Psicobiologia - materiale per esame

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Introduzione alla psicologia biologica

La psicologia biologica è un campo di studio interdisciplinare che comprende psicologia, biologia, biochimica, neuroscienze ed altre. Permette di comprendere le basi neuronali dei processi cognitivi. La biologia influenza il comportamento così come il comportamento influenza la biologia.

Il fatto che l’uomo utilizzi solo il 10% del cervello è solo una credenza, un mito non veritiero. Beyerstein ha confutato questa teoria: ogni area del cervello se danneggiata provoca danni alle capacità dell’individuo, il cervello assorbe il 20% del fabbisogno energetico, tutto il cervello è attivo durante il sonno e le cellule non utilizzate decadono. Con analisi microstrutturali non sono state evidenziate parti del cervello inutilizzate.

Storia mente e cervello

Relazione circolare, l’uno influenza l’altro.

• Dualismo mente-corpo: Cartesio propone il modello idraulico, dove dal cervello escono entità incorporee che si diramano in condutture fino a provocare il movimento dell’arto.
• Monismo: la mente è il prodotto dell’attività del cervello e del sistema nervoso.
• Teoria della localizzazione della funzione: determinate funzioni cerebrali sono localizzate in particolari aree del cervello.
• Frenologia: la struttura del cranio è relativa alle sue caratteristiche e abilità.
• Connettoma: rete delle connessioni sinaptiche del cervello, un sistema unico e complesso. Il cervello è un organo plastico che muta sia in quantità che in qualità nel corso della vita. Seung sottolinea che i geni non determinano ciò che siamo ma contribuiscono le esperienze.

Tecniche di neurovisualizzazione

Permettono di osservare il cervello in vivo mentre svolge processi cognitivi o emozionali. Esistono tecniche strutturali o funzionali e tecniche dirette o indirette. Solo le tecniche dirette registrano fedelmente l’attività neuronale.

• Strutturali o morfologiche: TAC, MRI.
• Funzionali: PET, fMRI (visualizzazione indiretta dell’attività cerebrale).
• Registrazione di segnali elettrici: PE, MEG, EEG (visualizzazione diretta).

Descrizione delle tecniche

TAC: Tomografia Assiale Computerizzata. 1000 fasci di raggi X attraversano la testa del paziente, i quali vengono assorbiti diversamente a seconda della densità del tessuto (tecnica strutturale).

MRI: Risonanza Magnetica per Immagini. Impulsi di frequenze radio che inducono gli atomi di idrogeno presenti nel cervello a una rotazione (risonanza). Quando tornano all'orientamento di partenza emettono un impulso che viene rilevato dallo scanner. (tecnica strutturale)

PET: Tomografia ad Emissione di Positroni. I raggi gamma rilasciati da dei traccianti (O, glucosio radioattivo) vengono registrati da dei sensori; come vengono assorbite queste sostanze indica l’attività cerebrale (tecnica funzionale, informazioni indirette riguardo l’attività cerebrale).

EEG: Elettroencefalogramma. Elettrodi su cuoio capelluto, misura il potenziale di campo di un elevato numero di cellule, soprattutto neuroni corticali. (Tecnica funzionale diretta, informazioni attendibili risoluzione spaziale e temporale).

PE: Potenziali Evocati. Elettrodi di superficie, a differenza dall’EEG misura i potenziali evocati che sono la reazione elettrica a determinati stimoli. Es. stimolo sonoro in cuffia e registrazione di un singolo EEG. (Tecnica funzionale diretta).

MEG: Magnetoencefalografia. Registrazione dei campi magnetici generati dai neuroni attivi. Elmetto a 155 sensori detto squid. L’energia magnetica viene convertita in impulsi elettrici. (Funzionale diretta).

Registrazione da singolo neurone: impianto chirurgico di micro-elettrodi che permette di visualizzare l’attività elettrica di un singolo neurone; tecnica molto invasiva ma ad alta risoluzione spaziale e temporale.

Stimolazione cerebrale profonda: impianto permanente di elettrodi nel subtalamo, è un pacemaker che invia impulsi elettrici al cervello. Viene utilizzata per il Parkinson.

