Basi neurali della cognizione - Appunti

❶ Neuroanatomia

Riferimenti anatomici

 Rostrale (o anteriore) – Caudale (o posteriore)

 Dorsale – Ventrale

 

Laterale – Mediale elementi controlaterali (lati diversi) o ipsilaterali (stesso lato) rispetto alla linea mediana

 

Prossimale – Distale più vicino – più lontano (ad un punto di riferimento, es. rispetto un piano di sezione)

 

Curvatura dell’asse del SNC dai quadrupedi all’uomo evoluzione, postura eretta, curvatura rispetto ai quadrupedi: sezione coronale ed orizzontale prendono significato diverso a

seconda che si parli della testa o del resto del corpo umano.

Sezioni anatomiche

 

Piano sagittale divide il corpo in due parti con una direzione che va dall’alto verso il basso, separando parti del corpo controlaterali. Piano sagittale mediale: divide il corpo in due parti

uguali simmetriche.

 

Piano frontale o coronale divide il corpo in due parti, separando rostrale – caudale.

 

Piano trasversale o orizzontale divide il corpo in due parti con una direzione parallela al terreno, separando dorsale – ventrale.

Organizzazione del sistema nervoso

 

Differenza SNC e SNP vedi tabella: SNC SNP

Midollo spinale SNP somatico (nervi che innervano tutte le strutture poste sotto controllo volontario, i

+ Cervello (encefalo + cervelletto + tronco encefalico) loro corpi cellulari sono esterni al midollo e raggruppati nei gangli delle radici dorsali)

+ SNP viscerale (o SNA = sistema nervoso autonomo; tutti i neuroni che innervano organi

 È protetto dallo scheletro interni, vasi sanguigni e ghiandole)

 

Sostanza grigia termine generico per indicare un insieme di corpi cellulari del SNC, che appaiono grigi nelle sezioni di un cervello appena asportato

 

Sostanza bianca termine generico per indicare un insieme di assoni del SNC, che appaiono bianchi nelle sezioni di un cervello appena asportato

 

Nucleo ammasso di neuroni chiaramente distinguibile; solitamente i nuclei sono situati nelle profondità del cervello

 

Ganglio insieme di neuroni del SNP, dal greco nodo (solo un gruppo di neuroni del SNC prende questo nome: gangli della base)

 

Fascio insieme di assoni che decorrono insieme, anche senza avere stessa origine o stessa destinazione

 

Nervo fascio di assoni del SNP (esiste un solo nervo nel SNC: nervo ottico).

 

Neuroni afferenti dal resto del corpo al SNC (portano dentro)

 

Neuroni efferenti dal SNC al resto del corpo (portano fuori)

Sistema nervoso centrale SNC

 

Organizzazione e strutture principali vedi tabella: SNC

Cervello Midollo spinale

 racchiuso e protetto dalle ossa craniche

 appare umido e spugnoso al tatto  racchiuso e protetto dalla

spina dorsale

Proencefalo o Encefalo Mesencefalo Rombencefalo  collegato direttamente al

tronco encefalico

Tegmento

Diencenfalo 

Tetto comunica con il resto del

Cervelletto

Telencefalo Retine  corpo tramite i nervi spinali (ϵ

 circondato dagli emisferi posizione ventrale



+ posizione dorsale

  SNP), che escono dal midollo

2 emisferi cerebrali telencefalici controllo dei movimenti  Bulbo

2 emisferi cerebellari con Ponte



Nervo attraverso gli incavi vertebrali

con controllo situato attorno al III ventricolo volontari controllo ipsilaterale  collega ponte



controlaterale pannello di

ottico  stesso numero di neuroni e midollo

 stesso numero di controllo che

Talamo Collicoli Substantia Nucleus presenti nell’encefalo 

Collicoli

Ipotalamo presenta le

neuroni del cervelletto unisce corteccia



 prevalentemente formato

tappa inferiori Nigra Rubens piramidi bulbari

superiori

 

infinità di funzioni struttura e cervelletto Corni Colonne

da sostanza grigia

intermedia sulla superficie

 ne fa parte la primitiva /tetto ottico   

centro di controllo dei sostanza sostanza

delle vie (ventrale)



corteccia cerebrale controllo del movimenti

sensoriali grigia bianca

 situato attorno ai SNA    

afferenze afferenze ϵ sistema ϵ sistema

(eccetto la via

ventricoli laterali visive uditive motorio motorio

olfattiva)

NB: Tronco encefalico = mesencefalo + ponte + bulbo // evidenziato la differenziazione maggiormente utilizzata per descrivere il cervello

 

Midollo spinale principale mezzo di comunicazione corpo-cervello/cervello-corpo.

