Riassunto esame psicobiologia libro Pinel, Sintesi del corso di Psicobiologia

Scarica Riassunto esame psicobiologia libro Pinel e più Sintesi del corso in PDF di Psicobiologia solo su Docsity! Psicobiologia Cap 1: Psicobiologia come neuroscienza La psicobiologia studia la relazione tra mente e cervello e comportamento. La scienza a due obiettivi: 1. Descrivere i fenomeni particolari che hanno luogo nel mondo dell’esperienza; 2. Stabilire i principi generali di questi e prevederli. Una scienza può essere empirica dunque osserva la realtà, osserva il proprio oggetto con strumenti adatti. Obiettiva: non riusciamo sempre ad essere obiettivi, ma come possiamo farlo? • Carattere pubblico della ricerca: Dimostro sei fatti confermano la teoria di un collega sia con esperimenti stessi che con altri. Parliamo della cosiddetta operazione convergente. • Codifica le regole di conduzione della ricerca: sperimentazione laboratorio. Una teoria è tale se è da questa si possono trarre delle predizione empiriche falsificabili. Le neuroscienze comprendono diverse discipline correlate. La psicobiologia e la disciplina scientifica che studia la biologia del comportamento. Il termine mette in risalto l’approccio biologico allo studio della psicologia.la psicologia è lo studio scientifico del comportamento ossia lo studio scientifico di tutte le attività manifeste dell’organismo. Da dove nasce? La psicobiologia è diventata una delle principali discipline neuroscientifica e solo nel XX secolo. Hebb scrive nel 1949 “L’organizzazione del comportamento” dove confuta l’idea che i processi mentali siano troppo complessi per essere studiati, per avere le sue radici nella fisiologia e nella chimica del cervello. Inoltre, essa nasce nel novecento perché qui cominciano ad esserci degli strumenti adatti e poi perché nasce lo studio del linguaggio, vi sono i primi casi di afasia. Un altro motivo è perché la psicologia è sempre stata considerata una scienza minore, che si basava su teorie ingenue. Gli Psicobiologi Sono neuroscienziati che apportano al campo della ricerca le loro conoscenze sul comportamento e sui metodi della ricerca comportamentale. La psicobiologia una disciplina integrata. Gli psicobiologi traggono le conoscenze da altre discipline neuroscientifiche e le applicano allo studio del comportamento. • Neuroanatomia: studia la struttura del sistema nervoso. • Neurochimica: studia le basi chimiche dell’attività nervosa • Neuroendocrinologia studia le interazioni tra sistema nervoso il sistema endocrino • Neuropatologia studi e disturbi del sistema nervoso • Neurofarmacologia studia gli effetti dei farmaci sull’attività nervosa • Neurofisiologia studia le funzioni e le attività del sistema nervoso. La psicobiologia e basta e diversificata. La ricerca Psicobiologica può coinvolgere i soggetti umani o non umani. Sia l’uomo sia gli animali sono oggetto della ricerca Psico biologica.tra i soggetti non umani, il topo è errato sono le specie più comunemente utilizzate. L’uomo presenta diversi vantaggi rispetto agli altri animali: è in grado di eseguire le istruzioni di riferire le proprie esperienze soggettive. Il vantaggio maggiore nell’utilizzo di soggetti umani è il fatto che essi posseggono un cervello umano. Il cervello dell’uomo differisce da quello degli altri animali soprattutto per le dimensioni complessive infatti le differenze tra il cervello umano e quelle di altre specie sono più di natura quantitativa che qualitativa. Gli individui non umani presentano tre vantaggi: 1. La maggiore semplicità del cervello del comportamento dei soggetti non umani rispetto ai soggetti umani 2. Il secondo vantaggio è rappresentato dall’approccio comparativo (ossia lo studio dei processi biologici attraverso il confronto di diverse specie che permette spesso di ricavare informazioni.) 3. Il fatto che sugli animali da laboratorio è possibile condurre ricerche, che per ragioni etiche non sono fattibile su esseri umani. La maggior parte degli psicobiologi dimostra notevole attenzione nei confronti dei soggetti studiati infatti tutta la ricerca Psico biologica e regolata da comitati indipendenti sulla base di rigorose linee guida etiche. La ricerca Psico biologica coinvolge sia studi sperimentali e non sperimentali.la sperimentazione il metodo impiegato dagli scienziati per studiare la relazione di causa ed effetto ed è il metodo che ha consentito di raggiungere le conoscenze che rappresentano la base del nostro stile moderno di vita. Per condurre una sperimentazione su soggetti viventi, lo sperimentatore concepisce dapprima due o più condizioni nelle quali saranno analizzati soggetti. In genere, si analizzano diversi gruppi di soggetti per ciascuna condizione, disegno tra i soggetti, anche se a volte è possibile analizzare uno stesso gruppo di soggetti nelle diverse condizioni, disegno entro i soggetti. Questa differenza tra le condizioni di studio viene chiamata variabile indipendente. La variabile misurata dallo sperimentatore per valutare l’effetto della variabile indipendente e la variabile dipendente. Perché è così importante che non ci siano altre differenze tra le condizioni di studio, a parte la variabile indipendente? Il motivo è che, quando è presente più di una differenza in grado di influenzare la variabile dipendente, è difficile determinare se sia stata la variabile indipendente o la differenza non intenzionale, chiamata variabile confondente. Studi quasi-sperimentali I psicobiologi conducono a volte studi quasi sperimentali, ossia lo studio di gruppi di individui esposti alle condizioni di interesse nel mondo reale anche per motivi etici. Casi di studio poco usati per la loro generalizzabilità. Ricerca pura e ricerca applicata La ricerca Psico biologica può essere pura o applicata. • Pura: È motivata dalla curiosità del ricercatore. • Applicata È intesa da portare alcuni benefici diretti al genere umano. Molti scienziati ritengono che la ricerca pura si dimostrerà di maggior beneficio pratico rispetto la ricerca applicata. La comprensione di un principio fondamentale porta facilmente alla sua applicazione pratica e non è necessario che la ricerca sia completamente pura o completamente applicata, molti progetti hanno una ricerca traslazionale , ossia la ricerca che traslare le scoperte della ricerca pura in applicazioni utili per il genere umano. Una differenza importante tra queste e il fatto che la ricerca pura è più suscettibile ai capricci della normativa legislativa dal momento che i politici e la popolazione che vota hanno difficoltà a comprendere perché si debbano finanziare ricerche prive di un immediato beneficio pratico. Cap 3 psicobiologia Anatomia del sistema nervoso Il sistema nervoso dei vertebrati comprende due divisioni: il sistema nervoso centrale e il sistema nervoso periferico. Il sistema nervoso centrale, SNC, e la divisione del sistema nervoso situata all’interno della cavità cranica e della colonna vertebrale, mentre il sistema nervoso periferico, SNP, e la divisione situata al di fuori della cavità cranica e della colonna vertebrale. Il sistema nervoso centrale è composto dall’encefalo e midollo spinale. L’encefalo è la parte del sistema nervoso centrale situata nella cavità cranica; il midollo spinale è la parte situata nella colonna vertebrale. Il sistema nervoso periferico composto da due divisioni: il sistema nervoso somatico (SNS) che è la parte del sistema nervoso periferico che interagisce con l’ambiente esterno ed è costituito da nervi afferenti, che trasportano al sistema nervoso centrale i segnali sensoriali provenienti dalla cute, e dai nervi efferenti che trasportano i segnali motori dal sistema nervoso centrale ai muscoli scheletrici. Il sistema nervoso autonomo, SNA, è la parte del sistema nervoso periferico preposta alla regolazione dell’ambiente interno dell’organismo. È costituito da nervi afferenti che trasportano segnali sensoriali dagli organi interni al sistema nervoso centrale e da nervi efferenti che trasportano segnali motori dal sistema nervoso centrale agli organi interni. Il sistema nervoso autonomo presenta due tipi di nervi efferenti: i nervi simpatici e parasimpatici. I nervi simpatici sono nervi motori autonomi che originano nel sistema nervoso centrale a livello delle regioni lombare e toracica del midollo spinale. I nervi parasimpatici sono nervi motori autonomi che originano dall’encefalo e dalla regione sacrale del midollo spinale.tutti i nervi simpatici e parasimpatici sono vie nervose a due tappe: i neuroni simpatici e parasimpatici che originano dal sistema nervoso centrale rendono conto della prima tappa del percorso, terminando a livello di altri neuroni, neuroni di secondo ordine, con i quali contraggono sinapsi. Allora volta i neuroni di secondo ordine completano la seconda tappa del percorso, terminando a livello degli organi Target.Il sistema simpatico e parasimpatico differiscono tra loro per il fatto che i neuroni simpatici che originano dal sistema nervoso centrale contraggono sinapsi con neuroni di secondo ordine posti a grande distanza dagli organi Target, mentre i neuroni para simpatici che originano dal sistema nervoso centrale formano sinapsi con neuroni di secondo ordine dotati di prolungamento molto breve situati in stretta vicinanza degli organi Target. 1. I nervi simpatici stimolano organizzano in mobilizzano risorse energetiche, mentre i nervi para simpatici agiscono al fine di conservare l’energia ma non tutti per esempio lo stomaco con la secrezione 2. Ogni organo Target riceve segnali simpatici e para simpatici tra loro opposti e la sua attività e pertanto controllata dal livello di attività simpatica e parasimpatica. 3. Le modificazioni indotte dal sistema simpatico sono indicative di uno stato di eccitazione psicologica (arousal), mentre le modificazioni indotte dal parasimpatico sono indicative di rilassamento psicologico. La maggior parte dei nervi del sistema nervoso periferico origina dal midollo spinale tranne per i 12 paia di nervi cranici, che originano dall’encefalo. Questi nervi sono numerati in maniera antero- posteriore. I nervi cranici comprendono nervi puramente sensoriali come il nervo olfattivo (I) e il nervo ottico(II), anche se la maggior parte di essi contiene sia fibre sensoriali sia fibre motorie. I nervi cranici più lunghi sono i nervi vaghi, X paio, che contengono fibre motorie e sensoriali dirette e provenienti dai visceri. Le fibre motorie autonomi dei nervi cranici sono parasimpatiche. I neurologi ricorrono alla valutazione delle funzioni dei nervi cranici come base per la diagnosi. Un’alterazione delle funzioni di un particolare nervo cranico fornisce eccellenti indizi circa la sede e l’estensione dei tumori cerebrali, non che gli altri processi patologici cerebrali. MENINGI: L’encefalo e il midollo spinale sono gli organi più protetti del corpo. Sono racchiusi all’interno di cavità ossee e rivestiti da tre membrane protettive, le meningi. La meninge più esterna è una membrana resistente chiamata dura madre. Sotto la dura madre si trova la fine membrana aracnoidea. Al di sotto dell’aracnoide c’è lo spazio subaracnoideo che contiene numerosi vasi sanguigni di grosso calibro il liquido cerebrospinale. Infine, si trova la meninge più interna, la delicata pia madre, che aderisce alla superficie del sistema nervoso centrale. VENTRICOLO E LIQUOR La protezione del sistema nervoso centrale è assicurata anche dal liquido cerebrospinale LCS , che riempie lo spazio subaracnoideo, il canale centrale del midollo spinale e ventricoli cerebrali dell’encefalo. Il canale centrale è un piccolo canale che decorre per l’intera lunghezza del midollo spinale; i ventricoli cerebrali sono quattro ampie camere interne dell’encefalo, rappresentati dai due ventricoli laterali, dal terzo ventricolo e dal quarto ventricolo. Il liquidò cerebrospinale svolge funzioni di sostegno di ammortizzazione degli urti al cervello. Secondo l’idea tradizionale, il liquido cerebrospinale è prodotto dai plessi corioidei (una rete di capillari, o piccoli vasi sanguigni, che protrudono dalla pia madre nei ventricoli) E il suo eccesso viene riassorbito dallo spazio subaracnoideo in ampi spazi ripieni di sangue, chiamati seni durali, che decorrono nello spessore della dura madre e si aprono nelle grosse vene giugulari del collo. Il flusso del liquido cerebrospinale viene bloccato da un tumore situato nelle vicinanze di uno degli stretti canali che collegano tra loro i ventricoli, l’acquedotto cerebrale che collega il terzo il quarto ventricolo. Il conseguente accumulo di liquido nei ventricoli porta un ampliamento di questa cavità causando una condizione chiamata idrocefalo. Il trattamento dell’idrocefalo prevede il drenaggio dell’eccesso di liquidi dai ventricoli e quando possibile la rimozione dell’ostruzione. Il cervello è un organo elettrochimico modulato la cui funzione può venire gravemente alterata dall’introduzione di determinati composti chimici. Fortunatamente, esiste un meccanismo che impedisce il passaggio di molte sostanze tossiche dal sangue al cervello: si tratta della barriera emato-encefalica. Questa barriera deriva dalla particolare struttura dei vasi sanguigni cerebrali. A livello encefalico le cellule dei vasi sanguigni sono impacchettate, formando così una barriera al passaggio di molte molecole, in particolare proteine e altre molecole di grandi dimensioni. La barriera ematoencefalica non ostacola il passaggio di tutte le grosse molecole. Alcune molecole di grandi dimensioni la cui presenza è critica per un normale funzionamento del cervello, come il glucosio, vengono trasportate attraverso le pareti dei vasi cerebrali. In alcune zone dell’encefalo le pareti dei vasi sanguigni lasciano passare alcune grandi molecole senza ostacoli. Molti disturbi del sistema nervoso centrale sono associati a una compromissione della barriera ematoencefalica. Cellule sistema nervoso I neuroni e cellule gliali. I neuroni sono cellule specializzate per la ricezione, la conduzione e la trasmissione di segnali elettrochimici. La membrana cellulare dei neuroni è composta da un doppio strato lipidico, ossia da due strati di molecole lipidiche. Immerse nel doppio strato lipidico si trovano molecole proteiche, che rappresentano la base strutturale di molte proprietà funzionali della membrana cellulare. Alcune proteine di membrana sono proteine canale, attraverso cui possono passare determinate molecole; altri sono proteine di segnalazione che trasferiscono un segnale all’interno del neurone in seguito al loro legame con particolari molecole sul versante esterno della membrana. sezione eseguita perpendicolarmente rispetto a qualsiasi struttura stretta e lunga, come il midollo spinale o un nervo, viene chiamata sezione trasversale. In sezione trasversale, risulta evidente che il midollo spinale comprende diverse aree: una zona centrale di sostanza grigia, a forma di H, è una zona periferica di sostanza bianca. La sostanza grigia è costituita da corpi cellulari da interneuroni non mielinizzati, mentre la sostanza bianca è costituita da assoni mielinizzati. I due rami dorsali della sostanza grigia del midollo spinale vengono chiamati corni dorsali, mentre i due rami ventrali vengono chiamati corni ventrali. Dal midollo spinale emergono 31 paia di nervi spinali. La radice dorsale e la radice ventrale. Tutti gli assoni contenuti nella radice dorsale, somatici o autonomi, sono i prolungamenti sensoriali (afferenti ) di neuroni unipolari i cui corpi cellulari sono raggruppati subito esternamente al midollo spinale, dove formano il ganglio della radice dorsale. Al contrario, gli assoni contenuti nella radice ventrale appartengono a neuroni motori (efferenti) multipolari i cui corpi cellulari si trovano nel corno ventrale. Quelli appartenenti al sistema nervoso somatico proiettano i muscoli scheletrici; quelli che invece fanno parte del sistema nervoso autonomo proiettano i gangli, a livello dei quali contraggono sinapsi con altri neuroni che a loro volta proiettano agli organi interni. Ll’encefalo è costituito da cinque divisioni. Il primo abbozzo dell’encefalo è rappresentato da tre rigonfiamenti presenti a livello dell’estremità anteriore di questo tubo neurale. Questi tre rigonfiamenti daranno origine al prosencefalo, il mesencefalo e il romboencefalo dell’adulto. Prima della nascita, tre rigonfiamenti iniziali del tubo neurale diventano cinque, in quanto il prosencefalo e il romboencefalo si dividono entrambi in due rigonfiamenti distinti. Procedendo in direzione antero-posteriore, cinque rigonfiamenti che compongono l’encefalo alla nascita sono: • Telencefalo • Diencefalo • Mesencefalo • Metencefalo • Mielencefalo (Encephalon significa dentro alla testa) Il telencefalo, composto dagli emisferi cerebrali di destra e sinistra, subisce il maggiore accrescimento durante lo sviluppo. Le altre quattro divisioni nel complesso formano il tronco encefalico, sia il tronco su cui si adagiano gli emisferi cerebrali. Il mielencefalo viene spesso chiamato anche midollo allungato. Il mielencefalo O midollo allungato, la divisione più posteriore dell’encefalo, sia composto da tratti nervosi che trasportano i segnali tra il resto della cefalo il corpo. Una componente di questo è la formazione reticolare. La formazione reticolare è una rete complessa composta da circa 100 minuscoli nuclei che occupa la parte centrale del tronco- encefalico. La formazione reticolare viene indicata con il nome di sistema reticolare attivante, in quanto alcune sue parti sembrano svolgere un ruolo nell’arousal. I nuclei sono coinvolti anche nell’attenzione e nel movimento per questo viene chiamato sistema. Queste strutture creano una protuberanza, il ponte, sulla superficie ventrale del tronco-encefalico.il ponte è una delle principali divisioni del mesencefalo; l’altra è il cervelletto. Il cervelletto e la voluminosa struttura di rispetto con voluto presente sulla superficie dorsale del tronco encefalico. È un'importante struttura sensoriale motoria un danno al cervelletto determina l’abolizione della capacità di controllo con precisione i movimenti inoltre le funzioni del cervelletto non sono limitate al controllo sensoriale e motorio. Il mesencefalo presenta due divisioni: il tetto e il segmento. Il tetto corrisponde alla superficie dorsale del mesencefalo e nei mammiferi è composto da due paia di tubercoli chiamati collicoli. I tubercoli posteriori, chiamati collicoli inferiori, svolgono funzioni uditive.i tubercoli anteriori, chiamati collicoli superiori, hanno funzione visivo motoria. Il tegmento è la divisione del mesencefalo situata ventralmente al tetto. Oltre ad accogliere una parte della formazione reticolare contiene tre strutture colorate: il grigio periacquedittale , la sostanza nera e il nucleoross . Il grigio e la sostanza grigia situata nell’acquedotto cerebrale, ossia il dotto che connette il terzo il quarto ventricolo; è di particolare interesse a causa del suo ruolo nella mediazione degli effetti analgesici.la sostanza nel nucleo rosso sono componenti importanti nel sistema sensomotorio. Il diencefalo è costituito da due strutture: il talamo l’ipotalamo. Il talamo e la voluminosa struttura bilobata che sormonta il tronco-encefalico. I due lobi sono disposti a ciascun lato del terzo ventricolo e sono uniti tra loro dalla massa intermedia che decorre attraverso il ventricolo. Il talamo è composto da molte paia di nuclei diversi. I nuclei talamici di cui si conosce meglio la funzione sono i nuclei di relais sensoriale, nuclei che ricevono segnali da recettori sensoriali, li elaborano e poi li trasmettono all’aria appropriata della corteccia sensoriale. Ad esempio, i nuclei genicolati laterali, i nuclei genicolati mediali e i nuclei ventrali posteriori sono importanti stazioni di relais nel sistema visivo uditivo e somatosensoriale. L’ipotalamo è situato subito al di sotto della porzione anteriore del talamo. È importante nella regolazione di diversi comportamenti motivati ed esercita i suoi effetti in parte regolando il rilascio di ormoni da parte dell’ipofisi, o ghiandola pituitaria, che prende dall’ipotalamo sulla superficie ventrale dell’encefalo. Il termine ghiandola pituitaria significa ghiandola del muco nasale. Oltre all’ipofisi, la superficie inferiore dell’ipotalamo sono visibili altri due strutture: il chiasma ottico che il punto in cui nervi ottici provenienti da ciascun occhio convergono e la forma X deriva dal fatto che alcuni assoni del nervo ottico vanno incontro a decussazione ossia incrociano la linea mediana passando sul lato opposto dell’encefalo. Le fibre che subiscono la decussazione vengono chiamate controlaterali, mentre quelle che non vanno incontro a decussazione vengono dette ipsilaterali. I corpi mammillari gli altri nuclei dell’ipotalamo sono un paio di nuclei sferici posti subito dietro l’ipofisi. Il telencefalo, la divisione più voluminosa dell’encefalo umano dà avvio ai movimenti volontari, interpreta gli imput sensoriali e media processi cognitivi complessi come l’apprendimento, il linguaggio e la risoluzione dei problemi. Emisferi cerebrali sono rivestiti da uno strato di corteccia cerebrale costituito da piccoli neuroni non mielinizzati è di colore grigio viene spesso chiamata sostanza o materia grigia. Per contro, lo strato situato sotto la corteccia è costituito da grossi assoni mielinizzati di colore bianco perciò sostanza bianca. La corteccia cerebrale a un