Capitolo 2 - anatomia del sistema nervoso

Prossimale = vicino al centro

Distale = lontano dal centro

Ipsilaterali = stesso lato rispetto alla mediana

Controlaterali = lati opposti rispetto alla mediana

Piani anatomici

• Sagittale: parallele alla linea mediana, punto di osservazione laterale, divide il cervello in due metà uguali.
• Orizzontale/ assiale: divide il cervello in porzione superiore e inferiore.
• Coronale: divide il cervello in porzione anteriore e posteriore, punto di osservazione frontale.

Sistema nervoso centrale (SNC)

Comprende il cervello e midollo spinale, rivestito di tessuto osseo.

Sistema nervoso periferico (SNP)

Comprende i nervi che si diramano dal cervello e dal midollo spinale, veicola i messaggi da e per le altre parti del corpo.

Midollo spinale: tessuto nervoso; punto di incontro tra SNC e SNP, da qui escono i nervi spinali.

Cervello

• Tronco encefalico (midollo allungato, ponte, cervelletto, mesencefalo): complesso aggregato di nuclei, ruolo fondamentale nella regolazione del sonno e attivazione fisiologica, il nucleo vestibolare riceve l’informazione relativa alla posizione della testa rispetto alla forza di gravità. Permette di mantenere l’equilibrio.
• Prosencefalo (emisferi cerebrali, talamo, ipotalamo): l’apparato vestibolare si lascia ingannare da accelerazioni inconsuete e da informazioni contrastanti tra due sensi.

Il cervelletto è responsabile della coordinazione dei movimenti e dell’equilibrio posturale. Il midollo spinale invia informazioni riguardo alla posizione del corpo, e la corteccia motoria sul movimento che si ha intenzione di svolgere.

Il talamo raccoglie i segnali provenienti dai sensi e li trasmette alla corteccia per ulteriore elaborazione.

L’ipotalamo è regolatore per l’alimentazione, attività sessuale, ritmi circadiani, risposta di lotta o fuga, temperatura termostato.

Sistema ventricolare: il liquido cerebrospinale attraversa i 4 ventricoli encefalici e il canale centrale del midollo spinale.

Corteccia cerebrale

Strato esterno degli emisferi cerebrali.

• Giri: protuberanze.
• Solco: introflessioni tra i giri (più un cervello è “rugoso” più è sviluppato).

Le cellule della corteccia sono organizzate in 6 strati:

• Strati II e IV contengono cellule granulari.
• Strati III e V contengono cellule piramidali (inviano messaggi alle altre parti del sistema nervoso).
• Strato VI contiene neuroni che prolungano gli assoni nella sostanza bianca sottocorticale.

Ipotalamo e sistema limbico

È intuitivo capire come l’informazione visiva raggiunge il cervello e come l’informazione motoria può raggiungere i muscoli. Insieme questi due sistemi permettono di capire e rispondere al mondo che ci circonda. Ma come veniamo coinvolti da questo mondo? Come determiniamo cosa è importante? Come ci innamoriamo?

Queste funzioni corticali superiori coinvolgono la complessa interazione tra neurotrasmettitori e ormoni nell’intero sistema nervoso. Ci sono due principali strutture anatomiche che influenzano questo comportamento: il sistema limbico e l’ipotalamo.

L’ipotalamo è una struttura molto piccola, ma è assolutamente critico per la vita. Ci permette di rispondere sia all’ambiente interno che esterno, e di mantenere l’omeostasi.

Il sistema limbico è importante per l’apprendimento e per la memoria e per tutti gli aspetti emozionali del comportamento. Le strutture limbiche e ipotalamiche sono interconnesse tra loro.

