Neuroscienze (Fogassi e Bonini), Appunti di Neuroscienze

Scarica Neuroscienze (Fogassi e Bonini) e più Appunti in PDF di Neuroscienze solo su Docsity! NEUROSCIENZE STORIA. 1. Ippocrate: dal cervello derivano tutte le sensazioni, la saggezza, la conoscenza, le percezioni sensoriali e le malattie. 2. Galeno: osserva gli effetti di traumi cerebrali. Interpretazione errata: ventricoli pompano fluido nella circolazione, spiegando la propulsione motoria e la ricezione delle informazioni sensoriali. 3. Aristotele: cuore è il centro della conoscenza e dell’intelligenza. 4. Da Vinci: studio anatomia del cervello per il comportamento. 5. XVII secolo, Cartesio: uomo come macchina; primo a introdurre il concetto di riflesso, collegamento cervello-arto. Divisione cervello-mente (non studiabile, collegata all’anima) organo impari quindi unico collegamento mente-cervello a livello dell’epifisi. 6. Punto di svolta fondamentale: scoperta elettricità, stimolo/reazione, esperimento con rana di Galvani: uno stimolo elettrico a delle gambe isolate di rane produceva un contrazione, anche appoggiando un nervo sciatico alla superficie dell’altro  passaggio di elettricità dalla parte tagliata. 7. 1700/1800, Gall: cervello non funziona in maniera globale, diviso in parti con una propria funzione (frenologia). 8. Broca e Wernicke: la lesione di una zona comporta l’assenza di quella funzione. Problema al linguaggio: lesione lobo frontale sx (produzione del linguaggio), lesione lobo temporale (comprensione del linguaggio). 9. Jackson : eccessi epilettici, parte da una zona e si estende alle altre. 10. XX secolo: uso del microscopio, scoperta di aree connesse tra di loro RETI. Funzioni svolte da CIRCUITI. L’evoluzione del cervello permette l’interazione con l’ambiente, tramite fattore encefalizzante. Omologia: progenitore comune da cui derivano strutture in diverse specie. Analogia: funzione somigliante in diverse specie che potrebbe derivare da stesso progenitore ma si sviluppa in modo autonomo. TECNICHE ELETTROFISIOLOGICHE. Tessuto nervoso eccitabile: calcolo differenza di potenziale. Elettroencefalogramma (EEG): elettrodi sul cranio collegati a registratore di potenziale (solo una popolazione di neuroni) lettura di attività caratteristiche. Registrazione di potenziali evocati: vengono registrate delle variazioni del potenziale elettrico derivanti da uno stimolo. Essi sono modificazioni dell’attivit elettrica cerebrale spontanea à̀ elettrica cerebrale spontanea scaturente da un evento esterno. Elettroencefalografia ad alta intensità: più elettrodi per rilevare variazioni di zone più piccole (visibili variazioni temporali). Stimolazione magnetica transcranica: la provocazione di un campo magnetico sopra il cranio comporta l’attivazione nel tessuto sottostante del campo elettrico. sviluppato come assone; cellula del Purkinje (3) del cervelletto  dal corpo cellulare partono pochi dendriti basali ma con fitta diramazione. Maggiore e complessa è l’informazione, maggiore e complessa sarà la morfologia del neurone. - tipologia di connessione: a. modello tipo del neurone: corpo cellulare integrativo (info ricevute da arborizzazione dendritica), genera messaggio elettrico trasmesso da assone a terminazione sinapsi; b. neurone sensitivo (o sensoriale): una parte in contatto con periferia, una parte con neurone centrale del midollo spinale  fa da ponte da periferia a SNC; c. motoneurone: invio di impulso da corteccia a muscolo  contrazione: movimento volontario e riflesso; d. interneurone locale: modulano attività di altre cellule tipo quelle inibitorie; e. interneurone di proiezione: invia le informazioni di cellule di un’area ad un’altra area; f. interneurone endocrino: riceve informazioni dagli assoni del SNC e trasmette alle ghiandole. - forma: piramidale, granuli, stellate, canestro; - effetto: inibitorio, eccitatorio; - lunghezza assone: di proiezione, locale; - funzione: sensoriale, interneurone, motoneurone. - neurotrasmettitore liberato: a. glutammatergico: liberazione di glutammato, principale neurotrasmettitore eccitatorio del cervello; b. gabaergico; c. dopaminergico. Le spine dendritiche sono il punto in cui altri neuroni prendono contatto sinaptico: tanto maggiore è la presenza di corpo sinaptico (=spine), tanto maggiore sarà l’integrazione di informazione. Presenza di poliribosomi liberi  sintesi proteica responsabile di processi che danno plasticità alle terminazioni sinaptiche. Motoneurone meno fitto di quello piramidale perché ha diretto contatto col muscolo per la contrazione, invece il neurone piramidale integra più informazioni per permettere il movimento nello spazio. Golgi ha messo in relazione l’arborizzazione dendritica (spine) con sindromi cromosomiche (down, patau,ecc..) con quello di soggetti normali: meno arborizzazione in situazione di stress, arborizzazione simile a quella di neonati. Le cellule gliali sono presenti per il 90% nel cervello. Una volta si pensava fossero matrici di supporto, che tenessero insieme i neuroni; ora sappiamo che guidano la migrazione dei neuroni tramite messaggi chimici e hanno ruoli ausiliare nella trasmissione sinaptica. Possono essere suddivisi in: - oligodendrociti: costruttori di mielina, ovvero di guaina dell’assone per non disperdere corrente = isolante e per massimizzare efficacia e velocità; formano tante guaine per SNC, per il SNP ci sono le cellule di Schwann con stessa funzione ma formano una sola guaina; - astrociti: regolano contrazioni ioniche, regolando ambiente esterno rimovendo ioni K+, rimozione neurotrasmettitori rilasciati; formano tessuto cicatriziale; fagocitano frammenti cellulari in caso di morte/danno neuronale; formano barriera ematoencefalica che impedisce a sostanze dannose, anche alcuni farmaci, di arrivare al cervello superata solo da dopamina con precursore: è ritrasformata in dopamina. Prendono contatto con i corpi cellulari dei neuroni e capillari per far da tramite tra neuroni e circolazione sanguigna. - micro ciglia: di forma irregolare, attaccate ai vasi sanguigni con capacità fagocitaria per scarti del tessuto; funzione cicatrizzante; - cellule ependimali: parete di ventricoli nel cervello dove scorre il liquor, ovvero il liquido cefalorachidiano, un liquido tra cranio e cervello per protezione, prodotto nei plessiocorroidei dei ventricoli; filtrazione del plasma. I GANGLI DELLA BASE (sistema extrapiramidale). Sono nuclei della base localizzati nella sostanza bianca sotto i lobi cerebrali  sistema asimmetrico sotto emisfero DX e SX e in rapporto diretto con corteccia cerebrale, che invia informazioni anche ai nuclei. I gangli della base, il talamo, il cervelletto e la corteccia si scambiano informazioni per coordinare il movimento (no connessione diretta con midollo spinale). I gangli + talamo regolano output motori. Negli ultimi anni si è scoperto che regolano anche funzioni non motorie: sono implicati anche nei processi cognitivi, nella regolazione dell’umore e forme di comportamento non motorio. I gangli sono suddivisi in altri nuclei: - nuclei efferenti: globus palledus, pars reticolata della substantia nigra. GPi e substantia nigra sono le stazioni da cui prenodno origine le vie efferenti (diretta-monosinaptica e indireta- polisinaptica); - nucleo striato (stazione d’ingresso, afferente) diviso in nucleo caudato e putamen. È la principale struttura che riceve afferenze dalla corteccia. Le vie efferenti arrivano al talamo  proiezioni del talamo raggiungono le stesse aree corticali da cui avevano origini (proiezioni cortico-ganglio basali, loop chiuso)  altre proiezioni discendenti raggiungono il tronco dell’encefalo. Circuito scheletromotorio: attività di meta dei suoi neuroni che scaricano in relazione al movimento dipende da direzione del movimento stesso (implicato anche nella preparazione al movimento). Organizzazione somatotopica: regioni in rapporto con braccio, faccia e gambe proiettano a regioni del putamen. Lo striato riceve afferenza da neuroni dopaminergici, oltre che dalla pars compacta: ha 2 recettori D1 (eccitatorio) e D2 (inibitorio) accoppiati con proteina G. Esistono 3 livelli di controllo del movimento: - corticale: codifica di scopo motorio a livello di aree premotorie tradotto in specifici movimenti da sistema piramidale discendente; - tronco dell’encefalo; - midollo spinale. I gangli della base e cervelletto modulano il funzionamento di questi 3 livelli (tramite il talamo influenzano la corteccia). Circuiti chiusi a feedback: ricevono direttamente da corteccia e la influenzano, cervelletto influenza direttamente anche tronco e midollo. Formazione di 3 circuiti: - Sensorimotorio putaminale: efferente a corteccia motoria primaria interviene a modelli di attività motoria che richiede apprendimento; - Associativo caudatale : fibre efferenti a corteccia prefrontale  controllo cognitivo delle sequenze motorie, esecuzione di atti motori che si attivano in conseguenza di processi cerebrali cognitivi che utilizzano sia l’informazione sensoriale, sia quella in memoria; - Limbico : striato efferente a corteccia cingolata  riceve informazioni da amigdala e ippocampo. Le alterazioni patologiche sono associate a: - tremore a riposo + aumento rigidità (Parkinson) e movimenti involontari (corea): sindromi extrapiramidali; - alterazioni postura e tono muscolare (distonia); - repertorio motorio ridotto e lentezza nei movimenti ma assenza di paralisi (bradicinesia); - deficit cognitivi, disturbi del sonno, depressione, ansia. Le regioni cerebrali profonde con proiezioni corticali divergenti sono sempre più spesso utilizzate come bersaglio per il trattamento di patologie psichiatriche. Un metodo clinico per contrastare questi effetti è la stimolazione cerebrale profonda: impianto con intervento chirurgico di elettrodi a paziente sveglio nel nucleo subtalamico e talamo stimolazione elettrica capace di riequilibrare attività del sistema e di ristabilizzare normalità nel comportamento motorio. Un aspetto cruciale dei gangli è la selezione di: - programmi motori e movimenti (circuito scheletro-oculomotorio); - obiettivi e stati emozionali (circuito cingolato e orbito frontale); - contenuti e processi di pensiero (circuito prefrontale e orbito frontale). sinaptica tra motoneurone e cellula muscolare sul versante post sinaptico ci sono delle pieghe giunzionali, ovvero ripiegamenti della