NEUROFISIOLOGIA
1
SENSIBILITA’ MECCANOCETTIVA
Recettori e fibre afferenti della sensibilità tattile e cinestesica. Organizzazione delle vie sensoriali della
sensibilità meccanocettiva. Elaborazione delle informazioni somestesiche nei centri superiori. Aree
corticali somestesiche e loro relazione con le aree associative.
La sensibilità meccanocettiva comprende la sensibilità tattile e la propriocezione, intese come cognizione
della posizione e dello stato del proprio corpo attraverso sensori tendinei e mscolari e sensori viscerali. La
sensibilità tattile avviene invece attraverso sensori cutanei.
I recettori sensoriali (della sensibità meccanocettiva) si prestano a varie classificazioni:
–
in base alle informazioni fornite essi sono classificabili in interocettori se forniscono informazioni
riguardo all'ambiente interno (es. osmocettori); propriocettori se forniscono informazioni sulla posizione
del corpo nello spazio e sulle forze a cui vengono sottoposte le strutture (es. organi tendinei del golgi);
esterocettori se forniscono informazioni sull'ambiente esterno.
–
In base allo stimolo che scatena la risposta si distinguono chemocettori, pressocettori... ogni
stimol provoca l'apertura di un canale ionico e la variazione del potenziale cellulare.
–
In base alla risposta (che è evidenziabile a livello del potenziale delle cellule recettoriali, del pda
assonico degli interneuroni, dei neuroni centrali) si distinguono recettori a lento e a rapido adattamento,
ovvero che mostrano una risposte continua allo stimolo scaricando in maniera costante in risposta a
stimoli costanti e recettori a rapido adattamento che scaricano appena percepito lo stimolo e
successivamente attenuano la loro scarica.
Il campo recetivo può essere definito come la regione da cui un neurone riceve gli stimoli.
Le informazioni vengono codificate (da stimolo a segnale elettrico) con vari metodi ancora non
pienamente chiariti:
–
il principale indicatore dell'intensità dello stimolo è la frequenza di scarica stimolata da più
marcate depolarizzazioni delle cellule recettoriali. L'aumento della frequenza è una funzione
esponenziale dell'aumento dello stimolo; l'esponente di solito è frazionario. A livelli superiori sono
stati ipotizzati vari metodi di codifica.
–
La provenienza dell'impulso viene codificata poiché gli impulsi viaggiano per specifiche vie
afferenti e terminano in precise zone della corteccia(cfr mappe somatotipiche). Campi recettivi
inibitori che hanno limiti netti nei confronti di campi eccitatori aiutano a definire meglio lo stimolo.
–
La soglia è definita come lo stimolo minimo a cui un reecttore può rispondere con una
depolarizzazione. Poiché su un singolo neurone si sommano afferenze eccitatorie e inibitorie
(campo recetivo) tramite sommazione spaziale e temporale anche il neurone avrà una soglia il cui
supermanto determina la scarica di questo; un singolo stimolo in genere risulta sottosoglia e
viene ignorato. Lo stimolo da parte di più recettori provoca risposte maggiori.
–
La durata di uno stimolo è codificata o con la durata dell'intervallo di aumentata scarica(lento
adattamento) o da segnali che indicano l'applicazione e la rimozione dello stimolo(rapido
adattamento)
–
la frequenza è codificata con l'intervallo tra le scariche o tra gruppi di scariche(solo alcuni
recettori codificano la frequenza)
in generale si distinguono 4 tipi di recettori in base alle
scariche che provocano nelle fibre afferenti: i recettori FA
sono quelli a rapido adattamento e si distinguono nella
classe FA1 che segnala applicazione e rimozione dello
stimolo e nella classe FA2 che segala solo l'applicazione
(segnalando anche l'intensità dello stimolo e lo
spostamento); i recettori SA sono quelli a lento
adattamento, segnalano allo stesso modo applicazione e
rimozione dello stimolo e sua intensità, ma i recettori SA1
provocano scariche solo in presenza dello stimolo adeguato,
i recettori SA2 danno una frequenza basale di scarica tonica.
Nella sensibilità tattile le afferenze provengono da questi 4
tipi di recettori specifici: stimolando elettricamente le fibre
provenienti dai recettori a lento adattamento abbiamo una
sensazione di pressione; stimolando quelle dei recettori a
rapido adattamento abbiamo una sensazione di
tremore(flutter).
I recettori cutanei comprendono:
1.
I recettori di pacini, a rapido adattamento sono costituiti da un corpuscolo connettivale
che avvolge una terminazione nervosa; si pensa che l'adattamento sia dovuto solo alla
struttura circostante. Sono posti profondamente, sono relativamente poco numerosi e
hanno un campo recettivo ampio e con bordi vaghi. Sono FA1
2. I recettori di meisner sono posti nella cure glabra, in superficie. Sono a rapido
adattamento e più numerosi di quelli del pacini, hanno campi recettivi piccoli e con bordi
netti. Sono anch'essi costituiti da corpuscoli deformabili. Sono FA2
3. I recettori associati ai follicoli piliferi hanno caratteristiche simili ai recettori di meisner
4. i recetri di merkel sono superficiali, hanno campi piccoli e definiti e sono molto numerosi, sono a
lento adattamento e sono costituiti da dischi cellulari e dalla rispettiva terminazione nervosa;
sono del tipo SA1
5. i recettori di ruffini sono sottocutanei, hanno ampi campi recettivi. Sono costituti da corpi
collegati a una terminazione nervosa. I campi recettivi grandi devono la loro forma alla
comprimibilità delle strutture; presentano massima sensibilità al centro e un graduale
innalzamento della soglia verso i bordi. I recettori di ruffini sono del tipo SA2.
6. Nella cute fornita di peli ci sono anche meccanocettori a bassa soglia che sono terminazioni di
fibre C, rispondono bene a stimoli tattili in movimento a bassa velocità (1-10 cm/s); la
sensazione prodotta è di tatto lieve, poco discriminato, di solito associata a piacere.
I recettori tattili sono innervati da fibre dette Beta, mieliniche, con diametro compreso tra 1 e 6
micrometri e velocità di conduzione tra i 6 e i 36 m/s.
le fibre C sono amieliniche e hanno diametri inferiori al micrometro e velocità dio conduzione tra 0.5 e 2
m/s.
[cfr classificazione fibre sul libro: A: mieliniche in gruppi in base al diametro x il muscolo I (12-20),
sottogruppi a (fuso neuromuscolare) e b(organo di golgi) II(6-12) III (1-6) x la cute beta(tatto) ,
diametro 6-12, e delta(dolore), diametro 1-6. C:amieliniche, diametro 0,5-2 in gruppi: IV x il muscolo e
semplicementr dette C x la cute]
I recettori della propriocezione sono costituiti da nocicettori e meccanocettori: nei muscoli sono stati
descritti recettori di allungamento (organi tendinei del golgi e fusi neuromuscolari) che saranno spiegati
nel controllo motorio. Recettori sensibili ai metaboliti e recettori alla pressione.
Nelle articolazioni sono stati descritti i corpuscoli di pacini che rispondono alla vibrazione e di ruffini che
rispondono alla pressione. Sono inoltre presenti recettori dolorifici.
Un nervo cutaneo sarà composto da fibre beta e C, oltre che delta; con la microneurografia è possibile
studiarne le caratteristiche delle fibre registrando extracellularmente da un nervo su singole fibre con
microelettrodi. Stimolando elettricamente le fibre si indaga su quale modalità sensoriale si attiva e sulla
sensazione percepita; stimolando meccanicamente i recettori si indaga sulla soglia di stimolazione, sui
campi recettivi e sullo stimolo adeguato. La qualità delle sensazioni percepite non cambia per stimoli
intensi(una forte pressione sul c. di merkel non produce dolore. Per i recettori di ruffini si è notato che la
sola stimolazione non produce effetti e che è pertanto necessaria una stimolazione centrale. La
microneurografia misura i campi recettiva ma in ciò le si sovrappone il metod psicofisico noto come la
discriminazione di due punti. Poggiando due punte in una zona a una certa distanza saranno discriminabili
due sensazioni solo se le due punte cadranno in due campi recettivi diversi, e quindi la distanza minima
discriminabile tra due punte è un buon indice della sensibilità di una zona. Si sono costruite mappe di
sensibilità. Le zone più sensibili sono bocce e palmo della mana. La sensibilità è dovuta alla densità dei
recettori.
Una via sensoriale si può considerare come un insieme di neuroni (3) disposti in serie che ascendono
dal recettore alla corteccia. Il corpo è diviso in segmenti che corrispondono ai territori di innervazione di
un nervo spinale. Ogni territorio è definito somitomero. A livello dei somitomeri le fibre sensoriali sono
disposte in plessi e quindi non si costituisce un limite netto: il danno di una radice spinale non provoca
anestesia totale del rispettivo somitomero. Da li, e quindi dai recettori, la fibra sensoriale ascende ai
gangli delle radici dorsali. Da qui invia un processo centrale attraverso le radici ventrali. [nb: nel nervo
spinale ci sono anche le grosse fibre mieliniche di proveniensa muscolare]Già prima di entrare nel midollo
le grosse fibre mieliniche si raggruppano nella porzione dorsale della radice, mentre le fibre piccole
mieliniche e amieliniche nella porzione ventrale. La parte dorsale delle grosse fibre mieliniche fa sinapsi
con il II neurone nel corno dorsale della sostanza grigia vertebrale. L'assone del secondo neurone esce
nella sostanza bianca e fornisce un prolungamento ascendente verso le vie centrali e uno discendente
verso i segmenti sottostanti. Entrambi i prolungamenti emettono diramazioni che si dirigono ventralmente
e centralmente nella sostanza grigia costituendo il braccio afferente delle vie rifesse. Di norma l'assone
del neurone di secondo ordine decusa. Il neurone di terzo ordine è localizzato nel talamo e da alla
corteccia. La disposizione delle fibre nei segmenti e il nucleo in gui terminano gi fanno distinguere
differnti vie sensoriali.
1. Dall'assone di I ordine del ganglio le branche ascendenti delle fibre mieliniche di grosse
dimensioni ascendono nel fascicolo gracile tra s4 e t10 e cuneato tra c2 e t2. I fascicoli
gracile(per gli arti inferiori e la porzione caudale del tronco) e cuneato(per gli arti superiori e la
porzione dorsale del tronco) fanno parte della colonna dorsale. Arrivano al bulbo dove fanno
sinapsi con i neuroni di secondo ordine dei nuclei gracile e cuneato. Dai nuclei gli assoni
decusano e ascendono riunendosi prima nel nucleo dei cordoni dorsali rostralmente nel bulbo e da
li attraverso il leminisco mediale al talamo controlaterale nel nucleo ventrale posterolaterale VPL
facendo sinapsi con i neuroni di III ordini. Da li vanno alla corteccia. Sono compresi recettori
propriocettivi muscolari e tendinei, recettori tattili. Questa via è detta sistema dei cordoni dorsalileminisco mediale
2. i recettori della testa hanno il primo neurone nel nucleo del trigenimo. Il secondo si trova nel
nucleo principale del V nervo cranico(trigemino). Da li gli assoni decusano e ascendono al talamo
controlaterale attraverso il tratto trigeminotalamico fino al VPM, ovvero al nucleo ventrale
postermediale. Da li vanno alla corteccia. È la via trigeminotalamica, equivalente della vai 1.
3. Le fibre dei folicoli piliferi trovano il neurone di secondo ordine direttamente nel corno dorsale del
midollo e da lì l'assone decusa e da al VPL. Questa via è detta spinocervicale.
4. I secondi neuroni di molti recettori tattili sono situati nel corno posteriore. I loro assoni ascendono
nel cordone dorsale e formano sinapsi con vari tipi di neuroni dei nuclei delle colonne dorsali; da
qui vanno al VPL. Questa via è detta delle fibre postsinaptiche dei cordoni dorsali.
propriocezione
5. I neuroni di second'ordine che si occupano della propriocezione si trovano nel tratto
spinocerebellare dorsale. Da li vanno sia al nucleo z del bulbo da cui decusano e ascendono al vpl,
sia alla corteccia cerebellare. Questa via è detta spinocerebellare.
6. Le fibre dei neuroni di prim'ordine che si occupano della propriocezione facciale attraversano il
ganglio del trigemino senza dare sinapsi; da li penetrano nel mesencefalo e trovano il corpo del
primo neurone nel nucleo trigeminale mesencefalico, nucleo del V. I neuroni di second'ordine si
trovano nella formazione reticolare. Da li vanno al vpm e quindi alla corteccia
NB: le vie sono specializzate per un afferenza ma contengono anche gli altri tipi di fibre, comprese quelle
nocicettive, anche se in piccola parte.