 

Meningi spinali dall’esterno verso l’interno:

 Dura madre spinale

 Aracnoide spinale (+ spazio subaracnoideo)

 Pia madre spinale

 

Nervi spinali appartengono al SNP e consentono al SNC di comunicare con il resto del corpo. Escono dagli incavi tra le vertebre e sono attaccati al midollo tramite due branche:



 radice dorsale raggruppamento assonico di neuroni, che hanno corpo cellulare nel ganglio dorsale, che portano info dal corpo al midollo spinale, nelle corna dorsali.



 radice ventrale raggruppamento assonico che diparte dalle corna ventrali ed invia info motorie a tutto il corpo.

 

Midollo spinale in sezione orizzontale si nota suddiviso in corni (sostanza grigia) e colonne (sostanza bianca):

Midollo Spinale

Sostanza Grigia Sostanza Bianca

 formata dai corpi cellulari dei neuroni che compongono il midollo spinale  formata dagli assoni che scorrono lungo il midollo (↑ o ↓)

 al centro del midollo spinale e a forma di farfalla  spesso involucro attorno alla sostanza grigia del midollo spinale

 inizia l’analisi di info sensoriali, svolge ruolo critico nella coordinazione dei movimenti, regola i riflessi semplici  suddivisa in colonne

 suddivisa in corna Colonne laterali

Corno laterale

Corni Dorsali Corni Ventrali Colonne Dorsali Colonne Ventrali

 innervano zone intermedie e

 input cerebrali + input sensoriali

   

info dalle radici dorsali info alle radici ventrali info somatosensoriali al cervello corni ventrali assoni dei corni ventrali

↓

(ascendenti) (discendenti) (ascendenti) (info discendenti per il (discendenti)

output motori movimento volontario)

 

NB: via dorsale afferente (al cervello) / via ventrale efferente (al corpo)

 

Bulbo, ponte e mesencefalo strutture situate caudalmente rispetto all’encefalo, attorno all’acquedotto cerebrale (mesencefalo) e al IV ventricolo (tronco encefalico = ponte+bulbo)

 Nuclei del tronco dell’encefalo (sostanza grigia) Tronco Encefalico

Formazione reticolare Nuclei mesencefalici: Nuclei pontini: Nuclei bulbari:

(decorre lungo tutto il tronco encefalico

medialmente) 

 Collicoli superiori vista 

 Nuclei pontini inviano info al cervelletto 

 Nucleo cocleare dorsale udito

 regolazione sonno/veglia 

 Grigio periacquedottale controllo del 

 Nuclei cerebellari profondi inviano info 

 Nucleo cocleare ventrale udito

dolore provenienti dal cervelletto 

 Nucleo del rafe dolore, umore, vigilanza



 Formazione reticolare pontina postura 

 Substantia nigra sistema motorio 

 Oliva superiore udito

 Formazione reticolare bulbare 

 Nucleus rubens controllo motorio 

 Oliva inferiore controllo motorio



 Collicoli inferiori udito 

 Nuclei vestibolari equilibrio



 Nucleo del tratto solitario funzioni viscerali



 Nucleo gustativo (ϵ nucleo tratto solitario) gusto



 Nuclei delle colonne dorsali ricevono info somatosensoriali dal

midollo spinale, i loro assoni poi decussano e inviano al talamo

 

Nervi cranici 12 paia:

nervo olfattivo ( I ) olfatto ϵ SNC

nervo ottico ( II ) vista

movimento occhi e palpebre

nervo oculomotore ( III ) dilatazione della pupilla

nervo trocleare ( IV ) movimenti oculari

tatto sul viso

nervo trigemino ( V ) movimenti dei muscoli masticatori

nervo abducente ( VI ) movimenti oculari

movimenti faciali

nervo faciale ( VII ) gusto per 2/3 anteriori della lingua ϵ SNP

udito

nervo vestibolococleare ( VIII ) (ricordare che sono associati ai

equilibrio relativi nuclei di mesencefalo,

movimento dei muscoli della gola ponte e bulbo)

controllo parasimpatico ghiandole salivari

nervo glossofaringeo ( IX ) gusto per 1/3 posteriore della lingua

rilevamento variazioni di pressione ematica nell’aorta

controllo parasimpatico di cuore, polmoni e organi addominali

nervo vago ( X ) dolore viscerale

movimento dei muscoli della gola

nervo accessorio spinale ( XI ) movimento dei muscoli della gola e del collo

nervo ipoglosso ( XII ) movimento della lingua

 Cervelletto

 Posizione dorsale

 È quasi interamente formato da sostanza grigia, molto denso

 2 emisferi + verme

 Centro di controllo del movimento : 

info propriocettive + info sui bersagli dei movimenti volontari confronto e calcolo delle sequenze di contrazioni muscolari necessarie a svolgere il movimento volontario