membrana. Alla loro sommità ci sono i recettori dell’acetilcolina, sul fondo invece ci sono canali voltaggio dipendenti sodio. Il potenziale d’azione permette l’entrata di neurotrasmettitore grazie ai canali calcio attivi. Da liberazione del neurotrasmettitore al potenziale d’azione nel muscolo: - arrivo potenziale; - attivazione canali Ca2+ dipendenti  entrata calcio; pre-sinaptico; - vescicole si fondono con membrana e viene liberata l’acetilcolina (esocitosi); - diffusione + legame con recettore canale, che si apre e lascia passare - Na+ e K+ (ne entra di più del K che esce); - depolarizzazione; - potenziale di placca si genera all’apice delle pieghe giunzionali; post-sinaptico. - potenziale d’azione nel muscolo quindi alta densità di canali voltaggio dipendenti Na+, ciò significa potenziale elettrico tra interno ed esterno della cellula misurato in corrispondenza della placca neuromuscolare (sinapsi con motoneurone). Questo è l’unico caso di attivazione automatico, in quanto nei neuroni del SNC servono molti contributi da migliaia di sinapsi per avere un effetto. Vengono liberate anche 5000 molecole di acetilcolina (liberte in pacchetti unitari detti quanti) e si ha il potenziale di placca in miniatura (0,5 mV). Con normale potenziale di placca arriva il potenziale d’azione ed entra il Ca2+, portando alla liberazione di 150 quanti in 1-2 ms, infatti 150x0,5 mV = 75 mV, potenziale di placca, che supera qualunque genere di soglia e percorre spazio brevissimo. Fa della giunzione neuromuscolare un meccanismo di trasmissione sicuro quanto quello che si otterrebbe con sinapsi elettrica. IL SISTEMA NERVOSO. Il S.N. ha la funzione di regolare l’interazione dell’organismo con l’ambiente esterno, adeguando le risposte alle stimolazioni ambientali: risposte semplici, automatiche, e risposte complesse, strategie di risposta scelte tra diverse azioni grazie a integrazioni di informazioni. Viene diviso in: - sistema nervoso periferico: nervi che fuoriescono da base cranica e canale vertebrale + gangli (nuclei) a essi associati. È autonomo e somatico. Quello autonomo si divide in simpatico o ortosimpatico, parasimpatico ed enterico. Vengono divisi due tipi di sostanza: sostanza grigia, prende il nome di “corteccia cerebrale”, ricoprendo emisferi e cervelletto, e include i corpi cellulari dei neuroni; sostanza bianca, prolungamenti assonali dei neuroni, deve il nome alla guaina mielinica. - sistema nervoso centrale: zona racchiusa nella scatola cranica + canale vertebrale. a. Encefalo : include il:  tronco dell’encefalo, che contiene centri importanti per il controllo viscerale + controllo della postura, contiene ponte, bulbo e mesencefalo;  cervelletto, corteccia cerebellare + nuclei profondi, collegato ad altre strutture (tronco, diencefalo, corteccia cerebrale) tramite peduncoli pontini; controllo motorio e apprendimento;  diencefalo, contiene il talamo e l’ipotalamo, nuclei specifici e aspecifici con funzione di relais (stazione di informazioni)  telencefalo, corteccia cerebrale + gangli della base. b. Midollo spinale: regola le risposte comportamentali più semplici (riflessi (somatici, ritrazione braccio e autonomi, svuotamento vescica e locomozioni, camminare). Diviso in 2 metà da setto dorsale mediale e fessura mediale ventrale. Il SNC è costituito da 2 metà unite lungo un piano sagittale mediano: - strutture in prossimità = mediali; - strutture lontane = laterali; - strutture dalla stessa parte = ipsilaterali; - strutture dalla parte opposte = contro laterali. Il piano orizzontale interseca a 90 gradi quello sagittale, creando la zona ventrale (davanti) e dorsale (dietro). Il piano trasversale è formato da quello rostrale (sopra) e caudale (sotto). IL MIDOLLO SPINALE. Riceve input (afferenze) cutanei, muscolari e articolari dal tronco e arti. Invia output verso muscoli (componente somatica) e vasi sanguigni e ghiandole (componente autonoma). Contenuto nel canale vertebrale (dalla prima cervicale all’ultima lombare) e rostralmente continua nel bulbo: il confine è rappresentato da decussazione (incrocio) delle piramidi—> punto in cui i fasci di fibre nervose dalla corteccia vanno ai motoneuroni e si incrociano. A dx e sx del midollo ci sono dei solchi laterali posteriori dove penetrano i nervi delle radici dorsali, che trasportano al sistema nervoso le informazioni sensoriali, a differenza delle radici ventrali, che trasportano informazioni motorie. Da ciascun lato del midollo le fibre nervose delle 2 radici si uniscono a formare i nervi spinali (1^ nervo al di sopra della prima vertebra, gli altri nei solchi), 31 paia di nervi (mielomeri) che escono da forami intervertebrali: 8 cervicali, 12 toracici, 5 lombari, 5 sacrali e 1 coccige. Ogni nervo contiene quindi fibre sensitive che entrano e fibre motorie che escono. Hanno uguali dimensioni tranne per 2 rigonfiamenti: cervicale (aumento sostanza griglia) e lombare, deputate al controllo degli arti. I nervi lombari, sacrali e coccigei formano la cauda equina. La sostanza bianca è più ristretta nella zona sacrale e salendo aumenta: rapporto bianca (esterno): grigia (interno) aumenta in senso caudo-rastrale. Secondo la classificazione di Rexed la sostanza grigia è divisa in 10 lamine: le prime 5 dorsali corrispondono ai neuroni sensoriali, la 6° e la 7° agli interneuroni nella zona intermedia, 8° e 9° ai neuroni motori, la 10° zona di collegamento delle 2 metà. Secondo la classificazione in settori le prime 5 lamine corrispondono alla zona marginale, alla substantia gelatinosa e al nucleo proprio. I nuclei motori nella zona intermedia sono il nucleo di clarke (porta afferenze sensoriali) e il nucleo intermedio laterale che contiene neuroni di inizio afferenze del SN autonomo. Le fibre afferenti della radice dorsale si riuniscono a livello periferico per formare nervi periferici più grandi. Quando sono vicini alla periferia si suddividono di nuovo dando origine a componenti afferenti a rapporto con la superficie cutanea (per esempio). I mielomeri innervano regioni cutanee chiamate dermatomeri, non vicini ma sovrapposti così il trauma o un’infiammazione è su una radice dorsale, non si perde la totale sensibilità. I dermatomeri dolorifici sono meno sovrapposti, quindi più distinguibili. Contiene più del 50% dei neuroni totali cerebrali. È costituito da unità che si ripetono regolarmente, ciascuna delle quali contiene lo stesso microcircuito elementare. Sottopone allo stesso processo tutte le informazioni che riceve, da domini e canali diversi. Lo spike semplice è il potenziale d’azione. Se si attivano le fibre muscoidi si attivano i granuli che tramite le fibre parallele attivano le cellule del purkinje, generando raffiche di potenziale d’azione e integrando l’informazione-stimolo. Le fibre rampicanti stabiliscono delle potenti sinapsi che provocano degli spike complessi: il potenziale di membrana subisce una forte depolarizzazione. Lo spike complesso si può verificare 1-3 volte al secondo (evento raro), non potendo codificare informazioni. Se le fibre parallele si attivano, eccitano i neuroni del purkinje tramite organizzazione dendritica a ventaglio, un’intera striscia di corteccia cerebrale si attiva (sistema output), attivando anche cellule a canestro (intervento inibitorio), inibendo i dendriti del purkinje adiacenti. A livello micro strutturale è presente il foglia (3 strati): strato molecolare, strato delle cellule Purkinje e strato dei granuli. Abbiamo un circuito principale semplice che dà l’input al cervelletto e si chiude in maniera eccitatoria sui neuroni dei nuclei cerebellari profondi e un circuito secondario corticale inibitorio che modula in 2 modi diversi (fasico e tonico) i neuroni dei nuclei cerebellari profondi. Le funzioni cerebellari sono: - integrazione varie forme di informazioni sensoriali per rendere armonico il movimento volontario; - modulazione comando motorio e controllo della velocità e traiettoria del movimento; - controllo del tono muscolare, postura e equilibrio; - controllo della produzione verbale; - apprendimento motorio. Le lesioni portano a ipotonia e risposte oscillatorie, come il riflesso tendineo. Studi PET e fMRI hanno dimostrato siti di attivazione del cervelletto durante compiti cognitivi. Già negli anni 80 la parte laterale del cervelletto era implicata in molte più funzioni: prende parte ad aspetti di discriminazione sensoriale e ritmi e melodie; implicato sia nell’autismo che nella schizofrenia; alterazioni affettive e cognitive in adulti e bambini con lesioni. Nello striato molecolare avvengono dei processi, cioè arborizzazione di neuroni del purkinje + 2 tipologie di interneuroni inibitori: le cellule stellate (ricevono e integrano informazioni che vengono dall’esterno) e cellule a canestro (uso del GABA). Al bordo con la sostanza bianca c’è lo strato dei granuli, composto da cellule riceventi informazioni dai 2 sistemi afferenti al cervelletto: - fibre rampicanti: si arrampicano attorno al corpo cellulare e ai dendriti delle cellule di Purkinje, stabilendo potenti sinapsi. Attraverso meccanismo mediato dal Ca2+ formano spike complessi: profonda depolarizzazione di lunga durata sulla quale possono innescarsi spike semplici (da 1 a 3 al secondo = non dà info sugli stimoli), che producono modificazioni sinaptiche di lunga durata che sono la base dell’apprendimento motorio; - fibre muscoidi: portano informazioni sugli stimoli l’attività si deve tradurre in attivazione dei granuli per essere elaborata. Se viene generato il potenziale d’azione, si propaga nell’assone fino a striato molecolare più esterno, formando sistema delle fibre parallele, che percorre perpendicolarmente all’arborizzazione dendritica del Purkinje, formando uniche sinapsi eccitatorie, le quali influenzano attività del Purkinje e possono portali a generare potenziale d’azione, che si propaga verso nuclei cerebellari profondi. Con l’attivazione dei granuli, c’è anche quella delle cellule a canestro, le quali inibiscono gli altri dendriti dell’arborizzazione del Purkinje fuori dal fascio di fibre parallele attivato. A livello macro strutturale, è composto da una porzione intermedia (verme), 2 porzioni laterali (emisferi cerebellari), e nella sostanza bianca 3 gruppi nucleari: - dentato: precede inizio del movimento attivato da associazione mentale con stimoli visivi/uditivi; - interposito: i