breve crisi
epilettico. Gli effetti secondari sono una
perdita di memoria degli eventi che hanno
preceduto di qualche giorno la terapia
 Deprivazione di sonno: le
terapie antidepressive sopprimono il
sonno REM. Un efficace trattamento
antidepressivo è la deprivazione di sonno
totale o quella selettiva del sonno REM.
Gli effetti terapeutici sono di breve durata
e si verificano solo in una parte dei
pazienti
 Esposizione
alla luce
intensa: le depressioni stagionali
migliorano all’esposizione di luce intensa,
suggerendo la relazione tra depressione e
ritmi biologici regolati dalla luce
138
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 15.13 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Terapia del disturbo bipolare
 Terapia del disturbo bipolare: somministrazione di sali di litio, che stabilizzano la trasmissione sinaptica
(specialmente quella serotoninergica) e interferiscono con la produzione di secondi messaggeri che sarebbero implicati
nella malattia
139
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 15.9 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
I disturbi affettivi maggiori sono correlati
ad anomalie anatomo-fisiologiche
 Correlati anatomo-fisiologici della depressione: anomalie di corteccia prefrontale dorsolaterale,
gangli della base e cervelletto. La depressione si correla inoltre ad una ridotta attività di corteccia prefrontale
dorsolaterale e orbitofrontale come anche del talamo. I pazienti con più ridotta attività prefrontale rispondono meglio
alla terapia elettroconvulsiva (TEC)
 Correlati
temporale
anatomo-fisiologici del disturbo bipolare: anomalie di cervelletto e (forse) di corteccia
140
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 15.10 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Disturbi d’ansia
 I disturbi d’ansia: sono caratterizzati da tensione, paura e ansie infondate-irrealistiche
Attacchi di panico: sono caratterizzati da intensa attività del sistema nervoso autonomo (dispnea, irregolarità
del battito cardiaco e altri segni vegetativi) paura di stare per morire o dell’imminenza di un evento disastroso. La
persona è in continua vigilanza per un pericolo. Il disturbo è in parte ereditario
Ansia anticipatoria: paura di sviluppare un attacco di panico. Spesso si associa la paura ad uscire di casa e di
stare in luoghi aperti (agorafobia)
Fattori scatenanti l’attacco di panico: sostanze stimolanti il sistema nervoso autonomo quali caffeina,
iombina, lattato (endovena) e anidride carbonica (inalazione)
Terapia dei disturbi d’ansia: una specifica benzodiazepina (valium), che suggerisce la relazione tra il
panico e i livelli di agonisti/antagonisti endogeni che agiscono sui recettori di quella benzodiazepina
141
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Disturbi da stress
 Il disturbo da
stress: le reazioni emotive agli
stimoli avversivi (stressor)
possono danneggiare la salute
individuale
La risposta di stress:
(“reazione di attacco o fuga”) è
utile a breve termine per
fronteggiare gli stimoli
avversivi, ma diviene dannosa a
lungo termine. Questa risposta
include l’incremento dell’attività
del ramo simpatico del sistema
nervoso autonomo e l’aumentata
secrezione di alcuni ormoni
surrenali: adrenalina,
noradrenalina e glucocorticoidi
(cortisone endogeno). Un ruolo
centrale per la risposta di stress è
giocato dall’asse ipotalamoipofisi-surrente, che e’ attivato
dall’amigdala e inibito
dall’ippocampo.
142
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 16.3 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Disturbi da stress
 L’esposizione
prolungata ad
adrenalina e
noradrenalina: può
produrre ipertensione
arteriosa
L’esposizione
prolungata al
cortisone
endogeno: può
produrre ipertensione
arteriosa, danno al tessuto
muscolare, infertilità,
inibizione o blocco della
crescita, inibizione della
risposta infiammatoria e
immunodepressione.
Inoltre, essa può
danneggiare l’ippocampo
(che dovrebbe inibirebbe
l’asse ipotalamo-ipofisisurrente)
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
143
Fig. 16.4 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Cause del disturbo da stress
 Cause del disturbo da stress: dipendono in parte da fattori ereditari, accertati per le persone che
soffrono di ipertensione arteriosa e rischio cardiovascolare. Tale rischio dipende dalle caratteristiche di personalità, cioè
dal modo in cui la persona riesce a gestire le situazioni stressanti. Innesti di tessuto ipotalamico di ratti geneticamente
predisposti al rischio cardiovascolare aumenta nei ratti riceventi la pressione arteriosa. Fattori post-natali (non genetici)
come la rimozione del surrene nella madre gravida possono influire fortemente sulla risposta da stress nell’adulto
144
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 16.7 e 16.8 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Gestione della situazione stressante
Risposte di gestione della
situazione stressante
(coping): i comportamenti che
riescono a risolvere la situazione
stressante (evitamento e
depotenziamento dell’agente stressante)
causano il rilascio di “tranquillanti”
endogeni (benzodiazepine) da parte di
neuroni cerebrali
Disturbo post-tramautico
da stress: è un disturbo psicologico
causato dall’esposizione a una situazione
di estremo pericolo e stress. I sintomi
includono sogni o ricordi ricorrenti. I
sintomi possono interferire con le attività
sociali e indurre sensazione di non avere
speranza
Correlati anatomofisiologici: vi è un incremento
dell’attività della corteccia prefrontale e
dell’amigdala, quando i pazienti
ripensano agli eventi che hanno indotto il
disturbo di cui soffrono
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
145
Fig. 16.9 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Psiconeuroimmunologia: studia la relazione
comportamento e risposta neuroimmunitaria
tra
 Il sistema immunitario: è costituito da diversi tipi di leucociti che contrastano i microorganismi invasori
 Le difese immunitarie aspecifiche: includono la risposta infiammatoria, l’effetto antivirale
dell’interferone e l’azione delle cellule natural killer contro i virus e le cellule neoplastiche
 Le difese immunitarie specifiche: sono a mediazione chimica e cellulo-mediate. Le risposte a
mediazione chimica sono dovute ai linfociti B, che rilasciano anticorpi che si legano agli antigeni sulla superficie dei
microorganismi, uccidendoli direttamente o rendendoli un facile bersaglio per altri leucociti. Le risposte cellulomediate sono dovute ai linfociti T, i cui anticorpi restano attaccati alla membrana cellulare
146
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 16.10 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Gli eventi stressanti riducono le difese immunitarie e
predispongono
alla
malattia
 Stress, sistema immunitario e malattia: è stato dimostrato che un’ampia varietà di situazione
stressanti può aumentare la suscettibilità individuale a contrarre malattie infettive. Il meccanismo più importante
tramite cui lo stress compromette la funzione immunitaria è l’incremento dei livelli ematici di glucocorticoidi. Inoltre,
anche gli impulsi nervosi che raggiungono il midollo osseo, i linfonodi e il timo possono giocare un ruolo. Mentre gli
oppioidi endogeni sembrano ridurre sensibilmente l’attività delle cellule natural killer
147
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Figg. 16.12 e 16.13 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Il disturbo ossessivo-compulsivo è una esagerazione
patologica di un “istinto” di protezione e cura
 Disturbo
ossessivocompulsivo
(DOC): è
caratterizzato da pensieri
ricorrenti e indesiderati
(ossessioni) e da
comportamenti ricorrenti
e incontrollabili
(compulsioni) tra i quali
quelli legati alla pulizia e
all’evitamento di pericoli
potenziali. Si tratta quindi
di esagerazioni di
comportamenti speciespecifici auto-protettivi
che con modalità normali
sono utili alla
sopravvivenza
148
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Tab. 15.3 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Cause, correlati anatomo-fisiologici e associazione con
altre malattie del disturbo ossessivo-compulsivo
 Ereditarietà: ha una base ereditaria
Concause ambientali: il disturbo ossessivo-compulsivo può essere indotto da un danno cerebrale alla
nascita, encefalite e trauma cranico, specie se vi è un coinvolgimento dei gangli della base
 Correlati anatomo-fisiologici: le persone con disturbo ossessivo-compulsivo tendono a presentare
un’iperattività della corteccia prefrontale e del giro del cingolo anteriore, strutture che sono implicate nelle reazioni
attenzionali ed emozionali come anche nella verifica di elementi di novità nell’ambiente e nella verifica della
correttezza del comportamento rispetto ai piani. La distruzione del fascio del cingolo, che connette il giro del cingolo al
lobo temporale anteriore, riduce i sintomi di disturbo ossessivo-compulsivo
Associazione con altre malattie: il disturbo ossessivo-compulsivo risulta a volte correlato alla sindrome
di Tourette, un disturbo neurologico caratterizzato da tic, strane vocalizzazioni involontarie e dalla pronuncia e
ripetizione compulsiva di oscenità. Si può anche associare alla corea di Sydenham, una malattia autoimmune in cui il
sistema immunitario attacca parti del cervello, inclusi i gnagli della base. Ciò produce movimenti involontari e, spesso, i
sintomi del disturbo ossessivo-compulsivo
149
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Ipotesi serotoninergica
ossessivo-compulsivo
del
disturbo
Sistema serotoninergico
e disturbo ossessivocompulsivo: un’aumentata

