il sistema limbico - Benvenuti sul sito di Neurofisiologia Clinica

CORSO DI LAUREA in
Scienze e tecniche psicologiche
Corso di
Neurofisiologia Clinica
Guido Rodriguez
Andrea Brugnolo
Nicola Girtler
Neurofisiologia Clinica (DiNOG)
Università di Genova
Programma del corso
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Testi consigliati:
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Informazioni ulteriori dai seguenti siti:
• Neuroscienze. A cura di Dale Purves et al. Zanichelli (2004 - 4a
edizione), Bologna.
• Neuroscienze cognitive, Dale Purves et al. Zanichelli, 2005
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http://www.univ.trieste.it/~brain/NeuroBiol/Spike.html lezioni di neuroscienze con molti link
http://www.neurotransmitter.net/textbooks.html
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=neurosci
http://brainavm.uhnres.utoronto.ca/staff/Tymianski/tymianski_bio.htm sito utile con molte figure
utilizzate nel corso
http://www.williams.edu/imput/synapse/ sito utilizzato per alcune immagini
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http://faculty.washington.edu/chudler/neurok.html molto divertente ma chiaro
http://axis.cbcu.cam.ac.uk/mirrors/eyesim/eyesim.htm se vi volete divertire con gli occhi
Fonti delle immagini:
Neuroscienze, Purves, 2004, Zanichelli
Neuroscienze cognitive, Gazzaniga et al, 2005, Zanichelli
Principles of neural science, Kandel et al, 2000, McGraw Hill
Risorse on-line
Tutti i diritti riservati ai rispettivi autori.
Il cervello
TRONCO
ENCEFALICO
Bulbo
Ponte
Mesencefalo
(Formazione
reticolare)
DIENCEFALO
CERVELLETTO
Talamo
Verme
Ipotalamo
Emisferi
Cerebellari
EMISFERI
CEREBRALI
Corteccia
Gangli della
base
Amigdala
Corpo calloso e
commisure
anteriore e
posteriore
Il SNC si sviluppa a partire da un
tubo cavo o tubo neurale
• Sei regioni fanno parte dell’encefalo:
1. telencefalo o cervello ( a volte si usa il
termine cervello per indicare l’encefalo)
2. Diencefalo
3. Mesencefalo
4. Cervelletto
A sei settimane, il SN risulta
5. Ponte
costituito dalle 7 regioni
6. Bulbo (o midollo allungato)
principali presenti alla nascita:
7. Midollo spinale
Lo
sviluppo
cerebrale
Un confronto tra specie
Il cervello e le sue parti
GLI EMISFERI CEREBRALI
GLI EMISFERI CEREBRALI
Sulla corteccia cerebrale si individuano alcuni solchi grandi a
posizione costante:
• Scissura di Rolando (solco centrale)
• Scissura di Silvio (solco laterale)
• Scissura limbica (solco mediale)
Le scissure appaiono in momenti
predicibili della vita fetale e quella più
marcata, la scissura di Silvio, compare
per prima.
I LOBI CEREBRALI
Insula (lobo di Reil)
LE AREE CEREBRALI
A. CITOARCHITETTONICA
(Brodmann, 1905, basate
sull’analisi di un solo cervello)
B. PROFILO FUNZIONALE
•Aree sensoriali (es. BA17)
•Aree motorie (es. BA4)
•Aree associative (es. BA46)
L’organizzazione del sistema
nervoso
Per chi desidera maggiori informazioni:
http://fc.units.it/ppb/NeuroBiol/
Il principio delle neuroscienze: Mappa PET (tomografia a positroni) di
attività cerebrale ha superato la modalità psicofisica e neurofisiologica,
fondendole
Suddivisione
FUNZIONALE del
Sistema nervoso
Architettura del
sistema nervoso
somatico
(centrale
periferico) che
innerva la
muscolatura
scheletrica
autonomo che
innerva il muscolo
cardiaco e la
muscolatura liscia
Via discendente motoria: Il movimento volontario o programma
motorio
controlateralità
UN ESEMPIO: Vie della sensibilità
somatica
Sistema nervoso
centrale: Il midollo
spinale (vedi nervi
spinali) e le strutture
sopra-assiali
La sezione trasversale del midollo di mostra una porzione
grigia centrale e una porzione bianca periferica.