neuroni scaricano quando la posizione dell’arto è alterata da una forza esterna per correggere e compensare il movimento. Costituito da nucleo globoso e emboliforme; - fastigio: in relazione con il verme, entrambi attivati con locomozione. Nella porzione ventrale ci sono 3 strutture (superiore, medio e inferiore) composte da fasci di sostanza bianca per connettere cervelletto a tronco encefalico, detti peduncoli cerebellari. Possibile vedere anche il lobulo flocculo nodulare, chiamato anche vestibolo-cerebello. Riceve e proietta direttamente ai nuclei vestibolari tramite quello laterale controllo i movimenti oculari e coordina movimenti del capo e occhi sulla base di informazioni posturali, favorendo coordinazione dell’attività dei muscoli assiali. Lesioni al vestibolo portano a difficoltà a mantenere l’equilibrio e andatura non rettilinea. Il verme riceve afferenze da collo del tronco, labirinto vestibolare, retina e muscoli oculari, proiettando ai sistemi discendenti ventromediali di tronco e corteccia e midollo spinale. Lo spino cerebello è una porzione intermedia egli emisferi cerebellari, costituito dal verme. Contiene 2 mappe complete del corpo organizzate in maniera somatotopica; riceve informazioni sensoriali dal midollo in relazione agli arti e controlla i sistemi discendenti dorso laterali. Lesioni allo spino portano a una riduzione del tono muscolo; a dismetria (riduzione accuratezza dei movimenti); atassia (traiettoria curvilinea nei movimenti di raggiungimento); tremore terminale e riflessi di stiramento alterati. Il cerebro-cerebello è una regione più evoluta e complessa perché si trova in relazione con la corteccia cerebrale. Regola il movimento più complesso, come pianificazione, scelta, decisione. Proietta a nucleo dentato e riceve dai nuclei pontini le informazioni provenienti dalla corteccia, le elabora e le trasmette al talamo che le rimanda alla corteccia. Le lesioni al cerebro portano a ipotonia (no tono muscolare x muoverti), irregolarità sequenze motorie ritmiche; dismetria; atassia; disartria e tremore. IL SISTEMA NERVOSO AUTONOMO. In più, sistema nervoso enterico: i neuroni del SNE sono disposti in una rete di gangli interconnessi tra loro e disposti nel connettivo sottomuscolare e tra gli strati muscolari. Il SNE riceve innervazione simpatica e parasimpatica che ne modulano l’attività. Nel SNA ci sono i gangli che controllano funzioni di metabolismo e fisiologia. È ciò che viene misurato dalla macchina della verità, controlla funzioni autonome come il battito cardiaco. È responsabile dell’omeostasi, quindi funzioni indirizzate a un equilibrio, a un livello stabile: la situazione ambientale in ingresso genera feedback regolati dal SNA e l’ipotalamo. L’ipotalamo ha la funzione di controllare l’integrazione di segnali periferici e confrontare le informazioni con il livello stabile, generando così reazioni in base al tipo di messaggio in ingresso. Il sistema nervoso autonomo è un sistema sensitivo-motorio ma viscerale involontario, sotto controllo dell’ipotalamo (SNA e ipotalamo si controllano a vicenda) ma influenzato da meccanismi superiori volontari. Differisce dal volontario perché questo controlla la muscolatura striata scheletrica (sistema effettore) per via efferenti che è monosinaptica (motoneurone che manda ad innervare fibre muscolari). Quello autonomo (sistema effettore) invece controlla la muscolatura striata cardiaca, liscia e ghiandole endocrine e esocrine tramite vie efferenti disinaptiche neurone pregangliare nel SNC manda a neurone post gangliare in un ganglio del SNA a sua volta responsabile di controllare sinapsi a distanza. A differenza del sistema effettore somatico, il SNA ha efferenze sia inibitorie che eccitatorie: la sezione parasimpatica (tronco) si occupa di riposo e assimilazione mentre la sezione ortosimpatica (midollo) è alla base di azioni di spavento, rabbia, comportamenti attacco o fuga. La sezione enterica innerva pancreas, cistifellea e tratto gastrointestinale. È il più autonomo perché gli altri due modulano in modo lieve l’attività. I motoneuroni del sistema enterico controllano il tono muscolare della parete gastro-intestinale e attività secretoria. Il sistema nervoso simpatico normalmente è continuamente attivo. Si è visto che animali simpatectomizzati sopravvivono normalmente purché tenuti al caldo e lasciati tranquilli (sindrome di Addison e Shy-Drager). Questo sistema viene definito anche toracico-lombare perché la componente pregangliare è nella zona intermedia (segmenti toracici e lombari) della sostanza grigia del midollo  colonna intermediolaterale. Gli assoni di questi neuroni pregangliari fuoriescono dal midollo con le radici ventrali, entrano a far parte di un nervo spinale e tramite i rami comunicanti bianchi (mielinizzati) si portano ai gangli della catena gangliare paravertebrale. A questo livello contraggono sinapsi con i corpi cellulari dei neuroni postgangliari. Il neurotrasmettitore caratteristico del neurone pregangliare dell’autonomo è l'acetilcolina, mentre quello postglangliare sfrutta la noradrenalina e l'adrenalina. Invio del proprio assone non mielinizzato di rami comunicanti bianchi verso organi effettori del sistema autonomo. La midollare del surrene differisce da altri organi perché è attivata da acitilcolina e determina la liberazione di catecolamine (adrenalina e noradrenalina). Il fatto che si comporti come neuroni simpatici post gangliari equivale a dire che la fibra che la innerva è mielinizzata quindi conduzione è a velocità maggiore fibra direttamente su organo bersaglio. È essenziale in una situazione di attacco-fuga per la rapidità dell’azione. Ci sono 3 fasi di risposta allo stress (se fase di attacco-fuga è continua e diventa disfunzionale): - allarme  adrenalina; - adattamento o resistenza  glucocorticoidi, se il pericolo perdura e si cronicizza lo stress; - esaurimento: se stress dura per mesi o anni. SVILUPPO POST-NATALE. Differenti andamenti di sviluppo di connessioni nervose: 1. visione-udito; 2. linguaggio; 3. funzioni cognitive + complesse. Esperienza modifica e dà forma a competenze neuronali. Attività nervosa data da interazione con ambiente post-nascita, che può portare a modificazioni dell’encefalo, dal punto di vista della struttura e delle funzioni perché l’esperienza fornisce informazioni per connettere e organizzare strutture anatomiche e biochimiche che i geni mettono a disposizione (Hubel e Wiesel). Se le alterazioni o deprivazioni sensoriali prolungano nel periodo critico, le alterazioni diventano permanenti. Ciò significa che le esperienze precoci influenzano sullo sviluppo cerebrale: con intervento precoce, vengono eliminati gli effetti negativi dell’esperienza delle prime fasi di sviluppo. Dopo periodo critico, il SN è meno adattivo. Fattori che inducono la fine del periodo critico: - esauriscono meccanismi necessari ai processi di plasticità (ad es. espressione recettori NMDA); - riduzione espressione proteine legate a crescita assonale; - completati processi di mielinizzazione  espressione di proteine che inibiscono crescita assonale; - ridotta concentrazione di neurotrasmettitori promotori di arousal corticale (acetilcolina e noradrenalina). Formazione sinapsi basata su affinità chimica tra elementi pre e post-sinaptici: competizione tra neuroni influenzata dal grado di attività sinaptica  il neurone presinaptico più attivo aumenterà le sue connessioni con il post-sinaptico, quello meno attivo le perderà; e dalla sincronia dell’attività. Alla base della plasticità del SNC c’è continuità e sincronia dell’attività di 2 neuroni: “A” e “A1” con attività intensa, le connessioni con il post sinaptico si potenziano. Ciò porta al consolidamento delle connessioni più attiva, mentre le connessioni meno intense vengono sradicate (use it or lose it). Questa competizione, tra neuroni pre-sinaptici, regola quali connessioni saranno stabili, per formare l’architettura base del SN adulto. Intensità e sincronia delle scariche dei neuroni presinaptici selezionano pattern di connessioni attraverso i fattori di accrescimento nervoso (NGF) (Premio nobel Montalcini-Cohen). È una neurotrofina molecole rilasciate da cellule bersaglio che regolano la sopravvivenza, fenotipo e crescita assonale dei neuroni afferenti. Più attività e più sincronia  maggior rilascio di neurotrasmettitori da parte del neurone post sinaptico che decreta maggior captazione dal presinaptico più attivo. COMPORTAMENTO NELLE FASI DI SVILUPPO POST-NATALE. 1. Abilità sensori-motorie, come l’imitazione; 2. Sviluppo e maturazione del controllo motorio fine: capacità di prensione palmare; proiezioni cortico-motoneuronali dirette; mielinizzazione dei fasci discendenti  creano basi per comportamento non più riflesso ma consolidato; 3. Permanenza oggetto + maturazione cortecce prefrontali: cervello raggiunge completa maturazione nell’adolescenza (completo sviluppo corteccia prefrontale). Nel corso dello sviluppo il volume si quadruplica a causa di sinaptogenesi, mielinizzazione, incremento arborizzazione dendritica. Sviluppo + organizzazione del SNC sono processi regolati da interazione tra fattori ambientali e genetici che portano a un SNC che caratterizza la personalità di un individuo adulto. LA CORTECCIA CEREBRALE. Presenza di aree sensoriali motorie primarie e associative. Aree polimodali e responsabili di funzioni complesse (es. memoria, linguaggio, intenzioni, ragionamento). Fasci di fibre di connessione che rimangano nella sostanza grigia e altre che viaggiano nella sostanza bianca. Permettendo connessioni cortico-corticali (dentro la corteccia) intra-inter emisferiche. Collegamento assicurato dal corpo calloso. Funzioni: elaborazione di info sensoriali periferiche; pianificazione azione; programmazione e esecuzione volontaria; processi cognitivi; emozioni. Divisa in archicortex (ippocampo), paleocortex (corteccia piriforme), neocortex (maggior parte del manto corticale). 