attività del sistema serotoninergico è
in grado di alleviare i sintomi di
disturbo ossessivo-compulsivo
 Il
farmaco
clomipramina: inibisce la
ricaptazione presinaptica della
serotonina (aumentando la
disponibilità di serotonina nello
spazio sinaptico) e riduce i
comportamente specie-specifici
abnormi. Questo farmaco è efficace
per due sintomi di disturbo ossessivocompulsivo dell’uomo quali la
tricotillomania (strapparsi i capelli) e
l’oncofagia (mangiarsi le unghie)
150
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 15.14 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Il disturbo autistico colpisce la voglia di comunicare e
la percezione cognitiva ed emotiva dell’altro
 Il
disturbo
autistico: si verifica in 35 bambini su 10.000. E’
caratterizzato da relazioni
sociali, abilità comunicative
e capacità immaginative
scarse o assenti, insieme alla
presenza di movimenti
ripetitivi non finalizzati.
Sebbene i pazienti sono
generalmente, ma non
sempre, ritardati, essi
possono avere qualche dote
particolare, isolata
 Il
deficit cognitivo
più importante: è
l’incapacità di immaginare
cosa sanno o pensano gli
altri di un certo evento
(percezione o predizione del
loro esame di realtà) o come
si sentano (empatia)
151
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 16.1 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Le cause del disturbo autistico
 Cause genetiche ereditarie: lo studio sui gemelli omozigoti ed eterozigoti mostra che l’autismo e’ in parte
ereditario (maggiore probabilità che entrambi i gemelli sviluppino la malattia in caso di gemelli omozigoti). L’autismo è
spesso associato alla Sindrome di Tourette (come il disturbo ossessivo-compulsivo) e può essere causata da una
fenilchetonuria non trattata (disturbo genetico caratterizzato dall’assenza di un enzima che converte l’aminoacido
fenilalanina in tirosina; causa un danno cerebrale). Una mutazione del gene Hoxa-1, che controlla lo sviluppo di parti
del tronco dell’encefalo, causa anomalie evolutive simili a quelle osservate in alcuni pazienti autistici. Più raramente
l’autismo è associato con idrocefalo (patologica espansione dei ventricoli cerebrali)
 Cause prenatali: l’autismo può essere provocato da eventi che interferiscono con lo sviluppo prenatale
(farmaco talomide, infezione di rosolia). Il periodo maggiormente critico è compreso tra 20 3 24 giorni di gestazione
152
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Il disturbo autistico è correlato ad
alterazioni cerebrali macroscopiche
 Caratteristiche anatomo-fisiologiche dell’autismo: le indagini di risonanza magnetica
suggeriscono l’associazione tra autismo e anomalie a carico del lobo temporale mediale, tronco encefalico e cervelletto
153
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 16.2 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
L’abuso di sostanze: concetti generali (I)
 Disturbo ossessivo-compulsivo (DOC): è caratterizzato da pensieri ricorrenti e indesiderati
 Dipendenza psicologica da sostanze: si manifesta come un bisogno irrefrenabile di assumere una
sostanza che da sensazioni piacevoli o abolisce sensazioni spiacevoli
 Dipendenza fisica: si manifesta con disturbi fisici quando si interrompe l’assunzione regolare della
sostanza. Non tutte le sostanze che inducono dipendenza psicologica fanno sviluppare una dipendenza fisica. Per
esempio, l’eroina induce dipendenza psicologica e fisica. Al contrario, la cocaina induce dipendenza psicologica ma
non dipendenza fisica
 Sostanze che inducono dipendenza: sostanze vegetali o di sintesi che inducono dipendenza in alcuni
individui esposti, i quali non possono interrompere di assumerla regolarmente. Non tutte le sostanze che inducono
dipendenza provocano una intossicazione, ad es. caffé e tè
 Assuefazione: induce tolleranza (riduzione della sensibilità) agli effetti della sostanza a seguito
dell’assunzione regolare. L’assuefazione spinge ad aumentare progressivamente la dose assunta per poterne
risperimentare gli effetti
 Sintomi di astinenza: si sviluppano se si interrompe l’assunzione della sostanza che ha indotto dipendenza
fisica (sono opposti a quelli primariamente indotti dalla sostanza: l’eroina induce euforia, rilassamento e costipazione;
l’astinenza disforia, crampi e diarrea)
154
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
L’abuso di sostanze: concetti generali (II)
 La causa della tossicodipendenza: sta nella capacità della sostanza di “rinforzare” il
comportamento di assunzione, usando gli stessi meccanismi fisiologici per cui si diventa dipendenti da una sostanza
utile per l’organismo (cibo, acqua etc. che da sensazioni positive o abolisce sensazioni negative) che viene poi
regolarmente ricercata e assunta
 Il rinforzo positivo: si verifica quando, in una certa situazione, un comportamento è seguito da uno stimolo
appetitivo (una gratificazione che rinforza appunto comportamenti di avvicinamento e consumazione). Il rinforzo
positivo induce a ripetere il comportamento di assunzione (o altri comportamenti) generando la dipendenza da quella
sostanza. Maggiore è la capacità di rinforzo positivo dello stimolo, più velocemente insorgerà la dipendenza
 Il rinforzo negativo: si verifica quando un comportamento è seguito da riduzione o interruzione di uno
stimolo spiacevole (avversivo). Esso induce all’assunzione di sostanze (o altri comportamenti) che riducano infelicità,
ansia e sensazioni spiacevoli, compresi la sostanza che ha indotto i sintomi di astinenza. E’ però il rinforzo positivo
induce per primo la dipendenza psicologica alla sostanza
155
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Il rinforzo e la dipendenza sono correlati all’attività di
