Esame Fondamenti anatomo-fisiologici dell'attività psichica

Fondamenti anatomo-fisiologici dell'attività psichica

Modulo 1

Per lo psicologo lo studio dell'attività cerebrale fornisce:

• Conoscenza dei meccanismi biologici, delle strutture anatomiche e dei processi fisiologici alla base del comportamento e dei processi mentali
• Comprensione delle malattie psichiche e neurologiche
• Strumento per interfacciarsi con diverse figure mediche, in quanto professionista in ambito sanitario

Cenni storici e principi generali di anatomia del sistema nervoso

Lo studio delle funzioni cerebrali così come lo conosciamo oggi, si è molto modificato nel corso del tempo. Fin dall’antichità gli uomini hanno manifestato un’estrema curiosità rispetto alle attività cognitive ed emozionali della persona. Si è passato da un approccio semplice ad un approccio più complesso, di tipo riduzionistico connessionistico.

Ad esempio, siamo a conoscenza del fatto che le singole funzioni sono controllate da una serie di aree e network; questo grazie a metodiche avanzate di neuroimmagine, le quali permettono di studiare il cervello dei soggetti senza creare danni.

Origini dello studio del cervello

Come già accennato, l’interesse per lo studio del nostro cervello ha origini molto antiche: il riconoscimento dell’unità psico-fisiologica dell’essere umano deriva da un lungo processo di maturazione scientifica, che ha portato al superamento del dualismo mente-corpo.

Antico Egitto

In soggetti ancora in vita, attraverso la trapanazione, si creavano fori a livello del lobo frontale per curare specifiche malattie nervose, come l’emicrania e disturbi comportamentali. L’uomo aveva intuito che andando ad agire su tale organo si riscontravano degli effetti, per cui inizia a interagire col sistema nervoso.

Antica Grecia

La medicina inizia a porsi i primi quesiti sul ruolo del cervello nelle specifiche funzioni:

• Ippocrate —> affermava l’esistenza di una relazione tra struttura e funzioni, per cui riteneva che il cervello fosse la sede dell’intelligenza.
• Aristotele —> sosteneva una interazione tra il cervello e le altre parti del corpo e considerava il cervello come organo di “raffreddamento” del sangue pompato dal cuore.

Oggi sappiamo che il sistema nervoso centrale è connesso con tutto il nostro corpo.

Impero Romano

• Galeno —> Distinse le funzioni dell’encefalo (memoria) da quelle del cervelletto (movimenti). Sostenne la teoria dello umori nel controllo del movimento, unitamente alla concezione di nervi come “vasi” (non le riconosceva come fibre ma come vasi comunicanti).

Oggi sappiamo che la trasmissione neuronale è elettrica.

Rinascimento

• Andrea Vesalio —> fornì maggiori dettagli anatomici sulla struttura cerebrale. Inizia a delineare e a mappare l’anatomia del SN centrale.
• Cartesio —> definisce il ruolo della ghiandola pineale nella comunicazione fra mente e cervello. Essa costituisce la sede dell’anima: unione tra ‘res extensa’ e ‘res cogitans’. Fu infatti tra i primi sostenitori del dualismo mente-cervello (entità spirituale e struttura fisica).

Oggi noi sappiamo che questi due aspetti sono una cosa sola, non esiste una mente senza un corpo.

Fine del XVII secolo

Grazie all’utilizzo di tecniche di dissezione del cervello più specifiche fu possibile evidenziare che i ventricoli cerebrali non sono vuoti, bensì contengono il liquido cerebro-spinale. Si inizia inoltre a pensare che il tessuto cerebrale è suddiviso in sostanza grigia e sostanza bianca.

• Si scoprì che la sostanza bianca cerebrale contiene le fibre che originano dalla sostanza grigia.
• Vennero definite conformazioni generali del cervello e del midollo spinale con la porzione periferica formata dalla rete dei nervi che attraversano il corpo.
• Prime concezioni del cervello in mappe e ripartizione in lobi (lobo frontale, parietale, temporale e occipitale).