4 lobi: occipitale (dietro), temporale (fianco), parietale (sopra), frontale (davanti) + lobo limbico intorno il corpo calloso. Nella regione frontale c’è la corteccia motoria primaria e davanti ad essa la corteccia premotoria di ordine superiore. Anche la corteccia visiva e uditiva comprende cortecce di ordine superiore. Divisione dei lobi delimitate dai solchi: - divisione temporale da frontale/parietale = laterale o solco di Silvio; - divisione parietale da frontale = centrale o solco di Rolando, bordo tra corteccia somato sensoriale e motoria. Circonvoluzioni o giri = porzioni di corteccia complesse nei solchi: 3 frontali, 2 parietali, 3 occipitali, 3 temporali. Sotto a lobo frontale e parietale, ulteriore lobo suddiviso in 5 lobuli corteccia dell’insula, importanti funzioni nelle emozioni. Corteccia formata da 6 strati con 3 tipologie di cellule principali, chiamata isocorteccia: 1. piramidali : nella maggior parte degli strati, assoni raggiungono aree sottocorticali; 2. stellate : solo 4^ strato, con corpo cellulare circondato da dendriti posti a raggera. Le cortecce sensoriali primarie e uditiva ne hanno molti, mancano nella corteccia motoria; 3. fusiforme: solo 6^ strato, omotipica con formazione completa, come la associativa. Eterotipiche = variano da tipologia standard a 6 strati (una senza, una con molta concentrazione). La corteccia riceve info sensoriali da talamo e invia uscite a gangli della base, talamo, tronco, cervelletto e midollo spinale. Connessioni, proiezioni in: - entrata, ascendenti (afferenti): specifico o aspecifico, per eccellenza il IV strato; - uscita, discendenti (efferenti): connessa con molte aree sottocorticali corte e lunghe. V (midollo spinale) e VI (cortico-talamiche) strato di uscita; - trasversali, dentro la corteccia (cortico-corticali): nascono da II e III strato, legano aree corticali  callosale o commessurale= fasci di collegamento tra 1 emisfero e l’altro. CORPO CALLOSO. Sotto corteccia limbica. Diviso in parte anteriore, posteriore e centrale. Le fibre che passano attraverso parti del corpo calloso rispettano la localizzazione aree-corteccia (regioni omonime, due lati della corteccia) parte anteriore collega prefrontale e premotoria; parte centrale = motorie primarie somatosensoriali primarie; posteriore = aree visive. Esistono proiezioni eteronome: da un’area vanno all’altra non omonima con la quale condividono funzioni. MEMBRANE E CANALI. MEMBRANE E CANALI. Elettricità, Luigi Galvani elettricità animale, scoperta toccando con il bisturi la porzione interna del nervo sciatico della rana, provocando una contrazione. Primo elemento per generare elettricità animale è la membrana cellulare, isolante che separa interno (con proteine cariche negativamente) e esterno cellula: doppio strato fosfolipidico (testa idrofila polare fuori, coda idrofoba apolare dentro), isolante potenzialmente perfetto. Esistono proteine trans membrana che formano pori acquosi in grado di mettere in comunicazione interno-esterno  modello a mosaico fluido. Quindi membrana non isolante perfetto perché esistono canali proteici che mettono in comunicazione interno-esterno. Nell’ambiente interno della cellula si presentano degli anioni, ioni carichi negativamente. Esistono anche concentrazioni di ioni in soluzioni diverse che determinano ambiente a concentrazione diversa in presenza di concentrazioni differenti di soluti separati da una membrana permeabile all’acqua, le molecole si spostano verso il settore a maggior concentrazione fino all’equilibrio delle concentrazioni. Idratazione di un composto ionico  diffusione: uguale concentrazione di ioni cloro (Cl-) e ioni sodio (Na+) nei due scomparti grazie a membrana permeabile agli ioni. Particelle si muovono continuamente in base a temperatura del sistema ma i flussi rimangono sempre in equilibrio. La membrana ha 2 proprietà: (DOMANDA ESAME) - Conduttanza: capacità di lasciar passare attraverso i canali ionici; - Isolare: capacità di separare cariche dagli elementi capacitivi (teste idrofile che si caricano). Spostamenti ioni che esistono in condizioni fisiologiche: A- : anioni organici; I flussi passivi di Na+ e K+ sono controbilanciati da processi attivi di trasporto: pompa sodio- potassio fa entrare 2 K+ grazie a sito di legame e uscire 2 NA+ attraverso un nuovo e modificato sito in automatico (uso di ATP)  flusso contro gradiente di ioni con dispendio di molecola di ATP per poter mantenere stato di equilibrio dinamico senza dissipazione di ioni. La pompa sodio-potassio è una proteina integrale di membrana caratterizzata da siti di legame specifici per K+ e Na+: in una determinata conformazione ha siti di legame per il sodio e per la molecolea di ATP attraverso la fosforilazione di quest’ultima l’energia viene liberata e la pompa modifica la propria struttura tridimensionale per portare il Na+ verso l’esterno e avere siti di legame per il K+ e portarli verso l’interno. La permeabilità selettiva della membrana a riposo e la pompa Na-K sembrerebbero poter incarnare il motore per l’elettricità animale che cercava Galvani. Ma come si accende il motore? Esistono dei canali ionici ad accesso variabile, quindi non sempre aperti. L’accesso è regolato da: - legame extracellulare con ligando (= neurotrasmettitori): nella parte extracellulare i canali hanno sito di legame specifico per neurotrasmettitore, quindi l’apertura dipende dal legame con neurotrasmettitore o ligando; - fosforilazione intracellulare (controllo da secondi messaggeri, ligandi intracellulari): l’apertura è regolata dallo stato di fosforilazione di siti specifici ad opera di secondi messaggeri intracellulari; - forze meccaniche applicate per il controllo dei canali; - voltaggio di membrana: canali chiusi al potenziale di riposo della membrana. Si attivano dopo variazioni di potenziale: selettivi solo per Na+ e K+ e caratterizzati da soglia di attivazione ( per generare pot. d’azione soglia di -55 mV) l’apertura poi dipende dalla presenza di sensore di voltaggio (sequenza di amminoacidi carichi positivamente o negativamente). Tutti questi fenomeni mediati da canali ionici ad accesso variabile sono responsabili di fenomeni di variazione del potenziale di membrana come la depolarizzazione (entrata di Na+, aumento positività interna) e l’iperpolarizzazione (uscita di K+, aumento negatività interna). Queste variazioni determinano delle modificazioni locali e graduate del potenziale di membrana, detti “potenziali elettronici e soglia”. Quando questa variazione subisce una modificazione tale da superare la soglia d’innesco, il processo attiva i canali ad accesso variabile e si verifica il potenziale d’azione. Esistono canali voltaggio dipendenti: chiusi al potenziale di riposo; si attivano in seguito a variazione di potenziale; caratterizzati da soglia di attivazione; selettivi per una data specie ionica; l’apertura dipende dalla presenza di un sensore di voltaggio: sequenza di amminoacidi carichi positivamente o negativamente, che si muove aprendo il cancello di attivazione. POTENZIALE D’AZIONE. Detto anche “impulso nervoso”. Avviene quando il potenziale di riposo viene alterato. Secondo Kenneth Cole l’impulso parte da depolarizzazione: essendo la membrana permeabile quasi solo a Na+, aumenta l’apertura dei canali Na+. Quando ne entra tanto da portare a soglia di attivazione, non può più essere controbilanciata da K+ in uscita. Avviene l’apertura di tutti i canali voltaggio-dipendenti grazie alla depolarizzazione. Si ha così un impulso che è vicino a valore del potenziale del Na+ (+40 mV), ma non lo raggiunge per la presenza di canali passivi K+. Il potenziale d’azione rimane costante per tutto il tragitto. A fine potenziale d’azione, tutti i canali Na+ si chiudono, perciò la permeabilità a Na+ diminuisce. (Prima) Questo lasso di tempo è chiamato “periodo refrattario assoluto” (1/2 ms): tutti i canali sono inattivi, no potenziale d’azione. (Dopo) Differisce dal periodo refrattario relativo: da inattivo a chiuso si può produrre potenziale d’azione. I canali voltaggio-dipendenti percorrono 3 stadi: 1. a riposo: a disposizione ma chiusi; 2. aperto e attivo: con variazione di voltaggio che porta a picco di potenziale d’azione; 3. inattivo: canale chiuso e non attivo, non è importante la differenza di potenziale. La tetradotossina (pesce palla), la saxitossina (in seguito a intossicazione alimentare) e la cocaina bloccano i canali Na+. L’impulso si propaga in entrambe le direzioni, lasciando dietro di sé il potenziale refrattario assoluto. L’impulso produce la liberazione di un mediatore chimico, cioè un messaggero che trasmette a neurone post sinaptico e può essere: - eccitatorio: EPSP, potenziale post sinaptico eccitatorio, depolarizza il neurone, quindi ingresso Na+; cariche positive sia all’interno che all’esterno del neurone - inibitorio: IPSP, potenziale post sinaptico inibitorio, iperpolarizza neurone, quindi uscita di K+ e ingrso di Cl-; aumenta la differenza di cariche nei 2 ambienti. A livello del cono d’emergenza si decide se cellula potrà generare impulso. I neuroni proiettano ad altri neuroni con vari tipi di sinapsi: - asso-dendritiche , eccitatorie, tipo I di Gray - asso-somatiche, inibitorie, quando l’impulso arriva sul soma, tipo II di Grat; - asso-assoniche. A una certa distanza dal punto di iniezione di corrente, il potenziale si è ridotto (il K+ esce): la costante di spazio rappresenta la distanza lungo il dendrite dove la variazione di potenziale di membrana è decaduto al 37% del suo valore iniziale. Varia da 0.1 a 1 mm. Se i canali ionici non ci sono, la costante di spazio è 1 mm potenziali post sinaptici contribuiscono alla genesi del potenziale d’azione sul cono d’emergenza, poca dispersione di corrente. Se invece il dendrite è pieno di canali passavi potassio, quindi costante di spazio piccola, la corrente positiva immessa esce subito dai canali. Tanti post sinaptici eccitatori ma nessun potenziale d’azione. L’integrazione spaziale (sommazione spaziale) è il potenziale d’azione che risulta da sinapsi originati da punti distinti del neurone. Se costante di spazio è sufficiente, i PSP si sommano nel primo punto in cui si incontrano e a livello del cono d’emergenza possono generare impulso. La sommazione temporale è la probabilità che un neurone post sinaptico riesca a integrare il contributo originato a livello dello stesso punto (= stessa sinapsi) in istanti successivi, cosicché possa rioriginare una nuova sinapsi nello stesso punto e che si possa sommar alla prima. Solo se costante di tempo è alta, così il primo potenziale non decade. Funzionamento con/senza canali, come costante di spazio. La genesi di un potenziale d’azione dipende dall’intensità di uno stimolo originario (ampiezza) e dalla condizione elettrotecnica. La