neuroni dopaminergici del nucleo accumbens
 Rinforzo, dipendenza e dopamina: tutte le sostanze che inducono dipendenza stimolano il rilascio di
dopamina nel nucleo accumbens dei gangli della base, che gioca un ruolo importante nel rinforzo
 Correlati neurobiologici della dipendenza: uno studio PET ha dimostrato che il desiderio intenso di
cocaina aumenta il flusso di sangue (segno di attività neurale) in corteccia prefrontale dorsolaterale, amigdala e
cervelletto. Il cervello di individui con storia di abuso di cocaina mostra un incremento della densità dopaminergici D3
nel nucleo accumbens dei gangli della base. Il desiderio di cocaina può essere associato all’incremento della densità dei
recettori dopaminergici D3 specialmente nel nucleao accumbens
156
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 16.14 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Gli oppiacei (oppio, morfina, eroina)
 Gli oppiacei (oppio, morfina, eroina): producono analgesia (riduzione del dolore), ipotermia,
sedazione (riduzione dell’ansia) e una piacevole sensazione di rilassamento ed euforia, i quali rappresentano rinforzi
negativi e positivi al comportamento di assunzione che stabilisce la dipendenza. I recettori per gli oppioidi (=oppiacei
endogeni) nella sostanza grigia periacquedottale del tronco encefalo sono responsabili dell’analgesia; quelli dell’area
preottica (ipotalamo) dell’ipotermia; quelli della formazione reticolare mesencefalica della sedazione; quelli dell’area
tegmentale ventrale del mesencefalo e del nucleo accumbens dei gangli della base spiegano almeno in parte gli effetti di
rinforzo
157
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 16.15 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Sostanze da abuso stimolanti: cocaina e
anfetamina
Cocaina: induce vigilanza, attivazione, euforia (rinforzo positivo-dipendenza). Essa inibisce la ricaptazione della
dopamina da parte dei bottoni terminali, aumentando la disponibilità di dopamina nello spazio sinaptico
L’anfetamina: produce effetti mentali simili a quelli della cocaina. Oltre ad inibire la ricaptazione della
dopamina, l’anfetamina ne aumenta il rilascio dai bottoni terminali allo spazio sinaptico
Gli effetti di rinforzo di cocaina e anfetamina: sono mediati dall’incremento della dopamina nel
nucleo accumbens dei gangli della base
Effetti psicotici di cocaina e anfetamina: l’assunzione prolungata di cocaina e anfetamina può
indurre sintomi di schizofrenia di tipo paranoide
158
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 16.16 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Sostanze da abuso stimolanti: la nicotina
La nicotina: induce una forte dipendenza psicologica senza intossicazione. Essa stimola il rilascio di dopamina
da parte dei neuroni mesolimbici (circuito che parte da nuclei della linea mediana del tronco encefalico –rafe- e arriva
all’ippocampo, al nucleo accumbens dei gangli della base e al sistema slimbico). Le iniezioni di nicotina nell’area
tegmentale ventrale del mesencefalo (tronco encefalo) producono rinforzo
159
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 16.17 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Sostanze da abuso ansiolitiche: alcol e
barbiturici, cannabis
L’alcol e i barbiturici: hanno effetti simili. L’alcol produce rinforzo positivo (sensazioni piacevoli) e
negativo (azione ansiolitica) mediante il rilascio di dopamina nel nucleo accumbens. L’effetto di sonnolenza e oblio
mentale sarebbe indotto dall’azione antagonista indiretta dei recettori NMDA per il glutammato (coinvolti nel
potenziamento sinaptico per apprendimento) e da quella agonista indiretta dei recettori GABAa (funzione inibitoria)
Alcol, fattori ereditari e personalità: la dipendenza all’alcol (e alla nicotina) è influenzata da fattori
ereditari. Un tipo di alcolismo è associato alla personalità antisociale e tendente alla ricerca del piacere (“bevitori
costanti”), un altro tipo è associato alla personalità ansiosa e repressa (“bevitori da party”)
160
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Tab. 16.2 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Sostanze da abuso ansiolitiche: la cannabis
La cannabis (marijuana): il suo principio attivo (tetraidrocannabinolo, THC) stimola i recettori il cui
ligando naturale è l’anandamide un lipide simile ad alcuni lipidi della cioccolata. Tale principio attivo aumenta il
rilascio di dopamina nel nucleo accumbens. Numerosi recettori THC nell’ippocampo spiegano la distraibilità e le basse
prestazioni mnestiche di soggetti sotto effetto della cannabis
161
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 16.19 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Terapie contro l’abuso di sostanze (I)
Meccanismi d’azione: alcune rimuovono gli effetti di rinforzo positivo. Si sostituisce la dipendenza da
eroina con quella da metadone, un oppiaceo che non produce per via orale effetti euforizzanti. Le gomme da masticare
e i cerotti transdermici contenenti nicotina combattono la dipendenza dei fumatori togliendo rinforzo positivo dato
dall’atto di fumare. Gli antagonisti del recettore dopaminergico D3 combattono la dipendenza da cocaina (l’attività dei
neuroni dopaminergici del nucleo accumbens è associata alle sensazioni di gratificazione, che hanno effetto di rinforzo
positivo). Si stanno studiando anticorpi per immunizzare le persone che abusano di cocaina.
162
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 16.20 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Terapie contro l’abuso di sostanze (II)