aspetto convoluto. Le circonvoluzioni hanno la funzione di aumentare la superficie della corteccia cerebrale senza un contemporaneo aumento del volume complessivo dell’encefalo. Nella corteccia convoluta gli ampi solchi tra le circonvoluzioni vengono chiamati scissure e quelli piccoli solchi. Le creste delimitate dalle fessure si chiamano giri. La più grande tra le scissure è quella longitudinale. Gli emisferi cerebrali sono tra loro connessi da alcuni tratti che attraversano la scissura longitudinale; questi tratti interemisferiche ci sono chiamati commessure cerebrali. La più grande di queste è il corpo calloso che ha una forma a C. Sulla superficie laterale di ogni emisfero vi sono la scissura centrale la scissura laterale. Queste scissure dividono ogni emisfero in quattro lobi: lobo frontale, parietale, temporale occipitale. Tra i giri più voluminosi vi sono il giro precentrale, il giro postecentrale e il giro temporale superiore, rispettivamente nei lobi frontale, parietale e temporale. La funzione principale dei lobi occipitali è quella di analizzare i segnali visivi. La corteccia occipitale le ampie aree di corteccia adiacenti svolgono questo ruolo. In ogni lobo parietale si distinguono due grandi aree funzionali: il giro poste centrale analizza le sensazioni provenienti dal corpo, mentre le restanti aree della corteccia nelle parti posteriori dei lobi parietali svolgono un ruolo nella percezione della posizione degli oggetti. La corteccia di ogni lobo temporale presenta tre aree funzionali generali: il giro temporale superiore coinvolto nell’udito nel linguaggio, la corteccia temporale inferiore identifica complessi pattern visivi e la porzione mediale della corteccia temporale è importante per la memoria.ogni lobo frontale a due aree funzionali: il giro precentrale e la corteccia frontale adiacente hanno una funzione motoria, mentre la corteccia frontale situata anteriormente alla corteccia motoria svolge funzioni cognitive complesse come la pianificazione di risposte. Circa il 90% della corteccia dell’uomo è costituita dalla neocorteccia. Molti neuroni corticali appartengono a una di due categorie: cellule piramidale e cellule stellate. • Le cellule piramidali sono grandi neuroni multipolari dotati di un corpo a forma di piramide, un grosso dendriti chiamato dendriti apicale che si estende dall’apice della piramide verso la superficie corticale da un assone molto lungo. • Le cellule stellate sono piccoli interneuroni con il corpo a forma di stella. Risulta evidente che sei strati della neocorteccia differiscono l’uno dall’altro in termini di dimensioni e densità dei corpi cellulari. In terzo luogo risulta evidente che molti lunghi assoni e dendriti decorrono verticalmente attraverso la neocorteccia. Questo flusso verticale di informazioni è alla base dell’organizzazione colonnare della neocorteccia: i neuroni appartenenti a una data colonna verticale della neocorteccia formano spesso un mini circuito che svolge una funzione singola. L’ippocampo È un’aria importante della corteccia cerebrale non costituito da neocorteccia ed è situato in corrispondenza del margine mediale della corteccia cerebrale dove si ripiega su se stesso nel lobo temporale mediale.è importante per alcuni tipi di memoria in particolar modo nella memoria dei luoghi. Ha un ripiegamento che ricorda quella di un cavalluccio marino. Anche se la maggior parte della porzione Sab corticale del telencefalo è costituita da assoni che proiettano dal verso la neocorteccia, sono presenti anche alcuni grandi gruppi di nuclei subcorticali. Alcuni di essi sono considerati parte del sistema limbico del sistema di nuclei della base. Il sistema limbico è un circuito di strutture situate sulla linea mediana, che circonda ad anello il talamo (limbus significa contorno). È coinvolto nella regolazione dei comportamenti motivati, tra i quattro cardini della motivazione: fuga, lotta, alimentazione sessualità. Il sistema limbico comprende l’amigdala, il fornice, la corteccia del cingolo il setto pellucido e anche i corpi mammillari. L’amigdala , Il nucleo a forma di mandorla situata nel lobo temporale anteriore. La corteccia del cingolo è l’ampia striscia di corteccia della circonvoluzione del cingolo che decorre sulla superficie mediale degli emisferi cerebrali subito superiormente al corpo calloso essa circonda il talamo dorsale. Anche il fornice circonda il talamo dorsale. Il setto pellucido è un nucleo situato sulla linea mediana a livello dell’estremità anteriore della corteccia del cingolo. Diversi tratti connettono il setto pellucido e i corpi mammillari con l’amigdala e l’ippocampo, completando in questo modo l’anello limbico. L’ippocampo svolge un ruolo in alcune forme di memoria l’ipotalamo è coinvolto nel controllo di vari comportamenti motivati mentre l’amigdala svolge un ruolo importante nelle funzioni delle emozioni in particolare nella paura. I nuclei alla base Se la somma delle depolarizzazioni e delle iperpolarizzazioni che raggiungo il segmento iniziale dell’assone in un dato momento è sufficiente a depolarizzare la membrana fino ad un livello critico chiamato soglia di eccitazione che è pari a -65 mV, si genera un potenziale d’azione. Il potenziale d’attivazione è un’inversione drastica ma temporanea del potenziale della membrana che nell’arco di un millisecondo passa da -70 a circa +50 mV, essi sono risposte “tutto o nulla”, infatti non sono graduate quindi la loro ampiezza non è in alcun modo correlata all’intensità dello stimolo che li ha prodotti. Il potenziale d'azione può avere morfologia diversa potendo avere una durata maggiore, un’ampiezza minore o essere costituito da motivi spike, ovvero punte. In ogni neurone i potenziali postsinaptici eccitatori e inibitori che raggiungo l’assone vengono sommati tra loro, in funzione di tale somma, il neurone si attiva o rimane inattivo; tale processo è chiamato integrazione. I neuroni integrano i segnali in entrata in 2 modi: nello spazio e nel tempo. • La sommazione spaziale può avvenire in 3 modi: sommando 2 PPSE o 2 PPSI aumentando l'ampiezza, o sommando PPSE e PPSI in modo che si annullino reciprocamente. • Sommazione temporale Dove potenziali postsinaptici prodotti in rapida successione al livello della stessa sinapsi si somma tra loro per formare un segnale di maggiore ampiezza. Ciò avviene poiché i potenziali postsinaptici hanno spesso una durata superiore rispetto agli stimoli stessi, pertanto se è una particolare sinapsi attivata da uno stimolo viene esposta ad un altro stimolo prima che il potenziale postsinaptico iniziale si estingua completamente, l’effetto del secondo stimolo si sovrapporrà al potenziale postsinaptico preesistente prodotto dal primo stimolo. Ogni neurone integra continuamente segnali sia nel tempo sia nello spazio ed è continuamente bombardato da stimoli provenienti dalle migliaia di sinapsi che ricoprono i suoi dendriti e il suo corpo cellulare. La stimolazione di un neurone determina una graduale riduzione della polarizzazione della membrana fino alla soglia di eccitazione, a cui fa seguito l’attivazione del neurone. Conduzione dei potenziali d’azione I potenziali d’azione vengono prodotti e condotti lungo l’assone attraverso l’azione dei canali ionici voltaggio-dipendenti, ossia canali ionici che si aprono e si chiudono risposta una variazione del potenziale di membrana. La situazione di equilibrio nel potenziale di riposo cambia improvvisamente quando il potenziale di membrana dell’assone viene depolarizzato da un PPSE fino a raggiungere la soglia di eccitazione. In tal caso si aprono i canali del sodio voltaggio-dipendenti presenti nella membrana dell'assone consentendo il rapido ingresso di ioni Na+ nella cellula che porta repentinamente il potenziale di membrana dal valore di -70mV a circa +50mV. Questa rapida variazione di potenziale di membrana associata l’influsso di ioni Na+ induce in seguito all’apertura dei canali del potassio voltaggio- dipendenti, permettendo la fuoriuscita di ioni K+ situati in prossimità della membrana. Dopo circa un millisecondo i canali del sodio si chiudono segnando alla fine della fase di ascesa del potenziale d’azione e l’inizio della ripolarizzazione guidata al continuo efflusso di ioni K+. Al termine della ripolarizzazione i canali del potassio si chiudono gradualmente e a causa di questa chiusura graduale si verifica la fuori uscita di un numero eccessivo di ioni K+ dal neurone, che rimane iperpolarizzato per un breve periodo di tempo. E’ presente un breve periodo di circa 1-2 ms dopo l’inizio di un PA durante il quale non è possibile innescarne un secondo, questo periodo è definito periodo refrattario assoluto. Il periodo refrattario assoluto è seguito dal periodo refrattario relativo ovvero il periodo durante il quale è possibile far scaricare nuovamente il neurone ma solo applicando uno stimolo più intenso del normale. Alla fine del periodo refrattario relativo, l’intensità dello stimolo necessaria per attivare il neurone ritorna al valore di base. Il periodo refrattario responsabile 2 caratteristiche: 1. unidirezionalità con cui viaggiano normalmente i potenziali d’azione lungo l’assone poiché “disattivandosi” momentaneamente non permette al potenziale d’azione di invertire la propria direzione di propagazione 2. tiene conto della relazione esistente tra la frequenza di scarica dei neuroni e l’intensità della stimolazione: se neurone è soggetto un altro livello di stimolazione continua, esso continua ad attivarsi al termine di ogni periodo refrattario relativo La conduzione dei potenziali d’azione lungo un assone è non decrementale ovvero l’ampiezza del potenziale d’azione non si riduce via via esso viaggia lungo la membrana dell’assone; inoltre i potenziali d’azione vengono condotti più lentamente rispetto ai potenziali postsinaptici. Il potenziale d’azione viaggia passivamente lungo la membrana dell’assone raggiungendo gli adiacenti canali del sodio voltaggio-dipendenti che si trovano ancora allo stato chiuso, l’arrivo del segnale elettrico determina l’apertura di questi canali consentendo agli ioni Na+ di entrare rapidamente nel neurone e generale un potenziale d’azione completo in questa parte della membrana. Il segnale viene quindi condotto passivamente ai canali del sodio successivi al livello del quali viene innescato un altro potenziale d’azione. Questi eventi si ripetono continuamente fino alla generazione di un potenziale d’azione completo a livello dei bottoni terminali. Poiché la membrana dell’assone è provvista di un numero estremamente elevato dei canali ionici e poiché tali canali sono tra loro in stretta vicinanza comunemente la conduzione del potenziale d’azione viene considerata come una singola onda d’eccitazione che si propaga attivamente una velocità costante. Abbiamo 3 tipi di conduzione principali: 1. conduzione antidromica Quando si genera un potenziale d’azione dall’estremità terminale dell’assone, che viaggia lungo l’assone in direzione centripeta, ovvero verso il corpo cellulare 2. conduzione ortodromica Quando la conduzione assonica avviene nella direzione naturale, ossia dal corpo cellulare ai bottoni terminali 3. conduzione saltatoria è la trasmissione dei potenziali d’azione negli assoni mielinizzati. Gli assoni mielinizzati sono assoni isolati dal liquido extracellulare da parte di segmenti composti da materiale lipidico chiamato mielina. In questi assoni, gli ioni posso attraversare la membrana dell’assone solo a livello dei nodi di Ranvier, ossia le interruzioni presenti tra segmenti mielinici adiacenti. Negli assoni mielinizzati i canali del sodio sono concentrati in corrispondenza di questi nodi. Quando un PA si genera sulla membrana di un assone mielinizzato, il segnale è trasmesso passivamente, cioè in modo istantaneo e decrementale, lungo il primo segmento di mielina fino al successivo nodo di Ranvier. Anche se quando raggiunge il nodo il segnale è alquanto attenuato, esso ha sufficiente intensità per aprire i canali ionici per il sodio del nodo e generare un PA. Questo PA viene poi trasmesso passivamente lungo l’assone al nodo di Ranvier successivo dove si scatena un altro PA e così via. La mielinizzazione aumenta la velocità di conduzione assonale. Infatti, poiché la trasmissione lungo i segmenti è istantanea ne risulta che il segnale “salta” rapidamente lungo l’assone rapidamente da un nodo all’altro. La velocità di conduzione di un assone dipende da 2 fattori: essa è più rapida negli assoni di grosso diametro ed è più rapida negli assoni mielinizzati. La conduzione negli interneuroni, ovvero i neuroni privi di assoni, è tipicamente passiva e decrementale. Quanto è stato detto si basa sostanzialmente sul modello di Hodgking-Huxley proposta all’inizio degli anni ’50. Tale modello ha segnato uno dei principali progressi della comprensione della conduzione nervosa, ma è stato basato sullo studio dei motoneuroni di calamaro di conseguenza i risultati di questo studio devono essere applicata al cervello con estrema cautela. Trasmissione sinaptica. Il trasferimento dell’informazione tra due neuroni ha luogo nella sinapsi. In genere, la sinapsi riguarda la zona terminale di un assone del neurone che sta trasmettendo l’informazione e un dendrite (in questo caso abbiamo sinapsi asso-dendritiche, che terminano in spine dendritiche) o il corpo cellulare (in questo caso son sinapsi asso-somatiche, ovvero legate al soma) del neurone che riceve l’informazione. Possiamo avere molti altri tipi di sinapsi: un esempio sono le sinapsi dendro-dendritiche interessanti per il fatto che a livello di queste sinapsi la trasmissione può avvenire in 2 sensi; oppure le sinapsi asso-assoniche in quanto sono in grado di mediare i fenomeni di facilitazione e inibizione presinaptica. A livello delle sinapsi, in corrispondenza di siti specializzati dei bottoni terminali, le molecole dei neurotrasmettitori vengono rilasciate nella fessura sinaptica, dove introducono la produzione di PPSE o PPSI in altri neuroni legandosi a particolari recettori presenti sulla loro membrana postsinaptica. Le sinapsi in oltre possono essere: • dirette ovvero sinapsi a livello delle quali i siti di rilascio e di ricezione del neurotrasmettitore sono in stretta prossimità • non dirette sono sinapsi il cui sito di rilascio dei neurotrasmettitori è situato una certa distanza dal sito di ricezione. In questo tipo di sinapsi i neurotrasmettitori vengono rilasciati da una serie di varicosità, ovvero protuberanze o rigonfiamenti, situate lungo l’assone e le sue diramazioni, e vengono quindi ampiamente diffusi verso le cellule target circostanti. Quando un impulso neurale arriva ad una terminazione dell’assone fa sì che delle piccole vescicole a forma di sacco liberino i loro contenuti chimici attraverso la membrana pre-sinaptica nello spazio sinaptico. La sostanza liberata, chiamata neurotrasmettitore, reagisce con la membrana post- sinaptica e modifica il potenziale di riposo della cellula ricevente generando un potenziale post- sinaptico. Distinguiamo 2 categorie fondamentali di neurotrasmettitori: • i piccoli che sono di vario tipo e sono in genere sintetizzati nel citoplasma dei bottoni terminali e impacchettati in vescicole sinaptiche a livello delle membrane dell’apparato di Golgi. Una volta riempite di neurotrasmettitori, le vescicole sono immagazzinate in gruppi posti vicino alla membrana presinaptica. • i grandi che sono tutti neuropeptidi (brevi catene amminoacidi composte da residui amminoacidi, di fatto sono proteine). I neurotrasmettitori peptidici, sono invece sintetizzati dai ribosomi, nel citoplasma del corpo cellulare e poi depositati in vescicole dalle membrane dell’apparato di Golgi. Le vescicole sono trasportate lungo i microtubuli situati nell’assone e inviate ai bottoni terminali. Un tempo si riteneva che ogni neurone sintetizzasse e rilasciasse un solo neurotrasmettitore, tuttavia oggi si sa che in alcuni neuroni avviene la coesistenza, ovvero alcuni neuroni contengono 2 neurotrasmettitori. vengano registrate dalla superficie del cranio, originano a livello dei nuclei sensoriali del tronco- encefalico. Magnetoencefalografia misura le variazioni dei campi magnetici a livello della superficie del cuio capelluto prodotte dai sottostanti pattern di attività nervosa. Misure psicofisiologiche dell’attività del sistema nervoso somatico. Tensione muscolare. Ogni muscolo scheletrico è composto da milioni di fibre muscolari e ogni fibra muscolare si contrae secondo una modalità tutto nulla quando viene attivata dal motoneurone che la innerva. Il movimento deriva dalla contrazione simultanea di un numero elevato di fibra muscolare. L'Elettromiografia è la tecnica utilizzata per misurare la tensione muscolare. La registrazione risultante viene chiamata elettromiogramma (EMG) viene registrata grazie due elettrodi adesivi applicati sulla superficie cutanea di sopra del muscolo di interesse. Il segnale grezzo viene inviato a un computer che calcola il numero totale di Spike per unità di tempo. Movimenti oculari. La tecnica elettrofisiologica si chiama Elettrooculografia e il tracciato risultante viene chiamato Elettrooculogramma (EOG) si basa sull’esistenza di una stabile differenza di potenziale tra la porzione anteriore, positiva, e quella posteriore, negativa, del bulbo oculare. L’attività Elettro culo grafica viene registrata tra due elettrodi posizionati ciascun lato dell’occhio, per misurarne i movimenti orizzontali nonché tra due elettrodi posizionati al di sopra di sotto dell’occhio, per misurare i movimenti verticali. Misure psicofisiologiche dell’attività del sistema nervoso autonomo. • Conduttanza cutanea. I due indici di attività elettrodermica sono il livello di conduttanza cutanea (SCL) e la risposta di conduttanza cutanea (SCR). L’ SCL è associata una particolare situazione, mentre la SCR è una misura associata esperienze specifiche. Le basi fisiologiche indicano il coinvolgimento delle ghiandole sudoripare., che tendono ad aumentare la propria attività nelle situazioni emotive, determinando la secrezione di sudore che a sua volta aumenta la conducibilità elettrica della cute. • Attività cardiovascolare. Vi è una relazione tra l’attività cardiovascolare e le emozioni. Il sistema cardiovascolare è composto da due parti: i vasi sanguigni e il cuore. Nella ricerca psicofisiologica vengono spesso impiegati i tre differenti misure dell’attività cardiovascolare: 1. Frequenza cardiaca: il segnale elettrico associato a ciascun battito cardiaco può essere registrato attraverso gli elettrodi applicati sul torace.il tracciato che si ottiene viene chiamato elettrocardiogramma ECG. 2. Pressione del sangue arterioso: comporta due misurazioni indipendenti: la misurazione della pressione di picco durante i periodi di contrazione cardiaca (sistoli) e la misurazione della pressione minima durante periodi di rilasciamento cardiaco (diastoli). Nell’adulto, la normale pressione sanguigna riposo e di circa 130-70 mmHg. La pressione maggiore di 140-90 è considerata un fattore di rischio per l’ipertensione. La pressione sanguigna viene misurata attraverso lo sfigmomanometro. 3. Volume sanguigno locale: la pletismografia comprende l’insieme delle tecniche impiegate per misurare le variazioni del volume sanguigno di una particolare parte del corpo. Un metodo consiste nel registrare il volume del tessuto targhetta avvolgendolo con un estensimetro. Un altro metodo consiste nel far passare un fascio luminoso attraverso il tessuto in esame nel misurare la quantità di luce assorbita. Metodi invasivi di ricerca fisiologica. La maggior parte delle tecniche fisiologiche utilizzate nella ricerca Psicobiologica sugli animali ricade in una di tre categorie: metodi di lesione, metodi di stimolazione elettrica e metodi di registrazione invasivi. Chirurgia stereotassica È una tecnica che consente di posizionare con precisione gli apparati sperimentali nella profondità del cervello. L’atlante stereotassico viene utilizzato per localizzare determinate strutture cerebrali.in un atlante stereotassico il cervello viene rappresentato da una serie di singole matte. In alcuni atlanti realizzati su cervelli di ratto, il punto di riferimento è il bregma, ossia il punto situato sulla sommità del cranio a livello del quale si intersecano due delle principali suture. L’apparato stereotassica è costituito da due componenti: un dispositivo di contenzione della testa, che tiene il cervello del soggetto nella posizione nell’orientamento prescritti, è una porta elettrodo, che tiene il dispositivo da inserire. Metodi di lesione. Ci sono quattro tipi di lesioni; 1. lesioni da aspirazione: Il tessuto corticale viene rimosso mediante aspirazione attraverso una pipetta di vetro portatile appunta fine.poiché la sostanza bianca sottostante e lievemente più resistente all’aspirazione rispettaste suto corticale, un chirurgo riuscire a staccare delicatamente gli strati di un tessuto corticale dalla superficie del cervello, lasciando il lesi la sostanza bianca e i principali vasi sanguigni sottostanti. 2. lesioni da radiofrequenza: prevede la produzione di piccole lesioni sottocorticali provocate dal passaggio attraverso il tessuto Target di una corrente radiofrequenza emessa dalla punta di un elettrodo posizionato attraverso chirurgia stereotassica.la dimensione e la forma della lesione dipendono dalla durata e dall’intensità della corrente dalla configurazione della punta dell’elettrodo. 