CORSO DI LAUREA inScienze e tecniche psicologiche

Corso di Neurofisiologia Clinica

Guido RodriguezAndrea Brugnolo

Nicola GirtlerNeurofisiologia Clinica (DiNOG)

Università di Genova

• Testi consigliati:

• Neuroscienze. A cura di Dale Purves et al. Zanichelli (2004 - 4a edizione), Bologna.

• Neuroscienze cognitive, Dale Purves et al. Zanichelli, 2005

• Informazioni ulteriori dai seguenti siti:• 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• http://www.iqb.es/mapa.htm sito spagnolo con un dizionario illustrato di medicina molto bello• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=neurosci libro consultabile molto chiaro• 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, ZanichelliNeuroscienze cognitive, Gazzaniga et al, 2005, ZanichelliPrinciples of neural science, Kandel et al, 2000, McGraw HillRisorse on-line

Tutti i diritti riservati ai rispettivi autori.

Programma del corso

Il cervello

TRONCO TRONCO ENCEFALICOENCEFALICO

Bulbo

Ponte

Mesencefalo

(Formazione reticolare)

CERVELLETTOCERVELLETTO

Verme

Emisferi Cerebellari

DIENCEFALODIENCEFALO

Talamo

Ipotalamo

EMISFERIEMISFERI CEREBRALICEREBRALI

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. Diencefalo3. Mesencefalo4. Cervelletto5. Ponte 6. Bulbo (o midollo allungato)7. Midollo spinale

A sei settimane, il SN risulta costituito dalle 7 regioni

principali presenti alla nascita:

Lo sviluppo

cerebrale

Un confronto tra specie

Il cervello e le sue parti

GLI EMISFERI CEREBRALI

GLI EMISFERI CEREBRALI

Le scissure appaiono in momenti predicibili della vita fetale e quella più marcata, la scissura di Silvio, compare per prima.

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)

I LOBI CEREBRALI

Insula (lobo di Reil)

LE AREE CEREBRALIA. 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 nervosoArchitettura 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

Ganglio radice dorsale

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.

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 eMEMORIA

www.med.uwo.ca/physiology/courses/sensesweb/

I GANGLI DELLA BASE

I GANGLI DELLA BASEGruppo 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.

I GANGLI DELLA BASEFUNZIONI

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 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 SISTEMA LIMBICOIl 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).

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 LIMBICOIl 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 unmodello ampliato del sistema limbico, in cui aggiunge l’Amigdala, i Nuclei Settali,tutto l’Ipotalamo, il Nucleo Accumbens e un’ampia porzione della CortecciaAssociativa (corteccia orbitofrontale, aree associative temporali inferomediali).

IL SISTEMA LIMBICOIl modello di Paul MacLean

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 LIMBICOEsiste veramente un “sistema limbico”?

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 dicoscienza, Secrezione endocrina

IL SISTEMA LIMBICO STRUTTURE SOTTOCORTICALI

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 LIMBICOAnatomia 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 ventralePCC: aree 23,31; dorsale e ventrale

FUNZIONI > Dolore, Programmazione del movimento, Attenzione, ProcessoDecisionale, Emozioni, Sessualità, Ragionamento probabilistico, Umore (OCD), Comportamento materno (quando il bambino piange > si attiva la CC antero-mediale 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 COMPORTAMENTOSOCIALE (> 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 thanpreviously thought.

***UNA PAUSA PER RIFLETTERE***

E’ GIUSTO INFERIRE LE FUNZIONI DI UNACERTA AREA CEREBRALE DALLA SOLAOSSERVAZIONE 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 pazientiafasici.

E per quanto riguarda l’eterogeneità dellelesioni?

IL TRONCO ENCEFALICOA. 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

Tronco encefalico

midolloDa Purves et al. Zanichelli 2004

Il tronco encefalo ed il midollo spinaleIl tronco encefalo ed il midollo spinale

IL TRONCO ENCEFALICOC. MESENCEFALO1. Porzione Dorsale:-Tetto > collicoli superiore, inferiore > VISTA, UDITO2. Porzione Ventrale:-Grigio periacqueduttale (PAG) > DOLORE, FREEZING-Nucleo rosso > via corticorubra > MOVIMENTO-Sostanza Nera > Gangli della base > MOVIMENTO – Cognizione D. FORMAZIONE RETICOLAREAttraversa 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 DIENCEFALOA. 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 DIENCEFALOB. 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 perun’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 diinformazioni 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, funzionicognitive