La sostanza bianca è composta da fibre nervose che veicolano i
segnali dalle diverse parti del SNC compreso il cervello,
la sostanza grigia contiene corpi cellulari e dendriti di neuroni.
Ganglio
radice
dorsale
L’aspetto
generale della
sostanza grigia
midollare è quella
di una H con due
sottili corna
posteriori o
dorsali e due più
larghe corna
anteriori o
ventrali.
Organizzazione del Midollo
spinale
Radici anteriori e posteriori da
cui partono gli assoni dei nervi
sensitivi e motori che
costituiscono il SNP
Midollo spinale: anatomia
e organizzazione come
centro integrativo
Specializzazione
midollo spinale
Specializzazione
midollo spinale
Organizzazione del
sistema nervoso
centrale: dal recettore
alle stazioni che
definiscono le vie
sensitive all’encefalo
ANATOMIA FUNZIONALE
DEI
PROCESSI COGNITIVI
A. IL LOBO FRONTALE
FUNZIONI:
• Motilità
• Linguaggio
• Pensiero
• Memoria
• Comportamento emotivo-istintivo
• Comportamento sociale
•Area Motoria Primaria (4) (MI)
•Aree Premotorie (6, lobulo paracentrale, 8) (MII complex)
•Area Motrice del Linguaggio (44, 45)
•Corteccia Associativa Prefrontale (9,10,11,46 e 24,25,32,33)
B. IL LOBO PARIETALE
FUNZIONI:
• Somatognosia
• Cognizione spaziale
(percezione, memoria, orientamento)
• Percezione tattile
• Percezione visiva
• Dolore
• Gusto
• Equilibrio (?)
•Aree Sensitive Primarie (3,1,2) (SI)
•Area Sensitiva Secondaria (opercolo parietale – 2a) (SII)
•Corteccia Associativa Parietale (5,7 e 39,40)
•Precuneo (medialmente) > Autocoscienza?
C. IL LOBO OCCIPITALE
FUNZIONI:
• Percezione visiva
• Percezione del tempo (dati clinici)
•Area Visiva Primaria (17) (V1)
•Aree Visive Superiori (18,19) (V2,V3)
•Cuneo (medialmente)
D. IL LOBO TEMPORALE
FUNZIONI:
• Percezione uditiva
• Linguaggio
• Percezione visiva (es. prosopognosia)
• Memoria
• Comportamento emotivo-istintivo
• Equilibrio (?)
• Comportamento religioso???
(studi Ramachandran su pz con TLE)
•Area Uditiva Primaria (41) (A1)
•Aree Uditiva Secondaria (42) (A2)
•Area Sensoriale del Linguaggio (22)
•Corteccia Associativa Temporale
(20,21,37,38)
E. IL SISTEMA LIMBICO
FUNZIONI:
• Comportamento emotivo-istintivo
• Memoria
• Funzioni “viscerali”
• Olfatto
•Giro del cingolo (BA32,33,24,23,31,30,29)
•Giro subcallosale (BA25) > Umore?
•Giro paraippocampale (BA35,36)
> fanno parte della Corteccia Associativa Limbica (> Sistema Limbico)
•Lobo piriforme (corteccia periamigdaloidea/area prepiriforme; olfattiva primaria)
•Area entorinale (BA28; olfattiva secondaria)
> fanno parte del Sistema Olfattivo
F. IL LOBO DELL’INSULA
(Insula, Corteccia insulare, Lobo di Reil, Lobo centrale)
CENNI DI ANATOMIA:
• Giace profondamente nella scissura silviana (BA 13,14,15,16)
• Completamente ricoperta dalla Corteccia Opercolare = porzioni
dei lobi frontale, parietale e temporale
• Ricche connessioni bidirezionali con numerose aree cerebrali
As humans, we perceive feelings from our bodies that relate our
state of well-being, our energy and stress levels, our mood and
disposition. How do we have these feelings? What neural
processes do they represent? Recent functional anatomical
work has detailed an afferent neural system in primates and in
humans that represents all aspects of the physiological
condition of the physical body. This system constitutes a
representation of ‘the material me’, and might provide a
foundation for subjective feelings, emotion and self-awareness.