3. tagli da bisturi: Per abolire la conduzione lungo il nervo un tratto si procede alla sezione della struttura. 4. lesioni reversibili: Sono utili alternative alle lesioni distruttive.il vantaggio è la possibilità di eseguire i test sugli stessi soggetti sia in condizioni di lesione sia in condizioni di controllo.lesioni reversibili possono essere prodotte raffreddando la struttura Target o iniettando nella stessa un anestetico. Lesioni bilaterali e monolaterali. Gli effetti comportamentali delle lesioni unilaterali sono molto più lievi rispetto a quelle prodotte dalle lesioni bilaterali. Gli effetti comportamentali delle lesioni unilaterali a carico di determinate strutture cerebrali possono essere difficili da rilevare.di conseguenza la maggior parte degli studi sperimentali sugli effetti delle lesioni viene condotta praticando lesioni bilaterali. Stimolazione elettrica La stimolazione elettrica del cervello viene in genere realizzata attraverso le due punte di un elettrodo bipolare. Il rilascio di deboli impulsi di corrente produce un aumento immediato dell’attivazione dei neuroni situati in prossimità della punta dell’elettrodo. La stimolazione elettrica è importante e questa tecnica consente di evocare varie sequenze comportamentali. La particolare risposta comportamentale evocata dipende dalla posizione della punta dell’elettrodo. Il suo impiego è in genere riservato alle specie non umane. Metodi invasivi di registrazione elettrofisiologica Abbiamo: • Registrazione intracellulare monounitaria: fornisce una registrazione istante per istante delle fluttuazioni graduate del potenziale di membrana di un singolo neurone. • Registrazione extracellulare mono unitaria: registra i potenziali d’azione di un neurone attraverso un micro elettrodo la cui punta sia stata posizionata nel liquidò extracellulare accanto al neurone in questione. Essa fornisce informazioni sull’attivazione di un neurone ma non sul suo potenziale di membrana. Oggi è possibile registrare simultaneamente i segnali extracellulari prodotti da un numero massimo di 100 neuroni. • Registrazione multiunitaria:La punta dell’elettrodo è molto più grande rispetto a quella di un micro elettrodo dunque essa è in grado di accogliere i segnali prodotti da molti neuroni. I molti potenziali d’azione registrati dall’elettrodo vengono inviati al circuito di integrazione che ti somma tra loro. • Registrazione elettroencefalografica invasiva: I segnali EEG corticali vengono spesso registrati usando elettrodi a vite in acciaio inossidabile inserita nel cranio, mentre i segnali subcorticali vengono tipicamente registrati attraverso elettrodi affilo impiantati in maniera stereotassica. Metodi di ricerca farmacologica La principale strategia della ricerca Psico farmacologica consiste nella somministrazione di farmaci che aumentano o riducono gli effetti di particolari neurotrasmettitori. I farmaci vengono somministrati attraverso una delle seguenti modalità: 1. vengono somministrati per bocca; 2. vengono somministrati attraverso un tubo direttamente nello stomaco( via intragastrica) 3. vengono iniettati per via ipodermica nella cavità peritoneale dell’addome. Un problema è che molti farmaci non attraversano facilmente la barriera ematoencefalica. Per superare ciò i farmaci possono essere somministrati usando una cannula impiantata in maniera stereotassica nel cervello. Gli effetti delle lesioni chirurgiche, sono spesso difficili da interpretare infatti in alcuni casi è possibile produrre lesioni più selettive iniettando particolari neurotossine che presentano un’affinità per determinate componenti del sistema nervoso. L’acido kainico o l’acido ibotenico vengono somministrati mediante microiniezione, queste sostanze vengono captate in maniera preferenziale dai corpi cellulari situati in corrispondenza della punta della cannula, determinando la distruzione dei relativi neuroni, ma lasciando largamente indenne i neuroni i cui assoni attraversano l’area. Esistono molte procedure per la misurazione dell’attività chimica del cervello degli animali laboratorio. • Tecnica del 2-Desossiglucosio: nella tecnica viene posto in una situazione sperimentale nella quale indotto a svolgere l’attività di interesse. La principale fonte di energia del cervello è il glucosio e grazie acciò i neuroni attivi durante il test assorbono alti livelli di tale composto senza tuttavia metabolizzarlo. L’animale viene quindi sacrificato le sezioni ottenute vengono infine sottoposte ad autoradiografia. • Dialisi cerebrale: È un metodo utilizzato per la misurazione della concentrazione extracellulare di specifiche sostanze neurochimiche in animali vivi.la dialisi cerebrale comporta l’impianto nel cervello di un tubicino provvisto di un breve segmento semi permeabile. Viene posizionato nella struttura cerebrale di interesse e una volta entrati nel tubo, possono essere raccolte per essere sottoposto a congelamento, conservazione successiva analisi oppure possono essere trasportate in soluzione direttamente a un cromatografo. Una tappe importante è l’individuazione della sede del neurotrasmettitore nel cervello. Due delle tecniche disponibili sono l’immunocitochimica e l’ibridazione in situ, entrambe queste tecniche prevedono l’esposizione di sezioni cerebrali a un ligando marcato della molecola in esame, il ligando di una molecola è un’altra molecola in grado di legarsi alla prima. • Immunocitochimica:Quando una proteina estranea viene iniettata all’organismo dell’animale produce anticorpi che si legano a tale proteina favorendone la rimozione e la distruzione e questa è la reazione immunitaria dell’organismo. L’immunocitochimica è una tecnica utilizzata per localizzare particolari neuro proteine del cervello, basata sulla marcatura dei relativi anticorpi con un colorante o un elemento radioattivo e sulla successiva esposizione di sezioni di tessuto cerebrale agli anticorpi marcati.le regioni delle sezioni cerebrali in cui si accumulano il colorante o la radioattività rappresentano le sedi della neuro proteina target. L’immunocitochimica può essere utilizzata per individuare la sede dei neurotrasmettitori attraverso il rilevamento di tali enzimi. • Ibridazione in situ: questa tecnica sfrutta il fatto che tutti i peptidi e tutte le proteine vengono trascritte a partire da sequenze di basi nucleotidiche presenti sui filamenti di RNA messaggero. L’ibridazione in situ prevede le seguenti fasi: inizialmente, vengono creati i filamenti di RNA ibrido contenenti la sequenza di basi complementare a quella dell’mRNA Che dirige la sintesi della neuro proteina target. Successivamente, i filamenti di RNA ibrido vengono marcati con un colorante o con un elemento radioattivo. Infine le sezioni cerebrali vengono esposte ai filamenti di RNA ibrido marcato questi ultimi si legheranno i filamenti di mRNA complementare permettendo di identificare la posizione dei neuroni che rilasciano la neuro proteina target. Ingegneria genetica Vi sono inoltre altre tecniche come la tecnica ad knockout genico e tecniche di sostituzione genica. • Tecniche di knockout genico: sono metodi utilizzati per creare organismi privi del particolare gene che si intende studiare. I prodotti delle tecniche di kncokout genico vengono chiamati topic knockout. Molto studi di knockout genico sono stati condotti per chiarire i meccanismi nervosi del comportamento. La melanopsina è una proteina presente in alcuni neuroni della retina dei mammiferi ed è stata chiamata in causa nel controllo dei ritmi circadiani da parte della luce. La soppressione del gene che modifica la melanopsina compromette, senza eliminarla, la capacità dei topi di regolare i loro ritmi circadiani. L’idea Tecnica della sottrazione delle immagini È diventata uno dei principali metodi di ricerca comportamentale in tale ambito. La tecnica di sottrazione di immagini prevede l’acquisizione di immagini funzionali del cervello durante l’esecuzione di diversi compiti cognitivi. Questa immagine illustra le aree del cervello coinvolte nel processo cognitivo le attività associate all’osservazione dello schermo, alla vista delle parole, all’emissione delle parole e così via venivano eliminate dalla sottrazione. Default mode network L’interpretazione delle immagini differenze è complicata dalla presenza di un’accentuata attività cerebrale, questo livello di attività è stato chiamato modalità di default del cervello. Il default mode network comprende molte strutture tra cui la corteccia parietale mediale, corteccia parietale laterale, corteccia prefrontale mediale corteccia temporale laterale. Un’altra difficoltà nell’uso della PET e della RMF deriva dal rumore associato. Il rumore creato da tali eventi può essere ridotto attraverso una tecnica: l’averaging del segnale. È prassi standard fare la media dell’immagine ottenute da diversi volontari; l’immagine risultante è chiamata immagine di differenza media evidenzia le aree di attività comuni a molti volontari tuttavia questa procedura può portare a seri problemi. Paradigmi Psico biologici per lo studio del comportamento animale. • I paradigmi per la valutazione dei comportamenti di specie: I comportamenti di specie sono i comportamenti mostrati praticamente da tutti.i comportamenti sono quelli associati all’attività di grooming. Viene usato il test dell’open field; test di valutazione dei comportamenti aggressivi e difensivi; test di valutazione del comportamento sessuale. • paradigmi di condizionamento tradizionali: sono tre i motivi per cui i paradigmi di apprendimento svolgono ruolo importante nella ricerca psicobiologica. Il primo è che l’apprendimento è un fenomeno di interesse primario per gli psicologi. Il secondo è che i paradigmi di apprendimento forniscono un mezzo efficace per produrre e controllare il comportamento animale. Il terzo motivo è che è possibile fare possibile molte deduzioni sullo stato sensoriale, motorio, motivazionale e cognitivo di un animale sulla base delle sue capacità di imparare a eseguire varie risposte. Nel paradigma di apprendimento pavloviano, nel paradigma del condizionamento operante. Paradigma dell’autostimolazione. • paradigmi semi naturali di apprendimento negli animali: avversione condizionata arbusto, labirinto a bracci radiali, labirinto acquatico di Morris. Cap 6 Il sistema visivo con introduzione partendo dal 7 Le aree sensoriali della corteccia sono categorizzate in tre tipologie: primarie, secondarie e associative. • La corteccia sensoriale primaria di un sistema è l’area della corteccia sensoriale che riceve la maggior parte degli input direttamente dagli specifici nuclei talamici di ritrasmissione di quel sistema sensoriale, e riceve la maggior parte delle sue afferenze dal nucleo genicolato laterale del talamo. • La corteccia sensoriale secondaria di un sistema comprende le aree della corteccia sensoriale che ricevono afferenze dalla corteccia sensoriale primaria di quello specifico sistema sensoriale. • La corteccia associativa di ogni area della corteccia riceve input da più sistemi sensoriali. I sistemi sensoriali sono gerarchici, funzionalmente segregati e paralleli. I sistemi sensoriali sono caratterizzati dalla suddivisione delle elaborazioni: molteplici aree specializzate, molteplici livelli, sono interconnesse da molteplici vie parallele. Le interazioni fra queste tre diverse tipologie di cortecce sensoriali e le altre strutture sensoriali sono caratterizzate da tre principi: 1. organizzazione gerarchica: ciascun livello di una gerarchia sensoriale riceve i suoi input dal livello inferiore e aggiunge un grado di elaborazione prima di passarlo al livello gerarchico superiore. L’organizzazione gerarchica dei sistemi sensoriali diviene evidente comparando gli effetti di lesioni a diversi livelli: più alto è il livello della lesione, più specifico complesso sarà il deficit. La lesione dei recettori di un sistema sensoriale produce una completa perdita dell’abilità di percepire. Invece, la distruzione di un’area associativa della corteccia secondaria, produce deficit sensoriali mantenendo inalterate le abilità sensoriali di base. Gli psicologi per evidenziare la struttura gerarchica dei sistemi sensoriali suddividono i processi percettivi in due fasi: la sensazione che è il processo di rilevazione della presenza di uno stimolo, la percezione è il processo di livello più alto di integrazione riconoscimento interpretazione del completo pattern di sensazioni. 2. segregazione funzionale: prima si pensava che il sistema sensoriale fosse funzionalmente omogeneo. Tutte le aree della corteccia, ad un qualunque livello della gerarchia sensoriale, agissero assieme per eseguire una stessa analisi. Oggi, sappiamo che invece sono caratterizzati da una segregazione funzionale, ciascuno dei tre livelli della corteccia cerebrale, primaria secondaria associativa, in ciascun sistema sensoriale, contiene aree funzionalmente distinte, specializzate per eseguire tipologie di analisi diverse. 3. elaborazione in parallelo dell’informazione: I sistemi sensoriali sono sistemi paralleli, nei quali l’informazione passa attraverso le diverse componenti percorrendo una molteplicità di vie. Una caratteristica è l’elaborazione in parallelo dell’informazione attraverso le diverse vie del sistema neurale. Abbiamo due vie: una capace di influenzare il nostro comportamento senza che noi ne siamo consapevoli, è una che influenza il nostro comportamento tramite il coinvolgimento della consapevolezza. Il sistema visivo La corteccia visiva primaria è l’area della corteccia che riceve molti dei stimoli dai neuroni talamici di relè (ritrasmissione)- dal nucleo genicolato laterale-. Le aree della corteccia visiva secondaria sono quelle che ricevono la maggior parte degli input dalla corteccia visiva primaria e le aree della corteccia visiva associativa ricevono gli input dalle aree della corteccia visiva secondaria. La corteccia visiva primaria è posizionata nella regione posteriore dei lobi occipitali , e gran parte di essa è nascosta nella fessura longitudinale. Molte aree della corteccia visiva secondaria: • la corteccia prestriata è la fascia di tessuto nel lobo occipitale che circonda la corteccia visiva primaria. • La corteccia infero temporale è la corteccia del lobo temporale inferiore. Le aree della corteccia associativa che ricevono gli input visivi sono posizionate in molte parti della corteccia cerebrale, ma la maggiore è nella corteccia parietale posteriore. Un danno o un'area della corteccia visiva primaria produce uno scotoma (un’area di cecità)in corrispondenza dell’area del campo visivo controlaterale di entrambi gli occhi. Viene fatto un esame perimetrico. Molti pazienti con scotoma non sono consapevoli del loro deficit. Un fattore che contribuisce alla mancanza di consapevolezza è il completamento. I pazienti emianopsici ( scotoma che copre metà del campo visivo) possono vedere una faccia intera quando si focalizzano sul naso della persona, anche quando il lato della faccia nell’aria dello scotoma è coperta da un cartone. È importante la consapevolezza cosciente. La visione cieca è presente quando ci sono danni alla corteccia visiva primaria. Il blindsight è la capacità di rispondere a stimoli visivi presentati nell’area dello scotoma senza avere nessuna consapevolezza di questo stimolo. La percezione del movimento è quella che più si conserva in seguito ad un danno della corteccia visiva primaria. Due interpretazioni neurologiche del blindsight: 1. la corteccia striata non sia distrutta e le porzioni rimanenti delle cellule funzionali siano in grado di mediare alcune abilità visive in assenza di una consapevolezza cosciente; 2. l’altra è che quelle vie visive, che ascendono direttamente alla corteccia visiva secondaria dalle strutture visive subcorticali (il talamo) senza attraversare la corteccia visiva primaria, siano in grado di mantenere alcune abilità visive e l’assenza di una consapevolezza cognitiva. La corteccia visiva secondaria e le porzioni della corteccia associativa coinvolte nell’analisi visiva sono entrambe composte da molte aree diverse, ognuna specializzata per una particolare tipo di analisi visiva. I neuroni in ogni area funzionale rispondono più vigorosamente diversi aspetti degli Dietro ciascuna pupilla si trova il cristallino che mette a fuoco la luce entrante sulla retina.la tensione dei legamenti che reggono ciascun cristallino e corretta dei muscoli ciliari, i cristallini assumono la loro naturale forma cilindrica. Questo aumenta la possibilità del cristallino di rifrangere, piegare, la luce e mettere a fuoco in modo più chiaro i oggetti vicini. Il processo di aggiustamento della curvatura del cristallino per mettere a fuoco le immagini sulla retina è definito accomodazione. Una ragione del fatto che i vertebrati hanno due occhi è legato al fatto che hanno due lati: sinistro e destro, i vertebrati possono vedere in qualunque direzione, i movimenti dei nostri occhi sono coordinati in modo tale che ogni punto della nostra rappresentazione visiva del mondo sia proiettata su punti corrispondenti delle due retine. I nostri occhi devono convergere, girarsi leggermente verso l’interno, la convergenza è maggiore quando stiamo osservando qualcosa che è vicino. Ma la posizione non può mai corrispondere perfettamente, proprio per il fatto che i due occhi non osservano il mondo esattamente nella stessa maniera. La disparità binoculare, la differenza di posizione della stessa immagine sulle due retina, è maggiore per gli oggetti più vicini che progetti distanti; il nostro sistema visivo può utilizzare il grado di disparità binoculare per costruire una percezione tridimensionale da due immagini retiniche bidimensionali. ➤ La retina e la trasduzione della luce in segnali nervosi. La retina trasforma la luce in segnali nervosi conducendoli attraverso il sistema nervoso centrale e contribuisce all’elaborazione dei segnali. La retina è composta da cinque diversi tipi di neuroni: i recettori, le cellule orizzontali, le cellule bipolari, le cellule amacrine, le cellule retiniche gangliari. Le cellule amacrine quelle orizzontali sono specializzate per la comunicazioni laterali. I neuroni retinici comunicano sia tramite le sinapsi con segnali chimici sia attraverso le interconnessioni cellulari tramite segnali elettrici. La retina è rovesciata: la luce raggiunge lo strato dei recettori solo dopo aver attraversato gli altri quattro strati. Una volta che i recettori sono attivati, il segnale nervoso e attraversa gli strati retinici fino alle cellule gangliari, i cui assoni si dispongono sull’esterno della retina prima di unirsi in un fascio e uscire da globo oculare. Questa organizzazione rovesciata crea due problemi visivi: 1. La luce in entrata e distorta dal tessuto retinico che deve essere attraversato prima di raggiungere recettori; 2. la presenza del fascio di assoni delle cellule gangliari che lasciano il bulbo oculare, si crea un’area priva di recettori; quest’aria viene chiamata macula cieca. Il primo di questi problemi è risolto dalla fovea, un piccolo incavo al centro della retina. L’assottigliarsi dello spessore delle cellule gangliari retiniche nella fovea riduce la distorsione della luce in entrata. La macchia cieca richiede il fenomeno del completamento. Il sistema visivo utilizza le informazioni fornite dai recettori intorno alla macchia cieca per riempire il vuoto che si crea nell’immagine retinica. Quando guardiamo un oggetto, il sistema visivo è Stra le informazioni principali di quell’oggetto, il colore e la luminosità non sono percepiti direttamente ma sono uniti da un processo di interazione chiamato interpolazione di superficie. Abbiamo due tipi di recettori: recettori a forma di cono, coni, e recettori a forma di barrette, bastoncelli. La teoria della duplicità della visione, la teoria che i coni e bastoncelli medino differenti tipi di visione. La visione fotopica o diurna è la visione immediata dei coni, essa funziona in condizioni di buona illuminazione garantisce una percezione a colori con alto livello due acuità del mondo. In condizioni di illuminazione soffusa, invece, c’è visione scotopica o notturna, mediata dai bastoncelli. La sensibilità della visione scotopiche ha i suoi costi: vengono persi dettagli i colori che contraddistinguono la visione fotopica. Le differenze fra la visione fotopica e scotopica dipendono nel modo in cui le due vie sono connesse. Nel sistema scotopico, l’output di numerose centinaia di bastoncelli converge su di un’unica cellula gangliare, mentre nel sistema fotopico solo pochi coni convergono su una sola cellula gangliare retinica. Il sistema scopico convergente sconta il suo alto livello di sensibilità con un basso livello di acuità. Coni e bastoncelli differiscono anche nella loro distribuzione sulla retina. In fovea non ci sono bastoncelli ma solo coni. Sui bordi della zona foveale la quantità di coni decresce rapidamente e vi è un aumento del numero di bastoncelli. La densità di bastoncelli raggiunge il massimo a 20° dal centro della fovea. Ci sono più bastoncelli nelle nell’emiretina nasale che nell’emiretina temporale. Il nostro sistema visivo non è sensibile a tutte le lunghezze, luce della stessa intensità ma di diversa lunghezza d’onda possono differire luminosità. Questo per la curva di sensibilità spettrale. Gli uomini gli altri animali hanno due curve di sensibilità spettrale: una curva di sensibilità spettrale