Meccanismi d’azione: il naltrexone e gli agonisti serotoninergici riducono il desiderio di alcol e fanno
aumentare il numero di soggetti che riesce ad astenersi dall’assunzione di alcol per diverse settimane
163
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Fig. 16.21 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
AUTOVALUTAZIONE
SCHIZOFRENIA
Descrizione dei sintomi positivi e di quelli negativi della schizofrenia
Prove a favore di cause genetiche e ambientali
Definizione e principali prove a favore dell’ipotesi dopaminergica della schizofrenia
DISTURBI AFFETTIVI MAGGIORI: DEPRESSIONE E DISTURBO BIPOLARE
Descrizione dei sintomi
Prove a favore di cause genetiche e ambientali
Definizione e principali prove a favore dell’ipotesi monoaminergica (noradrenalina-serotonina) della schizofrenia
Descrizione delle altre terapie della depressione e del disturbo bipolare
Descrizione dei principali correlati anatomo-fisiologici della depressione e del disturbo bipolare
DISTURBI D’ANSIA E DISTURBO OSSESSIVO-COMPULSIVO
Descrizione dei sintomi disturbo d’ansia e dell’attacco di panico
Descrizione dei fattori scatenanti l’attacco di panico e della terapia dei disturbi d’ansia
Descrizione dei sintomi disturbo ossessivo-compulsivo
Discussione delle prove a favore delle cause genetiche e ambientali del disturbo ossessivo-compulsivo
Descrizione dei principali correlati anatomo-fisiologici del disturbo ossessivo-compulsivo
Principali prove a favore dell’ipotesi serotoninergica (noradrenalina-serotonina) del disturbo ossessivo-compulsivo
164
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
AUTOVALUTAZIONE
DISTURBO DA STRESS
Descrizione dei sintomi del disturbo da stress e la sua relazione con l’asse ipotalamo-ipofisi-surrene
Prove a favore di cause genetiche e ambientali del disturbo da stress
Effetti di risposte di gestione della situazione stressante (coping)
Descrizione del disturbo post-traumatico e correlati anatomo-fisiologici del disturbo da stress
Descrizione sommaria delle difese immunitarie aspecifiche e specifiche
Menzionare alcune prove a favore dell’ipotesi di relazioni tra stress, sistema immunitario e malattia
DISTURBO AUTISTICO
Descrizione dei sintomi
Prove a favore di cause genetiche e ambientali
Definizione e principali prove a favore dell’ipotesi monoaminergica (noradrenalina-serotonina) della schizofrenia
Descrizione delle altre terapie della depressione e del disturbo bipolare
Descrizione dei principali correlati anatomo-fisiologici della depressione e del disturbo bipolare
Caratteristiche anatomo-fisiologiche dell’autismo
165
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
AUTOVALUTAZIONE
ABUSO DI SOSTANZE: CONCETTI GENERALI
Definizione dei concetti di dipendenza fisica, dipendenza psicologica, assuefazione e sintomi di astinenza
Indicare la principale causa della tossicodipendenza: ruolo del rinforzo positivo (gratificazione) e di quello negativo
(eliminazione sintomi di astinenza)
Indicare le relazioni tra rinforzo, dipendenza e dopamina
Menzionare alcuni correlati neurobiologici della dipendenza
GLI EFFETTI NEUROBIOLOGICI DELLE PRINCIPALI SOSTENZE DA ABUSO
Indicare i principali oppiacei, i loro effetti psichici e la sede dei loro recettori
Cocaina e anfetamina: effetti psichici, meccanismo d’azione neurobiologico e tipo di rischio psichiatrico
Nicotina: meccanismo d’azione neurobiologico
Alcol e barbiturici: meccanismi d’azione neurobiologici su sinapsi dopaminergiche e recettori NMDA e GABA
Indicare i due tipi di personalità alcoliste
Cannabis (marijuana): meccanismo d’azione neurobiologico
Indicare le principali terapie contro l’abuso di sostanze quali la nicotina, l’alcol, la cocaina, l’eroina
166
Babiloni: Corso di Neuroeconomia e Neuromarkerting
Modulo di Neuroscienze cognitive
6. Basi fisiologiche della
comunicazione umana
Prof. Claudio Babiloni
Dipartimento di Fisiologia e Farmacologia "V. Erspamer"
Università di Roma "La Sapienza"
P.le A. Moro 5, 00185, Roma
167
Produzione e comprensione del linguaggio: meccanismi cerebrali
Area di Broca: è situata nel lobo frontale della corteccia cerebrale e contiene le memorie motorie necessarie per la produzione
del linguaggio. L’articolazione motoria delle parole richiede anche il coinvolgimento dell’area supplementare motoria della
cortecciac erebrale e di strutture sottocorticali motorie extrapiramidali (gangli della base, cervelletto). Afasia di Broca (afasia=
grave deficit verbale): la lesione dell’area di Broca induce difficoltà grammaticali, nel nominare gli oggetti e nell’articolare le
parole. Area di Wernicke: è situata nel lobo temporale (regione posteriore-superiore) della cortecci cerebrale e contiene le
memorie uditive necessarie per la comprensione del linguaggio ascoltato. La lesione induce sordità verbale pura (incapacità di
comprendere il linguaggio parlato), con intatte capacità di comprendere il linguaggio letto e di produrre linguaggio scritto e
parlato. L’area di Wernicke è connessa all’area di Broca tramite il fascicolo arcuato. L’afasia di conduzione: è indotta dalla
lesione del fascicolo arcuato che connette le aree di Broca e quella di Wernicke. Si osserva un deficit nella capacità di ripetere il
linguaggio ascoltato, senza la capacità di comprenderne il significato. Area posteriore del linguaggio: circonda l’area di
Wernicke e la parte posteriore della scissura temporale (di Silvio) vicino alla congiuntura dei lobi temporali, parietali e occipitali.
E’ un’area di interscambio tra la rappresentazione uditiva della parola rappresentata nell’area di Wernicke e il suo significato
immagazzinato come rappresentazioni nella corteccia associativa sensoriale (corteccia cerebrale posteriore). L’afasia