Nei nuclei ventrali posteriori le afferenze trovano
una specifica disposizione che tiene conto della
provenienza delle fibre. I nuclei hanno un
organizzazione somatotipica: questa è sicuramente
implicata nella localizzazione dello stimolo. La
distruzione dei nuclei talamici provoca l'anestesia della
porzione controlaterale e una sindrome detta dolore
talamico che può però essere provocata dalla
distruzione del bulbo o del ponte. Durante il sonno i
neuroni talamici sono meno eccitabili, come durante
l'anestesia barbiturica. A ogni livello sinaptico avviene
una modulazione e una rielaborazione del segnale:
innanzi tutto si assiste a fenomeni di convergenza (i
campi recettivi talamici sono più grandi di quelli
recettoriali); inoltre le intersinapsi modulano il segnale e generano campi eccitatori
e campi inibitori.
Dal talamo i neuroni proiettano alla corteccia sensitiva
primaria. Questa è situata nel giro postcentrale e comprende
le aree 1 2 e 3 di broodman. Anche la corteccia ha un
organizzazione somatotipica e la mappatura costituisce
l'omunculus sensitorio. Il vpl trasmette lateralmente il vpm
centralmente. Le informazioni viaggiano in parallelo. Le aree di
brodman hanno specifiche funzioni: l'area 2 corrisponde al
senso di posizione (recettori articolari), l'area 1 corrisponde
alla sensibilità cutanea dei recettori a rapido adattamento,
l'area 3b alla sensibilità cutanea dei recettori a lento
adattamento; l'area 3a allo stiramento muscolare. Molti
neuroni del SI rispondono maggiormente a una direzione
preferenziale di movimento dello stimolo(come per i neuroni ottici) e ciò è
importante per manipolare oggetti in quanto aiuta a definire il movimento.
Le afferenze sensitive vanno anche all'area SII e ad altre ancora poco note. Dalla corteccia SI vengono
inviate informazioni all'area SII, alla corteccia motoria, alla corteccia Somatosensoriale e motoria
supplementari e alla corteccia associativa(in cui vengono definite le relazioni tra persona e spazio
extrapersonale). Lesioni delle vie di trasmissione non consentono la sensibilità tattile discriminata, la
sensibilità alla pressione, al tremore. La propriocezione e lo sensibilità allo stiramento viscerale(es.
Vesciac). I segnali provenienti dal sistema visivo e vestibolare vengono integrati per formare lo schema
corporeo che ha significato cognitivo e permette la progettazione del movimento. Al lesione corticale
genera deficit tattili semplici come quelli dovuti alle lesioni delle vie i trasmissione ma localizzati
(organizzazione somatotipica) o difetti più complessi come grafestesi, stereognosi e difficoltà di
progettazione del movimento.
2
ELETTROENCEFALOGRAFIA (Laboratorio)
Principi di elettroencefalografia. Analisi dei principali ritmi dell’elettroencefalogramma e loro correlazione
con i diversi stati comportamentali.
I potenziali elettrici della corteccia cerebrale possono essere registrati con derivazioni extracellulari grazie
a un metodo detto elettroencefalografia. Questo metodo presenta alcuni importanti vantaggi: innanzi
tutto possiamo avere una registrazione istantanea dei potenziale delle varie aree corticali. Poi gli stimoli
sono direttamente relazionabili con le modificazioni del potenziale. D'altro canto a questa buona
risoluzione temporale si contrappone una bassa risoluzione spaziale: gli elettrodi posti sulla cute del
capo possono registrare solo i potenziali di gruppi di cellule spazialmente definiti, che vengono detti
potenziali di campo. In realtà la risoluzione temporale è dell'ordine di 100 ms e quindi i potenziali hanno
la forma di eventi transienti detti punte. Il tracciato dell'EEG è costituito dai tracciati di vari elettrodi nel
tempo.
Le zone registrate sono le zone
superficiali(corticali) dell'encefalo. La
tecnica trova impieghi nella
valutazione delle funzioni corticali e
dello stato di vigilanza e nella
diagnostica dell'epilessia.
Le derivazioni possono essere
unipolari e bipolari: derivazioni
unipolari misurano le variazioni di
potenziale tra un elettrodo costante
di riferimento e un elettrodo
esplorante; derivazioni bipolari
misurano la ddp di una coppia di
elettrodi.
Gli elettrodi vengono posizionati sul
capo secondo la tecnica 10-20
ovvero a distanza del 10 e 20% della
semicirconferenza del capo; tra gli
elettrodi e la pelle viene inserito un
gel che riduca l'impedenza elettrica.
Il tracciato elettrocardiografico è composto da onde caratterizzate da ampiezza e frequenza; le
principali sorgenti delle onde
sono le grandi cellule
piramidali poste negli strati
piramidali; i dendriti di questi
neuroni propriamente corticali
ricevono migliaia di afferenze.
I neuroni sono volti verso lo
strato esterno della corteccia.
Quando si attiva una sinapsi
negli strati superficiali la
derivazione extracellulare
vedrà fluire corrente dagli
strati profondi se la sinapsi è
eccitatoria ESPS (quindi
depolarizza e richiama ioni
positivi) e lo segnalerà con una
deflessione positiva, al
contrario vedrà fluire corrente
dalla corteccia verso gli strati
profondi e lo segnalerà con
una deflessione negativa se la
sinapsi è di tipo inibitorio ISPS.
Se invece i attiva una sinapsi
negli strati profondi l'ESPS
sarà segnalato come una
corrente che fluisce verso gli strati profondi, l'ISPS come una corrente che va verso la
corteccia(deflessione positiva del tracciato).
Rilevando una singola derivazione l'attività di migliaia di neuroni sarà valutabile anche la fase: quando
l'attività di tutti i neuroni è in fase, ovvero avviene contemporaneamente, il tracciato rilevato appare
sincrono e regolare. I tracciati sono classificabili a seconda delle ampiezze e della fase che presentano:
–
il ritmo beta è tipico della veglia, ha una frequenza di circa 10Hz e un ampiezza tra 30 e 50 mv;
non è ritmico e presenta oscillazioni variabili.
–
Il ritmo alfa è tipico della veglia rilassata, appare ritmico con frequenza leggermente superiore al
ritmo beta e ampiezza leggermente inferiore
–
il ritmo theta è presente solo nel bambino
–
il ritmo delta è tipico del sonno e del coma; presenta basse frequenze (inversamente
proporzionale alla profondità del sonno: coma 0,5Hz sonno leggero 5Hz) e ampiezze superiori ai 100mv.
Il blocco del ritmo alfa ottenuto passando dalla veglia rilassata alla veglia attenta per uno stimolo è detto
riflesso di arousal.
L'elettroencefalogramma è caratteristico
durante il sonno. La fase rem è definita
tale per la comparsa di rapidi movimenti
oculari. La fase di sonno rem è più
duratura nel neonato e decresce nella
vecchiaia.
La sincronizzazione/desincronizzazione del tracciato dell’EEG dipende da connessioni tra i neuroni della
corteccia cerebrale, del talamo e della formazione reticolare del tronco dell’encefalo; non è però ancora
chiaro il ruolo dei singoli nuclei talamici. Il sistema colinergico tra reticolare (NTR) e mesencefalo invia
prolungamenti al talamo che liberando ach depolarizzano i nuclei talamici aumentandone l'eccitabilità.
I nuclei, maggiormente eccitabili, danno luogo a trasmissioni asincrone e modulano in tale verso il
comportamento dei neuroni coritcali.
Il passaggio dalla veglia al sonno potrebbe essere sia di tipo attivo che passivo; L’origine della periodicità
dell’attività elettrica cerebrale sembra comunque provenire dal Nucleo Soprachiasmatico dell’Ipotalamo
• che riceve dalla retina
• che è necessario per mantenere la periodicità di molte funzioni, incluso il ciclo sonno-veglia
questo trasmette direttamente alla reticolare pontina.
I potenziali in risposta agli stimoli (eventorelati) sono più difficili da valutare di quelli legati allo stato
funzionale dell'encefalo; l'apparecchio deve interpolare vari tracciati e varie ripetizioni per produrre dati
leggibili. Le onde si distinguono tra loro per polarità e latenza:
–
Componenti precoci (< 20 msec) relative alle vie nervose ed al tronco encefalico
–
Componenti intermedie (20-200 msec) relative alle aree corticali sensoriali primarie
–
Componenti lente (fino oltre 300 msec) relative a processi corticali associativi e cognitivi.
3
SENSIBILITA’ DOLORIFICA
Recettori e fibre afferenti della sensibilità dolorifica. Organizzazione delle vie sensoriali della sensibilità
dolorifica. Tipi di dolore: dolore riferito, dolore neuropatico. Iperalgesia. Controllo endogeno del dolore.
Il dolore può essere descritto come un'esperienza sensoriale spiacevole con forte componente
emozionale associata a uno stato di disaggio reale o immaginario. Può essere classificata in base a vari
determinanti: in base alla localizzazione il dolore si distingue in superficiale (cutaneo) e profondo: il
dolore profondo è meno caratterizzato spazialmente; in base alla durata si distinguono il dolore acuto e
cronico; in base alla latenza; in base alla qualità si distinguono dolori pungenti e dolori urenti; in base
alla patogenesi si distingue un dolore nocicettivo e un dolore
neuropatico(dovuto a lesioni del nevrasse).Il dolore percepito
non neuropatico è caratterizzato dall'attivazione di uno o più
nocicettori e meccanocettori a bassa soglia somatici superficiali
o somatici profondi o viscerali. La sua intensità dipende sia dal
numero dei recettori attivati sia dalla loro scarica (attivazione).
La sua qualità dipende dal tipo dei recettori attivati.
In genere un dolore nocicettivo è acuto a breve latenza,
limitato alla regione danneggiata che scompare con la
rimozione dello stimolo. È una manifestazione fisiologica
funzionale che previene ulteriori danni alla regione stimolata. È
composto in genere da un primo dolore acuto a breve latenza
che si può riprodurre stimolando le fibre A-delta di un nervo
cutaneo e da un secondo dolore urente e prolungato, a latenza
decisamente maggiore, che compare anche se bloccata la
conduzione A-delta e mieliniche.
Il dolore può essere evidenziato anche dalla registrazione del
pda composito del nervo cutaneo.
I nocicettori fanno quindi capo a fibre di tipo A-delta la cui
attivazione produce un dolore istantaneo e pungente e a fibre C
la cui attivazione produce un dolore latente i nocicettori si
dividono in nocicettori unimodali che possono rispondere solo a
stimoli meccanici ad alta soglia e nocicettori polimodali, che rispondono a stimoli di vario tipo come la
temperatura, il pH etc. I nocicettori cutanei più diffusi sono rappresentati da terminazioni polimodali di
fibre C; sono inoltre presenti fibre silenti che si comportano come nocicettori meccano-termici solo se
precedentemente sensibilizzati e terminazioni di fibre A-delta meccano-sensibili, terminazioni di fibre Adelta e C sensibili alle temperature <17°C. La trasduzione meccano-dolorifica è dovuta alla presenza di
canali della famiglia DEG/ENaC (degenerin/epithelial Na+ channel). Questi sono canali per il sodio nonvoltaggio-dipendenti, ma bloccati da amiloride, attivati da deformazione meccanica.
Oltre ai nocicettori abbiamo la presenza sulla cute di termocettori sensibili al freddo(legati a fibre Adelta e al caldo legati a fibre C. I termocettori funzionano grazie a specifici canali di membrana detti
TRP(transient potential receptors) che si aprono e depolarizzano la cellula; quelli propri della nella
termocezione sono TRPV (vannilloidi), TRPM e forse TRPA
•
TRPV1 e 2 sono sensibili a temperature > 43°C, H+, capsaicina e piperina (nocicettori
polimodali)
•
TRPV3 rilevano temperature tra i 33 e i 39°C (termocettori per il caldo)
•
TRPV4 tra 27-33°C (termocettori per il freddo)
•
TRPM8 tra 23-28°C, anche mentolo (recettori per il freddo)
•
TRPA potrebbero mediare l’analgesia da freddo
•
recettori sconosciuti rilevano temperature < 17°C (recettori freddo-dolore)
43°C e 15°C sono circa i limiti sopra e sotto i quali gli stimoli termici sono sentiti come dolorosi.