fotopica e una curva di sensibilità spettrale scotopica. Se i coni sono responsabili della visione ad alta qualità e a colori, come possono svolgere il loro compito quando la maggior parte di loro sono presenti in fovea? Ciò che vediamo è determinato non solo da quello che è proiettato sulla retina, gli occhi esplorano il campo visivo, il nostro per percetto visivo i è la sommazione della recente informazione visiva. Grazie a questa integrazione temporale se il mondo non svanisce ogni volta che sbattiamo le palpebre. I nostri occhi si muovono attraverso i movimenti oculari di fissazione involontari sono di tre tipi: 1. Tremori, 2. movimenti di deriva 3. saccadi. Quando i movimenti oculari sono bloccati, gli oggetti visivi iniziano a svanire a scomparire. I movimenti oculari ci permettono di vedere durante la fissazione mantenendo in movimento l’immagine sulla retina. La trasduzione è la conversione di una forma di energia in un’altra, la trasduzione visiva è la conversione della luce in segnali nervosi per opera dei recettori visivi. È importante il pigmento rosso, conosciuto come rodopsina, era esposto è una luce intensa e continua, sbiadiva e perdeva la sua capacità di assorbire la luce ma quando tornava in una condizione di oscurità, il pigmento riacquistava il suo colore. L’assorbimento della luce da parte della rodopsina è il primo momento della visione mediata dei bastoncelli. Lo spettro di assorbimento della rodopsina ci fa capire che in condizioni di scarsa luminosità la nostra sensibilità varie lunghezze d’onda sia una diretta conseguenza della capacità della rodopsina di assorbirle. La rodopsina è un recettore legato alle proteine-G che rispondono alla luce più che alle molecole di neurotrasmettitore. I recettori della rodopsina quando vengono attivati danno inizia una cascata di provenienti dal campo visivo di sinistra raggiungono la corteccia visiva primaria di destra, o ipsilateralmente dall’emiretina temporale dell’occhio destro o controlateralmente dall’emiretina nasale dell’occhio sinistro. Ogni nucleo genicolato laterale riceve input solo dal campo visivo controlaterale. Molti dei neuroni del nucleo genicolato laterale che proiettano alla corteccia primaria terminano nella parte anteriore dello strato IV della corteccia producendo una caratteristica a riga o striatura la corteccia visiva primaria è chiamata anche corteccia striata. Il sistema retino-genicolo-striato è retinotopico; ogni livello del sistema è organizzato come una mappa della retina, cioè due stimoli presentati in punti adiacenti della retina eccitano neuroni adiacenti, tutti i livelli del sistema. La struttura retinotopica della corteccia visiva primaria ha una rappresentazione sproporzionata della fovea, sebbene questa sia soltanto una piccola parte della retina. Il sistema retino-genicolo-striato comprende due vie di comunicazione parallele che attraversano ciascun nucleo genicolato laterale. • Un canale passa attraverso quattro strati superiori, chiamati strati parvocellulari (o strati P) composti da neuroni con un corpo cellulare piccolo. I neuroni parvocellulari sono responsive al colore, ai dettagli e a stimoli statici o in movimento; • L’altra via passa attraverso i due strati inferiori dei nuclei genicolati, strati magnocellulari (o strati M) composti da neuroni con grandi corpi cellulari. I neuroni magnocellulari sono responsive al movimento. I neuroni magnocellulari e parvocellulari proiettano a diverse aree della parte inferiore dello strato IV della corteccia striata. Il campo recettivo di un neurone visivo è quella regione del campo visivo entro cui uno stimolo visivo è in grado di influenzare la frequenza di scarica di quel neurone. Hubel e Wiesel (1979) iniziarono i loro studi sui neuroni del sistema visivo effettuando registrazioni dei tre livelli del sistema retino-genicolo-striato: prima dalle cellule gangliari retiniche, poi dai neuroni del genicolato laterale e infine dai neuroni striati del IV strato della corteccia. Tra le scoperte più importanti: molti neuroni presenti in ognuno dei tre livelli del sistema avevano campi recettivi composti da un’area eccitatoria e da una inibitoria separate da un confine circolare, inoltre tutti i neuroni erano monoculari. Il neurone rispondeva o con una scarica “on” o con una scarica “off”, e questo dipendeva dalla posizione della fonte luminosa nel campo recettivo. Il neurone mostrava un aumento di scarica quando la luce era accesa (scarica On), oppure una riduzione della scarica quando la luce veniva accesa e un aumento della scarica quando veniva spinta (scarica off). .Nelle cellule-on l'illuminazione della parte centrale del campo recettivo provoca una risposta eccitatoria, e cioè un aumento della scarica della cellula, mentre l'illuminazione della parte circostante del campo recettivo provoca una risposta inibitoria. Le cellule-off sono invece organizzate all'opposto, con una parte centrale del campo recettivo la cui illuminazione provoca una risposta inibitoria, mentre l'illuminazione della parte periferica provoca una risposta eccitatoria. Il modo più efficace per influenzare la frequenza di scarica di una cellula a centro-On o centro.-Off e quello di massimizzare il contrasto tra il centro e la vedi feriale del suo campo recettivo, illuminando o l’intero centro o l’intera periferia, lasciando la restante aria completamente al buio. Il modo più efficace per influenzare la frequenza di scarica di una cellula a centro-On o accento.-Off e quello di massimizzare il contrasto tra il centro e la vedi feriale del suo campo recettivo, illuminando o l’intero centro o l’intera periferia, lasciando la restante aria completamente al buio. I campi recettivi della maggior parte dei neuroni della corteccia visiva primaria rientrano in una delle due categorie: semplice o complessa. • Le cellule semplici, come neuroni dello strato IV, hanno campi recettivi che possono essere divisi in regioni antagoniste “on” e “off” e non rispondono alla luce diffusa, sono tutti monoculari. I margini tra le regioni on e off dei campi recettivi corticali delle le cellule semplici sono lineari, le cellule semplici rispondono meglio alle barre di luce in un’area poco illuminata e ogni cellula semplice ha una risposta massima solo quando lo stimolo con margini lineari e in una particolare posizione, i campi recettivi delle cellule corticali semplici sono rettangolari più che di forma circolare. • Le cellule complesse sono più numerose di quelle semplici, hanno campi recettivi rettangolari, rispondono meglio gli stimoli lineari presentati con uno specifico orientamento non rispondono alla luce diffusa. Differiscono in tre caratteristiche • hanno campi recettivi più grandi; • non è possibile dividere i campi recettivi delle cellule complesse in regioni statiche on e off: una cellula complessa risponde a particolari stimoli con margini lineari con un particolare orientamento indipendentemente dalla loro posizione all’interno del campo recettivo della cellula. Quindi se uno stimolo che produce una scarica “on” in una particolare cellula complessa si muove attraverso il campo recettivo della cellula, la cellula continuerà a rispondere a questo stimolo mentre quest’ultimo è in movimento. • le cellule semplici sono mononucleari, molte cellule complesse sono binoculari, rispondono alla stimolazione di entrambi gli occhi. Esse rispondono alla disparità retinica binoculare e giocano un ruolo nella percezione della profondità. Le proprietà dei campi recettivo dei neuroni corticali visivi sono attribuibili a un flusso di segnali dai neuroni con campi recettivi più semplici a quelli con campi più complessi. Hubel e Wiesel raggiunsero tre importanti conclusioni riguardo l’organizzazione della corteccia visiva dei primati: la corteccia visiva dei primati è organizzata in colonne verticali funzionali; la posizione delle varie colonne verticali funzionali nella corteccia visiva primaria è influenzata dalla posizione sulla retina dei campi recettivi della colonna. Il colore è una delle più evidenti qualità dell’esperienza visiva umana, la percezione del colore di un oggetto dipende dalle lunghezze d’onda della luce che esso riflette nell’occhio. • La teoria dei componenti, (teoria tricromatica) proposta da Thomas Young nel 1812 e perfezionata da Hermann von Helmut nel 1852. Secondo questa teoria ci sono tre diversi tipi di recettori dei colori, i coni, ognuno con una diversa sensibilità spettrale si presume che il colore di un particolare stimolo sia codificato dal rapporto dell’attività nei tre tipi di recettori. La teoria dell’osservazione ci dice che qualsiasi colore dello spettro visibile può essere ottenuto mescolando le tre diverse lunghezze d’onda della luce in diverse proporzioni. • La teoria dell’elaborazione dell’opponenza di Hering nel 1878. Egli suggerì che ci fossero due diverse classi di cellule del sistema visivo per l’elaborazione del colore, è un’altra classe per l’elaborazione della luminosità. Ipotizzò che ognuna delle tre classi di cellule potessero codificare la percezione di due colori complementari. I colori complementari sono una coppia di colori (luce verde e rossa) che quando vengono combinati producono il bianco e il grigio in ugual misura. Hering basò la sua teoria dell’elaborazione su osservazioni diverse: una fu che i colori complementari non possono esistere insieme; l’altra fu che l’immagine prodotta dopo aver osservato il rosso risultava verde viceversa, l’immagine prodotta dopo aver osservato il giallo risultava blu e viceversa. Entrambi meccanismi di codifica del colore coesistono nel nostro sistema visivo. La costanza del colore si riferisce al fatto che il colore percepito di un oggetto non è una semplice funzione del lunghezze d’onda da esso riflesse. La costanza del colore e la tendenza di un oggetto a mantenere lo stesso colore, nonostante i grandi cambiamenti nelle lunghezze d’onda della luce che esso riflette. ➤ Sistema uditivo La funzione del sistema uditivo e la percezione dei suoni. L’ampiezza, la frequenza e la complessità delle vibrazioni molecolari sono connessi alla percezione dell’intensità o volume, dell’altezza e del timbro del suono. I toni puri sono prodotti soltanto in laboratorio. Le onde sonore si muovono dall’orecchio esterno lungo il canale uditivo provocando la vibrazione della membrana timpanica. Queste vibrazioni trasmesse ai tre ossicini dell’orecchio medio: martello, incudine e staffa. Le vibrazioni della staffa stimolano la vibrazione della membrana denominata finestra ovale, che a sua volta trasferisce le vibrazioni al liquido contenuto nella coclea. La coclea è un lungo tubo a forma di spirale, con al centro una struttura che si snoda quasi fino al suo apice. Questa struttura interna è l’organo recettivo uditivo, l’organo del Corti. Qualunque pressione che vada a cambiare la forma della finestra ovale viene trasmessa lungo l’organo del corti sotto forma d’onda. L’organo del corti è composto da numerose membrane: la membrana basilare la membrana tettoria. I recettori uditivi, le cellule ciliate, sono disposti sulla membrana basilare la membrana tettoria vi poggia sopra. La deformazione di uno dei punti dell’organo del corti provoca una trazione sulle cellule ciliate presente sulla membrana basilare ➜ generazione potenziale di dei recettori ➜ assoni del nervo uditivo ➜ potenziali d’azione. La coclea è sensibile. Il principio cardine della coclea è che frequenze diverse producono la massima stimolazione delle cellule ciliate poste in punti differenti della membrana basilare e i diversi segnali provocati da un suono complesso sono trasportati fuori dall’orecchio dai neuroni uditivi diversi. L’organizzazione del sistema uditivo è tonotopica. I canali semicircolari, gli organi recettivi del sistema vestibolare, esso trasporta le informazioni riguardanti la direzione e l’intensità dei movimenti della testa, aiutandoci nel mantenere l’equilibrio. Nel sistema uditivo è presente una complessa rete di vie uditive gli aspetti, gli assoni di ciascun nervo uditivo formano sinapsi con i neuroni dei nuclei cocleari ipsilaterali, dei quali molte proiezioni portano ai nuclei olivari superiori. Gli assoni dei neuroni olivari proiettano attraverso il lemnisco laterale ai collicoli inferiori, dove formano sinapsi con i neuroni che proiettano ai nuclei La pressione evoca una risposta immediata in tutti i recettori, la sensazione di essere toccati e dopo qualche centinaio di millisecondi, rimangono attivi sono i recettori caratterizzati da un lento adattamento le qualità delle sensazioni percepita cambiano. La struttura e la fisiologia di ogni tipo di recettore somatosensoriale sembrano indicare specializzazioni differenti. Ogni sensazione tattile sembra essere prodotta dall’interazione di molteplici meccanismi recettoriali. Le cellule della pelle che circondano alcuni specifici recettori sembrano svolgere anche sul ruolo nella qualità delle sensazioni prodotte in recettori. Le fibre neurali (gli assoni) che trasportano le informazioni dei recettori cutanei da altri recettori somatosensoriali si riuniscono nei nervi ed entrano nel midollo spinale attraverso le radici dorsali. L’area del corpo innervata dalle radici dorsali alla sinistra alla destra di un certo segmento del midollo spinale chiamata dermatomero. Vi è una notevole sovrapposizione tra dermatomeri adiacenti, la lesione di una singola radice dorsale produce solo una perdita parziale di informazioni somatosensoriali. Due vie somatosensoriali principali;: Il sistema colonna dorsale-lemnisco mediale: tatto e propriocezione. I neuroni sensoriali entrano nel midollo mediante le radici dorsali, ascendono ipsilateralmente costituendo le colonne dorsali del midollo spinale e fanno sinapsi nei nuclei delle colonne dorsali del midollo allungato. Gli assoni dei neuroni dei nuclei della colonna dorsale decussano la linea mediana e ascendono mediante il lemnisco mediale al nucleo ventrale posteriore controlaterale del talamo. Di qui arrivano alla corteccia somatosensoriale primaria mentre altri neuroni proiettano alla corteccia somatosensoriale secondaria e alla corteccia parietale posteriore. Due vie di elaborazione di partano dalla corteccia e SI (corteccia somatosensoriale primaria): un circuito dorsale che proietta la corteccia parietale posteriore e partecipa all’integrazione multisensoriale alla direzione dell’attenzione,e un circuito ventrale che proietta alla corteccia somatosensoriale secondaria SII ed è coinvolto nella percezione della forma degli oggetti. Attenzione selettiva. L’attenzione selettiva migliora la percezione degli stimoli che sono all’interno del suo fuoco e inibisce la percezione degli stimoli che si trovano all’esterno del suo fuoco. L’attenzione può essere focalizzata tramite due diverse modalità: per l’attivazione di processi cognitivi interni (attenzione endogena) o a causa di eventi esterni (attenzione esogena). L’attenzione endogena è mediata da meccanismi cognitivi dall’alto verso il basso top-down: l’attenzione esogena è mediata da meccanismi neurali che dai livelli più bassi agiscono sui livelli più alti bottom-up. I movimenti oculari svolgono un ruolo importante nell’attenzione visiva, ma l’attenzione visiva può essere spostata senza modificare la direzione degli occhi. • Effetto cocktail party: quando si è concentrati intensamente sulla conversazione, si è completamente inconsapevoli del contenuto di altre conversazioni in corso intorno a noi. Ma, se il nostro nome viene pronunciato in una conversazione, questo avrà accesso immediato alla consapevolezza. Questo effetto suggerisce che il cervello possa bloccare l’accesso alla consapevolezza cosciente di tutti gli stimoli tranne quelli di un particolare tipo, monitorando comunque inconsciamente gli stimoli bloccati, nel caso in cui fra questi ve ne sia qualcuno che potrebbe richiedere la vostra attenzione. • Cecità al cambiamento: A un volontario si mostra un’immagine fotografica sullo schermo del computer; gli si chiede quindi di segnalare qualsiasi modifica dell’immagine, non appena la nota. L’immagine mostrata è composta infatti da due immagini che si alternano fra di loro con un intervallo di 0.1 secondi. Le due immagini mostrate sono identiche, tranne per un dettaglio grossolano.prima di notare la comparsa e la ricomparsa e la scomparsa della foto hanno impiegato un po’. Perché si verifica? Si verifica perché quando vediamo una scena, non abbiamo assolutamente alcuna memoria di quelle parti della scena che non sono al centro della nostra attenzione. Il fenomeno della cecità al cambiamento non si verifica senza l’intervallo breve (meno di 0,1 secondo) tra le immagini.senza l’intervallo, non è richiesta memoria, e le modifiche vengono percepite immediatamente. Meccanismi neurali dell’attenzione: ↪️ Dove hanno origine le influenze attentivi e dall’alto verso il basso (top-down) sui sistemi sensoriali? La corteccia prefrontale, la corteccia parietale posteriore, svolgono ruoli importanti nell’orientamento dell’attenzione top-down. Moran e Desimone sono stati i primi a dimostrare gli effetti dell’attenzione sull’attività neurale. Esperimento: Addestravano delle scimmie a tenere lo sguardo sul punto fisso presentato sullo schermo, mentre registravano l’attività dei neuroni dell’area pre-striata, che appartiene la via ventrale ed è particolarmente sensibile ai colori. Hanno registrato l’attività dei singoli neuroni che rispondono selettivamente quando nei loro campi recettivi venivano presentati barrette di luce sia rossa che verde. Quando la scimmia è addestrata per eseguire un compito che richiede attenzione per un segnale rosso, la risposta al segnale rosso aumenta e quella segnale verde diminuiva. L’opposto accade quando la scimmia veniva addestrato a prestare attenzione al segnale verde. L’attenzione alla forma il colore produce un aumento di attività nelle arie della via ventrale; l’attenzione al movimento produce una maggiore attività nella via dorsale. L’attenzione selettiva interviene rinforzando le risposte neurali riguardo gli aspetti attesi indebolendole in riferimento agli altri aspetti. Questo meccanismo doppio è stato definito meccanismo tira e molla. Alcuni meccanismi neurali dell’attenzione permettono un livello di plasticità neurale sorprendente. Per esempio, la posizione dei campi recettivi dei neuroni visivi, considerata una proprietà statica dei neuroni visivi stessi, può essere spostata tramite l’attenzione spaziale. Il risultato di tutti gli esperimenti è che l’attenzione è attivata da circuiti nella corteccia prefrontale e nella corteccia parietale, che aumentano l’attività nei circuiti sensoriali rilevanti per la specifica attività in corso di svolgimento, e sopprimono l’attività nei circuiti sensoriali irrilevanti. risposta e continuano a scaricare fino a quando la risposta non è completa. Quelli situati nella corteccia associativa prefrontale dorsolaterale tendono ad attivarsi prima degli altri. Le proprietà di risposta suggeriscono che la decisione di dare inizio al movimento volontario sia prerogativa di quest’area corticale; questa decisione di dipende anche da interazioni critiche con la corteccia parietale posteriore con altre aree della corteccia frontale. ➤ Corteccia motoria secondaria. Le aree della corteccia motoria secondaria sono aree corticali che ricevono molti segnali dalla corteccia associativa inviano molti segnali alla corteccia motoria primaria. Per molto tempo si è ritenuto che le aree della corteccia motoria secondaria fossero soltanto due: l’area motoria supplementare e la corteccia premotoria. Entrambe sono visibili sulla superficie laterale del lobo frontale, anteriori alla corteccia motoria primaria. L’area motoria supplementare si ripiega in corrispondenza della sommità del lobo frontale, estendendosi verso il basso lungo la superficie mediale dell’emisfero nella scissura longitudinale. La corteccia premotoria si estende sotto forma di striscia dall’area motoria supplementare alla scissura laterale. Oggi, gli studi di ricerca sono a supporto dell’esistenza di almeno otto aree di corteccia motoria secondaria non emisfero, ciascuna con le proprie suddivisioni: tre differenti aree motorie supplementari (area motoria supplementare SMA e preSMA e campo oculare supplementare), due aree premotorie (dorsale e ventrale) e tre piccole aree, le aree motorie cingolate, situate nella corteccia della circonvoluzione del cingolo. Per poter essere definita corteccia motoria secondaria è necessario che l’area corticale in questione presenti connessioni appropriate con le aree associative con altre aree della corteccia motoria secondaria. I neuroni situati nella corteccia motoria secondaria mostrano un aumento di attività subito prima dell’inizio di un movimento volontario continuano a scaricare per tutta la durata del movimento. Le aree della corteccia motoria secondaria partecipa alla programmazione dopo aver ricevuto istruzioni generali dalla corteccia prefrontale dorsale. Essa riceve dalla corteccia associativa il feedback sensoriale e invia alla corteccia motoria. ⇉ Neuroni a specchio I neuroni a specchio sono neuroni che si attivano quando l’individuo segue un particolare movimento finalizzato della mano o quando osserva lo stesso movimento finalizzato è seguito da un altro individuo. I neuroni a specchio furono scoperti all’inizio degli anni 90 nel laboratorio di Giacomo Rizzollati. Stavano studiando una classe di neuroni dell’area premotoria ventrale di scimmie macaco che codificava oggetti particolari correlati all’esecuzione di atti motori finalizzati; questi neuroni si attivavano quando la scimmia allungava il braccio per afferrare un oggetto, ma non quando allungava il braccio per afferrarne un altro.alcuni di questi neuroni chiamati neuroni a specchio, si attivavano in maniera altrettanto intensa, quando la scimmia osservava lo sperimentatore afferrare lo stesso oggetto.i neuroni a specchio potrebbero fornire una possibile base neuronale per la cognizione sociale. ➤ corteccia motoria primaria I segnali nervosi vengono condotti dalla corteccia motoria primaria ai motoneuroni del midollo spinale lungo quattro vie differenti. I segnali trasmessi lungo queste vie agiscono congiuntamente nel controllo dei movimenti volontari. ➜ Vie motorie dorsolaterali, discendono nella regione dorsolaterale del midollo spinale. 