transcorticale sensoriale: è indotta dalla lesione dell’area posteriore del linguaggio, che provoca difficoltà nella comprensione
del linguaggio ascoltato e causa la produzione di discorsi fluenti privi di significato. La capacità di ripetere senza capire il
linguaggio ascoltato è intatta. L’afasia di Wernicke: è indotta dalla lesione dell’area di Wernicke e dell’area posteriore del
linguaggio..E’ caratterizzata dalla difficoltà nella comprensione e nella ripetizione del linguaggio ascoltato e dalla produzione di
discorsi fluenti privi di significato. Il significato delle parole: si basa sulle memorie degli oggetti, delle azioni e di altri concetti
associati con le parole. Tali memorie sono immagazzinate nelle aree associative e non in quelle del linguaggio. Le
rappresentazioni delle parole e dei significati di diverse categorie sono localizzate in regioni diverse della corteccia cerebrale,
come evidenziato dai diversi tipi di deficit nel nominare le parole (anomia). Anomia pura: difficoltà a nominare gli oggetti
(minori difficoltà nel nominare verbi-azioni), dovuta a lesioni temporali e parietali. Anomia delle azioni: difficoltà a nominare
le azioni-verbi, dovuta a lesioni dell’area frontale di Broca. Difficoltà con alcune categorie dei significati delle parole: sono
dovute a lesioni specifiche dell’area associativa.
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Disturbi di lettura e scrittura
Lettura globale: leggere la parola riconoscendo graficamente l’insieme delle lettere (lettura a vista). Lettura fonetica: leggere
la parola mediante il riconoscimento e la codifica del suono (fonema) di ogni sua lettera (lettura a suono). Disturbi di lettura:
sono spesso associati ai disturbi nella comprensione del linguaggio. Alessia pura: è l’incapacità di leggere conservando la
capacità di scrivere. E’ provocata dalla lesione alle aree che producono una cecità nel campo visivo destro e che distruggono le
fibre del corpo calloso posteriore (unisce le aree parieto-occipitali dei due emisferi). Dislessia: è la difficoltà acquisita nel corso
dello sviluppo a leggere. Dislessia superficiale: è indotta dalla lesione del lobo temporale sinistro, che provoca difficoltà nella
“lettura globale” della parola come un tutto. Dislessia fonologica: è indotta dalla lesione del lobo frontale sinistro, che provoca
difficoltà solo nella lettura di parole non familiari (difficoltà operativa a recuperare il suono delle singole lettere e nel mettere
insieme i suoni per generare la parola). Dislessia per la forma della parola: difficoltà nella lettura sia globale sia fonetica. I
pazienti possono leggere solo le singole lettere senza poi integrarle per produrre la parola. Dislessia diretta: è indotta dalla
lesione di aree occipito-temporali. Si legge a voce alta senza comprensione del significato. Dislessia evolutiva: è una condizione
ereditaria (oppure causata da fattori pre- o peri-natali) che ostacola lo sviluppo di aree del linguaggio in persone di intelligenza e
capacità percettive normali. Vi sarebbe uno sviluppo anormale del sistema magnocellulare del nucleo genicolato laterale e del
lobo parietale posteriore. Funzioni residue nei dislessici: senza potere leggere le parole, alcuni pazienti comprendono il
significato di parole (non pronunciabili), accoppiano parole e figure; riconoscono parole scritte male. Scrittura: i bambini
imparano prima il suono delle parole, poi imparano a ripeterle e pronunciarle, poi imparano a leggerle e poi imparano a scriverle.
Lettura e scrittura dipendono quindi dalle capacità di comprensione verbale e di produzione del linguaggio. Scrittura mediante
codifica fonologica: per scrivere una parola lunga o non familiare dobbiamo prima ripetere le sillabe a mente. Scrittura
mediante codifica visiva dell’ortografia: alternativamente alla codifica fonologica, per scrivere una parola non familiare
dobbiamo prima visualizzarla come immagine mentale. Disturbi di scrittura: sono spesso associati ai disturbi nella
produzione del linguaggio parlato. Agrafia: impossibilità a scrivere le lettere. Disgrafia: difficoltà nella scrittura. Disgrafie
dovute al controllo motorio fine: specifici problemi nel controllo della penna per formare maiuscole o minuscole, per formare
numeri o lettere, vocali o consonanti. Tali problemi sono dovuti a specifiche lesioni cerebrali che coinvolgono aree visuomotorie. Disgrafia fonologica: i pazienti non riescono a scrivere poiché non riescono a sillabare la parola facendo riferimento al
metodo fonetico (immaginare il suono di ogni lettera, il fonema). Essi riescono invece ad immaginarsi visivamente le parole
familiari e a scriverle. Disgrafia ortografica: un disturbo della scrittura su base visiva. I pazienti riescono a scrivere sillabando
la parole regolari (quelle con una buona corrispondenza tra lettere e suoni; il concetto si riferisce al linguaggio Inglese) ma non
quelle irregolari che richiederebbero una visualizzazione visiva. Disgrafia analoga alla dislessia diretta: si scrivono parole di
cui non capisce il significato (nella dislessia diretta si riescono a leggere parole di cui non si capisce il significato)
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Produzione del linguaggio: l’area di Broca
Area
di Broca: è situata
nel lobo frontale della corteccia
cerebrale e contiene le memorie
motorie necessarie per la
produzione del linguaggio
L’articolazione
motoria delle parole:
richiede anche il
coinvolgimento dell’area
supplementare motoria e
dell’insula della corteccia
cerebrale e di strutture
sottocorticali motorie
extrapiramidali (cgangli della
base, cervelletto)