velocità di propagazione dell’impulso dipende da: - mielina: permette rigenerazione istantanea dell’impulso. Le cellule di Schwann costituiscono la guaina; - diametro dell’assone: più è piccolo, più è lento Il trasporto assonico rapido è caratterizzato da una velocità di 400-700 mm al giorno  trasporto anterogrado, stessa direzione del potenziale d’azione. Vescicole dei neurotrasmettitori trasportate da chinesina. Il trasporto assonico lento è caratterizzato da una velocità di 2,5 mm al giorno  trasporto anterogrado, direzione opposta al potenziale d’azione. Le vescicole sono trasportate da dienina. NEUROTRASMETTITORI E RECETTORI. I recettori sono elementi che consentono alla cellula post-sinaptica di essere modulata da informazione che arriva dal pre-sinaptico. Possono essere: - ionotropici: canali ionici direttamente attivati dai neurotrasmettitori; - metabotropici: attivano indirettamente canali tramite sistemi di secondo messaggero (proteina G) come il GMPc. I neurotrasmettitori sono mediatori chimici che promuovo il trasferimento del messaggio da elemento pre a post sinaptico. È una molecola sintetizzata dal neurone. È presente nella terminazione presinaptica, viene liberata in quantità sufficiente per esercitare attività. Può essere introdotta anche dall’esterno, attraverso farmaci. Esiste un meccanismo specifico per il suo smaltimento: sito dove esercita azione  fessura sinaptica. Sono rilasciati in forma di “quanti”. Il rilascio di quanti è probabilistico. Sono suddivisi in 2 classi: - a basso peso molecolare: prodotti nel terminale assonico e enzimi per la loro sintesi prodotti nel corpo cellulare; trasportati lungo l’assone per trasporto assonale lento (es. acitilcolina). a. glutammato: eccitatorio , ha recettori sia ionotropici (NMDA, non-NMDA) che metobotropici; b. gaba: inibitorio, ha entrambi i recettori (GABAA, iono/ GABAB meta), permette l’entrata di Cl-. Il principale farmaco con cui interagisce sono le benzodiazepine (xanax, valium), le quali si legano a componenti molecolari di GABAA, suggerendo l’esistenza di sostanze endogene con funzioni analoghe a GABA. Così aumenta l’effetto inibitorio senza attivare il suo recettore, avendo un’azione ansiolitica, convulsionante e ipnoinducente. Gli effetti collaterali sono: ridotte performance cognitive e psicomotorie, sedazione residua diurna, amnesia retrograda. Non sono letali. Posso avere emivita breve (poche ore), media (10/20 h) o lunga (1-4 gg). Le più pericolose creano dipendenza a causa di un’elevata attività intrinseca. Anche l’alcool potenzia gli effetti, in quanto l’etanolo aumenta l’attività gabaergica. c. acetilcolina: liberato da motoneuroni del midollo spinale per generare contrazione muscolare. Si trova anche a livello dei neuroni pre e post-gangliari parasimpatici e nel SNC. Interagisce con i recettori nicotinici (si apre per un breve periodo generando un’onda di corrente e ha un sito di legame per l’ACH) e muscarinici (bloccati da atropina, si lega anche muscarina, attivano direttamente i canali ionici associati). d. amine biogene: informazioni su amine biogene derivano da scoperte casuali, come quella della reserpina (alcalade estratto da rauwolfia), è un anti ipertensivo (può portare a sintomi depressivi) che diminuisce la disponibilità della noradrenalina; e dell’isoniazide (usato x tubercolosi), anti-depressivo per inibizione di moncamino-ossidasi, producendo la scomparsa dell’effetto della reserpina. Da qui si dedusse come le amine avessero effetto sull’umore, per questo i farmaci ne massimizzano la disponibilità. Intensità codificata dalla frequenza di scarica: direttamente proporzionale, aumentando intensità dello stimolo aumenta anche il numero di recettori coinvolti. - durata: legata a proprietà dei recettori a lento e rapido adattamento: lento adattamento segnalano la persistenza della stimolazione; rapido adattamento segnalano la rapidità della stimolazione. Recettori segnalano aspetti dinamici e statici della stimolazione. - localizzazione: legata a caratteristiche del campo recettivo dei recettori e delle fibre collegate a essi: acuità tattile differente nelle varie regioni corporee mani, piedi, faccia maggior acuità, quindi densità di innervazione maggiore, quindi piccolo campo recettivo. I segnali vengono mandati da singoli recettori integrati nelle vie sensoriali a livello di popolazioni neuronali successive elaborazioni aumento complessità di riconoscimento. I RIFLESSI. I riflessi possono essere classificati in base al tipo di recettore stimolato, ossia una struttura che permette di recepire stimolo esterno e dar inizio a via nervosa che permetterà di elaborarlo. I riflessi possono quindi essere: - esterocettivi: riflessi cutanei (in energia meccanica) e gustativi (in energia chimica); - telecettivi: vista, udito, olfatto, sensibili a stimoli esterni; - propriocettivi: muscolari, tendinei, articolari, vestibolari  rispondono a energia meccanica; - enterocettivi: recettori viscerali, segnalano variazione Possono anche essere classificati in base alla risposta: - riflessi brevi e lunghi: in base all’elaborazione nervosa; i riflessi brevi si esauriscono all’interno dello stesso settore dei SN dove arriva l’info-stimolo, i riflessi lunghi quando via nervosa attivata dallo stimolo raggiunge settori diversi da quello dove è arrivato lo stimolo; - riflessi flessori e estensori: allontanamento e avvicinamento delle articolazioni; - riflessi ipsilaterali e controlaterali: stimoli da stessa metà corporea o no, controllo dx-sx; - riflessi ritmici: grattamento. Esiste una classificazione in base alla funzione: - conservativi: funzione di mantenere l’omeostasi, tramite l’assunzione di materiali inspiratori e digestivi; eliminazione di cataboliti (minzione, defecazione); tono muscolare e postura; - protettivi: ritrarre corpo e arti da stimoli nocivi; allontanare stimoli nocivi. Il riflesso più semplice è l’arco riflesso, un circuito elementare che mette in relazione diretta i recettori e effettori, tramite una branca afferente (radici dorsali, sensitive) che mette in comunicazione periferia con centro nervoso e una branca efferente, (radici ventrali, motorie) che collega centro a periferia. Info da periferia midollo spinale risposta muscolare. RIFLESSI DEL MIDOLLO SPINALE. Fasci di fibre afferenti si dividono in 2 all’arrivo dal midollo spinale: verso tronco encefalico e verso interno midollo spinale, il quale può produrre riflessi brevi, rimanendo nel midollo, e lunghi, coinvolgendo mielomeri distanti. Esiste una classificazione dal punto di vista comportamentale: studiati per la prima volta da Sherrigton (1906) che li definiva unità base del movimento e quindi responsabili anche di movimenti complessi (tesi rifiutata) e stereotipati. Scoprì inoltre che derivano da stimoli sensitivi, mettendo in attività recettori periferici: - mono o polisinaptici; - somatici (retrazione arto) – vegetativi (risposta organi interni); - alleati – antagonisti. Primo picco dopo stimolazione artificiale è effetto del riflesso monosinaptico: un solo collegamento tra neurone afferente ed efferente (più veloce). La scarica monosinaptica ritorna al nervo muscolare da cui è partita. Gli altri picchi sparsi sono esempi di riflessi polisinaptici: tra i collegamenti neuroni afferenti ed efferenti ci sono interneuroni (rallentamento). Una stimolazione nervi muscolari porta a risposte monosinaptiche (arco riflesso), mentre una stimolazione nervi cutanei porta a risposte polisinaptiche. Attraverso stimolazioni in laboratorio, sono state messe in luce 3 proprietà del motoneurone, ogni neurone che trasporta il segnale all'esterno del SNC per controllare i muscoli: - facilitazione: riflesso più o meno grande in base alla stimolazione di 2 branche nervose: se ne stimolo solo una, piccola risposta; se stimolo entrambe contemporaneamente, alto picco attivazione di molti più neuroni di quelli attivati da solo una di loro; EFFETTO DOMINANTE: ECCITAZIONE SOTTO SOGLIA. - inibizione: stimolazione di una branca  attivazione; stimolazione seconda branca no attivazione, no risposta efferente; stimolazione di entrambe contemporaneamente attivazione della 1^ estremamente ridotta rispetto la 2^. La seconda branca è inibitoria, effetto inverso di facilitazione; - occlusione: stimolazione branca a e poi b, entrambe si attivano perché eccitatorie. Se stimolate contemporaneamente la risposta assomiglia a risposta di una sola. Ci sono motoneuroni comuni a entrambe che sono già sopra soglia quindi se stimolate di nuovo non producono nessun nuovo effetto. EFFETTO DOMINANTE: ECCITAZIONE SOPRA SOGLIA. I riflessi polisinaptici sono prevalenti sui monosinaptici e possono verificarsi in due modi diversi: - modello a catena multipla: attivazione a catena di interneuroni precedenti eccita un motoneurone. Casi in cui un interneurone ne eccita un altro che a sua volta eccita il motoneurone (più interneuroni, più tempo si perde); - modello a catena chiusa: eccitazione di un interneurone che ne eccita un altro che però ritorna su quello che lo ha eccitato  loop circolare. Mantenimento eccitazione. La scarica polisinaptica ha una distribuzione diffusa: va ai muscoli flessori degli arti ipsilaterali alla stimolazione e agli estensori controlaterali. Il riflesso monosinaptico è il tipico chiamato da stiramento o miotatico, avviene con eccessiva estensione. Muscolo fatto da fibre muscolari. Sul muscolo arrivano assoni dei motoneuroni che mettono in attività le fibre tramite sinapsi neuromuscolari. Nasce il potenziale d’azione nel muscolo per poter muovere il muscolo. Può essere di tipo: - fasico: medico che martella il ginocchio; - tonico: interviene quando si sta in piedi, non siamo schiacciati da forza di gravità neuroni scaricano continuamente, responsabili del movimento muscolare. Vengono coinvolti sia muscoli flessori che estensori. Nel muscolo presente forza elastica. Il recettore all’interno del muscolo è il fuso neuromuscolare: contiene fibre muscolari (intrafusali), da non confondere con le extrafusali, che sono fuori da fuso. Innervate dal moto neurone α. Esistono 2 tipi di intrafusali: - a sacco di nuclei: rigonfiamento che ha dentro nuclei cellulari; - a catena di nuclei: nuclei uno dietro l’altro a catena. Più nuclei perché il muscolo è un sincizio, ovvero una fusione di più cellule, quindi più nuclei. Le fibre