Ipotalamo: Si distingue dal talamo dal solco ipotalamico. Anteriormente l’ipotalamo si estende fino alla commessura anteriore e al chiasma ottico. Inferiormente include i corpi mamillari e si estende fino al peduncolo infundibolare, dove comunica con l’ipofisi. La materia grigia è costituita da corpi cellulari, la materia bianca è formata da assoni. Il talamo si identifica su entrambi i lati del terzo ventricolo, che si trova al centro. Sotto al talamo vi è l’ipotalamo; si estende lateralmente fino a fasci di fibre discendenti che fanno parte della capsula interna. L’ipotalamo è strutturalmente parte del diencefalo, ma funziona come parte del sistema limbico, mediante connessioni reciproche e aiuta a mantenere l’omeostasi dell’intero corpo mediante influenze sul sistema endocrino e attraverso la sua primaria influenza sia sul sistema ortosimpatico che parasimpatico.

Sistema limbico: È responsabile del controllo di numerosi comportamenti emotivi e motivazionali. È molto antico dal punto di vista evolutivo ed è caratteristico di tutti i mammiferi. Con le sue connessioni è interposto tra l’ipotalamo e la neocortex costituendo un ponte tra le risposte endocrine viscerali, emotive e volontarie dell’ambiente. Le strutture principali del sistema limbico comprendono nuclei profondi del prosencefalo e aree corticali: l’area corticale chiave è il lobo limbico. Non è un vero lobo, piuttosto esso si dipana al lobo frontale, al lobo parietale e al lobo temporale e delinea come un bordo o una cornice il sistema limbico, e da esso l’informazione si dipana. Il lobo limbico comprende un anello di corteccia sulla superficie mediale dell’encefalo: il giro cingolato e il giro paraippocampale. Il giro cingolato è la parte più esterna e determina reazioni automatiche e viscerali, che avvengono in quest’area del cervello.

Il giro paraippocampale è una delle zone cruciali del sistema limbico e comprende un rigonfiamento anteriore, chiamato uncus. Il lobo limbico è la rete di base delle connessioni che ci permettono di rapportarci con l’ambiente esterno, determinare cosa è importante, innamorarci ecc. L’ippocampo e l’amigdala sono le strutture profonde del sistema limbico.

Ippocampo: È coinvolto principalmente nella memoria e si trova nel pavimento del corno inferiore. Esso possiede un’aumentata area superficiale, ottenuta mediante un vasto ripiegamento. L’uscita dell’ippocampo si chiama il fornice, le cui fibre girano attorno al talamo e scendono giù come colonna del fornice. L’ippocampo è formato da diversi strati di neuroni che gli danno un aspetto a strisce.

Amigdala: È principalmente responsabile dell’elaborazione emotiva. Si trova superiormente all’ippocampo, precisamente nel tetto del corno inferiore del ventricolo laterale, direttamente sotto l’uncus, l’estensione anteriore del giro ippocampale con forma ad uncino. Essa è una struttura chiave nell’espressione di emozioni, nella memoria emotiva e negli istinti di base. Le moderne neuroscienze hanno definito un legame tra l’amigdala e l’ipotalamo, una connessione importante per le risposte alla paura e il filtraggio delle cose importanti.

Midollo spinale

È racchiuso nella spina dorsale ed è unito al tronco encefalico. La sua funzione principale è quella di trasmettere le informazioni dalla periferia (pelle, giunture e muscoli) al cervello, e viceversa: comunica con il corpo attraverso i nervi spinali (sistema nervoso periferico). Il midollo spinale è composto da:

• Sostanza bianca: larghi fasci di assoni mielinizzati.
• Sostanza grigia: corpi cellulari a forma di 'H' o di farfalla.

I neuroni sensoriali nelle corna dorsali della H ricevono gli input sensoriali dal corpo. I neuroni motori nelle corna ventrali inviano ai muscoli i comandi per il movimento.

Sistema nervoso periferico

SNP: è il sistema che racchiude tutti i nervi, tutto ciò che esce dal tessuto osseo. Il sistema nervoso periferico può essere suddiviso in:

• Somatico: dedicato al controllo volontario del movimento e alle sensazioni coscienti.
• Autonomo: deputato alla regolazione di ghiandole e organi interni come il cuore, i polmoni, il canale digerente. All’inizio sembrava fosse una parte fuori dal nostro controllo, le ultime scoperte neuroscientifiche hanno dimostrato che vi è una parte di controllo anche su queste ghiandole e su questi organi.