Afasia di Broca):
(afasia= grave deficit verbale) la
lesione dell’area di Broca
induce difficoltà grammaticali
(regole grammaticali, uso delle
desinenze verbali e ordine delle
parole), nel nominare gli oggetti
e nell’articolare le parole
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Fig. 13.2 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
La comprensione del linguaggio: l’area di Wernicke
Area
di Wernicke: è
situata nel lobo temporale (regione
posteriore-superiore) della cortecci
cerebrale e contiene le memorie
uditive necessarie per la
comprensione del linguaggio
ascoltato
La lesione dell’area di
Werrnicke: induce sordità

verbale pura (incapacità di
comprendere il linguaggio parlato),
con intatte capacità di comprendere
il linguaggio letto e di produrre
linguaggio scritto e parlato

Il fascicolo arcuato:
connette l’area di Wernicke e quella
di Broca

L’afasia di conduzione:
è indotta dalla lesione del fascicolo
arcuato che connette le aree di
Broca e quella di Wernicke. Si
osserva un deficit nella capacità di
ripetere il linguaggio ascoltato,
senza la capacità di comprenderne il
significato
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Fig. 13.7 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
La comprensione del linguaggio: l’area posteriore del
linguaggio
Area
posteriore del linguaggio: circonda l’area di Wernicke e la parte posteriore della scissura temporale
(di Silvio) vicino alla congiuntura dei lobi temporali, parietali e occipitali. E’ un’area di interscambio tra la
rappresentazione uditiva della parola rappresentata nell’area di Wernicke e il suo significato immagazzinato come
rappresentazioni nella corteccia associativa sensoriale (corteccia cerebrale posteriore)
Il
significato delle parole: si basa sulle memorie degli oggetti, delle azioni e di altri concetti associati con le
parole. Tali memorie sono immagazzinate nelle aree associative e non in quelle del linguaggio. Le rappresentazioni
delle parole e dei significati di diverse categorie sono localizzate in regioni diverse della corteccia cerebrale, come
evidenziato dai diversi tipi di deficit nel nominare le parole (anomia)
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Fig. 13.9 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Attivazione corticale mentre il soggetto pensa ad azioni
Positron
emission
tomography
(PET): è una
tecnica che
permette di
visualizzare
l’aumento di
flusso di sangue
nelle aree cerebrali
che si attivano
durante un
compito assegnato
al soggetto
sperimentale
(maggiore flusso
ematico =
maggiore
consumo di
ossigeno e
glucosio =
maggiore attività
dei neuroni)
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Fig. 13.12 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Gravi disturbi nella comprensione del linguaggio
L’afasia
transcorticale sensoriale: è indotta dalla lesione dell’area posteriore del linguaggio, che provoca
difficoltà nella comprensione del linguaggio ascoltato e causa la produzione di discorsi fluenti privi di significato. La
capacità di ripetere senza capire il linguaggio ascoltato è intatta

L’afasia di Wernicke: è indotta dalla lesione dell’area di Wernicke e dell’area posteriore del linguaggio..E’
caratterizzata dalla difficoltà nella comprensione e nella ripetizione del linguaggio ascoltato e dalla produzione di
discorsi fluenti privi di significato
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Fig. 13.8 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Difficoltà nel nominare gli oggetti, le azioni o gli
attributi (anomia, uno dei sintomi delle afasie)
Anomia
pura: difficoltà a nominare gli oggetti (minori difficoltà nel nominare verbi-azioni), dovuta a lesioni
temporali e parietali
Anomia delle azioni: difficoltà a nominare le azioni-verbi, dovuta a lesioni dell’area frontale di Broca
 Difficoltà con alcune categorie dei significati delle parole: sono dovute a lesioni specifiche

dell’area associativa
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Tabella. 13.1 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
I due tipi di lettura
Lettura
globale: leggere la parola riconoscendo graficamente l’insieme delle lettere (lettura a vista)
 Lettura fonetica: leggere la parola mediante il riconoscimento e la codifica del suono (fonema) di ogni sua
lettera (lettura a suono)

Disturbi di lettura (alessia, dislessia): sono associati ai disturbi nella comprensione del linguaggio
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Fig. 13.6 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Deficit di lettura: la dislessia superficiale
è dovuta all’incapacità del
riconoscimento globale della parola
Alessia
pura: è
l’incapacità di leggere
conservando la capacità
di scrivere. E’ provocata
dalla lesione alle aree che
producono una cecità nel
campo visivo destro e che
distruggono le fibre del
corpo calloso posteriore
(unisce le aree parietooccipitali dei due
emisferi)

Dislessia: è la
difficoltà acquisita nel
corso dello sviluppo a
leggere
Dislessia
superficiale: è

indotta dalla lesione del
lobo temporale sinistro,
che provoca difficoltà
nella “lettura globale”
della parola come un tutto
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Fig. 13.17 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Deficit di lettura: la dislessia fononologica è
dovuta all’incapacità di una lettura fonetica
delle parole
Dislessia
fonologica: è
indotta dalla lesione
del lobo frontale
sinistro, che provoca
difficoltà solo nella
lettura di parole non
familiari (difficoltà
operativa a recuperare
il suono delle singole
lettere e nel mettere
insieme i suoni per
generare la parola)
Dislessia per
la forma della
parola: difficoltà

nella lettura sia
globale sia fonetica. I
pazienti possono
leggere solo le
singole lettere senza
poi integrarle per
produrre la parola
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Fig. 13.18 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Difficoltà nella
lettura
Dislessia
diretta: è
indotta dalla lesione di aree
occipito-temporali. Si legge a
voce alta senza comprensione
del significato

Dislessia evolutiva:
è una condizione ereditaria
(oppure causata da fattori preo peri-natali) che ostacola lo
sviluppo di aree del linguaggio
in persone di intelligenza e
capacità percettive normali. Vi
sarebbe uno sviluppo anormale
del sistema magnocellulare del
nucleo genicolato laterale e del
lobo parietale posteriore
Funzioni residue nei
dislessici: senza potere

leggere le parole, alcuni
pazienti comprendono il
significato di parole (non
pronunciabili), accoppiano
parole e figure; riconoscono
parole scritte male
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Fig. 13.14 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
La scrittura

Scrittura: i bambini imparano prima il suono delle parole, poi imparano a ripeterle e pronunciarle, poi imparano a
leggerle e poi imparano a scriverle. Lettura e scrittura dipendono quindi dalle capacità di comprensione verbale e di
produzione del linguaggio

Scrittura mediante codifica fonologica: per scrivere una parola lunga o non familiare dobbiamo
prima ripetere le sillabe a mente

Scrittura mediante codifica visiva dell’ortografia: alternativamente alla codifica fonologica, per
scrivere una parola non familiare dobbiamo prima visualizzarla come immagine mentale
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
La scrittura giapponese utilizza due forme di caratteri
Fig. 13.19 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
La
scrittura
giapponese:
utilizza due
forme di
caratteri che
codificano
l’informazione
in modo fonetico
(Kana) e
pittorico nonfonetico (Kanji).
In soggetti
giapponesi
adulti, lesioni
che riguardano
diversi siti
cerebrali
possono
danneggiano
diversamente
l’abilità di usare
il codice Kana e
Kanji
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Fig. 13.20 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Tipi diversi di disturbi della scrittura (agrafia, disgrafie)
Disturbi
di scrittura: sono spesso associati ai disturbi nella produzione del linguaggio parlato
Agrafia: impossibilità a scrivere le lettere
 Disgrafia: difficoltà nella scrittura, Ve ne sono di diverso tipo.
 Disgrafie dovute al controllo motorio fine: specifici problemi nel controllo della penna per formare

maiuscole o minuscole, per formare numeri o lettere, vocali o consonanti. Tali problemi sono dovuti a specifiche lesioni
cerebrali che coinvolgono aree visuo-motorie