nervose all’interno che prendono contatto con un’intrafusale sono: - di tipo 1: contattano di più quelle a sacco, che sono più responsive a allungamento dinamico del muscolo; - di tipo 2: contattano di più quelle a catena, che sono più responsive a allungamento statico del muscolo. Trasduzione: fibra nervosa afferente arrotolata intorno a fibra intrafusale,che si allunga con estensione muscolare e di conseguenza si allunga anche fibra nervosa che attraverso canali NA+ fa passare potenziale generativo ma essendo debole, tramite depolarizzazione dei canali voltaggio- dipendenti sodio si genera potenziale d’azione che arriva al midollo spinale. Riflesso da stiramento: fibre da muscolo (bicipite) a midollo spinale. Attraverso allungamento del fuso invio di impulsi a corno dorsale grazie a fibra 1A (mielinica) poi trasmissione a parte ventrale dove parte motoneurone α che fa contrarre il muscolo. Nel frattempo una diramazione va nella zona centrale in contatto con interneuroni, che manda impulso inibitorio a tricipite. Circuito inibitorio di Renshaw: controllo interno della scarica motoneuronale per evitare contrazione eccessiva: motoneuroni si autolimitano prima che si verifichi la situazione. Da motoneurone che controlla bicipite esce assone che emette ramo collaterale che fa sinapsi con interneurone inibitorio inibisce stesso motoneurone e interneurone inibitorio che blocca normalmente motoneurone per controllo tricipite motoneurone inibisce se stesso e tramite rete interneuronale sblocca antagonista che inizia ad avere azione di contrazione = controbilanciamento. L’attivazione sincrona di alpha e gamma permette di mantenere continuo il riflesso = mantenere contrazione: il motoneurone gamma essendo collocato in periferia fa contrarre porzioni esterne che a loro volta contraggono le centrali (fibre intrafusali)  stiramento indiretto. Riflesso miotatico inverso: recettore che interviene è il corpo tendineo del golgi posto nell’inserzione tra muscolo e tendine. Formato da fibre di tessuto connettivo e di tipo nervoso (stiramento meccanico  trasduzione). Interviene con stiramento estremo, fa sì che muscolo troppo contratto venga rilasciato facendo prevalere il tricipite, che blocca il motoneurone che permette contrazione bicipite, tramite fibre 1B (mielinica), mandando fibre che lo bloccano. Riflesso flessorio: innescato da stimoli tattili o nocicettivi e nonostante sia applicato a regione circoscritta del corpo la risposta avviene in un’ampia zona  inibizione muscolo estensore e attivazione muscolo flessore. Gamba stimolata si ritrae, per compensare l’altra fa da supporto con inibizione muscolo flessore e attivazione muscolo estensore. Riflesso estensorio/da stiramento: articolazione circondata da muscoli antagonisti (bicipite vs tricipite). Fibra afferente parte del fusoneuromuscolare al corno dorsale del midollo, poi ventrale per fare sinapsi coi motoneuroni dello stesso muscolo che si stende e con interneurone inibitorio del muscolo antagonista. Flessorio: eccitazione bicipite, inibizione tricipite. Estensorio: eccitazione tricipite, inibizione bicipite. Coincide elettrofisiologicamente con riflesso polisinaptico CIRCOLAZIONE CEREBRALE. Flusso ematico ha compito di portare O2, glucosio e altre sostanze + rimuovere CO2 e acido lattico apporto di sangue = 15% della gittata cardiaca totale. Circolazione arteriosa (immette O2): cuore  aorta arterie  arteride  capillari arteriosi  cellule. (se il tessuto ha molti capillari vuol dire che ha metabolismo elevato, quindi continuo apporto di sangue O2). TRONCO DELL’ENCEFALO. Tronco suddiviso in bulbo (posteriore, detto anche midollo allungato), ponte (centrale) e mesencefalo (anteriore). È la continuazione rostrale del midollo spinale, hanno componenti motorie e sensitive simili ma più complesse. La sostanza reticolare pervade tutto il tronco, è la continuazione di interneuroni del midollo e ha struttura più ampia e diffusa. Ha 10 nervi cranici, sarebbero 12 ma 2 non fanno parte: nervo olfattivo, direttamente connesso con corteccia e nervo ottico, direttamente connesso con il diencefalo. I nervi con funzioni sensitive hanno fibre con corpi cellulari nei gangli sensitivi. Possono essere suddivisi in: - nervi motori: III oculomotore, IV trocleare, VI abducente movimenti oculari per la coordinazione; XI accessorio spinale, controlla muscolo sternocleidomastoideo e trapezio; XII ipoglosso, controlla muscolo lingua; - nervi sensitivi: VIII vestibolo-cocleare, innerva la coclea (sistema uditivo) e apparato vestibolare (equilibrio); - nervi misti (motori e sensitivi): V trigemino, ha ulteriore suddivisione in olfaltimico, mascellare, mandibolare. Composto da 3 nuclei: mesencefalo, sensitivo principale, spinale. Ha una parte: a. sensitiva: faccia e interno bocca  costituisce tutta la sensazione somatosensoriale che manca nel midollo spinale, il quale non innerva faccia e bocca ma arti e tronco; b. motoria: movimenti mandibola e tensore del timpano, governa masticazione. VII facciale, parte: a. sensitiva: i due terzi anteriori della lingua + ghiandole lacrimali e salivari (controllo di natura vegetativa); b. motoria: muscoli mimici facciali. IX glosso-faringeo, parte: a. sensitiva: parte posteriore lingua e cavità orale + informazioni su stato di pressione sanguigna; b. motoria: palato e ghiandola parotide, faringeo + facciale provvedono a secrezione salivare; X vago, (impo), parte: a. sensitiva: visceri toracici e addominali; b. motoria: organi interni + laringe e faringe per parlare, contrazione corde vocali. Embriologicamente le parti motorie nascono al centro mentre quelle sensitive spostate lateralmente. I nuclei motori derivano da placca basale, mentre quelli sensitivi derivano da placca alare. 6 colonne longitudinali che raggruppano i nuclei dei nervi cranici (neuroni motori, sensitivi, interneuroni): sx motoria: dx sensoriale: generale generale speciale viscerale speciale somatica speciale viscerale generale somatica generale. La formazione reticolare è costituita da una rete di neuroni. Ha un’azione modulatoria, quindi influisce sulla variazione di eccitabilità, cioè sul neurone più o meno pronto a rispondere ad altri stimoli. A livello del bulbo ha azione inibitoria sui riflessi da stiramento; a livello del mesencefalo è facilitante e attiva i neuroni y. Può partecipare a numerosi riflessi, ad es. vestibolo-oculare, che parte da informazione che viene dall’orecchio (sistema vestibolare) e termina su aggregato di neuroni al tronco, così decide quali movimenti oculari per tenere sguardo fisso. I neuroni del bulbo e del ponte esercitano controllo su respirazione (dipende fondamentalmente da tronco) e sistema cardio-circolatorio. Ha 4 neurotrasmettitori: noradrenalina (locus coeruleus), serotonina (nuclei del rafe), dopamina (modulazione nello stato di vigilanza) e istamina. NUCLEI DEL TRONCO DELL’ENCEFALO. Nella sezione mesencefalica: - collicolo superiore: riceve informazioni visive acustiche e somatosensoriali, da vie visive info magno cellulari. È diviso in diverse lamine: la parte superficiale riceve input sensoriali mentre le parti intermedie e profonde mandano le uscite del collicolo superiore alla cervicale alto per controllo movimento del capo e ai circuiti del tronco encefalici per il controllo del movimento oculare; - collicolo inferiore: suddiviso in sottonuclei, no struttura laminare; riceve informazioni uditive; si trovano nella lamina quadrigemina - sostanza grigia periacquedottale: circonda l’acquedotto di Silvio; controlla indirettamente l’afferenza dolorifica; - nucleo rosso: nucleo motorio suddiviso una parte magno- e una parvocellulare; riceve informazioni da nuclei cerebellari profondi e corteccia cerebrale. Proietta a cervelletto e midollo spinale, che agisce su motoneuroni flessori tramite interneuroni; - substantia nigra pars compacta e reticolata: riceve da globo pallido, nucleo subtalamico, locus coeruleus e nucleo del rafe. Proietta a campo striato (fibre dopamina) al talamo (fibre gaba) e al collicolo superiore. Nella sezione pontina: - nuclei pontini: stazione di circuiti che vanno verso il cervelletto  componente cortico- pontina = fibre che provengono da regioni della corteccia cerebrale; - oliva superiore: riceve informazioni acustiche da nuclei cocleari e le proietta al collicolo inferiore  contiene mappa tonotopica. Nella sezione bulbare: - oliva inferiore: riceve informazioni da midollo spinale, nucleo rosso, collicolo superiore e area pretettale; proietta al cervelletto mediante fibre rampicanti. Due tipi di vie che partono dal tronco: - ascendenti: informazioni afferenti provenienti da periferia somatosensoriale (cute, articolazione, muscoli) verso il diencefalo (ipo-talamo) e telencefalo (corteccia e gangli della base). Si distinguono in: a. dolorifiche: mediato da chemiorecettori; b. propriocettive; c. termiche; d. tatto-pressorie: può essere suddivisa in tatto epicrittico, con un ruolo discriminativo, riconoscere dove avviene la stimolazione e tatto grossolano (protopatico), che non discrimina, localizzare in generale si ripercuote su due sistemi differenti che compongono il sistema somatosensoriale: 1. per il tatto/propriocezione: un sistema di colonne dorsali-lemnisco mediale (fibre mieliniche)  tatto epicrittico  afferenza a corna dorsali del midollo  bulbo (1^ sinapsi)  info ascende lungo lemnisco mediale  termina in nuclei talamici e info mandata nella corteccia somatosensoriale. Info tatto-pressore e senso di posizione (arti superiori) per 3 vie: a. diretto: fibre afferenti  midollo spinale  sinapsi in colonne dorsali ipsilaterali  sinapsi con nucleo gracile e cuneato  decussazione bulbare (degli assoni del nucleo)  lemnisco mediale proietta al talamo talamo controlaterale; b. indiretto: fibre afferenti  sinapsi con neuroni di secondo ordine delle corna dorsali  assoni in colonne dorsali ipsi  nuclei gracile e cuneato  decussazione bulbare; c. indiretto: fibre afferenti  neuroni secondo ordine  colonne dorso laterali  nuclei gracile  decussazione bulbare. Senso di posizione degli arti inferiori: fibre afferenti  sinapsi con neuroni di secondo ordine del nucleo di Clarke  colonna di Clarke  nucleo z (nella sost. grigia) ipsilaterale decussazione bulbare. 