Il concetto di “interocezione viene ristretto alla
sensazione viscerale, recenti risultati
neuroanatomici e neurofisiologici indicano che
le sensazioni corrispondenti alle condizioni
fisiologiche in ogni momento e di ogni organo
del corpo- muscoli, articolazioni, denti pelle e
tutti I visceri- sono analizzate insieme. I
messaggi che arrivano sono portati da fibre di
piccolo diametro alla lamina Ia del midollo ed
al nucleo del fascicolo solitario nel bulbo del
trovoencefalo. Queste vie rappresentano
rispettivamente gli input afferenti per le metà
simpatica e parasimpatica del sistema
autonomo (see Figure 1). Questi sono la base
degli input sensoriali per I meccanismi
omeostatici gerarchicamente integrativi nel
tronco e nell’ipotalamo che mantengono la
salute del corpo.
2004
G. LE CORTECCIE ASSOCIATIVE
Per semplificare:
AZIONE
COGNIZIONE
EMOZIONE e
MEMORIA
www.med.uwo.ca/physiology/courses/sensesweb/
I GANGLI DELLA BASE
I GANGLI DELLA BASE
Gruppo di nuclei telencefalici, diencefalici e troncoencefalici che
partecipano in loops cortico-sottocortico-corticali essenziali per tutte le
funzioni cerebrali > è scorretto parlare di “sistema extrapiramidale”.
ANATOMIA
•Corpo Striato > Putamen e Pallido (=N. Lenticolare), Caudato >
Plurifunzionali
•Claustro > loop dell’Attenzione Visiva (?)
•Amigdala > Sistema limbico
FISIOLOGIA
Gangli della base > Neostriato: caudato + putamen + nucleo accumbens,
Nucleo subtalamico e Sostanza nera
Claustro > considerato un’entità anatomica separata
Amigdala > funzionalmente assegnata al sistema limbico, ma dato che i BG
sono pure coinvolti nelle funzioni limbiche (accumbens, caudato), la possiamo
benissimo considerare un ganglio della base.
FUNZIONI
I GANGLI DELLA BASE
A. MOTORIE
•
•
•
•
Ideazione e pianificazione dei movimenti volontari (meglio “intenzionali”)
Controllo della progettazione motoria
Iniziativa motoria (movimenti generati in risposta a emozioni, motivazioni,
pensieri...)
Corpo del caudato + FEF (Frontal Eye Field, BA8) + sostanza nera >
saccadi (OCULOMOZIONE)
B. COGNITIVE
•
•
DLPFC + testa del caudato > Memoria procedurale, memoria spaziale,
funzioni esecutive (“pensiero”)
Sostanza nera ???
C. AFFETTIVE E MOTIVAZIONALI
•
•
Accumbens + OFC > behavioral approach, ricompensa, motivazioni,
assuefazione.
Caudato, pallido > emotività, espressioni mimiche
IL SISTEMA LIMBICO
IL SISTEMA LIMBICO
Insieme di strutture cerebrali corticali e sottocorticali, poste sulla faccia
mediale degli emisferi, che partecipano in funzioni integrative, come
Emotività, Motivazioni, Sessualità, Memoria (e Olfatto)
COME SI E’ ARRIVATI ALL’ESISTENZA DEL SL?
XVI dC: Sir Thomas Willis definisce, per la sua apparenza circolare, LIMBUS
le regione mediale degli emisferi cerebrali
XVIII dC: Paul Broca si riferisce alle porzioni mediali della corteccia (Giro del
cingolo, giro paraippocampale, giro subcallosale) come il “GRANDE LOBO
LIMBICO”, un mantello corticale a forma di C rovesciata che separa il Tronco
Encefalico dalla neocorteccia. Propose che servissero per l’olfatto. Pochi anni
dopo, Herrick chiamò tali regioni corticali RINENCEFALO.
1937: James Papez, studioso americano di anatomia comparata, avanzò
l’ipotesi che il lobo limbico facesse parte di un circuito più esteso alla base del
comportamento emozionale.
IL SISTEMA LIMBICO
Il circuito di Papez
IL SISTEMA LIMBICO
Anni ’50: Paul MacLean gettò le basi per una teoria evoluzionistica del
cervello, la TEORIA DEL CERVELLO TRINO.
IL SISTEMA LIMBICO
Il modello di Paul MacLean
1 – L’archipallio, cervello primitivo (rettiliano “complesso R",) comprende le
strutture del tronco, il cervelletto, il mesencefalo, il globo pallido ed il
bulbo olfattorio.