XIX secolo

• Riconoscimento del ruolo del cervello in specifiche funzioni: sensazioni, pensiero, movimento.
• Metodo della "ablazione sperimentale" (Jean-Pierre Flourens): associazione fra lesione e sintomatologia.
• Emergono studi sulle lesioni cerebrali, con però il limite di svolgerli su soggetti post mortem.
• Concezione di "nervi come fili" (Luigi Galvani – impulsi elettrici). Emerge l’idea che la comunicazione dei segnali avviene attraverso impulsi elettrici.
• Riconoscimento del neurone come unità funzionale fondamentale del cervello.
• Si diffonde una prospettiva frenologica (Broca) —> Paul Broca (neurologo)

Nel 1861, descrisse l’area cerebrale coinvolta nella elaborazione del linguaggio. Aprì la strada allo studio dell’anatomia funzionale basata su studi lesionali. Oggi è riconosciuto che le funzioni cognitive sono il frutto dell’attività di circuiti neuronali complessi.

Korbinian Brodmann (neurologo)

• Tecnica di colorazione dei tessuti (istologia) per cui osservò come diverse aree della corteccia sono caratterizzate da una diversa architettura cellulare.
• Definizione della prima mappa citoarchitettonica del cervello, ipotizzando che ciascuna area fosse associata a funzioni diverse i neuroni sono posti in modo specifico —> L’area di Broca è composta dalle aree di Brodmann 44 e 45.

Theodor Schwann (biologo)

• Teoria cellulare: tutti i tessuti sono costituiti da unità microscopiche chiamate cellule.
• Il neurone venne riconosciuto come unità funzionale distinta (microscopio).
• Identificò un particolare tipo di cellule gliali, dette cellule di Schwann —> forniscono un rivestimento protettivo ai neuroni, per garantire che il segnale neurale possa essere trasmesso senza dispersione.

Alan Hodgkin e Andrew Huxley

• Individuarono l’attività elettrica nelle cellule nervose.
• Definirono un modello matematico per spiegare i meccanismi ionici alla base dei potenziali d'azione nell’assone gigante di calamaro (poiché maggiormente visibile). Codifica di messaggi all’interno del nostro SN.

Bernard Katz, Ricardo Miledi e José del Castillo

• Scoprono la presenza di neurotrasmettitori e recettori nello spazio inter-sinaptico. Se un neurone trasmette un’informazione al neurone accanto allora è il neurone pre-sinaptico (in quanto si trova prima della sinapsi); di conseguenza quello che riceve l’informazione diventa post-sinaptico.
• Tuttavia, dato che sono tra loro in connessione, uno pre-sinaptico può essere anche post-sinaptico: spazio tra i neuroni.
• Liberazione di pacchetti di quantità definite di neurotrasmettitore, dette quanti (quantità fisse di neurotrasmettitori contenuti nelle vescicole).
• Teoria del rilascio quantale: più potenziali d’azione scarica il neurone, più vescicole vengono rilasciate.

XX secolo

• Interesse per la fisiologia dei processi cognitivi, ossia il funzionamento normale di un organismo; per cui si inizia a studiare come funziona un cervello sano.
• Uso di tecniche di indagine più evolute.
• Si gettano le basi delle future neuroscienze cognitive.

Coordinate anatomiche e sistemi accessori del sistema nervoso

Assi principali:

• Asse rostro-caudale: dalla porzione anteriore alla porzione posteriore.
• Asse dorso-ventrale: porzioni superiori e inferiori (dall’alto verso il basso).
• Asse medio-laterale: dalla parte centrale e quella laterale (dal centro all’esterno).

Esempio: Le orecchie sono collocate in posizione caudale rispetto agli occhi, mentre il naso è collocato in posizione dorsale rispetto alla bocca. Così come gli occhi sono collocati in posizione laterale rispetto al naso e in posizione mediale rispetto alle orecchie.

Il SN centrale è simmetrico: gli emisferi sono simili per conformazione anatomica.

• Ipsilaterale —> strutture che si trovano sullo stesso lato.
• Controlaterale —> strutture che si trovano sul lato opposto.

Esempio: Emisfero cerebrale di sinistra, controlla lato di sinistra e viceversa Controlaterale.

Piani di sezione anatomica

• Piano sagittale o mediano: divide il cervello nelle due metà destra e sinistra.
• Piano orizzontale: parallelo al suolo e divide il cervello fra aree dorsali e ventrali.
• Piano coronale: perpendicolare al suolo e divide il cervello in aree anteriori e posteriori.

Le meningi

Il SNC è protetto da tre membrane chiamate meningi (strutture accessorie dal ruolo protettivo), le quali impediscono alcuni processi patologici. Circondano il nostro encefalo e proteggono il midollo spinale.