1. Un gruppo di assoni che discendono dalla corteccia motoria primaria attraversa le piramidi midollari (due rigonfiamenti situati sulla superficie ventrale del midollo allungato) incrocia la linea mediana e continua a discendere controlateralmente nella sostanza bianca dorsolaterale del midollo spinale. Questo gruppo di assoni costituisce il tratto corticospinale dorsolaterale via diretta. Le cellule di Betz sono le più importanti e si trovano nei neuroni piramidali estremamente grandi della corteccia motoria primaria. La maggior parte degli assoni del tratto corticospinale dorsolaterale contrae sinapsi con piccoli interneuroni situati nella sostanza grigia del midollo spinale che allora volta stabiliscono sinapsi con i motoneuroni dei muscoli distali del polso, della mano e delle dita della mano dei piedi. 2. Un secondo gruppo di assoni che discendono dalla corteccia motoria primaria contrae sinapsi all’interno del nucleo rosso del mesencefalo. Gli assoni decussano prima di scendere nel midollo spinale altri innervano alcuni nervi facciali, altri continuano a scendere e terminano e innervano i muscoli distali delle braccia e delle gambe. Questa via viene chiamata tratto corticorubrospinale dorsolaterale, rubro si riferisce al nucleo russo. ➜ vie motorie ventromediali, che discendono nella regione ventro-mediale del midollo spinale. 1. La via ventro-mediale diretta è il tratto cortico-spinale ventro-mediale. I lunghi assoni del tratto cortico-spinale ventro-mediale discendono ipsi lateralmente dalla corteccia motoria primaria direttamente nelle aree ventrali della sostanza bianca del midollo spinale. Ogni assone si ramifica diffusamente e innerva circuiti interneuroni ali di differenti segmenti spinali a entrambi i lati della sostanza grigia del midollo spinale. 2. Il tratto cortico troncoencefalo-spinale ventro-mediale è composto da assoni provenienti dalla corteccia motoria che alimentano una complessa rete di strutture del tronco-encefalico. Gli assoni di alcuni dei neuroni di questa complessa rete motoria troncoencefalica discendono quindi bilateralmente nella porzione ventro-mediale del midollo spinale. Ogni tratto trasporta segnali provenienti da entrambi gli emisferi ogni neurone contrae sinapsi con gli interneuroni di diversi segmenti del midollo spinale che controllano i muscoli prossimali del tronco e degli arti. Le strutture del tronco encefalico che interagiscono con il tratto cortico-troncoencefalo-spinale sono: • Il tetto del mesencefalo, che riceve informazioni uditive e visive relative alla posizione spaziale; • il nucleo vestibolare, che riceve informazioni sull’equilibrio da parte dei ricettori situati nei canali semicircolari dell’orecchio interno; • la formazione reticolare che contiene programmi motori che regolano complessi movimenti tipici come la deambulazione; • i nuclei motori dei nervi cranici che controllano i muscoli della faccia. Cap 10: Lesioni cerebrali e neuroplasticità. Lo studio delle lesioni cerebrali è utile per due scopi: arricchisce la nostra conoscenza del cervello sano ed è la base per lo sviluppo di nuovi trattamenti. Sei possibili cause: 1. Tumore cerebrale. Un tumore, o neoplasia (nuova crescita) è una massa di cellule che cresce dal resto del corpo. Circa il 20% dei tumori del cervello sono meningiomi, (tumori che crescono tra le meningi le tre membrane che ricoprono il sistema nervoso centrale). I meningiomi sono tumori incapsulati, crescono all’interno delle loro membrane. Possono essere identificati con una TAC e sono quasi sempre tumori benigni, se comprimono la pia madre possono portare problemi o essere esportati chirurgicamente. • La maggior parte dei tumori cerebrali è infiltrante. I tumori infiltranti crescono diffondendosi attraverso il tessuto circostante, di solito sono tumori maligni, difficili da rimuovere o distruggere e parte del tessuto cancerogeno resta dopo l’intervento. • I gliomi si sviluppano dalle cellule gliali sono infiltranti, crescono rapidamente e sono comuni. • Circa il 10% dei tumori cerebrali non origina dal cervello. Essi crescono da cellule infiltrate che vengono portate al cervello dal flusso sanguigno e provengono da altre parti del corpo. Sono tumori metastatici , la metastasi si riferisce la trasmissione della neoplasia da un organo all’altro. I tumori incapsulati che crescono sull’VII nervo cranico vengono definiti neuromi acustici, i neuroni sono tumori che crescono sui nervi sui tratti. È possibile vederle attraverso la risonanza magnetica. 2. Disturbi cerebrovascolari: ictus • Ictus sono disturbi cerebrovascolare insorgenza improvvisa che causano un danno cerebrale. I sintomi di ictus dipendono dall’area cerebrale affetta, ma le conseguenze di un ictus sono amnesia, afasia, paralisi e coma.l’area di tessuto morto o in via di morte, originato dall’ictus, è chiamato necrosi. L’area circostante la necrosi diviene disfunzionale di chiamata aria grigia o di penombra. Il tessuto di penombra potrebbe recuperare o morire. Il primo obiettivo del trattamento che segue un ictus è di salvare l’aria di penombra. Ci sono due tipi di ictus: alcuni causati da un’emorragia cerebrale e altri da un’ischemia cerebrale. • Emorragia cerebrale: l’emorragia cerebrale quando un vaso sanguigno si rompe il sangue filtra nel tessuto neurale circostante lo danneggia. Tra le cause troviamo la rottura di aneurismi. Un aneurisma è un aumento della pressione delle arterie, essi si possono formare in qualsiasi parte del corpo. Possono essere congeniti o possono essere causati da avvelenamenti vascolari o da infezioni. • Ischemia cerebrale: è un’interruzione dell’approvvigionamento di sangue a un’area del cervello. Le tre cause: trombosi, emboli, arteriosclerosi. Nella trombosi, si forma un tappo chiamato trombo che blocca il flusso di sangue nel sito in cui si è formato. Un trombo potrebbe essere un coagulo di sangue, di grasso, di olio o una bolla d’aria. L’embolia è simile, a eccezione del tappo chiamato embolo, in questo caso è trasportato nel sangue da un vaso più grande, in cui si è formato, uno più piccolo, in cui si blocca; un embolo è un trombo che si è spostato. Nell’arteriosclerosi, le pareti dei vasi sanguigni si ispessiscono i canali si restringono, risultato di depositi di grasso. Un danno cerebrale indotto da un’ischemia a due importanti proprietà(:1) ci vuole un po’ di tempo perché si sviluppi subito dopo vi è una leggera nulla evidenza di un danno cerebrale, tuttavia un’importante perdita di neuroni può essere rilevata dopo qualche giorno o due. (2) è un danno cerebrale non si presenta in modo uguale in tutte le parti del cervello. Il glutammato, neurotrasmettitore di tipo eccitatorio maggiormente presente nel cervello, gioca un ruolo cruciale nel danno cerebrale causato da un’ischemia. Dopo che è un vaso sanguigno viene bloccato, molti dei neuroni dei privati di ossigeno diventano iperattivi rilascia una quantità eccessiva di glutammato. Glutammato, sua volta, aumenta l’attività dei recettori di glutammato nelle membrane di neuroni post sinaptici; i recettori di glutammato maggiormente coinvolti in questa reazione sono i recettori NMDA N-metil-D-aspartato. Un gran numero di ioni sodio e calcio entrano nei neuroni post sinaptici, i neuroni stessi innescano il rilascio di quantità eccessive di glutammato dai neuroni, propagando l’effetto tossico ad altri neuroni; innescano una sequenza di reazioni interne che in ultima battuta uccidono i neuroni post sinaptici. 3. Traumi cranici chiusi. Le lesioni cerebrali prodotte da colpi che non penetrano la testa e sono chiamati traumi chiusi. Le contusioni sono traumi chiusi che causano un danno al sistema circolatorio cerebrale. Si manifesta un ematoma, che è una raccolta di sangue coagulato in un organo o in un tessuto. Il sangue proveniente da tali lesioni può accumularsi nello spazio subdurale (lo spazio presente tra la dura madre l’aracnoide) e danneggiare il tessuto neurale circostante. Le contusioni spesso si verificano sul lato opposto del cervello rispetto al lato in cui è stato preso il colpo, chiamate lesioni da contraccolpo il corpo fa in modo che il cervello colpisca all’interno del cranio dal lato opposto della testa. Quando vi è un disturbo della coscienza in seguito a un colpo e non mi evidenza di una contusione la diagnosi e di commozione. Gli effetti della commozione possono rimanere presenti per anni e che gli effetti di ripetute con mozioni possono accumularsi. Parlando di encefalopatia traumatica cronica ETC e ci si riferisce alla demenza che sembra essere il risultato dell’insieme delle cicatrici cerebrali osservate negli atleti. 4. Infezioni del cervello: un’invasione del cervello da parte di alcuni microrganismi da luogo a un’infezione del cervello l’infiammazione che ne deriva viene chiamata encefalopatia. Due tipi di infezioni cerebrali: le infezioni batteriche e le infezioni virali. • Infezioni batteriche: quando i batteri infettano il cervello, spesso portano alla formazione di ascessi cerebrali. I batteri sono anche la maggior causa della meningite. La sifilide è un’infezione batterica dove batteri vengono trasmessi da una persona infetta un’altra, i batteri che provocano l’infezione rimangono quindi l’incubazione per parecchi anni prima di diffondersi di attaccare molte parti del corpo, in cui il cervello. La sindrome mentale la demenza che deriva da un’infezione di sifilide chiamata paresi generale. • Infezioni virali: Le infezioni virali possono essere neurotropiche quando sono prodotte da virus con affinità con il tessuto nervoso come la rabbia; pantropiche e colpiscono tutti gli organi come herpes. 5. Neurotossine: il sistema nervoso può essere danneggiato dall’esposizione a qualche tipologia di tossine chimiche che possono entrare in circolazione dal tratto gastrointestinale, dei polmoni, o attraverso la pelle. Per esempio i metalli pesanti come il mercurio il piombo possono accumularsi nel cervello e danneggiarlo in modo permanente, producendo una psicosi tossica. Alcune neuro tossine sono endogene, prodotte dal corpo del paziente stesso. 6. Fattori genetici: alcuni disturbi neuropsicologici di origine genetica sono causati da geni recessivi anomali. I disturbi neuropsicologici di tipo ereditario sono associati raramente con geni dominanti, perché i geni dominanti che provocano delle disfunzioni neuropsicologiche tendono essere eliminati dal bagaglio genetico. Individui che ereditano un gene recessivo anomalo, non sviluppano il disturbo e il gene viene passato alla generazione successiva. La sindrome di Down si verifica nella madre durante l’ovulazione, quando viene creato un cromosoma 21 in più all’interno dell’ovocita, vi è un dismorfismo caratteristico, ritardo mentale delle difficili complicazioni mediche. I neuroni e le altre cellule hanno un programma genetico di autodistruzione chiamato apoptosi, che gioca un ruolo nella lesione cerebrale. Una volta si pensava che la morte dei neuroni fosse di tipo necrotico, la necrosi è la morte cellulare passiva causata da una lesione. Le cellule non danneggiate cercano di ricorrere alle risorse necessarie per completare il suicidio, alcune cellule morte mostrano segni sia di necrosi sia di apoptosi. L’apoptosi è più adattiva della necrosi poiché nella necrosi il neurone danneggiato si gonfia si rompe iniziando dagli assoni e dai dendriti per determinare nel corpo cellulare, la morte cellulare per necrosi è rapida. L’apoptosi di un neurone procede gradualmente, partendo con il restringimento del corpo cellulare. Poi, quando le parti del neurone muoiono, i residui che ne derivano vengono racchiusi in vescicole. Il risultato non porta nessuna infiammazione e il danno alle cellule vicine è ridotto al minimo. Cinque disturbi associati al danno cerebrale: 1. Epilessia: il sintomo primario dell’epilessia è la crisi epilettica. La diagnosi è resa difficile dalla diversità e dalla complessità delle crisi epilettiche.le convulsioni provocano tremori e rigidità e perdita di equilibrio di conoscenza. Ma la maggior parte delle crisi non si presenta sotto questa forma e comportano sottili cambiamenti del pensiero del comportamento. Tutte le cause dei danni cerebrali che sono state descritte possono essere una causa dell’epilessia. Molto casi di epilessia sembrano associati a sinapsi inibitoria difettose che causano una scarica sincronizzata di molti neuroni in un'area particolare, un modello di scarica che è raro in un cervello sano. La diagnosi di epilessia si basa molto sulle evidenze fornite dalla elettroencefalografia. Poiché le crisi epilettiche sono associate a picchi ad alta ampiezza nel EGG alcune persone con epilessia provano peculiari cambiamenti psicologici appena prima di un attacco. Questi cambiamenti sono chiamati aure epilettiche sono importanti per due ragioni: • La natura delle aure fornisce indice indici indizi riguardo la posizione del focus epilettogeno; • Le aure epilettiche possono avvertire il paziente di una convulsione imminente. Le crisi possono essere focale o generalizzata. L’epilessia è considerata come un insieme di più disturbi. • Crisi focali: una crisi focale è una crisi che non coinvolge l’intero cervello e l’attività sincrona tende a diffondersi ad ad ad altre aree del cervello.Gli specifici sintomi dipendono da dove è questa scarica anomala inizia in quali strutture si diffonde, esse solitamente non sono accompagnate da una totale perdita di conoscenza di equilibrio. Due tipi di crisi focali: le crisi parziali semplici e le crisi parziali complesse. Le crisi parziali semplici sono crisi focali, i cui sintomi sono di tipo sensoriale e motorio sono chiamate crisi jacksoniane dal nome del famoso il neurologo Jackson del ventesimo secolo. Le scariche epilettiche si diramano attraverso le aree sensoriali e motorie del cervello, i sintomi si propagano sistematicamente attraverso il corpo. Le crisi parziali complesse sono spesso ristrette ai lobi temporali e chi ne soffre spesso parla di epilessia del lobo temporale. Il paziente mette in atto comportamenti compulsivi comunemente chiamati automatismi. • Crisi generalizzate: le crisi generalizzate coinvolgono l’intero cervello, le scariche sembrano iniziare quasi contemporaneamente tutte le parti del cervello. Potrebbero derivare da patologie diffuse potrebbero iniziare in una particolare struttura, come il talamo, il quale proietta a molte parti del cervello. Le crisi generalizzate si presentano in varie forme: • una di queste è la crisi tonico-clonica in cui sia la perdita di conoscenza, la perdita di equilibrio è una violenta conversione tonico-cronica, si morde la lingua, l’incontinenza unitaria e la cianosi. L’ipossia che accompagna la crisi tonico- cronica, può causare un danno cerebrale. • un secondo tipo è la crisi di assenza in cui il primo sintomo è una perdita di conoscenza, uno sguardo assente. Il tracciato EEG di una crisi di assenza è diverso da quello registrato durante le altre crisi; è caratterizzato da scariche punta-onda di tre cicli al secondo, sono molto comuni nei bambini sono spesso causate dalla pubertà. La frequenza e la severità delle crisi possono spesso essere ridotte da farmaci antiepilettogeni, altri trattamenti alternativi consistono nella stimolazione del nervo vago, la stimolazione magnetica trans cranica e la cosiddetta dieta chetogenica. 2. Morbo di Parkinson: esso può dipendere da fattori genetici o ambientali. È un disturbo del movimento i cui sintomi iniziali sono deboli ma, con l’andare degli anni, essi aumentano nella severità. I sintomi più comuni sono: forte tremore durante i movimenti in momenti di inattività, lentezza nel movimento e perdita di espressione sul viso. Spesso dolore e depressione si sviluppano prima che i sintomi motori diventino severi. Il morbo di Parkinson è associato a una degenerazione diffusa, ma è severa nella substantia nigra, il nucleo del mesencefalo, in cui neuroni proiettano attraverso la via nigrostriatale allo striato dei nuclei della base. Sebbene la dopamina sia il neurotrasmettitore maggiormente rilasciato dalla maggior parte dei neuroni della substantia nigra, vi è poca dopamina nella substantia nigra e nello striato dei pazienti cronici con morbo di Parkinson. L’autopsia rivela nella substantia nigra dei grumi chiamati corpi di Lewy patologo tedesco che li riporto per la prima volta nel 1912. I sintomi del morbo di Parkinson possono essere alleviati tramite delle iniezioni di L-DOPA che non è una soluzione definitiva. Uno tra i trattamenti più discussi per il morbo di Parkinson è la stimolazione cerebrale profonda un trattamento in cui viene applicata una stimolazione elettrica a bassa intensità costante in un’area metabolico del neurone. L’intero segmento distale, nel giro di poche ore, si gonfia moltissimo e si rompe in vari segmenti, in pochi giorni. • Degenerazione retrograda è la degenerazione del segmento prossimale (la porzione di segmento di un assone tagliato tra il taglio e corpo cellulare).L’andamento della degenerazione retrograda progredisce gradualmente, questi primi cambiamenti del corpo cellulare sono sia di tipo degenerativo sia di tipo rigenerativo. I primi cambiamenti degenerativi del corpo cellulare suggeriscono che il neurone morirà; i cambiamenti rigenerativi precoci indicano che il corpo cellulare è coinvolto in un’intensa sintesi di proteine che saranno impiegate nella sostituzione dell’assone degenerato. Alcune volte, vi è una diffusione della degenerazione da un neurone lesionato ad altri neuroni che sono collegati al primo tramite le sinapsi; e questo viene chiamato degenerazione trans neuronale. • Rigenerazione neuronale: è praticamente assente nel sistema nervoso centrale e questo per colpa del sito nervoso periferico. Quello che avviene successivamente, dipende dalla natura della lesione vi sono tre possibilità.prima possibilità se le guaine mielinica e delle cellule originali di Swan rimangono intatte, gli assoni periferici in via di ricrescita continuano a crescere attraverso DS per raggiungere il loro obiettivo e lo faranno per pochi millimetri al giorno. Seconda possibilità, se il nervo periferico è rotto le parti tagliate sono separate di pochi millimetri, gli apici dell’assone che si sta rigenerando, cresceranno in modo non corretto e saranno guidati verso destinazioni non appropriate; questo È il motivo per cui spesso è difficile riconquistare l’uso coordinato di un arto. E terza possibilità se l’estremità reciso di un nervo periferico tagliato di un mammifero, sono molto separati o se è una lunga sezione del cervello danneggiata, non vi può essere alcuna rigenerazione significativa.alcuni neuroni del sistema nervoso centrale sono capaci di rigenerarsi se vengono trapiantati nel sistema nervoso periferico, alcuni neuroni dissi ma nervoso periferico non sono in grado di rigenerarsi se messi nel sistema nervoso centrale. Le cellule di Schwann, le quali ricoprono di Mileena gli assoni del sistema nervoso periferico, eliminano i residui di tessuti cicatriziali causati dalla degenerazione neuronale e promuovono la rigenerazione del sistema nervoso periferico di mammiferi producendo sia fattori neurotrofici sia molecole di adesione cellulare (CAM). I fattori neurotrofici rilasciati dalle cellule di Schwann stimolano la crescita dei coni di accrescimento e nuovi assoni e le molecole di adesione cellulare segnalano i percorsi attraverso i quali crescono gli assoni nel sistema nervoso periferico. Al contrario, l’oligodendroglia, la quale ricopre di mielina gli assoni del sistema nervoso centrale non elimina i residui non stimola e neppure guida la rigenerazione. Quando un’azione degenera, le branche assonali fanno sinapsi nei siti lasciati liberi dell’assone degenerato; questo viene chiamato sprouting collaterale. I nuovi apici collaterali possono crescere, partendo dalle branche terminali della sono dei modi o dei nodi di Ranvier dei neuroni adiacenti. • Riorganizzazione neuronale: la corteccia sensoriale e quella motoria sono ideali per lo studio della riorganizzazione neuronale, a causa del loro aspetto topografico. La riorganizzazione è stata studiata in due condizioni: a seguito di una lesione dei nervi periferici a seguito di una lesione alle aree corticali stesse. Tre studi importanti sono: 1. Kaas E collaboratori valutano l’effetto di una piccola lesione effettuata su una retina, rimuovendo l’altra. I neuroni della corteccia visiva primaria ora possiedono campi recettivi nell’area della retina adiacente alla lesione. 