E’ responsabile della preservazione dell’individuo; qui troviamo le reazioni
istintive di riflesso e i comandi che permettono alcune azioni involontarie ed
il controllo di funzioni “VISCERALI” (cardiaca, polmonare ed intestinale)
indispensabili alla preservazione della vita. E’ nel complesso rettiliano che
nascono quelle manifestazioni del fenomeno del ritualismo per mezzo del
quale gli animali cercano di definire la propria posizione gerarchica nel
gruppo e di stabilire il proprio spazio nella nicchia ecologica.
Lo sviluppo del bulbo olfattorio e delle sue connessioni ha reso possibile
un’accurata analisi degli stimoli olfattivi e dello sviluppo di risposte
orientate da questi stimoli tipo l’approccio, l’attacco, la lotta e
l’accoppiamento. Durante l’evoluzione alcune di queste funzioni “rettiliane”
sono state perse o minimizzate (negli umani l’amigdala e la corteccia
entorinale sono le uniche strutture limbiche connesse con il sistema
olfattorio).
IL SISTEMA LIMBICO
Il modello di Paul MacLean
2 – Il paleopallio o cervello intermediato (dei primi mammiferi) comprende le
strutture del sistema limbico.
Qui si sviluppano funzioni affettive specifiche quali quelle che inducono le
femmine ad accudire e proteggere i piccoli o quelle che portano i cuccioli a
sviluppare comportamenti ludici > ipotesi filogenetica per la comparsa di
questo sistema: la prole dei Mammiferi, a differenza di quella dei Rettili, è
totalmente incapace di sopravvivere senza le cure della madre > sistema
limbico comparso come spinta evolutiva del comportamneto materno.
Emozioni e sentimenti (l’amore, la passione, l’odio, il gioco, la tristezza ecc)
sono invenzioni dei mammiferi che trovano origine nel sistema limbico.
Questo sistema è anche responsabile per alcuni aspetti dell’identità
personale e per alcune funzioni connesse alla memoria.
IL SISTEMA LIMBICO
Il modello di Paul MacLean
3 - Il neopallio, “cervello razionale” (mammiferi recenti) comprende quasi
tutti gli emisferi (la neocortex) ed alcuni gruppi di neuroni.
Con l’arrivo dei mammiferi superiori sulla terra si sviluppa la terza unità
cerebrale il neopallio il cervello razionale una complessa rete neuronale
capace di produrre il linguaggio simbolico che permette all’uomo di
effettuare funzioni intellettuali quali leggere scrivere e fare calcoli
matematici.
Il neopallio è il grande generatore di idee o, come ha detto Paul MacLean:
"it is the mother of invention and the father of abstractive thought“
Negli anni successivi, MacLean, rivitalizzando la teoria di Papez, costruisce un
modello ampliato del sistema limbico, in cui aggiunge l’Amigdala, i Nuclei Settali,
tutto l’Ipotalamo, il Nucleo Accumbens e un’ampia porzione della Corteccia
Associativa (corteccia orbitofrontale, aree associative temporali infero
mediali).
IL SISTEMA LIMBICO
Esiste veramente un “sistema limbico”?
Oggi esiste molta discussione sull’esistenza del sistema limbico . Alcuni autori
rifiutano l’idea di associare “centri” cerebrali troppo localizzati e specifici a
funzioni mentali così complesse come l’affettività e le motivazioni (infatti il
concetto di “centro” sta un po’ cadendo anche per altre funzioni, come il
linguaggio e il comportamento alimentare).
I motivi sono vari:
1. Non esiste concordanza tra i vari studiosi su quali strutture è lecito
associare il termine anatomo-funzionale “limbico”
2. Solitamente, si parla genericamente di “funzioni limbiche” quando ci si
riferisce a emozioni e motivazioni, ma alcune strutture di questo sistema (es.