I recettori sensibili al prurito sono terminazioni libere di fibre C diverse da quelle del dolore,
polimodali e sensibili a molte sostanze chimiche (istamina, eicosanoidi, neuropeptidi, capsaicina, con
canali di membrana TRPV (o vanilloidi). Si distingue:
• Prurito periferico = stimolazione dei recettoriperiferici
• Prurito centrale = attivazione anomala inqualsiasi punto delle vie nervose.
Sono inoltre ricchi di nocicettori:le pareti dei vasi sanguigni, il peritoneo, il periostio,le pleure,le meningi,
la parete intestinale. In caso di deformazione meccanica e/o infiammazione viene sperimentato dolore
intenso, angoscioso e di difficile localizzazione. Le fibre dolorifiche dai visceri viaggiano verso il Midollo
Spinale tramite i nervi Ortosimpatici, i neuroni sensitivi primari hanno il soma nei Gangli della radice
dorsale tra T1 e L2. L’encefalo è privo di nocicettori.
Le vie afferenti della nocicezione e della termocezione fanno parte del sistema somatosensoriale
ventrale, che non utilizza il sistema delle colonne dorsali del fascicolo gracile e cuneato. Inoltre ricordiamo
che vengono trasmessi dal sistema ventrale le afferenze del tatto non discriminato.
1.
Il fascio spinotalamico è la principale via afferente nocicettiva. I neuroni di primo ordine sono
rappresentati dalle fibre che innevano i nocicettori, hanno soma nei gangli e mandano un
processo al midollo. Nella sostanza grigia le fibre A-delta, prevalentemente nelle lamine I e V,
fanno sinapsi con il neurone di II ordine, il cui assone decusa e poi ascende nel fascio
spinotalamico controlaterale. La fibre C fanno sinapsi nella lamina II(sostanza gelatinosa di
rolando), poi inviano alla lamina V dove fanno un'altra sinapsi e infine seguono la stessa via
ascendente. Al talamo il fascio in parte raggiunge i nuclei ventrali posteriori( in genere la porzione
inferiore, ma anche il VPL), in parte i nuclei intralaminari. Alcuni neuroni del fascio spinotalamico
ricevono afferenze da recettori tattili a bassa soglia che li attivano debolmente e da nocicettori
che li attivano fortemente e sono pertanto definiti ad ampio spettro dinamico(attivati da stimoli di
varie intensità) si ritiene che basse stimolazioni vengano ignorate a livelli successivi ma in
patologie può essere evidenziata un dolore dovuto all'attivzione dei meccanocettori (allodinia
meccanica) riconducibile agli stimoli che essi mandano ai neuroni spinotalamici; gli altri neuroni
sono specifici per una classe di recettori e un'intensità di stimolo e sono pertanto detti specifici (o
ad alta soglia).Le afferenze nocicettive viscerali dagli organi pelvici fanno eccezione alla regola in
quanto dopo essere giunte al grigio spinale del tratto lobo-sacrale: fanno sinapsi con un secondo
neurone il cui assone segue il cordone dorsale - fascicolo gracile ulteriore sinapsi nel nucleo del
fascicolo gracile perciò le colonne dorsali non contengono solo fibre afferenti primarie per la
sensibilità tattile e propriocettiva (componente principale) ma anche neuroni di secondo ordine
per la sensibilità dolorifica degli organi pelvici l’interruzione delle colonne dorsali a livello toracico
basso è seguita da riduzione del dolore oncologico in organi pelvici. Il dolore viscerale è in genere
riferito a una regione cutanea; la regione cutanea di riferimento del dolore di un viscere
appartiene al dermatomero di pertinenza della radice spinale utilizzata anche dalle fibre
provenienti dal viscere stesso. In questo caso si parla
di dolore riferito, ovvero di dolore percepito in un
luogo diverso da quello in cui è presente lo stimolo
nocivo.
2. Il V nervo cranico, il trigemino, trasporta le afferenze
nocicettive facciali in modo analogo al fascio
spinotalamico: il I neurone ha il soma nel ganglio del
trigemino e invia un processo centrale che discende nel
tratto spinale trigeminale dopo essere entrato nel snc,
arriva alla porzione caudale del nucleo del V e fa
sinapsi con il II neurone. L'assone del secondo neurone
decusa e entra nel fascio trigeminotalamico
controlaterale attraverso il quale ascende al nucleo
ventrale posteromediale talamico dove fa sinapsi con il
terzo neurone.
NB: queste due vie trasportsno la componente sensorialediscriminativa del dolore: riconoscimento di qualità,
localizzazione, intensità, durata dello stimolo (dolore epicritico); i fasci fasci spino e trigemino-talamico ⇒
VPL/VPM ⇒ aree SI e SII (somatotopia)
3. il fascio spinoreticolare ha neuroni d'origine di difficile individuazione con ampi campi recettivi
bilaterali. Il fascio sale alla parte reticolata e ai nuclei intralaminari e da qui proietta in modo
diffuso alla corteccia cerebrale. Si ritiene che questa struttura abbia un ruolo significativo nel
riflesso di arousal.
4. Il fascio spinomesencefalico risponde a stimoli nocivi con piccoli campi recettivi. Il fascio ascende
alla sostaza grigia periacqueduttale (PAG) e da li invia processi all'amigdala, alla corteccia al
talamo e all'ipotalamo. La stimolazione di questo fascio e in particolare dalla PAG provoca la
fonazione
NB: queste due vie sono coinvolte nella risposta involonatria affettivo-emozionale al dolore.
I neuroni di SI e SII che rispondono a stimoli dolorifici e
termici sono meno numerosi di quelli per stimoli tattili e
propriocettivi;quelli che rispondono a stimoli termici hanno
caratteristiche complesse: molti rispondono quando la
temperatura nel loro campo recettivo varia in un range
piuttosto ristretto. Le sensazioni avvertite da un soggetto
durante la stimolazione elettrica locale di SI comprendono:
vibrazione, sensazione di oggetti in movimento sulla cute,
movimento di articolazioni, caldo, freddo e meno
frequentemente dolore. La parte anteriore dell'insula è invece
probabilmente coinvolta nella percezione del dolore.
Le fibre afferenti Aδ e C, nel corno dorsale del midollo spinale liberano Glutammato, insieme a due neuropeptidi eccitatori (sostanza-P e CGRP). Il glutammato agisce su due classi di recettori: gli AMPA che sono
canali per l'na e il k e depolarizzano la cellula e i recettori NMDA, bloccati costitutivamente dal magnesio,
il blocco viene rimosso dalla depolarizzazione e sono canali per il K, il Na e il Ca. la prima risposta al
glutammato è dovuta agli ampa che rimuovono il blocco degli NMDA depolarizzando la cellula.
I recettori per cgrp e sostanza p sono metabotropi e producono un potenziale postsinaptico a lunga
durata che può essere coinvolto nella sensibilizzazione, nella cronicizzazione e nell'iperalgesia centrale.
Si parla di iperalgesia quando avviene una sensibilizzazione che porta a rispondere a stimolazioni più
basse. Si distinguono due tipi di iperalgesie: quella primaria, di natura periferica, è dovuta alla
sensiblizzazione dei nocicettori mediata dal danno tissutale: varie sostanze liberate durante il danno
tissutale, come il K(dalla lisi cellulare), la serotonina(dalle piastrine), la bradichinina e le prostaglandine,
abbassano la polarità recettoriale e provocano una maggiore
depolarizzazione per stimoli uguali rispetto alla condizione normale; ciò
provoca la magiore scarica neurale e l'abbassamento della soglia del
dolore nella zona lesa. L'iperalgesia secondaria è invece di natura centrale:
l'impulso percorre in senso antidromico le diramazioni dei neuroni e
provocala liberazione della sostanza-p e del cgrp(calcitonin-gene-relatedpeptide). Questo induce la depolarizzazione duratura e facilitazione di
scarica nei neuroni dopo il legame coi recettori sp. Questa conduzione è
denominata riflesso assonico ma in realtà non si può considerare un
arcoriflesso poiche non raggiunge l'snc. La Quest'iperalgesia è
contraddistinta dalla sensibilizzazione delle regioni contigue alla cute
lesa(campi recettivi dei neuroni spinotalamici).
Lo stato di allodinia non è invece contraddistinto dall'abbassamento della soglia del dolore ma da uno
stato in cui stimoli meccanici innocui provocano dolore. Questo stato può essere dovuto alla rimozione
della barriera che fa ignorare le stimolazioni basse ai neuroni talamici.
Il dolore neuropatico invece è uno stato patologico dovuto ai danni alle strutture nervose che si
manifesta con percezioni di dolore in zone che non hanno subito danni. Si divide in dolore neuropatico
periferico, contraddistinto dalla lesione di un nevo periferico e provocante causalgia(bruciore nella zona
innervata da quel nervo) o sindrome dell'arto fantasma (una sensazione dolorosa attribuita ad ari
amputati) e centrale, contraddistinto da lesioni talamiche o della via spinotalamica che in alcuni soggetti
portano alla percezione di dolore spontaneo urente. Anche lesioni sopratalamiche possono provocare
conseguenze simili(lesioni del SI e SII). In ogni caso nel dolore neuropatico l'impulso non parte dai
nocicettori. Un particolare dolore neuropatico periferico è la nevralgia trigeminale: la compressione del
ganglio del trigemino da parte di un arteria può provocare acuti dolori in estese zone della faccia. La
rimozione della compressione ripristina la condizione di normalità.
L'esperienza sensoriale non dipende solamente dalle afferenze: anche il sistema nervoso ha vari modi per
regolare l'intensità del dolore percepito, che soggiace a un controllo centrifugo. I neuroni spinotalamici
hanno campi recettivi con regioni inibitorie che usano gaba glicina e oppioidi endogeni. Le regioni
inibitorie dei campi recettivi dei neuroni spinotalamici potrebbero spiegare l’effetto di varie manipolazioni
(es.: agopuntura) nel ridurre il dolore. Innanzi tutto a livello spinale avviene una limitazione delle
afferenze dolorifiche definita controllo a barriera: l'attivazione delle fibre amieliniche di tipo C facilita la
trasmissione degli impulsi (tramite intersinapsi) mentre l'attivazione delle fibre A-beta disfacilita tale
conduzione attraverso un interneurone inibitorio.
I meccanocetori attivati riducono la trasmissione del dolore. La TENS, trans-epitelial electric stimolation, è
una tecnica per ottenere una riduzione del dolore, basata sulla stimolazione elettrica di fibre
somatosensoriali meccanocettive di medio calibro (Aβ). L’attività delle fibre Aβ stimola interneuroni del
corno dorsale del midollo spinale facendo rilasciare GABA ed altri neurotrasmettitori inibitori sui neuroni di
trasmissione spino-talamici.
A livello centrale vi è un sistema discendente di controllo cerebrotalamico che tramite intersinapsi
inibitorie aumenta la soglia di eccitabilità e diminuisce la sensibilità(la freq. di scarica per un dato
stimolo). Questo sistema endogeno antinocicettivo si basa sulla liberazione di oppioidi: la morfina è un
oppiaceo di natura esogena chè rappresenta un potente antidolorifico (si lega ai recettori µ ed è bloccata
dal naloxone). Sostanze affini di natura endogena hanno effetti simili. Sono detti oppioidi e sono
contraddistinti da 4 aa amminoterminale. Esistono tre diversi recettori per gli oppiodi: µ, δ, k, legati a
proteine G e presenti a elevata concentrazione nelle zone del SNC importanti per la regolazione del dolore
(corno dorsale del MS lamine I e II, regione rostro-ventrale del Bulbo, sostanza grigia periacqueduttale
del Mesencefalo). Le sostanze endogene che si legano a questi recettori sono definite oppiodi endogeni:
Endorfine( le uniche bloccate dal naloxone), Encefaline, Dinorfine. Gli oppioidi endogeni sono peptidi che
derivano da precursori di più grandi dimensioni. Ogni famiglia deriva da un precursore polipeptidico
diverso: Endorfine da Proopiomelanocortina (POMC, da cui originano ACTH, β-lipotropina, β-endorfina,
MSH) Encefaline da Proencefalina Dinorfine da
Prodinorfina. Gli oppioidi endogeni sono espressi da
neuroni in molte regioni del SNC e SNP, ed anche
dall’Ipofisi che mette in circolo beta-endorfina insieme ad
ACTH in risposta a condizioni di stress. Ciò media uno
stato definito come analgesia da stress. Le dimensioni dei
peptidi sono comprese tra 5aa(encefaline) e
31aa(betaendorfina). Regioni del SNC che contengono
piccoli neuroni encefalinergici sono:
• Sostanza grigia periacqueduttale (PAG) del Mesencefalo
• Sostanza grigia del Rafe Magno nel Bulbo
• Sostanza gelatinosa del corno dorsale del midollo
spinale
le vie discendenti monoaminergiche(in figura) da PAG e
da Rafe Magno proiettano al corno dorsale del midollo
spinale
Piccoli neuroni encefalinergici del corno dorsale (sostanza
gelatinosa) fanno sinapsi con neuroni spino-talamici. I
neuroni encefalinergici iperpolarizzano tramite liberazione di encefalina i neuroni spinotalamici
disfacilitando la trasmissione del dolore. (disfacilitazione postsinaptica). Inoltre gli oppioidi agiscono
riducendo la liberazione di mediatore da parte delle terminazioni di neuroni di primo ordine (in particolare
di sostanza p e di cgrp(disfacilitazione presinaptica)
Ipotesi:Il sistema discendente antinocicettivo è tonicamente inibito e gli oppioidi endogeni rimuovono
l’inibizione a livello dei nuclei centrali sensibili agli oppioidi.