Disgrafia fonologica: i pazienti non riescono a scrivere poiché non riescono a sillabare la parola facendo
riferimento al metodo fonetico (immaginare il suono di ogni lettera, il fonema). Essi riescono invece ad immaginarsi
visivamente le parole familiari e a scriverle

Disgrafia ortografica: un disturbo della scrittura su base visiva. I pazienti riescono a scrivere sillabando la
parole regolari (quelle con una buona corrispondenza tra lettere e suoni; il concetto si riferisce al linguaggio Inglese)
ma non quelle irregolari che richiederebbero una visualizzazione visiva

Disgrafia analoga alla dislessia diretta: si scrivono parole di cui non capisce il significato (nella
dislessia diretta si riescono a leggere parole di cui non si capisce il significato)
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
AUTOVALUTAZIONE
PRODUZIONE DEL LINGUAGGIO: MECCANISMI CEREBRALI
Ruolo dell’area di Broca nella produzione del linguaggio e afasia di Broca
Ruolo dell’area di Wernicke nella comprensione del linguaggio
Funzione del fascicolo arcuato e caratteristiche dell’afasia di conduzione
Ruolo dell’area posteriore del linguaggio nella comprensione del linguaggio
Caratteristica dell’afasia trancorticale sensoriale
Caratteristiche dell’afasia di Wernicke
Definizione di anomia
LETTURA E DISTURBI DELLA LETTURA
Caratteristiche della lettura globale
Caratteristiche della lettura fonetica
Definizioni di alessia e dislessia
Caratteristiche della dislessia superficiale e della dislessia fonologica
Caratteristiche della dislessia per la forma della parola
Caratteristiche della dislessia diretta
Caratteristiche della dislessia evolutiva
SCRITTURA E DISTURBI DELLA SCRITTURA
Caratteristiche della scrittura mediante codifica fonologica:
Caratteristiche della scrittura mediante codifica visiva dell’ortografia:
Definizioni di agrafia e disgrafia
Caratteristiche delle disgrafie dovute al controllo motorio fine
Caratteristiche della disgrafia fonologica
Caratteristiche della disgrafia ortografica
Caratteristiche della disgrafia analoga alla dislessia diretta
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Insegnamento di Fisiologia
7. PSICOFISIOLOGIA DELLA
MUSICA
Claudio Babiloni
Dipartimento di Fisiologia Umana e Farmacologia
Università di Roma “La Sapienza”
L’EVOLUZIONE DEL
CERVELLO MUSICALE
Homo “di Neanderthal”: cervello e corpo grandi, vive in piccoli gruppi, ha il culto
dei morti, un linguaggio essenziale, domina l’Europa per 250.000 anni nella morsa
delle ere glaciali, si estingue dopo il contatto con l’Homo “sapiens, sapiens”
NOME
Homo neanderthalensis
COMPARSA
500.000 anni fa
SCOMPARSA
130.000 anni fa
INDIRIZZO
Europa, Asia
PESO e STATURA
65 Kg e 1.6 m
CAPACITA'CRANICA
1245 / 1740 cc
(110% dell’Homo sapiens, sapiens)
ABILITA’ MUSICALI
Con i neanderthalensis si ha il primo esempio di strumento
musicale non a percussione ma intonato (in dettaglio, con quattro note compatibili con la naturale
scala diatonica greca), grazie al ritrovamento del cosiddetto flauto di Divje Babe (in Slovenia).
Anatomia dell’orecchio e delll’apparato fonatorio sono molto simili a quelli dell’Homo Sapiens
Arensburg,. Nature 1989.
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Homo “sapiens, sapiens”: creatività e linguaggio molto sviluppati promuovono arte,
cultura, tecnologia, ampi gruppi sociali, commercio e armi fino a dominare il pianeta.
NOME
Homo sapiens arcaicus
COMPARSA
200.000 anni fa
SCOMPARSA
(non estinto)
INDIRIZZO
Tutto il pianeta
PESO e STATURA
70 Kg e 1.7 / 1.8 m
CAPACITA'CRANICA
1350 cc
ABILITA’ MUSICALI
Gli oggetti sonori riconosciuti
compaiono 40.000 anni fa nel Paleolitico superiore,
paralleli all’arte simbolica e figurativa (60.000 and 30.000
anni fa appaiono arte e fini manufatti, cerimonie funebri, etc.).
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Il valore evolutivo della musica
 Darwin: la musica come richiamo sessuale;
 Wallaschek, Bucher e Horbonstel: il ritmo musicale scandisce e sincronizza il
lavoro collettivo;
 3) Stumpf: relazioni tra linguaggio verbale e musica; il grido come mezzo di
comunicazione a distanza;
 4) Kuttner e Schneider: prosodia (intonazione) del linguaggio e musica danno alla
parola significati diversi;
 5) Combarieu: la musica per generare emozioni collettive nei riti magico-rituali e
funerarie degli stregoni.
IL CERVELLO MUSICALE
Rappresentazioni cerebrali dell’ascolto e
dell’esecuzione musicale










Discriminazione del suono musicale;
movimenti al ritmo della musica;
piani dell’esecuzione musicale (nei musicisti)
sensazione cosciente di essere l’esecutore musicale (nei musicisti)
sensazioni di gradevolezza (piacevole-fastidioso);
emozioni primarie (malinconia, gioia, rabbia e paura);
emozioni secondarie (soavità, spiritualità, crepuscolarità, solennità, sensualità,
etc.);
empatia con il musicista (da parte dei musicisti)
giudizi estetici (bello-brutto);
memoria di ricordi associati ad un precedente ascolto del brano musicale o
collegati all’emozione indotta dalla musica.
L’intensità delle emozioni corrisponde al grado di coinvolgimento nell’ascolto.
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Discriminazione del suono musicale
e movimenti musicali