ippocampo, polo temporale) sono importanti per altre funzioni superiori come la
memoria e il linguaggio
3. Gli studi funzionali propongono alla base del comportamento emozionale
l’esistenza di un sistema anatomico spazialmente distribuito > comincia il
discorso sulle AREE PARALIMBICHE: insula, aree fronto-mediali,
medioparietali, gangli della base, nuclei troncoencefalici, nuclei talamici ecc
IL SISTEMA LIMBICO
 STRUTTURE SOTTOCORTICALI
IPPOCAMPO > Memoria, Motivazioni, (Emotività)
AMIGDALA > Emozioni, Motivazioni, Sessualità, Memoria
NUCLEO ACCUMBENS > Motivazioni, Neurobiologia della dipendenza
NUCLEI SETTALI > Affettività, Sessualità
IPOTALAMO > Motivazioni, Emozioni, Sessualità, Memoria, Stato di
coscienza, Secrezione endocrina
IL SISTEMA LIMBICO
 CORTECCIA ASSOCIATIVA LIMBICA
AREE ASSOCIATIVE TEMPORALI:
Aree anteriori > Memoria verbale e non verbale
Aree infero-mediali > emotività
Giro paraippocampale > memoria, umore (disturdi d’ansia)
IL SISTEMA LIMBICO
Anatomia Funzionale del Sistema Limbico
 CORTECCIA ASSOCIATIVA LIMBICA
GIRO DEL CINGOLO: sovrasta il corpo calloso.
Strutturalmente e funzionalmente molto eterogeneo.
ACC: aree 32,33,24; dorsale e ventrale
PCC: aree 23,31; dorsale e ventrale
FUNZIONI > Dolore, Programmazione del movimento, Attenzione, Processo
Decisionale, Emozioni, Sessualità, Ragionamento probabilistico, Umore (OCD),
Comportamento materno (quando il bambino piange > si attiva la CC anteromediale rostrale DX della madre), Funzioni autonome (nausea, vomito, dispnea
emotiva ansiogena, minzione maschile)
IL SISTEMA LIMBICO
 CORTECCIA ASSOCIATIVA LIMBICA
CORTECCIA ORBITOFRONTALE: serve per inibire le risposte emotivo
-institive di base e per indurre prudenza e moralità nel COMPORTAMENTO
SOCIALE (> base anatomica dell’Super-Io freudiano). Caso Phineas Gage???
Macmillan (2000) has shown that the record
of how Phineas Gage’s character changed after
the accident must be considered with caution;
this circumstance, in the light of our still vague
understanding of neuropsychology neither
requires nor can rule out such a hypothesis.
According to our results, the brain parenchyma
injury appears to be much less extended than
previously thought.
***UNA PAUSA PER RIFLETTERE***
E’ GIUSTO INFERIRE LE FUNZIONI DI UNA
CERTA AREA CEREBRALE DALLA SOLA
OSSERVAZIONE CLINICA?
Già nell’800, Jackson ha messo in dubbio il
modello del linguaggio di Werniche,
costruito proprio in base a dati raccolti
dallo studio di casi clinici con pazienti
afasici.
E per quanto riguarda l’eterogeneità delle
lesioni?
IL TRONCO ENCEFALICO
A. BULBO
- Nuclei sensoriali (gracile e cuneato) = SOMESTESIA
- Oliva inferiore > circuito olivo-cerebellare = APPRENDIMENTO
MOTORIO
- Centri CARDIO-RESPIRATORI
> essenziali per la vita
B. PONTE
- Nuclei sensoriali = UDITO, EQUILIBRIO
- Nuclei OCULOMOTORI
- Centri MINZIONE e RESPIRAZIONE
- Loops cortico-ponto-cerebellari
> MOVIMENTO
Il tronco encefalo ed il midollo spinale
Da Purves et al. Zanichelli 2004
Tronco encefalico
midollo
IL TRONCO ENCEFALICO
C. MESENCEFALO
1. Porzione Dorsale:
-Tetto > collicoli superiore, inferiore > VISTA, UDITO
2. Porzione Ventrale:
-Grigio periacqueduttale (PAG) > DOLORE, FREEZING
-Nucleo rosso > via corticorubra > MOVIMENTO
-Sostanza Nera > Gangli della base > MOVIMENTO – Cognizione
D. FORMAZIONE RETICOLARE
Attraversa tutto il TE (BRF, PRF, MRF) a livello del tegmento.
Molto importante per:
-Stato di coscienza, attenzione
-Modulazione del comportamento > NUCLEI MONOAMINERGICI
E. NUCLEI NEUROVEGETATIVI E DEI NERVI CRANICI
IL DIENCEFALO
A. TALAMO
-
Stazione obbligatoria per tutte le vie sensoriali (facoltativa solo per
l’olfatto)
-
Importante centro sottocorticale di integrazione del flusso di
informazioni da e per i centri superiori.