NB:
IL DOLORE INNESCA RISPOSTE SOMATICHE E VEGETATIVE (aumentata attività ortosimpatica, aumento
di ACTH/cortisolo)e MOVIMENTI RIFLESSI (riflesso flessorio e altri riflessi di evitamento)
4
RIFLESSI SPINALI
Riflesso miotatico, tono muscolare, funzione del circuito gamma. Riflesso miotatico inverso. Riflesso di
flessione e di estensione crociato.
Non tutti i movimenti che sono abitualmente compiuti da un essere umano sono elaborati a livello
corticale. possiamo dividere i movimenti in tre classi. Una prima classe comprende i movimenti
puramente volontari, elaborati nella corteccia cerebrale e riguardanti funzioni superiori (manipolazione di
oggetti, sequenza di movimenti nuove come un passo di danza, movimenti con componenti astrattive e
manipolative) che possono prevalere su tutti i movimenti involontari; una seconda classe riguarda
movimenti ritmici che si rifanno a schemi complessi stereotipati in parte volontari e in parte involontari,
innescati da comandi discendenti (locomozione, masticazione deglutizione) o da stimoli esterni(grattarsi)
o automatici puri(respirazione), che funzionano indipendentemente dalla volontà del soggetto ma che da
tale volontà possono essere controllati; una terza classe comprende i riflessi puramente involontari, che
sono attuati da circuiti a livello spinale prima che l'impulso raggiunga i centri superiori, sempre evocati da
stimoli periferici.
I riflessi involontari (o spinali, poiche trovano il centro di integrazione nel midollo spinale) hanno la base
fisiologica in un circuito formato sostanzialmente da 5 elementi che prende il nome di arco diastalico, o
arcoriflesso. Un recettori periferico(1) invia al midollo attraverso un nervo afferente (2) nel midollo
l'impulso viene integrato dagli appositi neuroni (3) e inviato attraverso una un nervo efferente (4) al
muscolo (5). oltre a fornire vie essenziali per la sopravvivenza (ad esempio l'istantaneo allontanarsi da
una fonte di calore ustionante) i riflessi costituiscono un importante substrato dell'attività motoria in
quanto il circuito arco diastalico viene utilizzato anche per inviare ai muscoli segnali provenienti dai centri
superiori.
I riflessi vengono evocati da cellule specifiche, recettori muscolari sensibili allo stiramento, recettori
tendinei e recettori cutanei.
Citologia dei recettori:
1. il fuso neuromuscolare è un recettore di allungamento dei muscoli. È un organo fusiforme
costituito da 3-5 fibre muscolari modificate e innervato da fibre sensitive e motorie. È lungo fino a
10mm e ha un diametro intorno a 100 micrometri. Le fibre del fuso vengono definite intrafusali e
sono disposte in parallelo con le fibre extrafusali. I fusi neuro-muscolari sono molto numerosi nei
muscoli posturali e nei muscoli che esercitano un fine controllo motorio (m. delle dita, retto
dell'occhio). Nel fuso sono presenti due tipi di fibre: le fibre a sacco di nuclei(bag)con nuclei
addensati al centro della fibra in una specie di sacca e fibre a catena di nuclei con nuclei disposti
a catena al centro. In ogni caso la parte centrale non contiene strutture contrattili al contrario
delle estremità. Dal punto di vista funzionale in realtà si distinguono fibre a sacca di nuclei detti
bag1, che hanno tutte le caratteristiche tipiche delle fibre a sacca nucleare, e fibre bag2 che si
comportano funzionalmente in modo simile alle fibre a catena di nuclei. Le terminazioni
secondarie sono solo su fibre a catena di nuclei e bag2, non su bag1.
•
Le fibre bag 1 sono innervate da terminazioni primarie Ia (le terminazioni primarie
sono dette dinamiche perché segnalano bene la velocità di stiramento oltre che
l’entità dello stiramento)
•
le fibre bag 2 sono anatomicamente simili a quelle bag 1 ma funzionalmente correlate
alle fibre a catena di nuclei; ricevono la stessa innervazione.
•
le fibre a catena di nuclei sono innervate solo da terminazioni Ia e da fibre secondarie
II (Le terminazioni secondarie sono dette statiche perché si comportano come
recettori a lento adattamento,segnalando la lunghezza muscolare) quindi si
comportano da recettori a lento adattamento
Le fibre a sacco di nuclei sono recettori a
rapido adattamento poiche se stirati le
proprietà viscoelastiche non uniformi fanno si
che la zona centrale torni velocemente alla sua
posizione di riposo, questo fenomeno è detto
creep. Le fibre a catena di nuclei hanno invece
proprietà viscoelastiche uniformi e lo
stiramento modifica la forma sia al centro che
alla periferia. Le terminazioni nervose sono
avvolte a spirale attorno alle fibre nella regione
centrale ed è lecito ipotizzare che la
modificazione conformazionale del centro della
fibra modifichi la tensione della terminazione
nervosa avvolta provocandone la
depolarizzazione. Le strutture contrattili ai poli
cellulari possono essere invece attivate dai
gamma-motoneuroni, che innervano ciascuna fibra. Quando il muscolo che contiene il fuso si
contrae per la scarica dei normali motoneuroni alfa, esso si accorcia e con esso si accorcia il fuso
neuromuscolare che non risulterebbe più stirato e non invierebbe più potenziali d’azione al
midollo spinale ma i gamma-motoneuroni possono far contrarre le estremità del fuso e
mantenere tesa la parte centrale con le terminazioni sensitive: i gamma-motoneuroni permettono
al fuso di lavorare su un ampio rango di lunghezze del muscolo, mantenendo la sua sensibilità
anche ai piccoli cambiamenti di lunghezza.
L’attività dei γ-motoneuroni può contrastare, come si
evince, l’effetto sulla scarica afferente: la stimolazione
di α-motoneurone in assenza di attività gamma
provoca la contrazione di fibre extrafusali ⇒
accorciamento del muscolo e del fuso. L’afferenza del
riflesso miotatico (scarica delle fibre intrafusali) tace
quindi il muscolo è spinto a rilasciarsi fino alla
lunghezza iniziale. Coattivando i motoneuroni α e γ si
ha l'accorciamento sia di fibre extrafusali che
intrafusali (che si contraggono solo nelle due parti
polari mentre la parte centrale mantiene la sua
tensione). Non c’è accorciamento della parte centrale
delle fibre fusali indotto dalla contrazione che ne
ridurrebbe la scarica. L'attivazione dei gammamotoneuroni aumenta infine a ogni dato livello di
tensione la scarica dei fusi; ciò è sfruttato anche nella contrazione muscolare normale. Le vie
discendenti fanno contrerre attraverso i gamma motoneuroni le fibre intrafusali che aumentano la
tensione della parte centrale e inviano ai motoneuroni alfa che innervano le fibre dello stesso
muscolo segnali eccitatori che provocano la contrazione muscolare (attraverso il circuito del
riflesso miotattico semplice, Vedi dopo). I motoneuroni si dividono in gamma-motoneuroni
dinamici, innervanti le fibre bag1 e gamma-motoneuroni statici innervanti le fibre bag2 e a catena
di nuclei. Hanno caratteristiche molto simili. L'attivazione dei gamma-motoneuroni statici provoca
l'aumento della frequenza di scarica delle fibre secondarie per un dato stiramento muscolare(e
può ridurre la scarica delle fibre dinamiche), l'attivazione dei gamma-motoneuroni dinamici
provoca l'aumento di scarica delle fibre Ia per un dato stiramento muscolare. Vie discendenti
possono modificare selettivamente il comportamento di un sottoinsieme di motoneuroni gamma e
pertanto modificare qualitativamente la risposta muscolare. Variazioni dello stato di scarica dei
motoneuroni gamma provoca spasticità (contrazioni violente e rapide) se sono eccitati i
motoneuroni dinamici, ipertonia se sono eccitati quelli statici. Anche riguardo al circuito gamma
discendente si possono notare le implicazioni della stimolazione di gamma-motoneuroni statici o
dinamici: i dinamici produrranno una maggiore velocità di contrazione se maggiormente stimolati,
i statici una maggiore forza contrattile. In risposta allo strech(stiramento) sinusoidale(a intervalli
regolari) l'attivazione dei
motoneuroni dinamici
produce una risposta più
marcata anche ad
elevate frequenze di
strech inducendo
risposte delle fibre
dinamiche, mentre le
fibre statiche non
riducono per alte
frequenze la loro scarica
a 0 non recuperando la
forma iniziale
velocemente. [vedere
meglio]
2. L'organo tendineo del golgi si trova in serie con il muscolo e ne segnala la tensione (la forza
sviluppata durante la contrazione). Risponde sia all'allungamento passivo che alla
contrazione(quest'ultima molto più efficace) muscolare. È innervato da fibre Ib, è lungo circa un
mm e ha un diametro di 100 micrometri, è disposto in prossimità dell'inserzione del tendine nel
muscolo. Intramezzati da fibre collagene tendinee essi segnalano la forza applicata dal muscolo
sul suo tendine.
3. ARF = Afferenti del Riflesso Flessorio è una via costituita da fibre (tipo II, III, IV) provenienti da
nocicettori e da meccanocettori, cutanei o profondi (articolazioni, periostio)
[NB: Prima di considerare i riflessi introduciamo l'importante concetto che nel centro di integrazione di un
riflesso vige il principio di innervazione reciproca: ad una connessione che è eccitatoria (o inibitoria) su
alfa-motoneuroni di un muscolo, si accompagna una connessione di effetto opposto su alfa-motoneuroni
del muscolo antagonista.(trarre ogni volta le dovute implicazioni sul comportamento del muscolo
antagonista).]
Il riflesso miotattico può efficacemente essere spiegato come la risposta muscolare allo stiramento con
una contrazione. Il fuso neuromuscolare rileva un aumento di tensione nella zona centrale di ogni singola
fibra se stirato quindi invia ai centri spinali impulsi ad alta frequenza. Nel centro spinale gli impulsi
attivano gli alfa-motoneuroni che innervano il muscolo di provenienza con una monosinapsi eccitatoria
che rispondono facendo contrarre il muscolo finchè la scarica del fuso non si normalizza. Inoltre
attraverso una sinapsi eccitatoria su un interneurone inibitorio vengono inibiti i motoneuroni del muscolo
antagonista. Chiaramente è possibile mantenere contratto un muscolo: i segnali dei gamma-motoneuroni
fanno contrarre il fuso che registra una nuova lunghezza muscolare mantenendo stirate le zone centrali
delle fibre intrafusali. Possiamo distinguere:
•
•
un riflesso miotattico fasico monosinaptico, dovuto alla stimolazione delle terminazioni
primarie(dimamiche). Può essere evocato tramite la percussione del tendine del quadricipite
femorale in prossimità della patella, del tendine achilleo, del tendine del tricepite brachiale etc. la
percussione si trasferisce come rapido e intenso stiramento al muscolo(non si tratta quindi di un
riflesso tendineo profondo, come vuole il nome clinico classico), le fibre dinamiche vengono
eccitate e depolarizzano con un contatto monosinaptico i motoneuroni alfa che innervano il
muscolo di provenienza; provocano in risposta la contrazione del muscolo stesso. Un ramo
dicotomico ha una sinapsi inibitoria con i motoneroni del muscolo antagonista.
un riflesso miotattico tonico che si deve sia alle terminazioni Ia che II e che si verifica in risposta
a un allungamento muscolare passivo(ad es. piegando passivamente un articolazione si ha
l'allungamento passivo dell'estensore, si veda streching del quadricipite femorale). il circuito è
identico nei due riflessi. Il tono muscolare è valutato in base alla resistenza che un articolazione
offre alla flessione ed è dovuto al riflesso miotattico tonico: la forza che normalmente flette
l'articolazione è la forza peso e quindi opponendosi a questa il tono muscolare è importante nel
mantnimento della postura. Il tono muscolare è una persistente attività di unità motorie che si
alternano, con spesa energetica bassa. È di natura riflessa: abolito dalla sezione delle radici
dorsali, l’origine è propriocettiva: si basa sul RIFLESSO MIOTATICO. è sostenuto da una continua
scarica di potenziali d’azione a frequenza bassa (2-5 spike/s) degli alfa motoneuroni. la scarica
degli alfa-motoneuroni aumenta o diminuisce in fase con aumento o diminuzione dell’attività dei
gamma motoneuroni (che cambia anche in relazione allo stato di veglia o sonno del soggetto). In
generale viene mantenuto un tono muscolare ottimale per contrastare la forza peso e vengono
continuamenete eseguiti piccoli bilanciamenti. Nella fase rem il tono muscolare può considerarsi
abolito.