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 automaticamenteazioni 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 autonomoSimpatico: sistema che controlla “attacco o Simpatico: sistema che controlla “attacco o fuga” Origina nel midollo spinale. Qui, i corpi fuga” Origina nel midollo spinale. Qui, i corpi cellulari del primo neurone (il neurone cellulari del primo neurone (il neurone pregangliare) sono localizzati nei tratti pregangliare) sono localizzati nei tratti toracico e lombare. Gli assoni si portano ad toracico e lombare. Gli assoni si portano ad una catena di gangli situata ai due lati della una catena di gangli situata ai due lati della colonna vertebrale (la catena gangliare colonna vertebrale (la catena gangliare latero.vertebrale). Qui la maggior parte dei latero.vertebrale). Qui la maggior parte dei neuroni contrae neuroni contrae sinapsisinapsi con un altro neurone con un altro neurone (il neurone post-gangliare). Alcune fibre (il neurone post-gangliare). Alcune fibre pregangliari si portano ad altri gangli, al di pregangliari si portano ad altri gangli, al di fuori della catena simpatica, e vi contraggono fuori della catena simpatica, e vi contraggono sinapsi. Il neurone post-gangliare proietta sinapsi. Il neurone post-gangliare proietta quindi al "bersaglio": un muscolo (liscio o quindi al "bersaglio": un muscolo (liscio o cardiaco) o una ghiandola. Ancora due cardiaco) o una ghiandola. Ancora due informazioni sul Sistema Nevoso Simpatico: il informazioni sul Sistema Nevoso Simpatico: il neurotrasmettitore della sinapsi gangliare è neurotrasmettitore della sinapsi gangliare è l'acetilcolina, mentre quello della sinapsi post-l'acetilcolina, mentre quello della sinapsi post-gangliare è la noradrenalina. (eccezione: il gangliare è la noradrenalina. (eccezione: il neurone simpatico post-gangliare che termina neurone simpatico post-gangliare che termina sulle ghiandole sudoripare usa acetilcolina)sulle ghiandole sudoripare usa acetilcolina)

Il sistema nervoso

autonomo

Parasimpatico per risposte di "riposo e Parasimpatico per risposte di "riposo e digestione". Risparmia energia, digestione". Risparmia energia, diminuisce la pressione del sangue e la diminuisce la pressione del sangue e la frequenza cardiaca ed avvia i processi frequenza cardiaca ed avvia i processi digestivi. I corpi cellulari del primo digestivi. I corpi cellulari del primo neurone parasimpatico sono localizzati nel neurone parasimpatico sono localizzati nel midollo spinale (regione sacrale) e nel midollo spinale (regione sacrale) e nel tronco encefalo dove i tronco encefalo dove i nervi cranicinervi cranici III, III, VII, IX e X contengono le fibre VII, IX e X contengono le fibre pregangliari. Le fibre pregangliari pregangliari. Le fibre pregangliari terminano in gangli che si trovano molto terminano in gangli che si trovano molto vicini al bersaglio finale e vi contraggono vicini al bersaglio finale e vi contraggono sinapsi. Qui il neurotrasmettitore è sinapsi. Qui il neurotrasmettitore è l'acetilcolina. Il neurone post-gangliare l'acetilcolina. Il neurone post-gangliare parte da questi gangli e si porta parte da questi gangli e si porta all'organo bersaglio dove libera, all'organo bersaglio dove libera, nuovamente, acetilcolina. nuovamente, acetilcolina. Di seguito sono riportati alcuni degli Di seguito sono riportati alcuni degli effetti della stimolazione simpatica e effetti della stimolazione simpatica e parasimpatica. Gli effetti sono parasimpatica. Gli effetti sono generalmente opposti: quando un sistema generalmente opposti: quando un sistema è eccitatorio l'altro è inibitorioè 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 12-15% dell’output cardiaco

Meccanismi della autoregolazione cerebrale

• Miogenici • Neurogenici• Metabolici

Quali sono i meccanismi che intervengono a regolare lo statodi 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 cerebralePoligono di Willis

"carotide" dal greco karotis “sonno profondo"

L’arteria cerebrale media

Circoli collaterali

• Circolo di Willis• Collaterali

leptomeningee

Le arterie perforanti

Le arterie

vertebralie l’arteria basilare

Le arterie al cervelletto

Vascolarizzazione delmidollo spinale

Da Purves et al. Zanichelli 2004

Il liquido cefalo

rachidiano

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.

IlLiquidoCR

Da Purves et al. Zanichelli 2004

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