Nervi cranici e spinali

La parte più importante del SNC è costituita da 12 paia di nervi cranici che veicolano informazioni sensoriali, ma anche motorie al e dal cervello. Alcuni nervi cranici sono solo sensoriali, altri motori, altri misti. Dal midollo spinale fuoriescono 31 paia di nervi spinali che veicolano l’informazione afferente sensoriale e quella efferente motoria. Qui le radici dorsali e ventrali si uniscono dando origine ad un nervo misto.

• Nervo olfattorio: legato all’odorato.
• Nervo ottico: legato alla visione.
• Nervo oculo motore, nucleare e abducente: legati agli occhi.
• Nervo trigemino: raccoglie info da tutte le parti del viso e le convoglia al cervello e ha anche una parte motoria che porta l’informazione alla mascella. È un nervo misto.
• Nervo facciale: porta anche l’informazione del gusto al cervello.
• Nervo vestibococleare: legato all’udito e all’equilibrio.
• Nervo glossofaringeo: legato al gusto, ma controlla anche i muscoli della gola e della laringe. Nervo misto.
• Nervo vago: ha un ampio spettro di influenza, raccoglie informazioni e influenza una serie di organi interni, che fanno parte del sistema parasimpatico.
• Nervo accessorio: controlla i muscoli del collo.
• Nervo ipoglosso: controlla i muscoli della lingua.

Nervo misto: Dal midollo spinale fuoriescono 31 paia di nervi spinali che veicolano l’informazione afferente sensoriale e quella efferente motoria; qui le radici dorsali e ventrali si uniscono e danno origine ad un nervo misto.

Midollo spinale

Midollo spinale: Insieme all’encefalo, il midollo spinale forma il sistema nervoso centrale, ed è composto di fasci, di fibre nervose afferenti ed efferenti che connettono le divisioni centrale e periferica del sistema nervoso. Il midollo spinale è una struttura cilindrica, diretta estensione del tronco encefalico, che si estende dal forame magno del cranio giù lungo la colonna vertebrale. All’interno della colonna vertebrale il midollo spinale è circondato dalle meningi, che sono continue con le meningi dell’encefalo. Le meningi circondano e proteggono l’encefalo ed il midollo spinale e aiutano a stabilizzarli rispetto alle parti ossee circostanti. Lo strato più esterno è la dura madre, che forma il sacco durale, che circonda l’intero midollo spinale. Quando si apre la dura madre, si può vedere il midollo spinale e i successivi strati meningei. Appena sotto la dura madre c’è il successivo strato meningeo, l’aracnoide. È chiamata così a causa della sua somiglianza con una tela di ragno. Durante la vita, l’aracnoide si gonfia contro la dura madre, formando lo spazio subaracnoideo tra l’aracnoide e lo strato meningeo più interno, la pia madre. Lo strato aracnoideo contiene liquido cerebrospinale circolante, un liquido che funziona da ammortizzatore e che protegge l’encefalo sia fisicamente che chimicamente. I vasi del midollo spinale sono sospesi in mezzo a sottili filamenti di tessuto chiamati trabecole aracnoidee, che si connettono alla pia madre. La pia madre è lo strato meningeo più interno e aderisce strettamente alla superficie del midollo spinale. La pia madre dà origine ad un numero di estroflessioni che àncorano e stabilizzano il midollo spinale. Un’altra estroflessione della pia madre è il filum terminale, che origina al capo terminale del cono midollare. La parte finale rastremata del midollo spinale è chiamata cono midollare, il quale è circondato da lunghe radici lombo-sacrali a cui ci si riferisce collettivamente come coda equina, perché assomiglia ad una coda di cavallo.

SNP autonomo

Si divide in simpatico e parasimpatico.

• Simpatico: Prepara il corpo all’azione. I neuroni nelle regioni toracica e lombare del midollo spinale.
• Parasimpatico: È intorno al simpatico, provvede al riposo, al recupero e alla ricostituzione delle riserve di energia. I neuroni nel cervello e nei segmenti sacrali del midollo spinale.

Il sistema simpatico e parasimpatico non sono mutualmente escludentesi, a volte, infatti, cooperano. Il sistema nervoso autonomo si è evoluto per rispondere alle...