2. Pons e collaboratori ma parlo la corteccia somatosensoriale primaria delle scimmie, i cui neuroni sensoriali del braccio controlaterale erano stati tagliati 10 anni prima. Questo studio creò la scala della riorganizzazione: l’area deputata al viso, nella corteccia primaria somatosensoriale si era estesa. 3. Sans, Suner e Donoghue e se cenarono i neuroni motori che controllavano i muscoli delle vibrisse dei bassi di ratti.la stimolazione dell’aria della corteccia motoria che precedentemente licitare movimenti della vibrisse, ora attivava altri muscoli del viso. La riorganizzazione corticale a seguito di una lesione negli umani ha portato a due meccanismi proposti per la riorganizzazione dei circuiti neuronali: • potenziamento delle connessioni esistenti attraverso il rilascio di inibizione, che deriva da due osservazioni: la riorganizzazione spesso avviene troppo velocemente per essere spiegata e la rapida riorganizzazione non coinvolge mai dei cambiamenti superiore a 2 mm sulla superficie corticali. • Creazione di nuove connessioni dallo sprouting collaterale: un supporto indiretto per questo secondo meccanismo deriva dall’osservazione, che la rilevanza della riorganizzazione a lungo termine può essere troppo grande per essere spiegata da cambiamenti nelle connessioni esistenti. Queste però non rappresentano le uniche possibilità, potrebbero essere coinvolti anche la degenerazione neuronale, la regolazione degli alberi dendritici e la neurogenesi dell’adulto. Dopo una lesione al sistema nervoso centrale i miglioramenti tendono essere modesti o inesistenti questo perché qualsiasi miglioramento che si verifica in una o due settimane dopo la lesione potrebbe riflettere un declino dell’edema cerebrale piuttosto che essere un recupero della lesione neuronale stessa. Si pensa, che la riserva cognitiva giochi un ruolo nei miglioramenti osservati in seguito a un danno cerebrale. Le tecniche usate come trattamento di un danno al sistema nervoso centrale sono diverse. Per il morbo di Parkinson venne utilizzato il tessuto embrionale che pensavano potesse maturare sostituire le cellule danneggiate. I primi risultati furono positivi. Un trapianto bilaterale con cellule fetali di substantia nigra avviene con successo, nel trattamento del modello MPTP su una scimmia con un morbo di Parkinson, le cellule trapiantate innervano il tessuto striato e adiacente alleviarono l’importante carenza di movimento, il tremore e la rigidità prodotti dal morbo di Parkinson. Uno di questi metodi è il trapianto di midollo adrenergico, una tecnica leggermente diversa coinvolge l’impianto delle guaine mielinica e delle cellule di Schwann le quali promuovono la rigenerazione e guidano la crescita dell’assone. Tuttavia ci sono stati dei fallimenti del neuro trapianto, ma questa è diventata una delle aree di ricerche più attive. All’inizio del nuovo secolo, le cellule staminali vennero isolate con successo dall’embrione umano in mantenute in una coltura del tessuto. Le cellule staminali si dividono infinitamente sono pluri potenti, capaci di svilupparsi in molte classi di cellule adulte, sembrava che le culture di cellule staminali potessero essere una fonte durevole di cellule per il tre tanto. Ma quest’ultime deteriorano gradualmente in anomalie cromosomiche accumulate durante la ripetuta divisione. Le cellule staminali indotte sono state il punto centrale di un enorme sforzo di ricerca rende difficile prevedere come potrebbero comportarsi in un paziente umano. L’uso di trattamenti riabilitativi che promuovono il recupero dopo una lesione al sistema nervoso centrale: piccoli ictus producono un danno cerebrale contenuto.nudo e colleghi provocarono piccole lesioni ischemiche nell’area della mano della corteccia motoria delle scimmie. Quindi, cinque giorni dopo, iniziare un programma di riabilitazione dopo le scimmie affidarono centinaia di piccoli pezzi di cibo e questa pratica ridusse notevolmente l’espansione della lesione corticale.i neuroni competono con altri neuroni per i siti sinaptici e le neurotrofine e chi perde muore. La terapia della costrizione indotta consisteva nel legare il braccio sano per due settimane, mentre il braccio compromesso veniva riabilitato con un trattamento intensivo. In un approccio Al trattamento delle lesioni alla colonna vertebrale i pazienti in capaci di camminare hanno sostenuti da un imbragatura su un Tapis roulant in movimento. Quindi, una volta che si miglioravano, il grado di supporto veniva ridotto gradualmente. L’efficacia di questo trattamento è stata confermata da pazienti umani. Individui cognitivamente fisicamente attivi sono meno esposti a contrarre disturbi neurologici. Gli ambienti arricchiti sono quelli progettati per promuovere l’attività fisica e cognitiva e gli effetti sulla salute promossi da questi ambienti sono già stati dimostrati nei modelli animali. Gli ambienti arricchiti aumentano le ramificazioni dendritiche, la grandezza il numero delle ➤ la teoria del set point. La maggior parte delle persone considera la fame come conseguenza della presenza di un deficit energetico. La teoria del set point dice che dopo un pasto, si suppone che le risorse energetiche siano vicine al loro punto di riferimento ma quando questo livello scende una persona inizierebbe un altro passo in quanto verrebbe motivata dalla fame. Secondo l’ipotesi del set point, il pasto proseguirebbe fino a uno stato di sazietà che risulterebbe dal ritorno del livello energetico al suo set point. Tutti i sistemi di set-point sono dei feedback negativi, ovvero sistemi cui le risposte ai cambiamenti in una direzione producono effetti compensatori in direzione opposta. Sistemi a feedback negativo agiscono per mantenere l’omeostasi. ➛ teoria glucostatica. Sviluppata negli anni 40 e 50, propone che l’alimentazione sia regolata da un sistema capace di mantenere il Sat point del glucosio nel sangue: Secondo questa teoria la fame compare quando i nostri livelli di glucosio nel sangue scendono sotto il loro set point. Le varie versioni di questa teoria vengono citate come la teoria glucostatica. ➛ teoria lipostatica. La teoria lipostatica proposta negli stessi anni, sostiene che l’alimentazione si basi sul set point del grasso corporeo e la deviazione da questo set point producono adeguamenti compensativi nel comportamento alimentare tali, da far ritornare livelli di grasso corporeo al loro valore di riferimento. La prova principale sarebbe che gli individui tendono di solito a mantenere un peso costante nel corso della vita.i Le teorie del set point hanno diversi gravi debolezze, i tre punti evidenti sono: • Le teorie del set point in relazione al comportamento alimentare e alla fame sono in coerenti con le pressioni evolutive relative all’alimentazione. Sopravvivere in condizioni naturali per tutte le specie a sangue caldo necessita di un sistema che prevenga i deficit energetici, piuttosto che un sistema che cerchi di ripristinare le riserve energetiche una volta che diventino carenti. • Le principali previsioni originate dalle teorie set point non sono state confermate, il problema è che le riduzioni del glucosio che venivano indotte in questi esperimenti raramente si verificavano naturalmente. • Le teorie del set-point sono carenti perché non riescono a tenere in considerazione la grande influenza di fattori che influenzano la condotta alimentare: apprendimento, influenze sociali eccetera. La teoria dell’incentivo positivo è che gli esseri umani gli altri animali non siano motivati a mangiare per compensare i deficit energetici interni, ma siano spinti dall’attesa del piacere di mangiare. Nel piacere anticipato di un comportamento è chiamato il suo valore dell’incentivo positivo. Il principio fondamentale di questa prospettiva è che il cibo sia controllato in modo molto simile al comportamento sessuale: ci impegniamo in comportamenti sessuali non perché abbiamo un deficit interno ma perché ci siamo evoluti per desiderarlo. Secondo questa prospettiva è la presenza del cibo che ci rende affamati non un deficit energetico. I livelli di fame che si sentono in un dato momento derivano dall’interazione di tutti i fattori che influenzano l’incentivo positivo a mangiare. Queste teorie non identificano un fattore come determinante principale della fame e ignorano gli altri. ➢Fattori che determinano che cosa mangiamo. La maggior parte degli esseri umani a una particolare predilezione per i sapori dolci, grassi e salati. I sapori amari, per i quali la maggioranza degli essere umani ha un’avversione, sono spessi associati alle tossine. Due sono i fattori che determinano ciò che mangiamo: 1. Preferenza e avversione apprese al sapore: gli animali imparano a preferire i gusti alla cui esperienza venga fatta seguire un’assunzione di calorie. Alcune preferenze sono specie-specifiche. Oltre a ciò imparano a mangiare dai conspecifici. 2. Imparare a mangiare vitamine e sali minerali: ratti uomini si mostrano capace di imparare a scegliere per le propria dieta alimenti ricchi di vitamine minerali. Tuttavia questa abilità si perde quando sono disponibili molti alimenti diversi e quando sono disponibili cibi poco nutrienti ma con un sapore appetibile. Questo spiega la frequenza di squilibri nutrizionali nell’Occidente industrializzato. Le carenze alimentari influenzano la selezione della dieta, due sono le carenze: a. la carenza di sodio che sviluppa una preferenza immediata e urgente per il sapore di cloruro di sodio; b. la carenza di vitamine e minerali porta all’animale a consumare cibi che siano ricchi delle sostanze nutritive mancanti. ➢Fattori che influenzano quando mangiamo. 1. La fame che precede il pasto. L’attacco di fame prima dei passi sembrerebbe una prova in favore delle teorie del set point, ma in realtà riflette l’aspettativa dell’arrivo del cibo. In previsione di un pasto, l’organismo si prepara l’immissione di nuovi nutrienti nel flusso sanguigno producendo insulina che abbassa i livelli di glucosio nel sangue, fase cefalica. Se il cibo non arriva, i livelli di glucosio risalgono e la fame si attenua. Abbiamo fame perché stiamo per mangiare non perché siamo in deficit. 2. Il condizionamento Pablo piano della fame: esperimenti sui dati hanno dimostrato che i segnali che di solito anticipano l’arrivo di cibo sono associati per condizionamento all’alimentazione. Dopo un po’ la fame la consumazione del pasto si verificano in presenza di questi stimoli condizionanti anche se il cibo è sempre disponibile l’animale non è deprivato la fame è causata dall’aspettativa del cibo non da un deficit energetico. ➢ Fattori che influenzano quanto mangiamo. Lo stato motivazionale che ci porta a smettere di mangiare e la sazietà. Segnali di sazietà: il cibo nell’intestino e il glucosio nel sangue possono indurre segnali di sazietà, che inibiscono un ulteriore consumo di cibo. Questi segnali dipendono sia dal volume sia dalla densità nutritiva del cibo.una volta che le quantità di cibo consumate si sono stabilizzate, la densità nutritiva della dieta viene cambiata. 1. Falsi pasti: la ricerca sulla falsa alimentazione indica che i segnali di sazietà dall’intestino dal sangue non sono necessari per terminare il pasto. La dimensione dei pasti dipende dalle esperienze precedenti non dai segnali provenienti dall’intestino o dal sangue. Mangiamo anche se siamo sazi. 2. Effetto antipasto e sazietà: piccole quantità di cibo ingerito prima del pasto principale agiscono da segnale per innescare la fase cefalica di incrementano la fame invece di diminuirla. 3. Porzione sazietà: la quantità di cibo consumato è influenzata dalle dimensioni della porzione. Più sono grandi le porzioni, più mangiamo. 4. Influenze sociali e sazietà: uomini e ratti mangiano di più se sono in compagnia. 5. Sazietà sensoriale specifica: si mangia di più se si alterano i sapori, questa è la cosiddetta dieta del bar. L’effetto delle diete del bar sulla dimensione del pasto dipende dal fatto che la sazietà e mi sensoriale. Mentre si mangia un alimento, il valore incentivo positivo di tutti cibi diminuisce, mentre il valore di incentivo positivo di quel particolare cibo crolla. Perciò, si diventa sazi di quel cibo e si smette di mangiarlo. Tuttavia, sei un altro cibo viene offerto, spesso si comincia a mangiare di nuovo. In uno studio sulla sazietà sensoriale specifica, volontari umani furono invitati a valutare la palatabilità di otto cibi diversi e poi a mangiare un pasto basato su uno di questi otto cibi. Dopo il pasto, i volontari furono invitati a valutare di nuovo la palatabilità degli otto cibi. La loro valutazione dei cibi appena mangiata era diminuita in misura maggiore di quanto fossero diminuiti i voti degli altri set alimenti. Rolls ha suggerito che la sazietà sensoriale abbia due effetti: • Effetti relativamente brevi che influenzano la selezione di alimenti all’interno di un singolo pasto • effetti relativamente duraturi che influenzano la selezione dei cibi da passa pasto. Il fenomeno della sazietà specifica sensoriale a due conseguenze adattiva: incoraggia il consumo di una dieta varia; e incoraggia gli animali che hanno accesso a una varia dieta di mangiare molto. Il mito della fame ipotalamica e dei centri della sazietà. Negli anni 50, gli esperimenti sui ratti sembravano suggerire che il comportamento alimentare fosse controllato da due diverse regioni dell’ipotalamo: la sazietà dell’ipotalamo ventro-mediale VMH e la spinta ad alimentarsi da parte dell’ipotalamo laterale LH. • Il VMH come centro della sazietà: Grandi lesioni elettrolitiche bilaterali all’ipotalamo ventro-mediale producono nel ratto iperfagia eccessiva alimentazione e obesità estrema. Questa sindrome da lesione del VMH ha due diverse fasi: una dinamica è una statica. La fase dinamica è caratterizzata di consumo eccessivo di cibo rapido aumento di peso. Dopo, questa fase il consumo scende a un livello sufficiente per mantenere un livello stabile di obesità; questo segna l’inizio della fase statica in cui l’animale mantiene il suo peso corporeo. • L’LH come centro dell’alimentazione: le lesioni elettrolitiche bilaterali all’ipotalamo laterale producevano afagia completa cessazione del mangiare. La regione laterale dell’ipotalamo è un centro di controllo dell’alimentazione. La teoria secondo cui questi due centri sono centri di sazietà può essere confutata. È stato dimostrato che il ruolo primario dell’ipotalamo è la regolazione del metabolismo energetico, non la regolazione dell’alimentazione. L’interpretazione iniziale degli effetti delle lesioni al VMH era che gli animali diventavano obesi perché mangiavano eccessivamente; invece, i dati suggeriscono l’opposto. Le lesioni bilaterali del VMH aumentano i livelli sanguigni di insulina, che aumenta la lipogenesi, la produzione del grasso nel corpo, E diminuisce la lipolisi, la trasformazione del grasso corporeo in forma di energia utilizzabili. La seconda linea è rappresentata dal fatto che è un grosso fascio di fibre, il fascio noradrenergico o ventrale, decorre accanto al VMH ed era quindi danneggiato dalle lesioni del B emme H effettuati laboratorio; le fibre che provengono dai nuclei paraventricolare dell’ipotalamo erano danneggiate. Esperimenti di Cannon e Washborn nel 1912 avevano messo in relazione la fame con le contrazioni dello stomaco vuoto e la sazietà con la distensione della parete gastrica. Tuttavia calorico e sempre immediatamente disponibile. Questo ha portato ad un aumento dell’obesità. Inoltre, lo sviluppo di molte pratiche culturali e credenze ha ulteriormente promosso il consumo di cibo: 1. è necessario mangiare tre volte al giorno anche se non si ha fame; 2. il cibo deve essere il fulcro delle riunioni sociali; 3. sale, dolci e grassi devono essere aggiunti agli alimenti per aumentarne il gusto. Perché alcune persone diventano bestie mentre ad altri non accade? Ci sono differenze per le preferenze nel gusto dei cibi, nel consumo energetico, nella composizione del microbi homo intestinale e in fattori genetici e the P genetici contribuiscono a spiegare perché alcuni soggetti sono più vulnerabili di altri all’obesità. Per esempio, tra i fattori che potrebbero influenzare troviamo: persone sono magre perché l’assunzione di energia non supera il loro consumo energetico. Infatti vi è una differenza nel NEAT che svolge un ruolo piccolo ma significativo nel dissipare l’energia in eccesso. Perché i programmi di dimagrimento falliscono? Perché all’iniziale riduzione del grasso corporeo l’organismo reagisce con meccanismi di compensazione (miglioramento dell’efficienza del consumo energetico, diminuzione del tasso metabolico, calo degli ormoni tiroidei, l’organismo brucia meno calorie), per cui a ripristino della dieta iniziale il peso torna rapidamente a salire. La chiami per la perdita di peso è un cambio permanente nello stile di vita. Il grasso è più che un magazzino passivo di energia: Esso rilascia attivamente un ormone peptidico chiamato leptina. La scoperta della leptina produsse un grande clamore.Si scoprì che l’insulina non penetra la barriera ematoencefalica, e si sostiene l’ipotesi che l’insulina serve come segnale di retroazione negativo nella regolazione del grasso corporeo: • i livelli cerebrali di insulina sono positivamente correlati con i livelli di grasso corporeo. • I recettori dell’insulina sono stati trovati nel cervello. • Infusioni di insulina del cervello di animali da laboratorio riducono il consumo di cibo e il peso corporeo. Perché ci sono due segnali di feedback per il controllo del grasso? Una ragione può essere che livelli di leptina siano correlati con la quantità di grasso sottocutaneo, mentre l’insulina è correlata con il grasso viscerale. La scoperta che la leptina e l’insulina sono segnali che forniscono informazioni al cervello ci ha dato un mezzo per scoprire in circuiti neurali che partecipano alla regolazione del grasso. La maggior parte sono nell’ipotalamo in particolare nel nucelo arcuato. Trattamenti obesità: Il trattamento con la leptina è utile per ridurre l’obesità, ma il problema dell’obesità continua a crescere. Agonisti serotoninergici: riducono il desiderio di mangiare cibi ad alto contenuto calorico, il numero dei pasti, la dimensione dei pasti ma sono stati ritirati dal mercato poiché causano malattie cardiache numero piccolo ma significativo di pazienti. Chirurgia gastrica: nei casi di obesità estrema si ricorre a bordo un trattamento estremo, come il bypass gastrico che è un intervento chirurgico per l’obesità estrema che comporta un cortocircuito del normale percorso del cibo attraverso il tratto digestivo in modo da ridurne l’assorbimento. Un’alternativa è la banda gastrica regolabile, che prevede il posizionamento chirurgico di una fascia di silicone cava intorno allo stomaco per ridurre il flusso di cibo attraverso di esso. ➤ Anoressia e bulimia nervosa. L’anoressia è un disturbo da ridotto consumo alimentare. Gli individui con anoressia mangiano così poco da su che subiscono una perdita di peso che metà rischio la loro vita. La bulimia nervosa è un disturbo caratterizzato da periodi di digiuno interrotti da bingeing seguiti da sforzi volontari per eliminare immediatamente le calorie consumate. In realtà queste ultime si possono considerare come varianti dello stesso disturbo: • in entrambi casi è presente una distorsione dell’immagine corporea; • molti pazienti oscillano tra le due diagnosi; • l’anoressia e la bulimia sono altamente correlate con il disturbo ossessivo-compulsivo la depressione. La teoria dell’incentivo positivo dell’alimentazione suggerisce che la diminuzione dell’alimentazione che definisce sia l’anoressia e la bulimia è una possibile conseguenza di un corrispondente declino del valore di incentivo positivo del cibo. Per i pazienti con anoressia ha mostrato spesso un notevole interesse per il cibo. Il dominio delle terre del set point ha portato una diffusa disattenzione o uno dei principali misteri dell’anoressia. In condizioni di affamamento. Il valore dice tipo positivo del mangiare aumenta livelli così elevati che è difficile immaginare come chiunque sia fermato possa astenersi da mangiare in presenza di cibo disgustoso. All’inizio dei pasti, le persone sono i muri equilibrio statico, e questo me lo Stati si interrompe per improvviso infusione di calorie. Un’altra parte della risposta risiede nella constatazione che l’avversione per il fatto dei passi è maggiore nelle persone che attraversano un periodo in cui mangiano poco. I pasti, che producono effetti negativi, in persone sane, possono essere repulsive per individui che hanno subito una privazione del cibo. I pasti consumati da una persona con anoressia potrebbero produrre una varietà da persona gusto a mangiare. Cap:14 Sogno, sogni e ritmi circadiani ➤ Stadi del sonno Nell’uomo, durante il sonno notturno, si verificano importanti variazioni nell’EEG. Durante il sonno esiste la fase R.E.M., in cui gli individui e dormo non si osservano dei movimenti oculari rapidi al di sotto delle palpebre. Le tre basi psicofisiologiche standard per la definizione degli stadi del sonno sono: l’elettroencefalocramma (EEG), l’elettrooculogramma (EOG), e l’elettromiogramma (EMG). Durante la prima notte i partecipanti hanno spesso un sonno regolare questo peggioramento è chiamato effetto prima notte. Secondo l’American Academy of Sleep Medicine, esistono tre stadi nell’EEG del sonno: Lo stadio 1, lo stadio 2, e lo stadio 3. Quando un individuo