Il riflesso miotattico si oppone a eccessivi stiramenti, consente il mantenimento della postura e è un
importante segno clinico dello stato dei nervi(viene abolito con la resezione delle radici spinali.
Per valutare l'efficacia del riflesso miotattico si può usare un comune martelletto o un metodo più
sofisticato: l'elettromiografia consente di studiarlo quantitativamente. Con la stimolazione a bassa
intensità di un nervo muscolare si attivano solo le fibre afferenti dai fusi, che hanno soglia di stimolazione
più bassa. Nell'elettromiogramma si evidenzia un onda detta H (di hoffman) 30ms dopo la stimolazione,
che simboleggia la contrazione provocata dagli alfa-motoneuroni dopo che l'impulso ha percorso il
circuito. Latenza e ampiezza di quest'onda sono indice del riflesso miotattico. Il test è eseguito in genere
con la stimolazione del nervo tibiale a livello della fossa poplitea e il riflesso così evocato è anch'esso
detto di Hoffman.
Il riflesso miotattico inverso è apparentemente opposto a quello semplice: è evocato dagli organi
tendinei del glogi e si descrive come una diminuzione della tensione del muscolo che consegue il
l'aumento di tensione del medesimo. Sebbene il significato di questo riflesso possa sembrare in
contraddizione con quello del riflesso precedente pensiamo che gli organi del golgi scaricano a frequenza
elevate se il muscolo è contratto e inibiscono un ulteriore contrazione. Se il muscolo però si affatica e si
rilascia gli organi tendinei diminuiscono sensibilmente la frequenza di scarica e provocano un aumneto di
tensione muscolare(ciò si verifica ad esempio
mantenendo in maniera prolungata una data
posizione) inoltre il riflesso protegge il tendine e il
muscolo da un eccessivo allungamento: nel caso di
bruschi aumenti di tensione favorisce la decontrazione
di un muscolo contratto nel caso in cui venga
bruscamente stirato, evitando lo strappo muscolare o
tendineo. Il riflesso miotattico inverso si attua
attraverso un circuito di-sinaptico: le afferenze dal
recettore di golgi fanno sinapsi (eccitatoria) con un
interneurone inibitore che riduce la scarica del
motoneurone che innerva i muscolo con cui l'organo di
golgi è in serie. Un ramo dicotomico fa sinapsi
eccitatoria con un interneurone che eccita i
motoneuroni del muscolo antagonista. Si consideri che
questo riflesso è attivo nel normale tono muscolare;
una riduzione della sua scarica provoca un incremento del tono. Ha un'azione integrata con il riflesso
miotatico nel mantenimento della postura, grazie alla capacità del recettore tendineo di Golgi di segnalare
anche piccole variazioni di tensione.
[Curiosità: In caso di iperattività dei riflessi spinali, si manifesta il riflesso del coltello a serramanico:
flessione passiva di un’articolazione ⇒ elevata resistenza alla flessione dovuta al riflesso miotattico, fino a
che improvvisamente la resistenza viene meno e l’arto si flette. Si attribuiva il riflesso del coltello a
serramanico all’attivazione di organi tendinei di Golgi che rispondevano eccessivamente all'aumento della
tensione tendinea. Ora si tende ad attribuire il riflesso del coltello a serramanico all’attivazione di
meccanocettori ad alta soglia (nelle fasce connettivali dei muscoli).]
Il riflesso flessorio (in genere ci si riferisce al
riflesso di evitamento) è inteso come un riflesso di
allontanamento in risposta a uno stimolo
esterocettivo nocivo (i riflessi miotattici
riguardavano la propriocezione) invocato da fibre, in
genere nocicettori, che fanno parte dell'arf(braccio
afferente del rifelsso flessorio). Lo stimolo
proveniente da arf attiva attraverso interneuroni
eccitatori i motoneuroni che stimolano il muscolo
flessorio che allontana dallo stimolo nocivo e
inibisce attraverso interneuroni inibitori attivati dai
motoneuroni flessori i motoneuroni che innervano il
muscolo antagonista. Stimoli particolarmente
potenti fanno si che il riflesso flessorio di evitamento attivi attraverso interneuroni effetti diametralmente
opposti nella zona controlaterale. Questo riflesso è detto di estensione criociata. Fa aumentare il
sostegno posturale del corpo durante il riflesso di flessione ipsilaterale di un arto inferiore dovuto ad uno
stimolo dolorifico. Gli interneuroni si trovano nella commessura grigia.
Il riflesso flessorio è contraddistinto da elevata latenza (essendo polisinaptico), reclutamento e scarica
postuma (divergenza e circuiti ricorrenti), irradiamento del riflesso a gruppi muscolari innervati dai
mielomeri adiacenti dovuto alla divergenza sinaptica, risposta estensoria “crociata” quando lo stimolo è
intenso (interneuroni commissurali). Il
movimento flessorio inoltre dipende dal
punto di stimolazione
(segno locale): uno stimolo nel territorio
della coscia provocherà soprattutto la
flessione dell'anca, nel territorio del piede
della caviglia.Nel riflesso flessorio esiste
un ampia divergena: l'arf proietta a vari segmenti spinali(anche se con 'intensità' diversa). Il riflesso
flessorio quindi sarà evocato in vari segmenti, maggiormente nel segmento da cui proviene la
stimolazione.
[per convergenza, divergenza, facilitazione spaziale a temporale e simili fenomeni elettrici del midollo
spinale pag 207 libro. È importante sapere che
•
per via di una certa convergenza la stimolazione di una branca di un nervo che innerva poniamo 5
motoneuroni e provoca la scarica di tutti e 5 stimolando una branca vicina che innerva 5
motoneuroni attivandoli tutti può verificarsi ce il numero di neuroni attivati complessivamente sia
8 poiche 2 dei neuroni attivabili sono in comune. Questo fenomeno si chiama occlusione.
•
La convergenza è riferita al fatto che un singolo motoneurone faccia sinapsi con due fibre
•
la divergenza è riferita al fatto che una fibra faccia sinapsi con più di un motoneurone
•
non tutti i motoneuroni raggiungono la soglia di scarica con la sinapsi di una sola fibra, ma si
verificano fenomeni di sommazione spaziale(più sinapsi aprono più canali e aumnetano la
depolarizzazione) e temporale(liberazioni continue di neurotrasmettitore aumentano i canali
aperti da questo poiche non tutto roesce ad essere rimosso)
questi fenomeni avvengono anche nei circuiti dei riflessi e non sono presentati per semplicità con tali
circuiti dove non necessari per la comprensione.]
[le cellule di ransaw, interneuroni spinali particolari, stimolati provocano inibizione sinaptica duratura. Ne
libro ne maioli specificano il significato di ciò.]
5
CONTROLLO DEL MOVIMENTO
Via finale comune: il motoneurone. Organizzazione delle vie discendenti motorie. Funzione delle vie del
sistema laterale e del sistema mediale. Controllo corticale del movimento. Regolazione del movimento:
cervelletto (organizzazione morfofunzionale, afferenze ed efferenze); nuclei della base (organizzazione
morfofunzionale, circuito diretto e circuito indiretto).
Il motoneurone è l'unica cellula nervosa preposta all'innervazione delle fibre muscolari scheletriche,
quindi necessariamente ogni impulso destinato a un muscolo deve passare attraverso il suo
motoneurone. Pertanto il motoneurone costituisce il tratto finale comune a ogni via che provoca la
contrazione muscolare (riflessi inclusi). Sul motoneurone fanno sinapsi sia le afferenze sensoriali(fusi,
golgi, arf) anche attraverso interneuroni, sia le vie discendenti cerebrali o del tronco encefalico (anche
queste possono fare sinapsi attraverso intenrneuroni), sia interneuroni di collegamento con i motoneuroni
adiacenti a scopo modulatore. D'altro canto, oltre alla convergenza di tutte queste vie su un
motoneurone, le varie vie hanno un certo grado di divergenza, quindi ogni cellula di una specifica via
(discendente, riflesso...) farà sinapsi con più di un motoneurone creando una complessa rete.
Ora una sinapsi con un motoneurone può comportarsi in tre modi: una sinapsi inibitoria disfaciliterà la
scarica; una sinapsi eccitatori faciliterà la scarica o sarà da sola sufficiente a produrre il pda nel
motoneurone. Ogni neurone eccitatorio afferente ai motoneuroni produrrà il pda in alcuni neuroni che
ecciterà maggiormente (questi vengono definiti neuroni nella zona di scarica) mentre avrà solo effetto
facilitante su degli altri motoneuroni (detti della frangia subliminare). Questi ultimi potranno poi essere
attivati da fenomeni di sommazione e di facilitazione fino a soglia di scarica. Si verificheranno inoltre altri
fenomeni come l'occlusione (vedi fine tesina 4). Nel midollo i motoneuroni sono disposti secondo uno
schema somatotipico: innanzi tutto lungo l'asse cranio-caudale sono sistemati relativamente al loro
somitomero. Poi in un somitomero, quindi in una sezione, troviamo i motoneuroni neuroni disposti
ordinatemente sia lungo l'asse medio-laterale sia lungo quella dorso-ventrale: lungo la prima si
costituisce un gradiente che va dai motoneuroni che innervano muscoli assiali a quelli innervanti i muscoli
distali del somitomero; lungo la seconda troviamo dorsalmente i motoneuroni destinati ai muscoli flessori,
mentre ventralmente quelli destinati agli estensori. Ovviamente la disposizione è contenuta nel corno
ventrale omolaterale del midollo; i neuroni innervanti la muscolatura assiale sono situati vicino alla
commistura grigia e consentono un controllo bilaterale dei muscoli del tronco.
Il controllo dell'attività del motoneurone è realizzato dagli interneuroni.
–
Quelli del tipo Ia sono preposti all'inibizione del
muscolo antagonista durante la contrazione di un muscolo (di
natura inibitoria);
–
Quelli di tipo Ib sono invece gli interneuroni posti tra
le afferenze del riflesso miotattico inverso e il muscolo
antagonista(di natura eccitatoria); questi ricevono anche
afferenze tattili e ciò da ragione della possibilità, ad esempio,
di modolare la forza quando si afferra un oggetto.
–
Gli interneuroni del riflsso flessorio fanno parte di di
un generator centrali di pattern motorio (CPG), reti neurali
capaci di generare modelli di attività motoria ritmica anche
complessa, con coinvolgimento coordinato di muscoli agonisti
e antagonisti, anche in assenza di stimoli sensoriali. L'attività
dei CPG viene innescata dalle afferenze sensoriali ma anche dalle vie discendenti. Ad esempio anche
senza stimolo c'è una ritmica alternanza tra l'attività dei flessori e degli estensori negli arti inferiori. Le vie
discendenti ne provocano un cambio di fase. (locomozione);
–
le cellule di Renshaw sono cellule sempre accoppiate all'alfa-motoneurone: l'assone di
quest'ultimo prima di uscire dal midollo da un collaterale che fa sinapsi con la cellula di renshaw. Questa
si comporta come un inibitore glicinergico che da una parte è ricorrente, modera la frequeza di scarica del
motoneurone prevenendo il tetano muscolare, dall'altra inibisce l'interneurone Ia consentendo la
contemporanea contrazione di agonisti e antagonisti in determinate circostanze. L'attività delle cellule di
Renshaw è modulata dalle vie discendenti.