•
Vediamo alcuni nuclei importanti:
 Complesso ventrale > MOVIMENTO
 Complesso ventrobasale, corpi genicolati
> PERCEZIONE
 Anteriori e Dorsale > EMOZIONI,
MEMORIA
 Laterali, Pulvinar > FUNZIONI SUPERIORI
 Intralaminari, della Linea Mediana,
Reticolare
> MODULAZIONE DELLO STATO DI COSCIENZA
IL DIENCEFALO
B. IPOTALAMO
Filogeneticamente antico.
Gruppo di nuclei sottocorticali che
elaborano la REGOLAZIONE
DELL’AMBIENTE INTERNO
> Mantenimento dell’OMEOSTASI.
Ricche connessioni bidirezionali con la
maggior parte dei centri nervosi.
“Capo direttore” del SN Autonomo
e del Sistema Endocrino.
Punto di incontro tra SNC, SNA e SE.
IL CERVELLETTO
• Il cervelletto è un elemento di confronto e
un coordinatore: confronta l’intenzione del
movimento all’effetto, e coordina l’equilibrio,
la postura ed il tono muscolare necessari per
un’attività motoria scorrevole e coordinata.
E’ presente in tutti i vertebrati.
• Riceve moltissimi inputs sensoriali (le afferenze
sono 50 volte più numerose delle efferenze) ma
sembrerebbe più coinvolto nel sistema motorio.
• Ha un ruolo chiave nella coordinazione
sensoriale-motoria ma il suo danno non
produce alterazioni della sensibilità o della
forza muscolare > importante per la QUALITA’
del movimento.
• Per influenzare l’atto motorio deve ricevere un’enorme massa di
informazioni sulla posizione e sullo stato dei muscoli, dei tendini e
dell’equilibrio del corpo ed integrare tali dati con quelli inviati dalla corteccia
motoria ai muscoli. L’elaborazione di questa enorme massa di dati è inconscia.
Pesa 1/10 dell’intero cervello, ma ne contiene più della metà dei neuroni.
IL CERVELLETTO
Funzionalmente si divide in tre parti:
Archicerebello o vestibolo cerebello
(flocculo, nucleo vestibolare pontino –
che quindi ne è fuori!)
bilanciamento e coordinamento
occhi - testa.
Paleocerebello o spino cerebello
(verme, pars intermedia e molto del lobo anteriore, nuclei interposito e del
fastigio)
postura, tono muscolare e sinergie locomotorie.
Neocerebello o cerebro cerebello
(parte laterale degli emisferi, nucleo dentato)
pianificazione e simulazione del movimento, apprendimento motorio, funzioni
cognitive
MODELLI DI FUNZIONAMENTO DEL CERVELLETTO
A. RINFORZO DEL TONO
Il cervelletto esercita un rinforzo tonico sugli altri generatori di
movimento. Luciani aveva avanzato tale idea vista l’atonia negli animali
operati di cerebellectomia.
Il cervelletto esercita azione eccitante sui ϒ motoneuroni che
modulano il riflesso di stiramento (Granit et al J Physiol
130:213;1955).
In effetti il cervelletto proietta anche sugli α motoneuroni ed ha una
scarica tonica in risposta a modificazioni posturali ed una fasica in
risposta a differenti movimenti.
L’effetto è di ottimizzazione per ottenere il controllo fine dei
movimenti.
B. MODELLO DEL TIMING
Braitenberg et al. (Prog. Brain Res. 25:2334;1967) pensarono che le
c. Purkinje fossero eccitate con successivi ritardi da onde di attività
che correvano lungo le f. parallele.
Llinas et al. (J Physiol 376:163;1986) proposero il timing sul
presupposto (falso) di una scarica periodica dell’oliva inferiore ( è
random).
Houk (Models of Brain Functions; Cambridge Uni. Press; 1988)
suggerì l’idea di programmi motori riverberanti che verrebbero
fermati dal cervelletto in funzione dell’errore appreso.
Non c’è alcuna periodicità nella scarica del cervelletto.
La sua scarica correla con la forza, la posizione degli arti e la
direzione del movimento.