 Telencefalo

 2 emisferi cerebrali che circondano i ventricoli laterali ed il diencefalo

 Nell’uomo, l’evoluzione ha portato alla crescita sproporzionata della neocorteccia e alla distorsione del sistema ventricolare

Telencefalo

Sostanza grigia Sostanza bianca

Corteccia cerebrale Corteccia basale Sostanza bianca corticale Corpo calloso Capsula interna

 

Giri, solchi e scissure (o fessure) sono importanti punti di riferimento anatomici

 

superficie contorta aumento superficie a parità di spazio aumento complessità funzioni cognitive

Giri o circonvoluzioni= convessità

estremità rostrale del l. parietale, caudalmente al solco centrale (sensibilità somatica)

giro postcentrale estremità caudale del l. frontale, rostralmente al solco centrale (movimenti volontari)

giro precentrale estremità superiore del l. temporale, ventralmente al solco laterale (udito)

giro temporale superiore sulla faccia mediana degli emisferi, dorsalmente al corpo calloso (sistema limbico)

giro del cingolo estremità rostrale del l. frontale, adiacente alla corteccia olfattiva (olfatto)

bulbo olfattivo

Solchi / Scissure (se sono particolarmente profondi) = concavità

separa i due emisferi simmetricamente

scissura longitudinale separa il lobo temporale dai lobi frontale e parietale

scissura laterale (di Silvio) separa i lobi frontale e parietale

solco centrale (di Rolando) separa il lobo occipitale dai lobi parietale e temporale

solco parieto-occipitale delinea il giro del cingolo rispetto al resto della corteccia

solco del cingolo taglia il lobo occipitale in corrispondenza dell’area visiva

scissura calcarina separa la corteccia olfattiva (caudale al bulbo olfattivo) dalla neocorteccia

solco rinale

 

Lobi: frontale, parietale, temporale, occipitale, insula per convenzione, il cervello viene diviso in lobi, che prendono il nome dell’osso cranico sotto il quale si trovano. Vedi tabella:

rostrale, situato sotto l’osso cranico frontale

lobo frontale laterale, situato sotto l’osso cranico temporale (o tempia)

lobo temporale dorsale, situato sotto l’osso cranico parietale

lobo parietale caudale, situato sotto l’osso cranico occipitale

lobo occipitale è nascosta, si trova tra i lobi frontale e temporale e si può vedere allontanando i margini della scissura laterale

Insula

NB: La corteccia è stata suddivisa in aree da Brodmann, che differiscono l’una dall’altra per struttura microscopica (citoarchitettura) e quindi per funzioni, identificate con numeri.

 

Corteccia motoria primaria area 4, corrisponde alla parte caudale del lobo frontale e comprende il giro precentrale.

 

Corteccia visiva aree 17, 18, 19, corrisponde alla parte caudale del cervello, nel lobo occipitale. Corteccia visiva = V1 (cort. visiva primaria o striata) + V2, V3, V4 (aree extrastriate).

 

Corteccia somatosensoriale aree 3, 1, 2, corrispondenti al giro postcentrale (in quest’ordine iniziando rostralmente).

 

Corteccia uditiva primaria aree 41, 42, corrispondenti alla parte dorsale del lobo temporale.

 

Corpo calloso grande fascio di assoni (sostanza bianca) che connette i due emisferi cerebrali

 

Commessura anteriore (commessura = fascio assonico che collega parti funzionalmente simili da un emisfero all’altro) una parte collega aree olfattive lateralmente opposte, una

parte collega aree corticali temporo-parietali lateralmente opposte.

 

Commessura posteriore (commessura = fascio assonico che collega parti funzionalmente simili da un emisfero all’altro) unisce informazioni perlopiù provenienti dal mesencefalo.

 

Corteccia cerebrale organizzata in strati (o foglietti); tra la pia madre e lo strato neuronale più superficiale esiste una strato molecolare privo di neuroni (primo strato); almeno uno

strato corticale contiene cellule piramidali, con grossi dendriti (dendriti apicali) che si estendono fino al primo strato.