2. per il dolore-temperatura: sistema anterolaterale (fibre amieliniche)  tatto grossolano e componente epicrittica  info arriva a corna dorsali del midollo spinale (1^ sinapsi)  neuroni incrociano fibre e le mandano a colonna anterolaterale dell’altro lato  fa sinapsi nel tronco (2^ sinapsi)  giunge a nuclei del talamo e info arriva a somatosensoriale e corteccia dell’insula. Indiretto: fibre afferenti  sinapsi neuroni di secondo ordine nelle corna dorsali  decussazione  colonne anterolaterali contro laterali  sostanza reticolare e talamo. Tre componenti: spino-laterale x stato d’allerta, attivazione generale; neo- spinotalamica, termina nei nuclei posteriori (sensazione dolorifica) e complesso ventrobasale (componente discriminativa di dolore e temperatura); paleo- spinotalamica, aspecifica per stato d’allerta. - discendenti: a. ventromediale : controllo movimento, parti assiali e prossimali degli arti  ha componenti dirette e crociate  proiezione termina nella colonna anteriore del midollo spinale  assoni terminano nella zona intermedia ventromediale, quindi controllo su muscoli assiali e interneuroni lunghi. Suddivisa in 3 parti: vestibolo-spinale per il controllo postura e posizione corpo; tetto-spinale dal collicolo le fibre si incrociano verso segmenti cervicali del midollo spinale rotazione associata occhi e capo; reticolo-spinale, da sostanza reticolare di bulbo e ponte per controllo postura. Sindrome di Brown-Sequard: perdita di sensibilità da emisezione del midollo spinale  perdita di sensibilità tattile e propriocettiva dal lato della sezione + perdita di sensibilità termica e dolorifica dall’altra. Dovuto a decussazione di fasci di fibre. NEUROMODULATORI. Monoamine: composti chimici contenti un anello aromatico: - catecolamine, gruppo A: adrenalina, noradrenalina, dopamina. Nel bulbo e nel ponte. Spesso implicati nei meccanismi di vigilanza; regolano attività corticale; noradrenalina nel locus coeruleus permette l’orientamento dell’azione selettiva e la modulazione del midollo; Comando centrale  movimento arto  perturbazione postura. movimento aggiustamento postura meccanismo di controllo anticipatorio a feedorward a feedback ENTRAMBI ENTRANO IN GIOCO. SOSTANZA RETICOLARE. Partecipa a numerosi riflessi: - pupillari (contrazione e dilatazione) orto e parasimpatico; - vestibolo-oculari; - stapedio, risposta a stimoli elevata intensità acustica; - gastrointestinali: afferente gustative  formazione reticolare  nuclei pregangliari parasimpatico  secrezione salivare, contrazione stomaco. Comportamenti stereotipati: contrazioni muscoli mimici e oso-facciali (masticazione o suzione). IL TALAMO. Si trova in posizione centrale nel cervello all’interno del diencefalo. È visto come filtro selettivo per modulare il passaggio di informazioni. È composto da numerosi nuclei: la lamina midollare interna divide il talamo in 2. I nuclei possono essere specifici (segnali specifici: sensoriali, motori) o aspecifici, funzione di modulazione generale. Collegamento talamo-corteccia e reciproco: informazione sensoriale (no olfattiva) in arrivo viene rielaborata per poi essere ritrasmessa alla corteccia cerebrale. Terminazioni di nuclei specifici talamo-corticali (sotto) fanno sinapsi nel IV striato corticale  elettroencefalogramma segna connessione positiva. Sono stati svolti degli esperimenti neuroanatomici per vedere quali nuclei sono collegati con parti di corteccia: - ventrale anteriore e laterale  corteccia motoria (frontale); - sensoriali ventrobasale (complesso di nuclei)  corteccia somatosensoriale primaria (parietale); - nucleo genicolato laterale (sensoriale)  corteccia occipitale (via visiva); - nucleo genicolato mediale  lobo temporale (corteccia acustica); - Pulvinar: corteccia temporoparietooccipitale, contiene neuroni polimodali quindi più info sensoriali; con lesione, trascuratezza delle informazioni sensoriali della parte opposta; - Medio-dorsale parte anteriore corteccia frontale ( corteccia prefrontale: pianificazione, scelte..) - Nucleo anteriore (insieme di nuclei) regione mesiale della corteccia (zona limbica), emozioni e motivazione; - Nella lamina nuclei intralaminari  aspecifici, variazione eccitabilità. Questi si raggruppano in: - a proiezione diffusa: nuclei intratalamici, aspecifici, per modulazione attività corticale: terminazione fa sinapsi nel I striato corticale (connessione negativa)  variano eccitabilità dei neuroni, rendendoli più pronti a rispondere a stimoli; ruolo modulatorio anche per gangli della base, cellule più pronte a rispondere a stimoli specifici; - a proiezione specifica: 4 categorie: a. sensoriali: somatosensoriali (ventrobasale), visivo (genicolato laterale), acustico (genicolato mediale), nuclei del complesso superiore, dove arrivano info di natura dolorifica  centro talamico del dolore; b. motori: ventrale anteriore/laterale; c. polimodale o integrativa: laterale posteriore, pulvinar, dorso-mediale; d. del circuito limbico: anteriori, laterale dorsale. IL SISTEMA LIMBICO ED EMOZIONI. L’ipotalamo è una componente principale del sistema limbico, in quanto i nuclei ricevono e trasmettono al sistema limbico. L’ipotalamo laterale regola il metabolismo energetico e il comportamento alimentare, mentre l’ipotalamo ventromediale regola la sazietà. Il nucleo soprachiasmatico regola i cicli sonno-veglia e i ritmi biologici connessi. È strettamente connesso con l’ipofisi per le diverse risposte ormonali. Controlla e regola uscita automatica per le funzioni generali (termoregolazione). È connesso con corteccia, amigdala e i principali nuclei del SNA. È al centro del circuito DI BASE di Papez e MacLean del sistema limbico: Secondo Darwin le emozioni hanno origine evolutiva e possono essere spiegate e comprese a partire dal loro vantaggio selettivo nella storia filogenetica: secondo la teoria della “priorità delle emozioni negative”, ci sono strutture per le emozioni negative, come l’amigdala, ma non per quelle positive, perché più utili per la sopravvivenza. Le emozioni comprendono 2 componenti distinte ma strettamente legate: - emozioni: stato fisico o sensazione emozionale  componente fisiologica; - sentimento: vissuto soggettivo o sensazione emotiva cosciente, quindi ciò che il soggetto sente di associato allo stato fisiologico. Sono state sviluppate diverse teorie: 1. teoria di James-Lange: emozione causa il sentimento. Prima la componente fisiologica e poi il sentimento (mi batte il cuore e quindi ho paura). 2.Teoria di Cannon-Bard: stimolo causa il sentimento e poi l’emozione. (Il serpente mi fa paura e quindi mi batte il cuore). Lo stimolo viene elaborato in modo neocorticale e sottocorticale, le quali elaborazioni attivano i sistemi di controllo autonomo e scheletromotorio. In sostanza lo stimolo genera contemporaneamente il sentimento (componente psicologica) e l’emozione (componente istintiva), generando il comportamento totale. Con lesioni bilaterali all’amigdala possiamo trovarci di fronte alla sindrome di Kluver-Bucy, i quali sintomi sono: mansuetudine, agnosia visiva, tendenze iperorali, ipersessualità, mancanza di abilità sociale, cambiamenti nella dieta. Sempre con lesioni bilaterali all’amigdala, la visione di un volto con espressione di paura può attivarla. L’inibizione farmacologica delle sue attività riduce la risposta emozionale, mentre lesioni bilaterali la aboliscono. Può partecipare a processi emotivo-cognitivi in collaborazione con strutture corticali e limbiche: l’amigdala e l’ippocampo permettono il ricordo di un evento e le emozioni a esso associate. Con soggetto sano esiste il condizionamento alla paura stimolo-risposta. Con pazienti che hanno subito danni invece: - Malattia di Urbacj-Wiethe: degenerazione bilaterale dell’amigdala, no condizionamento ma ricorda a distanza di tempo; - Danno anossico: lesione selettiva dell’ippocampo, non ricorda la procedura del condizionamento ma c’è il condizionamento alla paura; - Encefalite: lesione amigdala e ippocampo, no ricordo della procedura e no condizionamento. Entrambe le regioni servono per comprendere le emozioni altrui, elaborando visivamente le espressioni facciali correlate alle emozioni per comprendere gli stati interni; evocando una rappresentazione motoria dell’espressione facciale associata alle sue conseguenze somatosensoriali (si attivano come se fossimo noi a produrre quelle espressioni o azioni); condividendo con l’individuo la stessa emozione. IL SISTEMA MOTORIO. Corteccia motoria primaria: aree 4 (motoria primaria)-6 (premotoria) di Brodmann. Davanti a solvo di Rolando. V strato contiene grosse cellule piramidali che mandano assoni a midollo spinale. Input talamico in assenza di IV strato arriva nella parte profonda del III, chiamata agranulare (lobo frontale). Proiezioni cortico-discendenti: iniettare sostanza nel midollo spinale e aspettare che il tracciante per via retrograda vada da fibre a corpo cellulare (nel tronco connessioni con nucleo rosso e sostanza reticolare). Marcare poi zone cerebrali di provenienza, sia la motoria che la somatosensoriale regioni frontali e parietali: 1/3 motoria primaria; 1/3 somatosensoriale; 1/3 premotoria. Una lesione porta a emiplegia controlaterale = paralisi flaccida. La corteccia premotoria ha efferenze con zona intermedia del midollo dove si trovano interneuroni  controllo movimento tramite interneuroni, comunicazione indiretta, connessi poi con motoneuroni. La corteccia motoria ha efferenze con nuclei motori e zona intermedia, quindi motoneuroni (per movimenti discreti come movimento dito) e interneuroni (prevalenza indiretta, movimento a scatto, non armonioso). La corteccia somatosensoiale ha efferenze con corno dorsale  no uscita motoria ma controllo (neuroni sensoriali). - cellule octopus: proiettano a regione periolivare; in evidenza picchi transitori e periodicità suoni. Il nucleo cocleare dorsale è organizzato a strati: in quello profondo arrivano le fibre del nervo cocleare  organizzazione tonotopica. Il sistema uditivo si articola in 3 vie efferenti, di cui una complessiva: 1. nuclei cocleari danno efferenza ai nuclei dell’oliva superiore (ponte), dove avviene incrocio dei fasci che portano informazioni; 2. si collegano con collicolo inferiore, composto da strati (i primi 4 ricevono afferenze uditive e somatosensoriali) e lemnisco laterale; 3. corpo genicolato mediale; 4. corteccia acustica (lobo temporale, 41 e 42 di Brodman): organizzazione in base alle frequenze, importante per riferimento