C. MODELLO DEL CONFRONTO (COMANDO-FEEDBACK)
Il cervelletto laterale riceve comandi dalla corteccia associativa e un
feedback dalla motoria e quindi riproietta alla motoria per aiutare
ad iniziare e correggere il comando.
Il cervelletto mediale riceve comandi dalla c. motoria e un feedback
dal midollo spinale e riproietta al nucleo rosso come aiuto
nell’esecuzione e nella correzione del movimento durante il suo
sviluppo (Evarts et al. Annu. Rev, Phys. 31:451;1969).
Concordano con questa ipotesi la precoce scarica del n. dentanto e
quella successiva del n. interposito.
Non è spiegato come possano agire segnali elettrici di feedback
relativamente lenti.
D. MODELLO DEL COORDINATORE
Il cervelletto coordina i movimenti (Fluorens; 1824)
evidenziato dal fatto che un suo danno fa perdere la coordinazione di
movimenti complessi senza alterare la forza dei movimenti semplici.
In parte tale ipotesi è anche ripresa da Marr et al.
E. MODELLO DELL’APPRENDIMENTO MOTORIO
David Marr (J Physiol 202, 437; 1969) ritiene che
mentre le f. rampicanti sono a contatto rigido, le parallele sono
in certo modo programmabili nel caso di una coincidenza tra
l’attività pre e post sinaptica (firing contemporaneo delle c. Purkinje
e f. parallele ).Le f. rampicanti portano un segnale di errore che
deprimerebbe le fibre parallele contemporaneamente attive facendo
emergere un movimento “corretto”.
Il cervelletto è in grado di registrare ed eseguire automaticamente
azioni attraverso un graduale apprendimento: prima l’azione è
“pensata” (nel senso che è guidata dalla corteccia cerebrale) poi,
con la ripetizione viene fatta propria dal cervelletto (apprendimento).
L’azione si realizza in un contesto sensoriale parte del quale è
generato da un feedback dell’azione immediatamente precedente.
ESEMPIO: quando si impara a suonare il piano
F. FUNZIONI COGNITIVE DEL CERVELLETTO
Il cervelletto è stato sempre considerato un “dispositivo” motorio. Questa
concezione dovrebbe essere abbandonata per 6 motivi:
FUNZIONI COGNITIVE ASSOCIATE AL CERVELLETTO
1. Memoria di lavoro > studi hanno mostrato la connessione dell’area 46 con
il n. dentato. Il n. dentato è attivato bilateralmente quando si risolve un
puzzle “pegboard” e l’attivazione è da tre a quattro volte maggiore di
quella presente quando si eseguono solo i “peg” movimenti (Foiez et al.
Brain 115:155; 1992)
1. Ideazione motoria > attivazione del cervelletto quando il soggetto
immagina o osserva passivamente dei movimenti (Decety et al. Brain Res.
535;313,1990).
1. Apprendimento motorio > in effetti è una forma di memoria a lungo
termine non dichiarativa
1. Discriminazione sensoriale > danni cerebellari non interferirebbero tanto
con la capacità discriminativa in sé, quanto con la capacità di pianificare il
movimento in base alle informazioni elaborate
1. Funzione ideatoria (pensiero) > ipotesi per l’importanza funzionale di un
circuito prefrontale-talamo-cerebellare che si dimostra mal funzionante
nei pazienti schizofrenici (Andreasen, Proc. Nat. Acad. Sci. 93:9985;
1996).