chiude gli occhi e si appresta a dormire, tra le onde ad alta frequenza e basso voltaggio della veglia vigile inizierà intercorsi le onde alfa di frequenza 8-12 Hz. Dopo, quando la persona si addormenta, si verifica una transizione repentina allo stadio uno del sonno. L’elettroencefalogramma dello stadio 1 è caratterizzato da onde ad alta frequenza e basso voltaggio simili a quelli della veglia vigile, anche se più lente. Con il progredire dello stadio 1 gli stadi 2 e 3, si verificano un aumento graduale del voltaggio. L’EEG dello stadio 2 del sonno presenta onde di ampiezza lievemente superiore di frequenza lievemente inferiore a quelle dello stadio uno; il tracciato è interrotto da due caratteristiche forme d’onda: • i complessi K: ogni complesso K è formato da una singola onda ampia e negativa seguita subito dopo da una singola onda ampia e positiva. • i fusi del sonno: Ogni fuso del sonno è un treno di onde con una frequenza di 9-15 Hz. Lo stadio 3 del sonno è definito dalla predominanza di onde delta, le onde elettroencefalografiche più ampie e più lente, con una frequenza di 1-2 Hz. L’individuo raggiunge lo stadio 3 del sonno, resta per un certo periodo per poi ripercorrere a ritroso diversi stadi fino a tornare lo stadio uno. Quando vi torna, gli eventi che si verificano in questa fase cambiano completamente. Il primo stadio uno del sonno notturno (stadio 1 iniziale) non è contrassegnato da alcuna alterazione eclatante elettromiografica o elettroencefalografica, mentre periodi successivi in cui l’individuo si trova nello stadio uno, (stadio 1 emergente), sono accompagnati da movimenti oculari rapidi (REM) ed è una perdita del tono muscolare. Dopo il primo ciclo del sonno (dallo stadio 1 iniziale allo stadio 3, e poi a ritroso fino allo stadio 1 emergente), l’individuo trascorre resto della notte per correndo avanti indietro diversi stadi. Ogni ciclo avere una durata di 90 minuti e che, con il passare della notte, in un individuo trascorre una quantità sempre maggiore di tempo nello stadio un emergente una quantità sempre minore negli altri stadi. Il sonno associato all’EEG dello stadio 1 emergente viene spesso chiamato sonno REM mentre gli altri stadi del sonno vengono indicati nel complesso con il termine sonno NREM che impiega circa il 75% del tempo totale di sonno. Inoltre, l’attività cerebrale è lenta e ridotta in un corpo molto rilassato. Qui si fanno sogni che somigliano a pensieri normali e non emotivamente qualificati. Lo stadio 1 iniziale, lo stadio 2 e 3 del sonno a volte vengono chiamati stadi NREM1 (N1), NREM2 (N2), NREM3 (N3. Lo stadio NREM3 è spesso denominato sonno a onde lente. Nella fase REM l’attività cerebrale aumenta ai livelli della veglia, spesso ci sonno essere contrazione improvvise dei muscoli. Nel 1953 nel laboratorio di Nathaniel Kleitman, dopo la scoperta del sonno REM, capì che con essa le emozioni erano cariche. Il sonno REM poteva essere il correlati fisiologico dell’attività onirica ? Nel sogno: • Emisfero destro: aspetti spaziali ed emotivi; • Emisfero sinistro: narrazione del sogno. I sogni associati al sonno REM tendevano ad assumere la forma di vere e proprie storie o racconti. L’attività onirica durante la fase NREM si verifica molto più comunemente e spesso i sogni associati ad essa sono molto simili a quelli della fase REM. La correlazione tra il sonno REM e il ricordo dei sogni scoperta da Kleitman fece sottoporre a verifica alcune convinzioni: 1. Molte persone credono che gli stimoli esterni possano essere incorporati nei sogni. 2. Alcune persone credono che i sogni durino solo un istante, ma la ricerca suggerisce che il corso dei sogni avvenga “in tempo reale”; 3. Alcune persone affermano di non sognare; evitare di cadere nell’acqua, camminando nella direzione opposta a quella di rotazione della piattaforma.di solito, il reato sperimentale muore dopo circa 12 giorni, mentre il controllo appaiato rimane in buona salute. È possibile che il risveglio ripetuto del ratto sperimentale provochi la morte non perché gli impedisce di dormire, ma perché è stressante. La deprivazione del sonno sia un fenomeno che non può essere studiato proficuamente nei soggetti non umani, a causa degli inevitabili effetti confondenti dello stress estremo. A causa della sua associazione con l’attività onirica, il sogno R.E.M. è stato oggetto di un’intensa attività di ricerca. È stato dimostrato che la deprivazione selettiva del sonno R.E.M. a due effetti costanti. 1. I partecipanti mostrano un rimbalzo di sonno R.E.M.: nelle prime 23 notti successive, presentano una quantità di sonno R.E.M. maggiore rispetto al solito. 2. Ogni notte successiva di deprivazione, i partecipanti mostrano un aumento della tendenza entrare in sonno R.E.M. Con il progredire del sonno R.E.M., i partecipanti devono essere svegliati sempre più frequentemente per evitare che accumulino una quantità significativa di sonno REM. L’aumento compensatorio del sonno R.E.M. suggerisce che la quantità di sonno R.E.M. si è regolata separatamente dalla quantità di sonno onde lente che il sonno R.E.M. debba avere una funzione particolare. Alcuni ricercatori ritengono che sono R.E.M. rafforzi la memoria esplicita in particolari ricordi con un contenuto emotivo altri pensano che sono onde lente e promuove il consolidamento della memoria. La teoria dello stato di default relativa al sonno R.E.M. costituisce un approccio differente alla comprensione delle funzioni del sonno R.E.M. In uno stato di sonno non R.E.M. il sonno R.E.M. è più attivo della veglia quando non sono presenti necessità corporee impellenti e secondo questa teoria sono R.E.M. la funzione di preparare gli organismi alla veglia negli ambienti naturali. Gli individui che vengono dei privati del sonno acquisiscono la capacità di dormire in maniera più efficiente. Il suono di questi individui presenta una più alta proporzione di sonno a onde lente (NREM3) il quale ha una funzione ristoratrice: • Anche se gli individui recuperano solo una piccola parte del sonno totale verso in seguito a un periodo di deprivazione del sonno, e si recuperano la maggior parte del suo non dell’ente. • Dopo un periodo di deprivazione del sonno, l’elettroencefalogramma del sonno dell’ente dell’uomo è caratterizzato da una percentuale più elevata rispetto normale. • Gli individui che dormono sei ore o meno a notte presenta una durata complessiva del sonno a onde lente identica a quella degli individui che dormono autore o più a notte. • Se un individuo fa un sonnellino mattutino dopo una notte di sonno completo l’elettroencefalogramma sonnellino mostra poiché onde lente e il sonnellino riduce la durata adesso non ho il turno successivo. • Il risveglio ripetuto degli individui durante il sonno R.E.M. produce un limitato aumento della sonnolenza accusato il giorno successivo, mentre le sveglie ripeto durante il sonno a onde lente a effetti più marcati. Il nostro organismo risponde in maniera negativa quando dormiamo meno del solito. L’unico modo per valutare quale sia reale fabbisogno di sonno consiste nel ricorrere a esperimenti in cui il sonno viene ridotto regolarmente. Solo quando l’individuo dorme a livello di efficienza massimale, è possibile determinare la vera quantità bisogno. ➤ Stadi del sonno nel mondo in cui viviamo si verifica un’alternanza ciclica tra luce e buio ogni 24 ore. La maggior parte delle specie si è adattata a queste variazioni regolari attraverso una varietà di ritmi circadiani. La maggior parte delle specie presenta un ciclo circadiano sonno-veglia. Ogni giorno, il nostro organismo si adatta in vari modi al fine di rispondere alle richieste dei due ambienti in cui viviamo: la luce e il buio. I nostri cicli circadiani restano sincronizzati sulle 24 ore grazie la presenza di particolari segnali temporali presenti nell’ambiente. Il più importante è il ciclo giornaliero di luce e buio. I fattori ambientali in grado di scandire ritmi circadiani, vengono chiamati zeitgeber: datori del tempo. Negli ambienti di laboratorio controllati è possibile allungare o accorciare i cicli circadiani. In un mondo privo di cicli di luce buio della durata di 24 ore, i cicli circadiani possono essere scanditi da altri zeitgeber. I cicli circadiani sonno-veglia dei criceti tenuti in condizioni di oscurità continuo di illuminazione continua possono essere scanditi in base a periodi giornalieri regolari dedicati all’interazione sociale, all’accumulo di cibo. I criceti presentano ritmi circadiani particolarmente evidenti e sono soggetti spesso utilizzati nella ricerca sui ritmi circadiani. ↪️ Che cosa accade ciclo sonno-veglia e ad altri ritmi circadiani in un ambiente privo dei datori di tempo? Ritmi ritmi circadiani che si manifestano in ambienti costanti sono The the ritmi free- running (ossia, svincolati da stimoli esterni) si la loro durata viene chiamata periodo free- running. Tutti noi possediamo un orologio biologico le cui lancette girano un po’ lentamente, a meno che il loro movimento non sia scandito da segnali temporali presenti nell’ambiente. La regolarità dei cicli sonno-veglia free Running fornisce un’evidenza a supporto della predominanza dei fattori circadiani sui fattori recuperativi nella regolazione del sonno. I cicli circadiani free-running non devono essere appresi. Molti animali presentano un ritmo circadiano della temperatura corporea correlato a ritmo circadiano sonno-veglia: tendono a dormire durante la fase discendente del ciclo circadiano della temperatura corporea e a rimanere svegli durante la fase ascendente. Tuttavia, quando i soggetti vengono mantenuti in un ambiente di laboratorio costante, il ciclo sonno-veglia e quello della temperatura si dissociano. Questo fenomeno viene chiamato desincronizzazione interna. Un aspetto che è incompatibile con le teorie recuperative del sonno è che quando i volontari restano più svegli a lungo del solito, la durata del sonno successivo è più breve anziché più lunga. Nella moderna società industrializzata, esistono due diverse situazioni in grado di disturbare la ritmicità circadiana: • il jet leg: si verifica quando gli zeitgeber che controllano le fasi di vari ritmi circadiani vengono accelerati durante i voli aerei verso oriente (anticipo di fase) o decelerati durante i voli verso occidente (ritardo di fase). • il lavoro a turni: qui gli zeitgeber restano invariati, ma i soggetti sono costretti a modificare i propri cicli naturali sonno-veglia al fine di rispondere alle richieste di un orario di lavoro discontinuo. Entrambi sono responsabili di disturbi del sonno, affaticamento, malessere generale deficit di valutazione delle funzioni fisiche e cognitive. I disturbi possono durare diversi giorni. Che cosa si può fare? Per la riduzione del jet leg, sono stati proposti due approcci comportamentali: 1. uno spostamento graduale del proprio ciclo sonno-veglia nei giorni precedenti il volo. 2. Consiste nell’impiego dopo il volo, di trattamento in grado di promuovere il necessario spostamento del ritmo circadiano. Ad esempio, una volta giunti a destinazione, è possibile assumere melatonina prima di andare a letto. Le aziende che impiegano lavoratori turnisti pianificano ritardi di fase, anziché anticipi di fase; quando possibile, lavoratori vengono trasferiti dal turno attuale verso un turno che inizia più tardi. È infatti più difficile andare a dormire 4 ore prima e alzarsi 4 ore prima (anticipo di fase), piuttosto che andare a dormire quattro ore dopo alzarsi quattro ore dopo (ritardo di fase). Il fatto che i cicli circadiani sonno-veglia persistono in assenza di segnali temporali provenienti dall’ambiente e indica che esista un meccanismo di regolazione interno: l’orologio circadiano. Scoperta fatta da Richter nel 1967, Per cui ampie lesioni nell’ipotalamo mediale dei ratti producono un’alterazione dei cicli circadiani. È stato dimostrato che le azioni selettive a carico dei nuclei soprachismatici (NSC) dell’ipotalamo mediale alterano vari cicli circadiani, tra cui il ciclo sonno- veglia. E si aboliscono la periodicità circadiana dei cicli del sonno. Esperimento di Ralph rimossero i nuclei soprachismatici dai feti di un ceppo di criceti che presentavano un ciclo sonno-veglia free-running anormalmente corto, di 20 ore. In seguito, trapiantarono i nuclei asportati nel cervello di criceti adulti normali, i cui cicli sonno-veglia free- running di 25 ore erano stati aboliti mediante lesioni a nucleo stesso. Questi trapianti si dimostrarono in grado di ripristinare cicli sonno-veglia. I trapianti in direzione opposta (dai da feti di criceto normali a mutanti adulti con lesione ai nuclei soprachiasmatici) mostrava l’effetto complementare: essi ripristinavano cicli sonno-veglia free-running della durata di 25 ore, anziché della durata originale di 20 ore. L’esistenza di altri meccanismi di regolazione circadiana: • È stato dimostrato che le lesioni bilaterali del NSC lasciano indenne alcuni ritmi circadiani, mentre aboliscono altri. • Le lesioni bilaterali dell’NSC non eliminano la capacità di tutti gli stimoli esterni di scandire il ritmo circadiani. • Come neuroni dell’NSC, anche le cellule di altre parti del corpo mostrano spesso cicli circadiani di attività free-running quando mantenute in coltura tissutale Come fa il nucleo soprachiasmatico a controllare i ritmi circadiani? I meccanismi di regolazione circadiana dell’ NSC dipendono dei pattern di attivazione dei suoi neuroni. I neuroni di questo nucleo tendono essere inattivi di notte, iniziano ad attivarsi all’alba e scaricano a un ritmo lento e costante durante le ore diurne. Come fa il ciclo luce-buio di 24 ore a scandire il ciclo sonno-veglia e altri ritmi circadiani? I ricercatori cercarono di identificare seguire il percorso di specifici assoni che originavano da neuroni situati nell’occhio e trasportavano informazioni relative alla luce al buio in grado di sincronizzare l’orologio biologico. La sezione dei nervi ottici praticata in un punto a monte del chiasma ottico eliminava la capacità del ciclo luce-buio, tuttavia, quando venivano selezionati i tratti ottici la capacità del ciclo luce-buio di scandire i ritmi circadiani restava inalterata. Gli assoni visivi di importanza critica per la sincronizzazione dei ritmi circadiani dovevano separarsi dal nervo ottico in prossimità del chiasma ottico. I tratti retinoipotalamici, che originano in corrispondenza del chiasma ottico e proiettano gli adiacenti nuclei soprachiasmatici. Né i coni né i bastoncelli sono necessari per questa attività di sincronizzazione. I fotorecettori di importanza critica sono le cellule gangliari della retina con specifiche proprietà funzionali e questi fotorecettori hanno sacrificato la loro capacità di rispondere brevemente ai rapidi cambiamenti di luce in favore della capacità di rispondere in maniera costante ai livelli dell’illuminazione di fondo, che cambiano lentamente. Il loro fotopigmento è la melanopsina. Da un punto di vista molecolare, nel 1988 esperimenti mostrarono che dei criceti presentavano ritmi circadiani free-running anormalmente brevi. Questa anomalia era il risultato di una mutazione genetica e il gene mutato fu chiamato tau. un gene importante è il gene clock, scoperto nel 1997 . L’’identificazione dei geni circadiani ha portato a tre scoperte importanti: • In molte specie appartenenti aerei evoluzionistica differenti è stata riscontrata la presenza di geni circadiani identici o simili; ciò indica che tali geni sono comparsi in una fase precoce della storia dell’evoluzione e sono stati conservati in varie specie discendenti. • Fu possibile chiarire dopo la scoperta dei geni circadiani il meccanismo molecolare alla base dei ritmi circadiani. Il meccanismo sembra essere l’espressione genica: la trascrizione di proteine da parte dei geni circadiani segue infatti un ciclo circadiano. • L’identificazione dei geni circadiani fornì un metodo diretto per studiare la capacità di sincronizzazione dei ritmi circadiani mostrata da parte dell’organismo diverse dal nucleo soprachiasmatico. Nella maggior parte delle cellule dell’organismo, esistono meccanismi molecolari di regolazione circadiana simili a quelli presenti nel nucleo soprachiasmatico, questi orologi cellulari sono controllati da segnali nervosi e ormonali provenienti dall’NSC. ➤ Le quattro aree del cervello coinvolte nel sonno. 1. Le due aree nell’ipotalamo coinvolte nel sonno. ➚ Ipotalamo posteriore ➘ Ipotalamo anteriore Questa scoperta va al neurologo viennese Constantin von Economo. • Durante la prima guerra mondiale, il mondo fu devastato da una grave infezione virale del cervello: l’encefalite letargica. La maggior parte delle vittime dormiva continuamente. Egli scoprì che le vittime decedute avevano manifestato problemi di sonno eccessivo, presentavano tutti un danno all’ipotalamo posteriore alle parti adiacenti del mesencefalo. Il problema di sonno posto: avevano difficoltà a dormire. Presentavano sempre un danno all’ipotalamo anteriore e le parti adiacenti del prosencefalo basale. L’ipotalamo posteriore promuove la veglia, mentre l’ipotalamo anteriore promuove il sonno. rilascio a livello sinaptico, il blocco della loro ricaptazione da parte dei terminali sinaptici o entrambi meccanismi. Gli antipnotici tendono a produrre vari effetti avversi, tra cui perdita di appetito, anzi tremori. E possono mascherare la patologia responsabile della sonnolenza eccessiva. ➜ la melatonina. Una terza classe di farmaci che influenzano il sonno comprende gli agenti in grado di modificare la sua ritmicità circadiana; il principale farmaco di questa classe è la melatonina. La melatonina è un ormone sintetizzato nell’epifisi a partire dal neurotrasmettitore serotonina. L’epifisi è situata in corrispondenza della linea mediana del cervello, subito ventralmente alla porzione posteriore del corpo calloso. Nell’uomo le funzioni dell’epifisi e della melatonina non sono così evidenti. I livelli di melatonina mostrano un ritmo circadiano controllato dal nucleo soprachiasmatico e i livelli di picco sono associati al buio e al sonno. Si ipotizza che la melatonina svolga un ruolo nella promozione del sonno nella sua o nella regolazione temporale. La melatonina esogena, (prodotta esternamente) migliora veramente il sonno? Una metanalisi ha indicato che la melatonina esogena presenta un lieve, ma statisticamente significativo, effetto soporifero, promuovendo il sonno. Esistono buone evidenze che la melatonina sia in grado di indurre un cambiamento di fase nei cicli circadiani dei mammiferi. Diversi ricercatori affermano che quest’ultima debba essere classificata come cronobiotico (sostanza che sincronizza i ritmi biologici interni) anziché come sonnifero. ➤ Disturbi del sonno. 1. Insonnia: comprende i disturbi che riguardano l’inizio il mantenimento del sonno. 2. Ipersonnia: comprende i disturbi dovuti a un sonno a una sonnolenza eccessiva. 