L’organo sensoriale uditivo
corteccia uditiva
(coclea) e le vie uditive
rilevano e portano i segnali
uditivi di frequenza,
intensità e timbro del suono
musicale al cervello (cellule
uditive si attivano in larga
maggioranza per suoni
acuti);
I suoni gravi e ritmati
attivano l’organo sensoriale
dell’equilibrio (vestibolo),
inducendo il corpo a
muoversi spontaneamente;
I programmi motori
permettono la performance
musicale (sistemi motori
corticali e sotto-corticali)
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
corteccia motoria
corteccia orbitofrontale
Zatorre RJ1, Salimpoor VN.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2013
Sensazione cosciente di essere l’esecutore musicale
(nei musicisti)
Rispetto a quando i musicisti vedono la loro performance in video, quando essi la
eseguono si osserva un aumento di attività EEG della corteccia cerebrale in aree legate
all’elaborazione dei movimenti (area di Brodmann 4, BA 4), dei segnali che vengono
dal corpo (BA 3-1-2, 40), dall’osservazione dell’azione (BA 40) e dalle emozioni (BA
24 e 31).
BA 24, BA 31: giro del cingolo; BA 3-1-2: corteccia somasensoria
BA 4: corteccia motoria; BA 40: corteccia parietale ventrale
Low-frequency alpha
Legenda: le regioni rosse
indicano l’attivazione
EEG statisticamente
significativa durante
l’esecuzione rispetto
all’osservazione della
propria esecuzione
musicale in concerto
Babiloni C, Buffo P, Marzano N, Del Percio C, Spada D, Rossi S, Bruni I, Rossini PM, Perani D. Cortical oscillatory alpha rhythms in professional
musicians during music performance: imaging of the self in action. (in preparazione)
Sensazioni di piacere e gradevolezza: il nucleo accumbens
 Rinforzo, dipendenza e dopamina: tutte le sostanze che inducono dipendenza stimolano il rilascio di
neurotrasmettitore dopamina nel nucleo accumbens dei gangli della base, che gioca un ruolo importante nel
rinforzo e nella esperienza della gratificazione e della piacevolezza degli eventi
 Correlati neurobiologici della dipendenza: il cervello di individui con storia di abuso di cocaina mostra un
incremento della densità dopaminergici D3 nel nucleo accumbens dei gangli della base. Il desiderio di cocaina
può essere associato all’incremento della densità dei recettori dopaminergici D3 specialmente nel nucleao
accumbens.
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Fig. 16.14 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Sensazioni di gradevolezza della musica


L’ascolto di musica che da i
brividi attiva il nucleo “ventral
striatum” (VS) dei gangli della
base. Poco prima dei brividi si
attiva il “dorsal striatum” (DS).
Entrambi I nuclei mostrano un
forte rilascio di dopamine
(neuromessaggero del piacere);
Gangli della base
(striato dorsale, caudato)
Corteccia
frontale
inferiore
La musica nuova che paghiamo
per riascoltare attiva il nucleo
accumbens (NAcc) dei gangli
della base in connessione con
regioni temporali uditive (STG)
e aree frontali (IFG)
Corteccia
Temporale
superiore
Zatorre RJ1, Salimpoor VN.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2013
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Gangli della base
(striato ventrale)
L’emisfero destro domina nel riconoscimento e nell’espressione delle
emozioni veicolate da suoni e immagini
 Le regioni cerebrali
attivate (in colore)
dall’ascolto di emozioni,
espresse dal tono di voce
(verde) o dal significato
delle parole (rosso);
 si vede che la
comprensione
dell’emozione mediante il
solo tono della voce è
correlato all’attivazione
della corteccia prefrontale
dell’emisfero destro
Fig. 10.8 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
L’amigdala si attiva durante la risposta
emozionale di paura, ansia e rabbia
 La stimolazione
elettrica
dell’amigdala: induce
risposte emozionali
specialmente associate a
rabbia, paura e ansia; la sua
disattivazione farmacologica
(benzodiazepine, oppio)
attenua la risposta
emozionale e la sua
distruzione praticamente la
abolisce
 Stimoli visivi che
illustrano visi
impauriti: inducono nel
soggetto umano una
significativa attivazione
bilaterale dell’amigdala (in
colore giallo nella figura,
che mostra una sezione
coronale del cervello
umano)
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Fig. 10.3 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
Due tipi di empatia in diversi circuiti cerebrali
(Shamay-Tsoory et al., 2009, 2011)
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Empatia nei cervelli dei
musicisti in concerto
 Le mappe EEG mostrano che
 il musicista con elevati valori di empatia al test (64)
mostra una maggiore attività della corteccia cerebrale
(vedi le regioni rosse nelle mappe EEG della figura in
alto) rispetto ad un musicista con bassi valori di
empatia;
 Nelle aree corticali frontali dell’emisfero destro
(BA44/45) che sono tipicamente associate alle capacità
empatiche si osserva una relazione statistica tra attività
cerebrale e punteggio di empatia in 12 musicisti (più
attività cerebrale, più empatia). Questa relazione non si
osserva in altre aree corticali
Babiloni C, Buffo P, Vecchio F, Marzano N, Del Percio C, Spada D, Rossi S, Bruni I, Rossini PM,
Perani D. Brains "in concert": frontal oscillatory alpha rhythms and empathy in professional
musicians. Neuroimage. 2012 Mar;60(1):105-16. Epub 2011 Dec 13.
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Giudizi sociali ed emozioni: il ruolo della corteccia
orbitofrontale
 La corteccia
orbitofrontale:
interpreta situazioni
socialmente complesse nel
contesto di scelte personali
che inducono emozioni
Interazioni sociali:

la corteccia orbitofrontale
valuta il rischio e induce
prudenza e moralità nei
comportamenti

Ingressi e uscite
anatomiche: riceve
afferenze da aree temporali,
frontali, limbiche e
dall’amigdala e invia
efferenze ad amigdala e giro
del cingolo
Claudio Babiloni, Neurofisiologia
Fig. 10.4 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003
IL CERVELLO MUSICALE
TRA NATURA E CULTURA
La percezione soggettiva della musica



Le illusioni musicali (l’ascolto dicotico, la Scala Shepard, etc.);
persone diverse sperimentano lo stesso brano musicale con diverse sensazioni,
emozioni e giudizi;
una stessa persona può sperimentare sensazioni, emozioni e giudizi diversi
all’ascolto di un dato brano musicale in momenti diversi della vita.
.
L’ascolto dicotico
Le vie uditive connettono ogni orecchio con la corteccia temproale uditiva controlaterale e in
misura minore con quella ipsilaterale. Studi di neuroimaging hanno mostrato che durante l'ascolto
dicotico di stimoli con contenuto spettrale simile, la via controlaterale, oltre ad essere prevalente,
inibisce quella ipsilaterale. Questo fa sì che ciascuno dei due stimoli che costituiscono la coppia
dicotica raggiunga solo la sua corteccia uditiva controlaterale
Brancucci, Babiloni et al. , Neuroscience. 2005. Brancucci A, Babiloni C, et al.. Eur J Neurosci. 2004
Claudio Babiloni, Neurofisiologia