1. Percezione del tempo > funzione mentale ancora poco compresa, ma danni
cerebellari provocano deficit di valutazione della durata degli stimoli
Il sistema nervoso autonomo
Simpatico: sistema che controlla “attacco o
fuga” Origina nel midollo spinale. Qui, i corpi
cellulari del primo neurone (il neurone
pregangliare) sono localizzati nei tratti
toracico e lombare. Gli assoni si portano ad
una catena di gangli situata ai due lati della
colonna vertebrale (la catena gangliare
latero.vertebrale). Qui la maggior parte dei
neuroni contrae sinapsi con un altro neurone
(il neurone post-gangliare). Alcune fibre
pregangliari si portano ad altri gangli, al di
fuori della catena simpatica, e vi contraggono
sinapsi. Il neurone post-gangliare proietta
quindi al "bersaglio": un muscolo (liscio o
cardiaco) o una ghiandola. Ancora due
informazioni sul Sistema Nevoso Simpatico: il
neurotrasmettitore della sinapsi gangliare è
l'acetilcolina, mentre quello della sinapsi postgangliare è la noradrenalina. (eccezione: il
neurone simpatico post-gangliare che termina
sulle ghiandole sudoripare usa acetilcolina)
Il sistema
nervoso
autonomo
Parasimpatico per risposte di "riposo e
digestione". Risparmia energia,
diminuisce la pressione del sangue e la
frequenza cardiaca ed avvia i processi
digestivi. I corpi cellulari del primo
neurone parasimpatico sono localizzati nel
midollo spinale (regione sacrale) e nel
tronco encefalo dove i nervi cranici III,
VII, IX e X contengono le fibre
pregangliari. Le fibre pregangliari
terminano in gangli che si trovano molto
vicini al bersaglio finale e vi contraggono
sinapsi. Qui il neurotrasmettitore è
l'acetilcolina. Il neurone post-gangliare
parte da questi gangli e si porta
all'organo bersaglio dove libera,
nuovamente, acetilcolina.
Di seguito sono riportati alcuni degli
effetti della stimolazione simpatica e
parasimpatica. Gli effetti sono
generalmente opposti: quando un sistema
è eccitatorio l'altro è inibitorio
Sistema autonomo
Meningi
Da Purves et al. Zanichelli 2004
Flusso e
vascolarizzazione
cerebrale
Misura del flusso cerebrale
• Seymour Kety
• La quantità di sangue al
cervello
– 50 ml/100 gr/ minuto
Il cervello riceve 1215% dell’output
cardiaco
Meccanismi della
autoregolazione cerebrale
• Miogenici
• Neurogenici
• Metabolici
Quali sono i meccanismi che intervengono a regolare lo stato
di vasocostrizione-vasodilatazione in condizioni fisiologiche e
patologiche?
-pressione arteriosa sistemica
-fattori metabolici (glicemia, NH3, Hb, viscosità, farmaci,..)
-stimoli chimici (CO2, NO)
-terminazioni nervose perivascolari: stimoli neurochimici
(neurotrasmettitori e neuropeptidi)
La vascolarizzione cerebrale
Poligono di Willis
"carotide" dal greco karotis “sonno profondo"
L’arteria cerebrale
media
Circoli collaterali
• Circolo di Willis
• Collaterali
leptomeningee
Le arterie perforanti
Le
arterie
vertebrali
e l’arteria
basilare
Le arterie al cervelletto
Vascolarizzazione del
midollo spinale
Da Purves et al. Zanichelli 2004
Il liquido
cefalo
rachidiano
Da Purves et al. Zanichelli 2004
Il
Liquido
CR
Da Purves et al. Zanichelli 2004
Il liquido cefalo rachidiano è prodotto da strutture definite plessi corioidei
che si trovano nei ventricoli laterale, terzo e quarto. Il CR fluisce dal primo al
secondo attraverso il forame del Monro e il III ventricolo; si connette al IV
ventricolo con l’acquedotto del Silvio; il CR quindi defluisce nello spazio
subaracnoideo attraverso i forami di Luschka (sono due) e quello di Magendie.
L’assorbimento del liquido nel sangue avviene nel seno sagittale superiore ad
opera di strutture chiamate villi aracnoidei.
Il passaggio avviene per differenziale di pressione: quando il liquido CR ha
pressione maggiore della pressione venosa allora passa nel sangue.
Da tener presente che i villi sono valvole ad una sola via; non c’è passaggio di
sangue al sistema.
Le funzioni del liquido CR
• Protezione: protegge il cervello da danni di urti agendo come un
cuscino nei confronti dei colpi riducendo l’impatto sulla struttura.
• Mezzo di sospensione: dato che il cervello è immerso in un liquido
il suo peso netto viene ridotto da circa 1.500 gm a circa 50 gm. In
questa maniera la pressione sulla base del cervello è ridotta.
• Escrezione di prodotti pericolosi: con il passaggio ad una sola
via tra LCR e sangue si ottiene il depuramento del liquido e del
cervello
• Mezzo di trasporto: il LCR serve per trasportare ormoni secreti nel
LCR che in questa maniera possono agire anche su strutture
lontane da quelle che li hanno prodotti.
Concetto di barriera
emato-encefalica
Da Purves et al. Zanichelli 2004