• Dura madre: membrana più esterna dalla consistenza robusta, attraversata da vasi sanguigni. In caso di trauma cranico, la rottura di tale membrana può provocare ematomi importanti. È a contatto con la teca cranica.
• Membrana aracnoidea: localizzata al di sotto della dura madre, simile alla tela di un ragno.
• Pia madre: aderisce all’encefalo, ed è separata dalla membrana aracnoide dal liquido cerebrospinale (LCS). Ha la funzione di drenare tutte le sostanze che stanno all’interno del liquido dove circolano sostanze di supporto al SN.

Il sistema ventricolare

È costituito da cavità comunicanti all’interno del cervello, dette ventricoli, i quali contengono il liquido cerebrospinale (LCS) che viene prodotto nel plesso coroideo. Esso veicola sostanze che possono essere utilizzate anche a livello neurale. Il LCS entra nello spazio subaracnoideo e viene assorbito dai villi aracnoidei.

Nel cervello è possibile identificare quattro ventricoli:

• Due ventricoli laterali
• Il terzo ventricolo: ventralmente a quelli laterali
• Il quarto ventricolo: ventralmente al terzo ventricolo
• Il terzo e il quarto ventricolo sono connessi dall’acquedotto di Silvio.

Sistema circolare cerebrale

Il nostro cervello è costituito da due grandi arterie che irrorano nel cervello:

• Le arterie vertebrali: provengono dal tronco e si uniscono alla base del ponte, formando l’arteria basilare.
• L’arteria carotidea interna: procede in direzione superiore biforcandosi nelle arterie cerebrali medie e arterie comunicanti anteriori, connesse alle arterie cerebrali anteriori. Questa complessa architettura forma un anello chiamato circolo di Willis.

Il metabolismo cerebrale (flusso di sangue verso aree diverse del cervello) risulta essere alla base di tecniche di neuroimmagine come la risonanza magnetica funzionale (fMRI).

Barriera ematoencefalica

Altra struttura per garantire il funzionamento sano del nostro SNC è costituita da uno strato di cellule endoteliali sulla superficie interna dei vasi sanguigni. Impedisce il passaggio di sostanze idrofile dal flusso sanguigno verso i neuroni, tramite l’azione degli astrociti.

• Le cellule impediscono che le sostanze nocive (tossine) entrino a livello ematico sui tessuti cerebrali, danneggiandoli. Controproducente su farmaci che vanno ad agire sul SN creazione di sostanze chimiche che possano oltrepassare la barriera ematoencefalica.
• Consente il passaggio di alcune sostanze come il glucosio.
• Ha dunque la funzione di regolare la composizione del fluido extracellulare.
• Infatti, per un buon funzionamento dei neuroni è molto importante che alcune sostanze siano ben equilibrate —> ioni.

Principi generali dell’anatomia del sistema nervoso

Il SN in generale è costituito da SN centrale e SN periferico.

• Il SN centrale include le porzioni del sistema nervoso che si trovano all’interno della scatola cranica e della colonna vertebrale —> cervello e midollo spinale.
• Il SN periferico è invece costituito da strutture localizzate fuori della scatola cranica e della colonna vertebrale e consente la comunicazione fra SNC e periferia, in senso bidirezionale. A sua volta può essere suddiviso in SN autonomo (nervi che vanno ad agire in modo inconsapevole) e SN somatico, in cui il soggetto è consapevole (parte sensoriale e motoria).

Fibre nervose

• Fibre afferenti —> conducono l’informazione dalla periferia verso il centro (fibre sensoriali tatto, vista ecc).
• Fibre efferenti —> conducono il segnale dal centro verso la periferia (fibre motorie).

I nervi misti possono agire sia come nervi motori che come nervi sensitivi: garantiscono l’integrazione tra i segnali.

Sistema nervoso somatico o volontario

• Costituito dai nervi spinali che innervano la pelle, le articolazioni e i muscoli.
• Regola la contrazione muscolare volontaria ed è costituito da assoni motori somatici e assoni somato-sensitivi.

Sistema nervoso autonomo o vegetativo/viscerale

• Costituito da neuroni che innervano organi interni, vasi sanguigni e ghiandole.
• Regola le funzioni vitali e permette risposte adattive rispetto a stimoli nocivi; regola difatti le funzioni che sono al di fuori del controllo volontario.
• Suddiviso in sistema simpatico e parasimpatico. Il nostro sistema simpatico si attiva molto spesso, permettendo al nostro organismo di mettere in atto meccanismi di difesa (meccanismi di attacco - fuga): vasodilatazione, tachicardia ecc. Risposte vegetative difficili da controllare.