L'organizzazione dei motoneuroni del grigio spinale a il suo corrispettivo
anche nelle vie discendenti: quelle mediali controllano bilateralmente la
muscolatura assiale, quelle laterali la muscolatura distale omolaterale.
Si parla di vie laterali riferendosi alle vie discendenti che attivano i
motoneuroni della sostanza grigia laterale. Da una vasta regione
comprendente l'area motoria, premotoria, motoria supplementare e SI
emergono assoni discendenti di questi l'80% decusa nelle porzioni caudali
del bulbo, deccorre nel funicolo dorsolaterale eterolaterale e va a costituire
le vie laterali:
–
il fascio cortico-spinale laterale va dalle aree sopracitate ai motoneuroni spinali. NB: il fascio
corticospinale in toto costituisce ciò che tradizionalmente veniva definito via piramidale.
–
Il fascio corticobulbare per quanto concerne la componente che termina nel nucleo motorio del
facciale (innerva i motoneuroni dei muscoli facciali inferiori ) e nel nucleo dell'ipoglosso(innerva la lingua)
si po' ritenere l'analogo facciale del fascio corticospinale laterale.
–
Il fascio tettospinale origina dal collicolo superiore. Decusa sotto la formazione grigia
periacqueduttale e termina sugli interneuroni dei livelli cervicali mediali. La funzione è di provocare i
movimenti del capo in risposta a stimoli visivi.
Il 20% degli assoni che non decusa va a costituire:
–
il fascio corticospinale mediale che da ai motoneuroni spinali dei
muscoli assiali.
–
La via vestibolospinale parte dal nucleo vestibolare, che nella parte
mediale raccoglie le proiezioni dei canalicoli semicircolari e proietta verso i
muscoli cervicali estensori assiali, nella parte laterale del saculo, dell'utricolo
e dei canalicoli semicircolari e proietta verso i muscoli di tutto il tronco
estensori assiali.
–
La via reticolospinale proietta ai muscoli estensori dalla sua frazione
pontina(mediale) e soprattutto ai flessori dalla frazione bulbare, deprimendo
gli estensoti, antagonisti(laterle)
–
la parte del fascio corticobulbare che termina omolateralmente. La lesione del neurone motore
inferiore, ovvero del nervo cranico, provoca paralisi facciale completa. La lesione del motoneurone
cerebrale, invece, provoca la paralisi della metà inferiore eterolaterale della faccia. Questo perchè il nervo
VII e IX contengono neuroni omolaterali e eterolaterali destinati a tutto il viso, mentre i neuroni cerebrali
sono o omolaterali o eterolaterali. Nel caso di lesione ai neuroni eterolaterali che innervano la metà
inferiore del cranio si otterrà la paralisi solo dellà metà inferiore.
Esistono inoltre vie discendenti monoamminergiche a partenza dal bulbo e dal ponte con funzione
modulatice. Sembrano importanti nell'indurre modificazioni diffuse dell'eccitabilità.
Le vie corticali esercitano i controllo sul movimento direttamente o tramite stazioni intermedia: la via
corticospianale da collaterali al nucleo rosso e al nucleo reticolare laterale, la via corticospinale mediale da
collaterali alla formazione reticolare mediale e al nucleo vestibolare. I nuclei vestibolari e la formazione
reticolare sono coinvolti soprattutto in aggiustamenti posturali. In sintesi il controllo motorio volontario
utilizza sia vie laterali che mediali, direttamente o con stazioni intermedie.
L'interruzione del fascio corticospinale provoca debolezza dei muscoli distali, specialmente quelli delle dita
della mano e il segno di Babinski (dorsoflessione delle dita dei piedi se strofinata la regione plantare,
fisiologico nei bambini con le vi piramidali non ancora mielinizzate). Il deficit maggiore riguarda la
manipolazione degli oggetti.
Il tono basale della muscolatura posturale è dato da scariche toniche
dei livelli superiori finemente bilancate: la corteccia e il nucleo rosso
eccitano il centro reticolare bulbare che deprime i motoneuroni
posturali. Dalla reticolare pontina e dal nucleo vestibolare partono
invece efferenze eccitatorie verso i muscoli posturali. Analizzando
l'effetto di lesioni notiamo che una dissezione intercollicolare
(decerebrazione) provoca uno stato di ipertonia: viene persa solo
l'azione eccitatoria corticale e del nucleo rosso sulla reticolare
bulbare. (una sezione tra diencefalo e mesencefalo fa perdere solo
l'afferenza corticale e provoca un ipertonia meno marcata). Una
sezione spinale fa invece perdere le afferenze eccitatorie e inibitorie
e provoca la paralisi flaccida dei muscoli posturali. La sezione spinale
provoca uno shock acuto caratterizzato da anestesia paralisi areflessia e atonia.(probabili cause di
areflessia e atonia: riduzione dell’azione facilitatoria sui motoneuroni alfa e sugli interneuroni dei circuiti
dei riflessi e riduzione dell’attività dei motoneuroni gamma). Dopo 4 settimane compaiono i riflessi spinali
e il tono, ma alterati: iperreflessia (aumento componente riflessa fasica), ipertonia (aumento componente
riflessa tonica), “riflesso di massa” (stimoli tattili scatenano risposte flessorie estese e risposte
vegetative). Ciò è dovuto ad un aumento dell'attivita dei motoneuroni sensibilizzati dalla denervazione e
allo sprouting delle terminazioni centrali delle fibre afferenti primarie.
Le vie corticali esercitano i controllo sul movimento direttamente o tramite stazioni intermedia: la via
corticospianale da collaterali al nucleo rosso e al nucleo reticolare laterale, la via corticospinale mediale da
collaterali alla formazione reticolare mediale e al nucleo vestibolare. I nuclei vestibolari e la formazione
reticolare sono coinvolti soprattutto in aggiustamenti posturali.
Nell'encefalo il processo della locomozione ha vari centri:il più noto è la regione locomotoria del
Mesencefalo (nel tegmento dorsale a livello del Collicolo Inferiore) che si pensa organizzi i comandi per
l’inizio della locomozione. L’attività volontaria della Corteccia Cerebrale innesca la locomozione tramite
fibre cortico-bulbari dirette alla regione locomotoria mesencefalica; da qui al Midollo Spinale con i tratti
Reticolo-spinali.
Il movimento viene progettato e controllato a livello corticale. L'area motoria principale è l'area 4 di
brodman, nel giro pericentrale. Ha un organizzazione somatotipica simile a quella dell'area SI. La faccia è
posta lateralmente vicino alla scissura di silvio. Molti motoneuroni sono destinati a mano faccia e lingua.
La somatotopia non riguarda singli muscoli ma gruppi di muscoli. Si può costruire l'omunculus motorio
tramite esperimenti di elettrostimolazione. È la principale origine delle “vie piramidali”;Altre aree di
origine della via cortico-spinale sono l'area 6 (premotoria)
e le aree 3, 1, 2 (somatosensoriali)
L’area motoria supplementare(area premotoria mediale) si
trova soprattutto sulla faccia mediale
dell’emisfero e corrisponde alla parte mediale dell’area 6.
È attiva soprattutto durante l’ideazione e l’esecuzione di
movimenti complessi (es. sequenza movimenti delle dita
per manipolare oggetti) che prendono origine da istruzioni
interne al soggetto . Ha un organizzazione somatotipica.
L'area premotoria (aree premotorie dorsale e laterale) è
attiva soprattutto durante la preparazione e l’esecuzione
di movimenti complessi (es. prensione) evocati da stimoli
sensoriali esterni coinvolta nella scelta dell’azione da
eseguire e nella integrazione della rappresentazione del
mondo esterno nel programma motorio. Possiede neuroni
che si attivano che osservando i movimenti.
I campi visivi frontali (FEF) si trovano nel lobo frontale e
controllano il movimento degli occhi.
Le interconnessioni tra le aree motorie e con altre aree cerebrali consentono il controllo integrato del
movimento. È importante sottolineare le afferenze somestetiche e troncoencefalice a M1. La corteccia
parietale posteriore riceve afferenze visive uditive e tattili ed è definita corteccia associativa. La lesione di
un area motoria o dell'area parietale posteriore riducono la capacità di progettazione di movimenti
complessi.
Il cervelletto riceve afferenze dai sistemi motori e invia a loro efferenze. Contiene il 50% dei neuroni
encefalici; non è indispensabile per l’elaborazione degli
elementi di base delle percezioni e dei movimenti ma le
lesioni cerebellari provocano gravi alterazioni di:
equilibrio e tono muscolare, precisione spaziale e
coordinazione temporale dei movimenti, movimenti
oculari, apprendimento motorio. Controlla velocità
direzione forza e estenzione dei movimenti. È situato
nella fossa cranica posteriore ed è connesso con il trono
celebrale. Può essere descritto considerando la sua
divisione saggittale (sezione) medialmente troviamo il
verme, e lateralmente gli emisferi. Gli emisferi possono
essere divisi secondo la filogenesi in archicerebello,
paleocerebello e neocerebello, come in figura. Possiamo
anche effettuare una suddivisione funzionale:
l'archicerebello riceve afferenza vestibolari e prende il
nome di vestibolocerebello. Le vie afferenti di questa
reggione
comprendono sia proiezioni dirette dalle fibre vestibolari
direttamente dai neuroni sensitivi primari del ganglio
vestibolare, provenienti dai canali semicircolari che
proiezionidi second'ordine dai nuclei vestibolari. Le fibre
entrano nel cervelletto ipsilateralmetne. Questa zona controlla
posizione, deambulazione e movimenti oculari. Il verme e la
porzione mediale dell'emisfero ricevono afferenze spinali e
costituiscono lo
spinocerebello. Riceve dal
nucleo del clarke che
raccoglie le afferenze
propriocettive attraverso il
fascio spinocerebellare dorsale. Inoltre riceve dal fascio spinocerebellare
ventrale le afferenze delle parti inferiori del tronco. Dal nucleo cuneato
riceve afferenze attraverso il fascio cuneocerebbellare dorsale e ventrale.
Questa porzione presenta due mappe somatotipiche simmetriche. La
restante parte riceve afferenze corticali. Le proiezioni dalla Corteccia
Cerebrale, con tappa nei nuclei pontini, arrivano all’emisfero cerebellare
controlaterale.
Le afferenze a queste reggioni arrivano
attraverso fibre muscoidi. Le fibre muscoidi
scaricano a frequenza elevata (50-100
spike/s) e fanno contatti eccitatori con i
granuli. Le cellule dei granuli portano i loro
potenziali d’azione verso lo strato superficiale
del cervelletto formando le fibre parallele,
lungo l’asse maggiore dei folia, con sinapsi
eccitatorie sull’alberatura dei neuroni di
Purkinje.LEle fibre muscoidi tramite le cellule
granulari provocano nelle fibre di purkinke
pda semplici.
L'oliva inferiore è un nucleo situato nelle
regioni rostrali del bulbo. Proietta a tutto il
cervelletto ricevendo afferenze da nucleo
rosso, corteccia, midollo spinale e nuclei
vestibolari. Invia fibre dette rampicanti. Una
fibra rampicante si connette a poche cellule di Purkinje. Una cellula di Purkinje riceve sinapsi da una sola
fibra rampicante. Le fibre rampicanti hanno scarica basale bassa (1 spike/s), in attività aumenta ma non
è alta (~ 2 spike/s). i neuroni dell'oliva inferiore hanno molte sinapsi elettriche e quindi un'attività
sincronizzata. Le fibre rampicanti provocano nelle cellule di purkinje esps prolungati e pda complessi. Si
pensa che questi effetti di lunga durata siano implicati nell'apprendimento motorio.
Nella corteccia cerebellare sono presenti anche neuroni inibitori:
1.
Le cellule di Golgi, eccitate da fibre parallele, inibiscono a ritroso i granuli e modulano il segnale
prima che arrivi alla cellula di Purkinje: si può parlare di inibizione a feedback
2.
le cellule a canestro, eccitate da una fibra parallela, inibiscono le cellule di Purkinje poste ai lati
del fascio di fibre parallele: si parla di inibizione laterale.
Esiste anche un sistema di fibre afferenti al cervelletto aminergiche a proiezione diffusa provenienti da
ipotalamo, locus coeruleus, nuclei del rafe pontino.
Tutte le fibre afferenti della corteccia cerebellare lasciano collaterali che eccitano anche i nuclei profondi.