3. Una terza classe include quelli correlati a una disfunzione del sonno REM. Sia l’insonnia che l’ipersonnia sono sintomi comuni della depressione dei disordini bipolari. ➜ Insonnia: Molti casi di insonnia sono di origine iatrogena, generata dei medici, in gran parte dovuti all’assunzione cronica di sonniferi che sono prescritti dagli stessi medici. Anche se all’inizio i farmaci ipnotici possono dimostrarsi efficaci ben presto il paziente resta intrappolato in una spirale a causa dello sviluppo di tolleranza. Il paziente richiede una dose sempre più eccessiva e ad un certo punto arriva ad una situazione in cui si presentano i sintomi da astinenza tra cui la stessa insonnia. L’insonnia non è un disturbo associato a una quantità insufficiente di sonno; spesso un disturbo associato una quantità insufficiente di sonno non disturbato. L’insonnia può essere disturbata dall’apnea notturna in cui il paziente cessa di respirare molte volte durante il sonno. Apnea notturna è di due tipi: • apnea notturna di tipo ostruttivo; • apnea notturna di tipo centrale. • altre due cause specifiche di insonnia sono correlate a legame: disturbo da movimenti periodici degli arti che è caratterizzato da movimenti periodici involontari degli arti. Gli individui con sindrome delle gambe senza riposo sono consapevoli del proprio problema. Si lamentano di una tensione o un irrequietezza di di non facile descrizione che impedisce loro di addormentarsi. ➜ Ipersonnia: La narcolessia è la forma di ipersonnia più studiata. Individui affetti da narcolessia manifestano una grave sonnolenza diurna ripetuta e ripetuti episodi di sonno diurno, di breve durata 10-15 minuti. Tipicamente dormono solo un’ora in più al giorno. Gli individui affetti da narcolessia si addormentano nel mezzo di una conversazione. Il secondo sintomo distintivo della narcolessia è la cataplessia è caratterizzata da episodi ricorrenti di perdita del tono muscolare durante la veglia, spesso scatenati da un’esperienza emotiva.può costringere il paziente a sedersi per alcuni secondi, nell’attesa che la crisi passi. Gli individui affetti da questo disturbo manifestano spesso altri due sintomi: la paralisi del sonno e le allucinazioni ipnagogiche che sono esperienze simili ai sogni che si verificano durante la veglia. Si pensa, oggi, che la narcolessia derivi da un gene che codifica per una proteina recettoriale che si lega a un euro peptide chiamato orexina di cui esistono due forme: l’orexina A e l’orexina B. Diversi studi hanno documentato la presenza di ridotti livelli di orexina nel liquido cerebrospinale di pazienti vivi affetti da narcolessia. È stato riscontrato che, nel cervello dell’individuo con narcolessia, il numero di neuroni secernenti orexina risulta ridotto. Dove viene sintetizzata l’orexina al livello cerebrale? Viene sintetizzata da neuroni situati nella regione dell’ipotalamo che è stata associata alla promozione della via: l’ipotalamo posteriore. I neuroni che producono orexina proiettano in tutto il cervello ma mostrano molte connessioni con la formazione reticolare. La narcolessia viene trattata con l’impiego di farmaci stimolanti, per esempio l’amfetamina o antidepressivi. ➜ disturbi correlati al sonno REM: Può capitare che si riscontrino pazienti in cui la fase REM del sonno manca del tutto. Lavie e colleghi descrissero il caso di un paziente che aveva riportato una lesione cerebrale, coinvolgente un danno alle strutture della formazione reticolare caudale deputate al controllo del sonno REM. Dopo la lesione cerebrale, frequentò la facoltà di giurisprudenza. Alcuni pazienti presentano una fase R.E.M. in assenza di atonia muscolare. Questa condizione è nota come disturbo comportamentale del sonno R.E.M. la funzione dell’atonia nel sonno REM sia quella di prevenire la messa in atto dei sogni. Il sonno REM senza atonia è causato da un danno al nucleo magnocellulare o da un’interruzione dei segnali in uscita da questo nucleo. Il nucleo magnocellulare è una struttura della formazione reticolare caudale che si è evoluta per controllare il rilassamento muscolare durante il sonno REM. ➤ Effetti della riduzione a lungo termine del sonno. Per decenni si è pensato che il dormire otto ore o più al giorno fosse associato alla salute e longevità. Una serie di studi condotti su larga scala negli Stati Uniti e in Giappone mostrano risultati contrari. Il numero minore di decessi si è verificata quelli che dormono tra 57 ore per notte. Questi dati epidemiologici sono di tipo con relazionale, è importante dunque non interpretarli in termini di rapporto causa effetto. La maggior parte dei mammiferi neonati umani mostrano cicli di sonno polifasico; dormono più di una volta al giorno. Per contro, la maggior parte dei soggetti adulti umani mostra cicli di sonno monofasico, dorme una volta al giorno. La maggior parte delle persone può avere periodi di sonnolenza nel pomeriggio e nella tarda mattinata. La ricerca ha mostrato che sonnellini hanno un potere ristoratore che, in proporzione, risulta superiore rispetto a quanto ci si potrebbe aspettare in base alla loro brevità. Il sonno polifasico può essere particolarmente efficace. Furono condotti diversi esperimenti: i partecipanti richiedevano diverse settimane per adattarsi a un ritmo di sonno polifasico.una volta adattati al sonno polifasico, i partecipanti si sentivano soddisfatti. Tuttavia, nelle situazioni non strutturate gli individui variano spesso la durata del ciclo senza avvertire conseguenze negative. La maggior parte degli individui mostra una forte predilezione per particolari durate del sonno ed evita di dormire troppo poco, questo effetto si chiama inerzia del sonno. E quando i soggetti adottano un ciclo di sonno polifasico, nelle fasi iniziali la maggior parte del sonno è rappresentato da sonno a onde lente, anche se dopo il pattern torna ad essere caratterizzato da una combinazione di sonno REM e sonno a onde lente. Capitolo 15: uso di droga, tossicodipendenza e circuiti cerebrali della ricompensa. Introduciamo alcuni dei principi di base della farmacologia, la disciplina relativa allo studio scientifico dei farmaci ➡️ Principi fondamentali dell’azione delle droghe. Somministrazione, assorbimento e ingresso nel sistema nervoso centrale. Le sostanze psicoattive sono sostanze che influenzano l’esperienza il comportamento soggettivo agendo sul sistema nervoso. Le droghe vengono somministrate in uno dei quattro modi possibili: 1. Ingestione orale: una volta ingerite, le sostanze si dissolvono nei fluidi dello stomaco sono trasportate nell’intestino dove vengono assorbite nel flusso sanguigno. Alcune sostanze passano facilmente la parte dello stomaco, come l’alcool, e hanno quindi un effetto più veloce. Le sostanze che non sono assorbite nel tratto digestivo, o che vengono scisse in metaboliti inattivi prima dell’assorbimento non possono essere assunte per via orale. I due principali vantaggi della via orale sono la sua facilità e la sua relativa sicurezza. Il suo svantaggio è la sua imprevedibilità: l’assorbimento del tratto digestivo può essere influenzato da fattori diversi; 2. Iniezione: L’iniezione di farmaci è comune nella pratica medica. Le iniezioni di sostanze vengono eseguite per via sottocutanea nel tessuto adiposo appena sotto la pelle (SC); intramuscolare (IM) nei muscoli più grandi due; o per via endovenosa (EV)direttamente nelle vene. Molte persone tossicodipendenti preferiscono la vendo venosa perché il flusso sanguigno porta la droga direttamente al cervello. La velocità e l’accesso diretto della via endovenosa possono non essere positive infatti dopo l’iniezione endovenosa non c’è quasi nessuna possibilità di contrastare gli effetti di un sovradosaggio.molti consumatori di droga sviluppano infezioni e collasso delle vene nei pochi siti del corpo dove ci sono grandi vini accessibili. 3. Inalazione: alcune sostanze possono essere assorbite attraverso il ricco letto di capillari del polmone. Molti anestetici sono somministrati per inalazione così come il tabacco e la marijuana. 4. Assorbimento attraverso le membrane mucotiche: alcune sostanze possono essere somministrate attraverso le membrane mucose del naso, della bocca e del retto. La cocaina è autosomministrato attraverso la via nasale, ma purtroppo questa pratica lascia dei danni alle mucose. Azione, metabolismo ed eliminazione delle droghe. Una volta che una sostanza entrata nel circolo sanguigno arriva ai vasi sanguigni del sistema nervoso centrale (SNC) . La barriera emato-encefalica rende difficile molte sostanze potenzialmente pericolose di passare. Le sostanze psicoattive influenzano il sistema nervoso centrale in molti modi. Alcune droghe agiscono diffusamente sulle membrane del sistema nervoso centrale; altre agiscono in modo più specifico legando specifici recettori sinaptici; influenzando la sintesi, il trasporto, rilascio o l’eliminazione di neurotrasmettitori specifici. L’azione della maggior parte delle droghe è portato a termine da enzimi sintetizzati nel fegato. Questi enzimi epatici stimolano la conversione delle droghe dalla loro forma attiva quella nativa, un processo chiamato metabolismo delle droghe. Il metabolismo delle droghe rende la droga incapace di passare le membrane lipidiche cellulare e le impedisce di penetrare la barriera emato- encefalica. Assuefazione alla droga, effetti dell’astinenza e dipendenza fisica. L’assuefazione alla droga è uno stato di diminuita sensibilità alla droga che si sviluppa a seguito della ripetuta esposizione alla droga stessa. Due modi per valutarla: 1. dimostrando che una certa dose di droga ha effetti minori di quelli che aveva prima della ripetuta esposizione alla droga, 2. dimostrando che occorre una maggiore quantità di droga per produrre lo stesso effetto. Ci sono tre punti da ricordare circa la specificità dell’assuefazione alla droga: 1. una droga può indurre assuefazione nei confronti di un’altra droga stessa agisce attraverso gli stessi meccanismi. Questo fenomeno è noto come assuefazione incrociata. farmaco viene somministrato nello stesso contesto in cui è stato somministrato precedentemente. Siegel ha ipotizzato che gli utilizzatori di droga potrebbero essere suscettibili agli effetti letali di un’overdose quando la droga viene assunta in un contesto nuovo.l’utilizzatore di droga viene assuefatto auto somministrandosi sempre la droga nello stesso ambiente, e dosaggi sempre maggiori per contrastare la diminuzione degli effetti. Se però l’utilizzatore si somministra questo forte dosaggio è una situazione nuova, l’assuefazione non è sufficiente ad attenuare gli effetti della droga, e c’è un maggior rischio di overdose. L’ipotesi di Siegel considera ogni assunzione di droga come un condizionamento pavloviano in cui i vari stimoli ambientali che predicono la somministrazione di droga sono gli stimoli condizionati gli effetti della droga sono lo stimolo non condizionato. Gli stimoli condizionati che predicono la somministrazione della droga attivano anche delle risposte compensatorie alla droga sempre maggiori, producendo così un assuefazione per la droga specifica per l’assunzione di droghe in presenza degli stimoli condizionati. Siegel chiamò queste ipotetiche risposte condizionate che si oppongono agli effetti della droga come risposte compensatorie condizionate. Gli stimoli condizionati predicono gli effetti della droga inducono anche risposte compensatorie sempre maggiori, producendo così un assuefazione contesto-specifica. La maggior parte degli studi che dimostrano l’assuefazione condizionata alla droga a utilizzato degli stimoli esterocettivi, provenienti dall’esterno, come stimolo condizionale. Tuttavia, stimoli interocettivi, generati internamente, sono altrettanto efficaci in questo ruolo. Sia pensieri, sentimenti prodotti dal rituale di assunzione di droga che gli effetti farmacologici sperimentati subito dopo l’assunzione possono, attraverso il condizionamento, ridurre il pieno impatto di una droga. La sensibilizzazione alla droga può essere dipendente dallo specifico contesto. Gli effetti dell’astinenza le risposte compensatorie condizionate sono simili: sono entrambe risposte opposte all’effetto non condizionato alla droga. La differenza è che gli effetti dell’astinenza si producono per l’eliminazione del farmaco dal corpo, mentre le risposte compensatorie condizionate sono suscitate da uno stimolo predittivo della droga in sua assenza. Gli effetti condizionati sono inevitabili. ➡️ Cinque droghe usate comunemente. • Il tabacco: circa il 70% degli individui che sperimentano il consumo di tabacco ne divengono dipendenti, rispetto alla proporzione del 10% nel caso dell’alcool e del 30% nel caso dell’eroina. La nicotina, la sostanza psicoattiva principale del tabacco, e altre sostanze chiamate catrame, sono assorbite attraverso i polmoni. La nicotina agisce sui recettori colinergici nicotinici del cervello. La presenza di un desiderio di droga compulsivo è una caratteristica essenziale della dipendenza ed è evidente in qualsiasi fumatore. I fumatori abituali che smettono mostrano una varietà di effetti da astinenza come depressione, ansia e irrequietezza. La sindrome del fumatore è caratterizzata da dolore toracico, respirazione laboriosa, respiro alterato, tosse e maggior suscettibilità alle infezioni delle vie respiratorie. I fumatori cronici sono suscettibili a polmoniti e bronchiti. Gli effetti negativi del fumo di tabacco si ripercuotono anche sulle persone che vivono o che lavorano con i fumatori. Anche prima della nascita la nicotina rappresenta un teratogeno: il fumo durante la gravidanza aumenta la probabilità di aborto spontaneo, morte alla nascita o morte precoce del bambino. • L’alcool Esso è classificato come agente depressivo perché per dosi da moderate ad alte diminuisce l’attività neurale; a basse dosi, può stimolare i neuroni e facilitare l’interazione sociale. Con dosi moderate, il bevitore di bevande alcoliche sperimenta diversi gradi di peggioramento cognitivo. Per dosi elevate vi è incoscienza ed è un rischio di morte per depressione respiratoria. L’alcool è anche un diuretico, aumenta la produzione di urina dei reni. Esso crea dipendenza e produce sia assuefazione che dipendenza fisica. Il fegato dei bevitori metabolizza l’alcool più rapidamente rispetto al fegato dei non bevitori. La maggior parte dell’assuefazione all’alcool è di tipo funzionale non biochimico. L’astinenza da alcol può produrre una sindrome da astinenza con mal di testa, nausea, vomito e tremori. La dipendenza da alcool ha una forte componente genetica circa il 50%. L’astinenza da alcool presenta quattro fasi: • La prima fase inizia 6-8 ore dopo la cessazione del consumo di alcol è caratterizzata da ansia, tremori, nausea e tachicardia. • La seconda fase inizia 10-30 ore dopo la cessazione del bene ed è caratterizzata da iperattività e insonnia. • La definizione caratteristica della terza fase, che si verifica tipicamente tra le 12 e le 48 ore dopo la cessazione del bere di attività compulsiva. • La quarta fase, che di solito inizia da tre ai cinque giorni dopo la cessazione di bere e dura fino alla settimana, si chiama delirium tremens (DTS). Il DTS È caratterizzato da allucinazioni inquietanti e bizzarre, ipertermia. L’abuso di alcool provoca una grave compromissione del fegato, o cirrosi, danni al feto, sindrome fetale alcolica (FAS), può causare la sindrome di Korsakoff. • La marijuana. Il nome marijuana è dato al fiore e germogli seccati della cannabis. Gli effetti psicoattivi della marijuana sono in gran parte attribuibili a un componente denominato THC (Delta-nove- tetraidrocannabinolo). La marijuana contiene più di 80 cannabinodi che possono essere psicoattivi. La maggior parte dei cannabionodi si trova in una resina appiccicosa che copre le foglie e fiori della pianta; questa resina può essere estratta ed essiccata per formare un materiale scuro chiamato hashish. Dosi estremamente elevate danneggiano il funzionamento psicologico. La memoria breve termine risulta danneggiata e diminuisce la capacità di svolgere compiti complessi. L’eloquio diventa disarticolato e diviene difficile avere conversazioni sensate. Si hanno di solito anche senso di realtà, intensificazione emotiva, distorsioni sensoriali e difficoltà motorie. Il potenziale di dipendenza la marijuana è basso l’uso occasionale di piccole quantità produce pochi effetti negativi permanenti, se non addirittura nessuno. Una classe di cannabionodi endogeni fungono da neurotrasmettitori: gli endocannabinoidi. Il primo neurotrasmettitore endocannabinoide essere essere isolato e caratterizzato è stato chiamato anandamide. Vi sono infatti effetti neuro protettivi: adulti trattati con marijuana per lesioni traumatiche hanno l’80% di probabilità di morire minore per danni al cervello rispetto ai soggetti che non sono stati trattati. Inoltre, la marijuana possiede alcuni effetti benefici dal punto di vista clinico essa è stata usata per bloccare la nausea in soggetti malati di cancro e per stimolare la fame negli inappetente. Ha anche proprietà anticonvulsivanti, broncodilatatorici nel caso di asma riduce alcuni tipi di dolore nella sclerosi multipla. • La cocaina e altre sostanze stimolanti. Gli stimolanti sono farmaci il cui effetto primario è quello di produrre un aumento generalizzato dell’attività neurale comportamentale. La cocaina i suoi derivati sono al centro di ciò. La cocaina e preparata dalle foglie della coca, una pianta cespugliosa che cresce soprattutto nel sud America occidentale. Per secoli è stato preparato un estratto grezzo chiamato pasta di coca. Oggi è più comune trattare la pasta di coca ed estrarre la cocaina cloridrato.il cloridrato della cocaina può essere convertito alla sua forma base bollendo in una soluzione di bicarbonato di sodio finché l’acqua non è evaporata. Il residuo impuro di questo processo è il crack, una forma di cocaina potente, economiche fu mobile. Le persone mangiano, fumano, si inalano o si iniettano la cocaina o i suoi derivati per sperimentarne gli effetti psicologici. I consumatori di cocaina riferiscono di essere perversi da un’ondata di interesse: si sentono fiduciosi, vigili, energici. Anche se la cocaina crea una forte dipendenza, gli effetti di astinenza provocati da un’interruzione brusca di cocaina sono blandi. Sebbene la cocaina i suoi derivati siano abusati, l’anfetamina e i suoi derivati sono attualmente gli stimolanti più diffusi. Negli anni 90 , la d-anfetamina è stata soppiantata, come droga più usata, da molecole simili di maggior potenza, una di queste è la metanfetamina. Gli empatogeni sono sostanze psicoattive che producono sentimenti di empatia. Il meccanismo primario mediante il quale la cocaina i suoi derivati esercitano i loro effetti è l’alterazione dell’attività dei trasportatori della dopamina. Gli stimolanti hanno effetti dannosi, lungo termine, sulla salute degli utilizzatori abituali? Gli studi suggeriscono di sì. Gli utilizzatori di metanfetamina e anfetamine hanno un rischio maggiore di sviluppare la malattia di Parkinson, inoltre individui dipendenti dagli stimolanti hanno meno materia grigia nella loro corteccia prefrontale. • Gli oppioidi: eroina e morfina. L’oppio, la forma secca della linfa ottenuta da ovari del papavero da oppio, contiene diversi ingredienti psicoattive. I principali sono la morfina e la codeina che sono indicati come oppioidi. Essi esercitano loro effetti legandosi a recettori la cui normale funzione è legarsi agli oppioidi endogeni. I neurotrasmettitori endogeni che si legano a tali recettori appartengono a due classi: le endorfine e l’encefaline. Gli oppiodi si comportano come analgesici. Fino alla prima parte del XX secolo, l’oppio era disponibile legalmente in alcune parti del mondo, tra cui Europa e Nordamerica. Veniva usato per i dolci, medicinali. L’Harrison act sui narcotici, approvato nel 1914, rese illegale vendere o utilizzare l’oppio, la morfina e la cocaina negli Stati Uniti sebbene la morfina venga ancora usata per le sue proprietà medicinali. Tuttavia l’atto non Le prime prove del coinvolgimento della dopamina nella tossicodipendenza. Negli anni 70 del 900, dopo ricerche sul ruolo della dopamina nell’auto stimolazione intracranica, gli esperimenti iniziarono implicare la dopamina degli effetti gratificanti dei rinforzi naturali. Questi esperimenti, non umani, usavano due metodi per misurare gli effetti di ricompensa delle droghe: il paradigma di auto somministrazione delle sostanze e il paradigma della preferenza per il luogo condizionata. Nel paradigma di autosomministrazione della droga, gli animali premono una leva per iniettarsi le sostanze attraverso una cannula. Essi imparano ad autosomministrarsi. Gli studi in cui le microiniezioni sono stata all’auto somministrati direttamente in particolari strutture del cervello si sono dimostrati illuminanti. Nel paradigma della preferenza per il luogo condizionata dei ratti ricevevano una droga in uno dei due compartimenti presenti nella gabbia. Poi, il ratto era posto nella gabbia senza droga e veniva misurata la proporzione del tempo che trascorreva nella stanza della droga rispetto allo scomparto di controllo. I soggetti che avevano ricevuto una droga a cui anche gli esseri umani diventano dipendenti, di solito preferivano la stanza della droga rispetto al comparto di controllo. Il vantaggio è che i soggetti sono testati mentre non sono sotto l’effetto della sostanza, il che significa che la misura del valore incentivo positivo della droga non è confuso ad altri effetti che la droga potrebbe avere sul comportamento. La dopamina media degli effetti di ricompensa delle droghe che danno dipendenza dei rinforzi naturali. Per esempio, nei ratti, gli antagonisti della dopamina bloccano l’auto somministrazione la preferenza condizionata per il luogo di somministrazione di diverse sostanze che danno dipendenza, e riducono gli effetti di rinforzo del cibo. La dopamina dunque segnali il valore e il piacere di uno stimolo. Il nucleo accumbens e la dipendenza della droga. Il nucleo accumbens e l’ingresso dopaminergico a questo nucleo dell’area tegmentale ventrale sembrano essere i siti più chiaramente legati all’esperienza di ricompensa e di piacere. ➡️ Gli approcci più recenti e meccanismi di dipendenza. Tre fasi nello sviluppo di una dipendenza. 1. L’assunzione iniziale di droga: il prezzo e la disponibilità, le esperienze di vita precedenti sono tutti ben noti i fattori che influiscono sull’inizio dell’assunzione di droga. Gli studi sperimentali sull’auto somministrazione di droga nei ratti hanno scoperto diverse condizioni. La restrizione alimentare e lo stress sociale facilitano l’autosomministrazione di droga nei ratti. L’inizio dell’autosomministrazione di droga può essere previsto mediante l’osservazione di certi tratti comportamentali. I ratti che preferiscono l’acqua zuccherata e i ratti che sono più attivi in un ambiente nuovo hanno maggiore probabilità di autosomministrarsi la cocaina. Questi due tratti comportamentali sono stati paragonati alla ricerca di novità, una caratteristica comportamentale associata all’assunzione iniziale di droghe. Quando le droghe sono considerati come strumenti, la risposta alla domanda su perché la gente comincia a drogarsi è semplice: le persone provano la droga per determinare se essa possa essere uno strumento utile in qualche modo. Per esempio l’alcol è usato come strumento per alleviare lo stress e l’ansia, molti individui con schizofrenia usano per esempio la nicotina per alleviare le disfunzioni cognitive e l’anedonia, un generale disinteresse per i piaceri della vita. 2. L’assunzione abituale di droga: l’uso abituale di droga è un componente necessario della dipendenza ma non è l’esito inevitabile. Le teorie sull’incentivo positivo nella dipendenza dalla droga non riescono a spiegare perché alcuni utilizzatori diventino utilizzatori abituali mentre altri no. Il valore di incentivo positivo si riferisce specificamente al piacere