con linguaggio perché area di Wernicke dietro area acustica. Le altre 2 vie sono: - nuclei olivari superiori  1^ stazione dove si ha interazione biaurale (ricevono afferenze con ritardi differenti)  proietta a collicolo inferiore; - collicolo inferiore, nuclei olivari + nucleo ventrale del lemnisco laterale. La via anteriore proietta a corteccia prefrontale ventrale (identificazione stimolo); la via posteriore alla dorsale (localizzazione spaziale del suono). IL SISTEMA VISIVO. La sensazione è la detezione di energia fisica proveniente dagli oggetti da parte dei nostri recettori sensoriali, come i fotorecettori della retina. I cambiamenti nell’ambiente determinano cambiamenti nel cervello. La percezione è il riconoscimento e l’interpretazione degli stimoli registrati dai nostri sensi. I cambiamenti nel cervello determinano un’esperienza nel mondo reale. Nella percezione visiva ciò che si elabora è la luce, una piccola porzione dello spettro elettromagnetico visibile all’occhio umano (Teoria Corpuscolare, Newton). La luce è composta da onde elettromagnetiche ma è una radiazione che contiene anche energia di forma quantale (1 quanto = 1 fotone). Ciò che normalmente si vede non sono gli oggetti ma le bande di frequenza della luce che gli oggetti riflettono e che il sistema percettivo è in grado di rilevare e rielaborare. I principi fondamentali della formazione dell’immagine seguono le regole dell’ottica geometrica di Keplero: - riflessione: la luce viaggia in forma di raggi seguendo una traiettoria rettilinea. Su una superficie incidete la luce si riflette nello stesso piano: il raggio riflesso forma con la perpendicolare al punto di incidenza un angolo con stessa ampiezza e verso opposto di quello formato dal raggio incidente. - assorbimento e rifrazione: se la superficie assorbe la luce, apparirà nera; se la superficie riflette la luce, apparirà bianca. Il sole illumina un oggetto, la luce viene rifratta dalla superficie (acqua) e l’angolo cambia perciò l’immagine viene percepita in una posizione diversa dalla reale legge di Snell. Un raggio di luce che entra in un mezzo più denso (acqua>aria) viene deflesso verso una linea perpendicolare alla superficie del mezzo stesso nel punto di incidenza. Le lenti sfruttano i principi dell’ottica per modificare la traiettoria della luce prima che raggiunga l’occhio, correggendo i difetti del sistema dell’occhio. I principi di base che regolano le lenti sono: a. deflessione o potere di rifrazione di una lente viene espresso in unità diottriche la diottria è il reciproco in metri della lunghezza focale della lente. Le lenti possono essere convergenti, se convogliano la luce dietro il punto focale della luce stessa (convesse); o divergenti, se divergono i raggi della luce posteriormente alla lente rispetto al punto focale (miopia) (concave); b. l’occhio è un sistema di lenti: cornea (1° lente), iride (diaframma che fa passare la luce), cristallino (2° lente), retina (pellicola), occhio (macchina fotografica). ANATOMIA DELL’OCCHIO. Cristallino posto dietro l’iride, sostenuto da legamenti sospensori uniti ai muscoli ciliari connessi alla sclera. Capacità di accomodamento (modifica curvatura). I difetti portano a miopia, ipermetropia o astigmatismo. La pupilla è l’apertura che permette alla luce di entrare nell’occhio, mentre l’iride è un muscolo circolare che regola l’apertura a luce (ha epitelio pigmentato). Entrambe sono ricoperte da superficie esterna vitrea, la cornea, priva di vasi sanguigni, ma viene nutrita da un fluido sotto di essa (umor acqueo, ne è ripiena l’iride). Più esternamente è presenta la sclera, un rivestimento duro del globo oculare a sua volta controllato dai muscoli extraoculari. La parte posteriore dell’occhio è occupata dalla retina, il cui epitelio ha i fotorecettori, ovvero corpi e nuclei contenuti nello strato nucleare esterno. Le informazioni vengono poi trasmesse alle altre tappe tramite il nervo ottico, che ha assoni delle cellule gangliare della retina. Le immagini proiettate nella retine sono al contrario e l’ampiezza visiva e di 150° a causa del naso. La retina è formata da vari strati di cellule: - epitelio pigmentato: ricco di melanina per l’assorbimento di luce eccessiva che non viene assorbita dai fotorecettori, in modo che non venga riflessa all’interno dell’occhio; - strato di segmenti esterni dei fotorecettori: coni e bastoncelli, i quali posseggono segmento esterno per i dischi (nel segmento esterno ci sono ripiegature chiamate dischi, collegate al corpo cellulare tramite il ciglio) che ospitano fotopigmento, ovvero una molecola responsabile della conversione dell’E- luminosa in E- prima chimica e poi elettrica. Nei coni c’è però una minor quantità di superficie di membrana quindi meno fotopigmento quindi minor sensibilità alla luce. I coni hanno risoluzione temporale elevate, fino a 55 Hz mentre i bastoncelli 12 Hz. Sono specializzati per la visione diurna, per la loro acuità visiva elevata, ovvero la focalizzazione della luce sulla folea, la parte centrale della retina. Nei bastoncelli avviene il contrario: maggior quantità di superficie di membrana, quindi più fotopigmento, quindi maggior sensibilità alla luce. Specializzati per la visione notturna; - strato plessiforme esterno: contatti tra terminazioni dei fotorecettori e cellule bipolari che formano lo strato nucleare interno quando membrana del fotorecettore è depolarizzata c’è liberazione di glutammato che inibisce le bipolari; - strato plessiforme interno: contatti tra cellule bipolari e gangliari (uniche in grado di generare potenziali d’azione). La fototrasduzione è il processo attraverso il quale i fotorecettori della retina convertono l’assorbimento di onde elettromagnetiche in segnale nervoso. I fotorecettori contengono il fotopigmento, composto da una parte proteica, chiamata opsina, e da una parte non proteica, il retinale (11 cis retinale), dalla cui isomerizzazione per assorbimento di un fotone parte il processo Con lesione al genicolato completa si ha una perdita di un emicampo come per il tratto, mentre lesione gruppi di lamine (o 1-2 o 3-6) si ha perdita di movimento o colori. Il CGL invia le sue proiezioni alla corteccia occipitale tramite una radiazione ottica: arrivano a corteccia occipitale mesiale disposta attorno a scissura calcarina. Le proiezioni dalla parte superiore della retina terminano nel labbro superiore del solco (viceversa per la parte inferiore). La mappa retino topica non riproduce fedelmente le proporzioni tra le parti del campo visivo. Se lo stimolo visivo cade fuori dal campo visivo si può trovare in 2 zone: - binoculare: le proiezioni sono su emiretina nasale ipsilaterale, ovvero la parte della retina dell’occhio più vicina al naso dalla stessa parte dello stimolo, e su emiretina temporale controlaterale, ovvero la parte della retina più vicino a orecchio, dell’occhio opposto allo stimolo; - monoculare: proiezione solo di emiretina nasale ipsilaterale. Nel chiasmo ottico le fibre nasali si incrociano e continuano controlateralmente. Le temporali invece sono sempre ipsilaterali, poi si uniscono a formare il tratto ottico. L’afferenza controlaterale termina nel I, IV e VI strato del genicolato laterale. La superficie corticale dedicata alla fovea è molto maggiore di quella dedicata ai settori periferici: le zone retiniche corrispondenti ad una maggiore acuità visiva sono più rappresentate (area 17 di Broadman costituita da 6 strati). Dalle cellule P e M della retina partono due tipi di via: via parvocellulare e magnocellulare: La via magnocellulare termina nello strato 4Cα della corteccia visiva primaria, mentre la via parvocellulare nello strato 4Cβ. Fino alla corteccia le informazioni sono ancora separate (strato 4C), poi si uniscono nel V5. Quest’ultima via è una componente importante per le informazioni cromatiche date da neuroni tra le lamine del CGL, successivamente vanno a strutture negli strati II e III che si chiamao BLOB. Solo il 10-20% delle connessioni che arrivano al NGL sono di origine retinica, le altre (dal tronco alla corteccia) potrebbero avere la funzione di controllare il flusso di ritrasmissione delle informazioni dalla retina alla corteccia. Nella corteccia sono presenti cellule semplici, che hanno organizzazione centro-periferica con campo recettivo circolare e formano campi recettivi lineari zona centrale eccitatoria e periferica inibitoria. Hanno un’estrema sensibilità per orientamento, sono capaci di segnalare la presenza di un contrasto di luminosità che abbia orientamento ben definito all’interno del loro campo recettivo. Questi campi recettivi (un po’ più allungati) possono derivare da convergenza di molti campi recettivi circolari, se le connessioni presinaptiche provenienti dal NGL vengono fatte convergere su quelle semplici post-sinaptiche. Stimoli lineari = bordi delle figure, celulle semplici e complesse molto selettive. (si vede il triangolo di Kanizsa perché i neuroni elaborano gli elementi di contrasto, presenza di bordi). La cellula complessa integra le informazioni di più cellule semplici, portano informazioni indipendentemente dall’orientamento ma su movimento di uno stimoli. Le colonne d’orientamento contengono cellule semplici e complesse e sono nella corteccia visiva primaria. Hanno una loro identità anatomico e tutti i neuroni che contengono, condividono una diversa proprietà (modulo anatomo-funzionale). L’informazione cromatica viene analizzata parallelamente all’orientamento dai BLOB, agglomerati di cellule che hanno neuroni che rispondono a contrasti cromatici ma privi di orientamento specifico. La coppia di colori porta a l’emergenza di uno sull’altro (opponenza cromatica) e si ha all’interno di un oggetto oppure l’esaltazione di entrambi (contrasto cromatico) ai bordi dell’oggetto (nei BLOB di V1). Non si escludono a vicenda. Le ipercolonne costituiscono una porzione di corteccia visiva che contiene colonne di dominanza oculare (integrazione binoculare), colonne d’orientamento e blob. Le ipercollone coincidono con un pixel  più acuità visiva, utilizzo di più colonne. RIASSUNTO: retina CGL  V1  V2…..  corteccia infero temporale (ventrale) o corteccia parietale posteriore (dorsale). Ogni area (V1,V2…) elabora ulteriormente e integra il risultato dell’elaborazione di aree precedenti. Bordi  angoli e margini  forme  figure complesse.