Il sistema nervoso simpatico e parasimpatico

• Lavorano in parallelo ed agiscono sugli stessi organi; vanno intesi come una sorta di sistemi antagonisti, in quanto una può prevalere sull’altra in base al mutare di condizioni fisiologiche, psicologiche o ambientali.
• Il sistema simpatico è costituito da una lunga catena di gangli ed entra in azione per favorire quattro condizioni fondamentali: attacco, fuga, attivazione sessuale (ci riporta al piano della riproduzione per la sopravvivenza della specie), paura. Per cui si attiva in condizioni che richiedono la mobilitazione di energie (tachicardia).
• Il sistema parasimpatico opera per favorire e mantenere il benessere a lungo termine, per cui si attiva in condizioni di quiete (rallentamento frequenza cardiaca): equilibrio fondamentale per il nostro organismo.

Omeostasi —> funzione adattiva.

Come le informazioni raggiungono la periferia?

Nervi cranici

Il termine nervo indica una struttura del sistema nervoso periferico (SNP), costituita da un raggruppamento di più fibre nervose, dette assoni, che ha il compito di trasportare gli impulsi nervosi dal sistema nervoso centrale alla periferia e viceversa.

I nervi cranici sono costituiti da 12 paia di nervi che fuoriescono dal tronco encefalico e innervano prevalentemente il capo e il collo e che sono identificati con i numeri romani.

• 5 motori
• 3 sensitivi
• 4 misti

Porzioni principali del sistema nervoso centrale

La corteccia cerebrale

La corteccia cerebrale è costituita da due emisferi (destro e sinistro), tendenzialmente simmetrici, che comunicano mediante il corpo calloso. Ciascun emisfero riceve ed invia informazioni alla parte contro-laterale del corpo (la corteccia motoria destra controlla gli arti di sinistra).

All’interno di ogni emisfero si distinguono 4 lobi: frontale, temporale, parietale, occipitale. La superficie corticale è caratterizzata dalla presenza di pieghe, dette giri, in cui sono presenti delle fessure dette solchi. I solchi più profondi prendono il nome di scissure.

Organizzazione citoarchitettonica di Brodmann

La corteccia cerebrale può essere suddivisa in aree anatomo-funzionali tenendo conto di quella che Brodmann definì la mappa citoarchitettonica, la quale ci dice quali aree sono architettonicamente simili tra loro (BA, Brodmann Areas + il numero dell’area).

Strati cellulari della corteccia cerebrale

Strati cellulari che comunicano gli uni con gli altri. Ogni strato invia informazioni a diverse porzioni di altre aree del SNC.

La corteccia viene anche denominata neocorteccia poiché più nuova da un punto di vista evoluzionistico, ma anche con altri termini che ne identificano aspetti particolari:

• Isocorteccia: struttura omogenea e organizzata in sei strati, tipici della neocorteccia.
• Allocorteccia: stratificazione disordinata o con un numero inferiore di strati.

Proencefalo e tronco encefalico

Il proencefalo è costituito dal corpo calloso, ovvero un fascio di fibre che connette gli emisferi e il fornice che connette l’ippocampo di entrambi gli emisferi con l’ipotalamo.

Il tronco encefalico include il diencefalo (talamo e ipotalamo), il mesencefalo, il ponte e il bulbo.

Il sistema limbico

Il sistema limbico è costituito dalle regioni cerebrali localizzate tra telencefalo e diencefalo, ovvero l’amigdala, l’ippocampo, i corpi mammillari, il giro del cingolo ed il fornice. Tale sistema è coinvolto nella memoria, nell’elaborazione nei segnali viscerali, delle emozioni e sessualità (amigdala coinvolta nell’apprendimento implicito - memoria e risposte sociali).

Il cervelletto

Il cervelletto è localizzato dorsalmente al ponte ed è suddiviso in due emisferi e una regione mediana chiamata verme. È diviso longitudinalmente in tre regioni: Verme, Porzioni intermedie, Porzioni laterali.

Un paziente che presenta un danno al cervelletto diventa atassico, non riuscendo a controllare/modulare il suo arto automatismo.