Le cellule di purkinje hano invece sinapsi gaba-inibitrici con i nuclei profondi. Le efferenze del cervelletto
provengono da nuclei cerebellari (fanno eccezione solo le efferenze dal vestibolocerebello che vanno
direttamente ai nuclei vestibolari)
1. Il Nucleo del Fastigio proietta
(bilateralmente) a:Nuclei Vestibolari
e Formazione Reticolare del Ponte e
del Bulbo
2. Il Nucleo Interposito (n. globoso &
n. emboliforme) proietta a: Nucleo
Rosso controlaterale (e poi vie
rubro-spinali dirette al lato
opposto), Talamo controlaterale, a
cellule nel nucleo VL che proiettano
a M1
3. Il Nucleo Dentato proietta a: Talamo
controlaterale, a cellule nel nucleo
VL che proiettano alle aree
Premotoria e SMA.
Il cervelletto per le sue afferenze integra i
segnali propriocettivi e gli stimoli
motori vestibolari e corticali e svolge un
controllo “on air” del movimento. Le
strutture nervose coinvolte nella
pianificazione del movimento
volontario si attivano centinaia di
millisecondi prima dell’inizio del
movimento. I segnali di ritorno,
soprattutto propriocettivi, con
l’intervento del cervelletto, permettono
di confrontare gli effetti del movimento in atto con il programma motorio in modo da rendere
armonica l’esecuzione del movimento.
Le efferenza si dividono in vie mediale preposte al controllo di equilibrio e postura a partenza da verme e
vestibolocerebello e passanti per i nuclei vestibolari o per il nucleo fastigio e poi attraverso la sostanza
reticolare e in vie laterali passanti per il nucleo dentato ed emboliforme e quindi per il talamo e il nucleo
rosso. Lesioni del cervelletto unilaterali provocano fenomeni ipsilaterali; Localizzazione della lesione:
- lobulo flocculo-nodulare ⇒ disturbi di equilibrio e di marcia, nistagmo oculare
- regione vermiana ⇒ alterazioni motorie del tronco
- regione emisferica ⇒ alterazioni motorie distali (errori di direzione, forza, velocità e ampiezza del
movimento): andatura atassica (come quella nell’intossicazione da alcool e nella sclerosi multipla);
dismetria, incapacità di arrestare il movimento della mano alla posizione voluta tremore intenzionale,
quando si richiede al paziente di toccare un bersaglio, soprattutto nella parte finale della traiettoria;
adiadococinesi, inabilità a compiere ripetute supinazioni e pronazioni della mano ;movimenti complessi
avvengono con scomposizione del movimento; disartria con scomposizione della parola.
I nuclei della base contribuicono alla regolazioe dell'attività
motoria ma non ricevendo principalemnte afferenze spinali
come per il cervelletto, bensi ricevendo afferenze dalla
corteccia motoria. Fanno parte di una via che inizia e finisce
nella corteccia motoria: la corteccia invia allo striato (caudato
+ putamen) con fibre eccitatorie glutamminergiche. Lo
striato innibisce il globo pallido (interno) e la sostanza nera
(parte reticolata) con fibre colinergiche. Queste due zone
hanno un tonico effetto inibitore GABA sul talamo motorio.
L'inibizione viene quindi rimossa (inibendo l'inibitore). Il
talamo invia così all'area motoria supplementare. [via
diretta]. Lo striato invia anche al globo pallido esterno che
inibisce con GABA il nucleo subtalamico che a sua volta
ecciterebbe se non inibito il globo pallido interno a inibire il
talamo motore. I neuroni dello Striato che proiettano a Gpi
(via diretta) liberano GABA+ sost.P. I neuroni dello Striato
che proiettano a GPe (via indiretta) liberano GABA+
encefalina.Inoltre eccita anche il globo pallido esterno in un
meccanismo di autoinibizione. [via indiretta]. Lo striato proietta
inoltre gaba e sostanza P alla pars compacte della sostnza nigra.
Questa non inibita proietta con una via dopamminergica allo
striato. La dopammina inibisce l'uso della via diretta e promuove
quello della via indiretta. Una lesione della sostanza nera
compatta inibisce l'uso della via diretta ed è causa del morbo di
parkinson: il repertorio dei movimenti si impoverisce, i sintomi
sono bradichinesia, mimica facciale povera, rigidità muscolare,
tremore a riposo, ventroflessioni del tronco. Una lesione della via
indiretta provoca il morbo di hungtington. I sintomi sono atetosi
(Movimenti lenti, aritmici, continui, di media ampiezza,
prevalenti alle estremità (mani e piedi), non modificati da
postura e movimenti volontari, si accentuano con le emozioni e
scompaiono nel sonno), corea (movimenti rapidi, di breve durata, ampiezza variabile, improvvisi ed
imprevedibili, irregolari ed asimmetrici, associati ad ipotonia e scompaiono nel sonno) e balismo
(Movimenti improvvisi, rapidi, aritmici, stereotipati, molto ampi e con notevole energia potenziale,
prossimali e a carico di un emi-lato (emiballismo), prevalenti all’arto superiore)
6
SISTEMA NERVOSO AUTONOMO
Organizzazione sinaptica dei gangli del sistema nervoso autonomo. Innervazione vegetativa dei principali
organi. Azioni dell’ortosimpatico e del parasimpatico. Minzione. Tono vegetativo. Midollare surrenale.
Controllo centrale del sistema nervoso autonomo.
Il sistema nervoso autonomo è il sistema che innerva i visceri avendo come bersagli principali il
muscolo cardiaco, il muscolo liscio e le ghiandole. È preposto al mantenimento attraverso i suoi segnali
dell'omeostasi interna, ma è anche capace di adattamenti
essenziali per la vita di relazione. È sostanzialmente diviso in
sistema nervoso enterico (che verrà trattato con il digerente),
sistema nervoso simpatico (o ortosimpatico) e sistema
nervoso parasimpatico. Sebbene di solito si tenda ad
identificare il sistema autonomo con le efferenze (i
motoneuroni del SNA) non bisogna trascurare nello studio le
afferenze viscerali e i centri di controllo viscerali. Il SNA ha
principi organizzativi vomuni. La via efferente è costituita da
due neuroni: il premo ha soma nel SNC e riceve impulsi dai
centri superiori. È un neurone colinergico e esce attraverso le
radici spinali ventrali per fare sinapsi nel ganglio del sistema
nervoso autonomo. Ha assone mielinizzato di tipo B (3-10
m/s) ed è colinergico. Il secondo neurone è a partenza dal
ganglio, amielinico di tipo C e presenta recettori post-sinaptici nicotinici N2, che proocano un potenziale
eccitatorio, aumentando la conduttanza al sodio. In alcuni neuroni postgangliari del SNA è presente in
condizioni basali una corrente detta M, dovuta a elevata conduttanza al potassio ⇒ potenziale di
membrana molto negativo. Sul soma di questi neuroni, oltre ai normali recettori colinergici nicotinici, ci
sono anche recettori muscarinici per l’acetilcolina che sono accoppiati a proteina-G e quando legano ACh
causano il blocco della corrente M ⇒ modesta e lenta depolarizzazione. Questo ha il significato di un ESPS
bifasico, prima veloce poi lento. Nei gangli le connessioni presentano sia convergenze che divergenza (più
frequente nei gangli ortosimpatici). Nel ganglio, oltre al neurone postgangliare, quello il cui assone
termina sul bersaglio, sono presenti interneuroni detti sif cells (sif sta per piccoli e intensamente
fluorescenti). Questi neuroni sono catecollamminergici e si ritiene modulino l'effetto dei neuroni
postgangliari.
Ora analizziamo le differenze tra l'ortosimpatico e il parasimpatico.
L'ortosimpatico è la divisione toracolombare del SNA: le fibre emergono con le
radici ventrali da t1 a l2. Il ramo comunicante bianco entra nella catena simpatica
paravertebrale omolaterale. Tale catene ha anche gangli craniali e caudali poiche
le fibre fanno sinapsi in gangli posti
cranialmente e caudalmente rispetto alla zona
di emergenza. Sono presenti tre gangli
cervicali, superiore, medio e inferiore. L'ultimo
prende il nome di ganglio stellato quando si
fonde con il primo toracico.
Sono inoltre presenti gangli detti prevertebreli
(celiaco, mesenterico superiore e mesenterico
inferiore), lontani dalla zona di emergenza
delle radici spinali, che sono raggiunti da fibre
che non si erano interrotte prima. Per finire
alcune fibre simpatiche pregangliari (da T5-T11) transitano attraverso i gangli senza interrompersi e
vanno a terminare su cellule della midollare delle surrenali, che funge da ganglio simpatico. La sua
attività aumenta in esercizio fisico e durante stati d stress.Gli elementei postsinaptici sono di origine
neurale e sono preposti alla liberazione di catecolammine in circolo, con ruolo ormonale. Le cellule
cromaffini della midollare surrenale hanno il patrimonio enzimatico dei neuroni postgangliari ortosimpatici
e, in aggiunta, hanno Fenil-etanolamina-N-metil-trasferasi che converte Noradrenalina in Adrenalina. Il
cortisolo induce nella Midollare l’enzima N-metil-trasferasi e quindi stimola selettivamente la sintesi di
Adrenalina. La Midollare Surrenale libera mediamente: 80% di Adrenalina
20% di Noradrenalina (NA).
Il neurone postgangliare fa sinapsi a livello de bersaglio. È noradrenergico e i bottoni sinaptici si adagiano
su varicosità lasciando fessure di qualche micron. La nor-adrenalina può espletare i sui effetti su un
ampia superficie cellulare (diversamente che con le placche neuromuscolari). I neuroni postgangliari
ortosimpatici possono co-rilasciare altre sostanze,come somatostatina neuropeptide Y e ATP soprattutto a
frequenza di scarica elevata. Gli effetti postsinaptici non sono bloccati da farmaci antagonisti dei recettori
per la noradrenalina. Come già detto il neurotrasmettitore dei neuroni postgangliari ortosimpatici è la
noradrenalina. [l'eccezione è rappresentata dalle ghiandole sudoripare eccrine, dove i neuroni
postgangliari ortosimpatici rilasciano acetilcolina (e VIP) che si lega a recettori di tipo muscarinico. Solo in
regioni molto localizzate, come il palmo delle mani, c’è “sudorazione adrenergica”]. I recettori adrenergici
sono proteine con 7 domini che attraversano la membrana e catene che sporgono extra e intra
cellularmente ed agiscono tramite secondi messaggeri. Questi recettori sono normalmente sensibili a
fenomeni di desensibilizzazione (l'esposizione prolungata provoca la fosforillazione di siti inibitori) e di
down regulation (quando per un lungo periodo si ha un alta stimolazione diminuisce il numero di recettori
esposti sulla parete cellulare).
Esistono 4 tipi di recettori. Di questi gli alfa-recettori
sono più sensibili alla noradrenalina. Gli effetti del
simpatico sono mediati dai recettori presenti. I
recettori sono stati individuati grazie alla differenza di
agonisti. In particolare: i recettori alfa-1 tramite una
proteina-G attivano la fosfolipasi-C a idrolizzare un
fosfolipide di membrana producendo DAG e Inositolotrifosfato (IP3 controlla il rilascio di Ca++ dai siti di
accumulo intracellulare, DAG attiva la proteinchinasi C
che catalizza la fosforilazione di varie proteine
intracellulari) aumentando così il calco intracellulare.
I recettri alfa-2 (autorecettori) e beta attivano tramite
una proteina-G l'adenilatociclasi aumentando i livelli di
cAMP. Nmel muscolo l'aumento di calcio induce la
contrazione, l'aumento di amp ciclico il rilasciamento
(stimola la fosforillazione di mlck che non fosforilla più la catena leggera della miossina) e riducendo il
calcio intracellulare (AMPc aumenta la frequenza delle “scintille di Ca++” che si verificano in alcune fibre
muscolari lisce (spontanee aperture del recettore per la Rianodina) ⇒ la membrana si iperpolarizza per
attivazione di canali Ca++ dipendenti per il K+ ⇒ si riduce l’entrata di Ca++). La risposta di un organo
allo stimolo simpatico dipende dai recettori presenti. Gli alfa recettori sono presenti nel muscolo vasale
cutaneo e splancnico, negli sfinteri gastroenterici, nel muscolo radiale dell'iride e nelle vescichette
seminali. (l'adrenalina dilata la pupilla, serra gli sfinteri e devia il sangue verso i distretti essenziali). I
recettori beta-1 sono presenti nel miocardio e nel tessuto adiposo (aumentano contrattilità e
frequenza cardiaca, aumentano la lipolisi). I beta-2 sono presenti nei vasi del muscolo scheletrico, nei
bronchi, nel muscolo intestinale e nel fegato. (aumenta il flusso scheletrico).