In base alla citoarchitettura si riconoscono tre principali tipi di corteccia:

 uno strato di cellule ripiegato su se stesso, in sezione assomiglia ad un cavalluccio marino e si trova medialmente rispetto al ventricolo laterale (implicato nella memoria)

Archicorteccia ippocampo

 due strati cellulari, contigua caudalmente al bulbo olfattivo e separata dalla neocorteccia dal solco rinale

Paleocorteccia corteccia olfattiva molti strati, elaborata, presente soltanto nei mammiferi e molto sviluppata nell’uomo

Neocorteccia

 

Gangli della base insieme di nuclei di sostanza grigia subcorticale, che fanno parte della corteccia basale e sono implicati nel controllo del movimento:

nucleo caudato attornia dorsalmente il talamo ed è sovrastato dall’acquedotto cerebrale; formato da una testa arrotondata, un corpo allungato e unna coda che termina nell’amigdala

striato putamen tondeggiante, strettamente connesso al nucleo caudato e posta ventralmente rispetto ad esso

globo pallido posto medialmente rispetto al putamen, è diviso in due segmenti: interno ed esterno

 

Diencefalo struttura subcorticale del proencefalo non appaiata, situata attorno al III ventricolo:

Diencefalo

Talamo Subtalamo Ipotalamo

 situato al centro del cervello  

parte del sistema posizione appena ventrale rispetto al talamo, delimitato anteriormente dal

 in sezione frontale appare a forma di cuore motorio chiasma ottico e posteriormente dai corpi mammillari

 tappa intermedia delle vie sensoriali (eccetto via olfattiva)  

ventrale rispetto dimensioni più piccole rispetto al talamo

 consistenti proiezioni assoniche verso molte aree di tutta la corteccia 

al talamo struttura primitiva

Nucleo Ventrale Nucleo Ventrale Nucleo Ventrale Nucleo Genicolato Nucleo Genicolato  controllo SNA

Posteriore Laterale Anteriore Laterale (NGL) Mediale (NGM)  da esso pende l’ipofisi

    

sensibilità somatica controllo motorio controllo motorio vista udito

 

Meningi serie di 3 membrane protettive per il cervello (e continuano anche lungo il midollo spinale); dall’esterno verso l’interno:

1) dura madre involucro forte e anelastico dalla consistenza simile al cuoio

se i vasi sanguigni che percorrono la dura madre si rompono, il sangue viene raccolto qui, formando un ematoma subdurale

2) aracnoide strato di membrana adeso alla dura madre dall’aspetto e dalla consistenza di una tela di ragno

spazio subaracnoideo  spazio che separa aracnoide e pia madre, pieno di liquido cerebrospinale, chiaro e salato

3) pia madre membrana sottile aderente al cervello e ricca di vasi sanguigni che irrorano il cervello

 

Sistema venticolare serie di cavità e canali interconnessi, comunicanti con lo spazio subaracnoideo e contenenti liquido cerebrospinale. Gli spazi sono classificati:

ventricoli laterali 2 spazi rostrali, intorno ai quali si sviluppano gli emisferi del telencefalo

terzo ventricolo spazio mediale, intorno al quale si sviluppa il diencefalo

acquedotto di Silvio canale che decorre nel mesencefalo e mette in comunicazione il terzo ed il quarto ventricolo (pochi millimetri)

quarto ventricolo spazio intorno al quale si sviluppa il tronco encefalico, con dei fori laterali che mettono in comunicazione con lo spazio subaracnoideo

spazio subaracnoideo spazio intermembrana, nel quale “galleggia” il SNC

 

plessi coroidei speciali formazioni altamente vascolarizzate, che secernono il liquido cerebrospinale all’interno del quarto ventricolo.

 

villi aracnoidei villi che reimmettono il liquido cerebrospinale nel flusso ematico.

NB: plessi coroidei e ville aracnoidei garantiscono il ricambio del liquor per circa 3 volte al giorno.

 

Irrorazione sanguigna dell’encefalo vedi schema:

(singolare: una arteria in tutto l’encefalo / plurale: 2 arterie simmetriche)

❷ Metodi di indagine in neuroscienze cognitive

Stimolare/disabilitare regioni cerebrali misurare l’attività neurale

 

Studi lesionali sull’uomo o su modelli animali test su paziente cerebroleso su due compiti diversi: associazione e dissociazione (semplice o doppia).

Vantaggi: osservazioni inattese, indicazioni per la clinica neuropsicologica

Svantaggi: bassa risoluzione spaziale, nessuna risoluzione temporale, non controllabile, possibilità di fenomeni di plasticità cerebrale

 

Stimolazione magnetica transcranica (TMS) tecnica di stimolazione cerebrale che consiste nella produzione di campo magnetico sullo scalpo, inducendo (no connessione fisica) attività



elettrica cerebrale lesione virtuale: interferenza selettiva e transitoria.

Vantaggi: relazione causa-effetto, ottima risoluzione temporale, buona risoluzione spaziale

Svantaggi: limitazioni per la sicurezza, non tutte le regioni cerebrali sono accessibili

 Registrazione transcranica tramite corrente (tDCS)

Misurare l’attività neurale

 

Registrazione di cellule singole (SCR) tecnica che registra la risposta di un neurone (pda) ad uno stimolo, che può essere intracellulare (penetrazione con microelettrodo) o

extracellulare (e