Sugli ISOLOTTI PANCREATICI, il simpatico ha un effetto duplice, poiché ci sono:
Alfa-recettori = riduzione della secrezione di Insulina
Beta-recettori = aumento della secrezione di Insulina e aumento della secrezione di Glucagone
Con l'aumentato tono ortosimpatico, nelle cellule beta degli isolotti prevale l’effetto di legame con gli Alfarecettori adrenergici, con diminuzione di Insulina in circolo e aumento del rapporto Glucagone/Insulina
nel RENE:vasocostringe le arteriole afferenti ed efferenti (alfa-recettori) e aumenta la liberazione di
Renina (beta-recettori). Sulla membrana delle fibre muscolari lisce ci sono specifici recettori per le purine
(es. P2X) l'atp è colocalizzato nelle vescicole con la noradrenalina. Sulla muscolatura liscia delle arteriole
e del dotto deferente le varicosità delle terminazioni simpatiche rilasciano insieme NorAdrenalina e ATP
(localizzati nelle stesse vescicole). La trasmissione adrenergica e quella purinergica possono essere
bloccate selettivamente da farmaci diversi. Sono state dimostrate anche fibre simpatiche purinergiche ma
gli studi sono ancora in corso.
le catecolamine, sia surrenali che liberate dalle terminazioni nervose, hanno emivita breve; la
degradazione è intracellulare (terminazioni nervose, fegato e altri tessuti) ad opera di:Monoamino
ossidasi (MAO) Catecol-O-metil-trasferasi (COMT). Il catabolita deaminato che viene poi escreto è l’acido
vanilmandelico (VMA) il cui livello nell’urina è indice dell’attività dell’Ortosimpatico. L'adrenalina a
differenza della NOR_A promuove la ridristribuzione del flusso ematico a favore dei muscoli scheletrici e la
mobilitazione delle riserve energetiche (lipolisi, glicogenolisi epatice, mobilitazione glucagone). [Ricorda la
reazione di attacco o fuga]
Il parasimpatico è la divisione craniosacrale del SNA. Molti neuroni pregangliari parasimpatici hanno il
soma in nuclei di nervi cranici e le fibre che raggiungono gli organi bersaglio tramite nervi cranici:
nucleo di Edinger-Westphal
n.c. III
nucleo salivatorio superiore
n.c. VII
nucleo salivatorio inferiore
n.c. IX
nucleo motore dorsale
n.c. X
nucleo ambiguo
n.c. X
Gli altri neuroni pregangliari parasimpatici hanno il soma nei segmenti S2, S3, S4 del Midollo Spinale i
neuroni postgangliari hanno il soma molto vicino o nella stessa parete dell'organo che innervano.
Il nervo vago ha un estesissimo territorio di
innervazione.le sue fibre originano dal nucleo
motore dorsale del vago, che innerva
muscolatura liscia e ghiandole del digerente
cuore e bronchi e dal nucleo ambiguo, lunga
colonna neuronale che si estende nel bulbo. Dalla
parte ventrolaterale del N. Ambiguo partono fibre
vagali destinate al cuore e ai i 2/3 inferiori
dell’esofago. Dal gruppo dorsale del N. Ambiguo
partono fibre vagali motrici speciali destinate alla
muscolatura striata di palato molle, faringe,
laringe e terzo prossimale dell’esofago. I neuroni
postgngliari sono colinergici. L'acetilcolina agisce
su recettori muscarinici. Può essere rilasciato
anche il VIP, che media effetti post-sinaptici
lenti.sono stati individuati almeno 5 tipi di
recettori muscarnici per l'acetilcolina con varia
distribuzione. Questi sono tutti metabotropi. Agiscono
1. attivando la fosfolipasi C ⇒ DAG (⇒ protein-chinasi C) e IP3 (⇒ aumento di Ca++ nel citosol)
2. mediando l'apertura o chiusura di un canale ionico per K+ o Ca++
3. diminuendo la la sintesi di AMPc
4. aumento nelle cellule endoteliali della sintesi di NO (e di citrullina a partire da L-arginina) ⇒
aumento di GMPc che attiva una protein-chinasi dipendente da GMPc e provoca rilasciamento
nelle fibre muscolari lisce della vicina parete dei vasi.
In generale ha effetti rilassanti sul muscolo liscio, rallenta il cuore, costringe il muscolo pupillare,
costringe il muscolo detrusore della vescica e aumenta la secrezione gatroenterica.
Gli organi che ricevono una duplice innervazione, simpatica e parasimpatica, vedono un andamento
speculare della loro scarica: aumenta il simpatico e diminuisce il parasimpatico, o viceversa.
L'ortosimpatico fornisce spesso un tono vegetativo basale. Il parasimpatico modula questo tono (es.
cuore). La scarica simpatica promuove una contrazione tonica del muscolo liscio, in parte mitigata dalla
scarica parasimpatica. Anche gli organi che ricevono solo un innervazione orto mostrano un tono
vegetativo basale che dipende dalla frequenza di scarica del simpatico. Il palmo della mano riceve solo
fibre ortosimpatiche che scaricano normalmente 2-6 volte al minuto. L'aumento della scarica provoca
sudorazione e vasocostrizione. Il territorio del palmo della mano è prediletto negli studi fisiologici.
Le fibre afferenti viscerali viaggiano negli stessi nervi che contengono le fibre viscero-motorie del
Sistema Nervoso Autonomo. Hanno il soma in gangli sensitivi perciò non appartengono propriamente al
SNA. Afferenze viscerali da stimoli meccanici e chimici viaggiano in nervi cranici e pelvici a componente
parasimpatica; afferenze viscerali nocicettive raggiungono il midollo spinale utilizzando nervi
ortosimpatici. I neuroni afferenti dai visceri utilizzano come neurotrasmettitore aminoacidi (Glutammato o
Aspartato), e neuropeptidi (sostanza P, somatostatina, CGRP, VIP, angiotensina, galanina). Dai recettori
sensoriali viscerali parte il ramo afferente di riflessi sia vegetativi che somatici. Afferenze da chemocettori
e meccanocettori viscerali innescano riflessi vegetativi (importanti nei meccanismi omeostatici) Fibre
afferenti nocicettive viscerali nel midollo spinale prendono contatto: con interneuroni, contribuendo a
riflessi e con neuroni di proiezione, dando origine alla percezione del dolore viscerale. I riflessi viscerali
sono risposte viscero-motorie o secretorie a stimoli che spesso sono segnalati al SNC da afferenze
viscerali, ma possono essere anche segnalati da afferenze somatiche.
Il riflesso di minzione è un riflesso viscerale. Le afferenze vengono dai recettori di stiramento della
parete vescicale. Per il riflesso è necessaria l'integrità del parasimpatico sacrale: i meccanocettori inviano
il segnale attraverso i nervi di questo plesso. Le efferenze viaggiano attraverso i nervi pelvici e giungono
così ai gangli del plesso pelvico situati nella vescica. L'innervazione è anche ortosimpatica (la scarica
provoca rilasciamento del detrusore e contrazione dello sfintere interno). Quando i meccanocettoi
vengono stirati l'impulso raggiunge un centro in s2-s4 (responsabile del riflesso vescicale breve, attivo nel
neonato) e un centro nel ponte. Dal ponte attravers le fibre reticolari vengono inviate efferenze che
eccitano i neuroni parasimpatici che fanno contrarre il muscolo detrusore e rilasciare lo sfintere interno.
Inibiscono anche i motoneuroni che tengono tonicamente contratto il muscolo sfintere esterno. La
minzione ha però un forte controllo soprasegmentale: Sui motoneuroni dello sfintere esterno (e sui
neuroni pregangliari orto e parasimpatici destinati alla vescica) si esercita il controllo soprasegmentale del
centro di Barrington nella parte rostrale del Ponte. Sostanzialmente il rilasciamento dello sfintere interno
è involontario ma fa avvertire il bisogno di urinare. Lo sfintere esterno è rilasciato solo secondo volontà
del soggetto. Si noti che lesioni spinali provocano la perdita del riflesso di minzione e gravi complicanze
urologiche. Anche l'occhio è controllato da riflessi vegetativi (si pensi alla contrazione dell'iride in risposta
ad uno stimolo luminoso intenso: i segnali afferenti provengono dalle cellule gangliari W della retina
sensibili alla luce diffusa. Le fibre proiettano alla regione pretettale. Dalla regione pretettale partono
proiezioni bilaterali alla porzione visceromotoria del nucleo di Edinger-Westphal. I neuroni postgangliari
parasimpatici hanno il soma nel ganglio ciliare. Le fibre postgangliari parasimpatiche che partono dal
ganglio ciliare innervano il muscolo sfintere dell’iride ⇒ miosi, sia nell’occhio ipsilaterale che in quello
controlaterale. Il muscolo ciliare inoltre accomda il cristallino per la visione da vicino.). Altri riflessi
vegetativi sono il riflesso gastrocolico, il riflesso barocettivo, il riflesso di secrezione salivare. Sono trattati
altrove.
Il controllo centrale del SNA è affidato soprattutto all'ipotalamo. I riflessi vegetativi vengono integrati
nel nucleo del tratto solitario. Le afferenze viscerali, tranne quelle dagli organi pelvici, terminano in un
raggruppamento di neuroni del Bulbo, il NUCLEO DELTRATTO SOLITARIO (NTS). Nell’NTS è stato
dimostrato che le afferenze restano distinte, tranne in alcune regioni di convergenza. Dal NTS partono
connessioni:
1.
discendenti, verso neuroni pregangliari del Para e dell’Orto-simpatico, che rappresentano la
branca efferente di riflessi viscerali (ad esempio: nucleo motore dorsale del Vago, per i riflessi cardiaci nel
controllo della pressione arteriosa)
2.
2. ascendenti verso l’Ipotalamo e il Sistema Limbico.
l'ipotalamo è una regione dell’encefalo che ha una funzione essenziale nel mantenimento della costanza
dell’ambiente interno (omeostasi). L’Ipotalamo esercita le sue funzioni integrative tramite:
1. controllo sul SNA
2. asse ipotalamo-ipofisario, con cui coordina l’attività endocrina
3. connessioni con altre strutture del SNC, per la coordinazionedi schemi comportamentali (difesa,
nutrizione,..).
Può modificare in maniera opportuna, tramite il controllo su ORTO e PARASIMPATICO, molti parametri
fisiologici, come: frequenza cardiaca, diametro delle arteriole, sudorazione, secrezione e motilità nel tubo
digerente e funzioni integrate complesse, come:la termoregolazione, l’esercizio fisico, la risposta allo
stress, la nutrizione. Controlla il sistema nervoso autonomo inviando impulsi al tronco dovesono situati i
nuclei visceromotri simpatici e neuroni che inviano ai nucei pontini e spinali ortosimpatici.LA
STIMOLAZIONE DI REGIONI SPECIFICHE
DELL’IPOTALAMO PRODUCE MODIFICAZIONI
DI FUNZIONI VEGETATIVE E SCHEMI
COMPORTAMENTALI COERENTI. L'ipotalamo
è inoltre suddivisibile in base alle sue
connessioni in
•
Ipotalamo mediale, connesso con
l’Ipotalamo laterale e in uscita
all’Ipofisi; contiene recettori per
parametri fisiologici vitali
(osmolarità, temperatura, numerosi
ormoni)
•
Ipotalamo laterale è reciprocamente connesso con l’Ipotalamo mediale e con Bulbo, Mesencefalo
(regione paramediana mesencefalica), Talamo e Sistema Limbico
[per integrare i centri talamici pag 257 libro]
APPARATO DIGERENTE
7
MOTILITÀ DELL’APPARATO DIGERENTE
Il sistema nervoso enterico. Deglutizione. Riempimento e svuotamento gastrico. Regolazione dello
svuotamento gastrico. Movimenti dell’intestino tenue: di segmentazione e peristaltici; movimenti dei villi.
Movimenti del colon. Controllo nervoso e umorale della motilità intestinale. Defecazione.
8
SECREZIONI, DIGESTIONE E ASSORBIMENTO NELL’APPARATO DIGERENTE
Secrezione salivare. Secrezione gastrica. Controllo nervoso e umorale delle secrezioni salivare e gastrica.
Composizione e funzioni del succo pancreatico. Controllo nervoso e umorale della secrezione pancreatica.
Lobulo epatico e vie biliari. Composizione e funzioni della bile. Controllo nervoso e umorale della
secrezione biliare. Funzioni di digestione e di assorbimento dei vari tratti dell’apparato digerente.
