Appunti di Neuroscienze cognitive

Neuroscienze

Anatomia macroscopica

Sistema nervoso centrale

Il sistema nervoso centrale è composto da:

• Encefalo (contenuto nella scatola cranica e composto da: cervello, tronco encefalico e cervelletto)
• Midollo spinale

Il sistema nervoso periferico, invece, è composto da nervi cranici e nervi spinali e si suddivide in:

• Autonomo, che a sua volta si divide in:
  • Simpatico (attacco o fuga)
  • Parasimpatico (rilassamento e digestione)
• Somatico, che si articola in:
  • Afferente (sensoriale)
  • Efferente (motorio)

Meningi

Il sistema nervoso, poiché può essere soggetto a urti, è protetto dalle meningi, ossia tre membrane:

• Dura madre: lo strato più esterno, spesso e facile da asportare
• Membrana aracnoidea: strato soffice e spugnoso; chiamata in questo modo poiché formata da tante trabecole, che richiamano la tela di un ragno
• Pia madre: sottile e aderente alla superficie della sostanza grigia della corteccia; riveste il vaso sanguigno per evitare che faccia contatto con il cervello

Tra la membrana aracnoidea e la pia madre vi è uno spazio chiamato spazio subaracnoideo, dove vi sono il liquor cerebrospinale, le trabecole e i vasi sanguigni che, entrando nel tessuto nervoso, si assottigliano e formano i capillari, i quali però non saranno mai a contatto con la sostanza grigia (corteccia), in quanto rivestita dalla pia madre. La pia madre, assieme ad altre cellule gliali, costituirà anche la barriera emato-encefalica. Infine, un ulteriore spazio è quello situato tra la dura madre e la membrana aracnoidea, che prende il nome di spazio subdurale.

Liquor cerebrospinale

Il liquor cerebrospinale riempie lo spazio subaracnoideo, il canale centrale nel midollo spinale e i ventricoli dell’encefalo. Il liquor svolge due funzioni principali:

• Ammortizzatore: riduce i danni dei traumi subiti proteggendo così il sistema nervoso
• Contribuisce a mantenere l’omeostasi fornendo nutrienti e allontanando le sostanze di scarto

Il liquor viene prodotto a livello dei ventricoli laterali (sinistro e destro) i quali si uniscono a formare il terzo ventricolo. Dal terzo ventricolo il liquor passa attraverso l’acquedotto cerebrale o acquedotto di Silvio che si collega al quarto ventricolo e infine giunge nel canale centrale del midollo spinale. Attraverso piccoli fori il liquor viene poi immesso nello spazio subaracnoideo dove viene riassorbito dalle granulazioni di Pacchioni/aracnoidee, così facendo si viene a creare un sistema idraulico tramite il quale il liquor circola in tutto il sistema nervoso: la quantità di liquor prodotta deve essere pari alla quantità di liquor riassorbita.

Idrocefalo ostruttivo

Talvolta a livello dell’acquedotto cerebrale potrebbero esserci delle ostruzioni. Se il flusso è ostruito nel caso di un tumore cerebrale o a causa di una malformazione, la continua produzione di liquor, che non può defluire, provoca un’elevata pressione nei ventricoli che aumentano di volume e comprimono le strutture circostanti creando una situazione nota come idrocefalo ostruttivo. Un’altra causa di ostruzione possono essere le emorragie ventricolari massive, che creano coaguli e possono determinare delle ostruzioni a livello dell’acquedotto cerebrale.

Coordinate anatomiche

• Dorsale
• Anteriore o rostrale
• Posteriore o caudale
• Ventrale
• Mediale
• Laterale

Sezioni anatomiche

Telencefalo

Quando si parla di Telencefalo si fa riferimento ai due emisferi cerebrali, quello destro e quello sinistro. Gli emisferi cerebrali sono costituiti dalla sostanza grigia (corpi cellulari dei neuroni), sotto alla quale è situata la sostanza bianca (assoni mielinizzati). Tali emisferi comunicano tra di loro attraverso fasci di fibre chiamati commessure cerebrali. Il più grande fascio di fibre è costituito dal corpo calloso, le altre commessure cerebrali sono più piccole ma in assenza del corpo calloso (pazienti split-brain) non riescono a sopperire a tale mancanza.

Diencefalo

Il Diencefalo è formato dalla sostanza grigia ed è costituito da: talamo, ipotalamo e gangli della base.

• Talamo: costituisce le pareti del terzo ventricolo; è formato da tanti nuclei ed è la struttura che elabora e filtra tutte le informazioni che dalla periferia sono dirette alla corteccia, fatta eccezione per alcune informazioni olfattive. A livello del Talamo vi è una rielaborazione delle informazioni e viene data la precedenza a quelle che devono arrivare prima in corteccia.
• Ipotalamo: controlla l’omeostasi dell’organismo (temperatura corporea e glicemia), il sistema endocrino (ipofisi) e la risposta da stress.
• Gangli della base: implicati nel controllo motorio, cognitivo ed emozionale.

Midollo spinale

Il midollo spinale fa parte del SNC e come esso è protetto dalle meningi; è contenuto nel canale vertebrale e decorre lungo la colonna vertebrale fino alla seconda vertebra lombare circa. Il canale vertebrale è formato dalle vertebre, strutture ossee in cui si distinguono il corpo vertebrale e il forame vertebrale. La forma delle vertebre può cambiare a seconda della loro collocazione nella colonna. Lungo la colonna vertebrale si distinguono 33/34 vertebre:

• 7 cervicali
• 12 toraciche
• 5 lombari
• 5 sacrali
• 4 o 5 coccige

Il forame vertebrale permette il passaggio del midollo spinale, mentre il canale vertebrale è flessibile e permette il movimento. Tra una vertebra e l’altra ci sono i dischi intervertebrali, simili a cuscinetti che fungono da ammortizzatori e garantiscono che non ci sia un contatto diretto tra le due strutture ossee. In seguito a traumi o degenerazioni, i dischi intervertebrali escono dalla zona in cui dovrebbero stare, causando così l’ernia del disco. Tutte le vertebre hanno un paio di nervi ciascuna, fatta eccezione per i nervi spinali cervicali che sono 8 paia totali poiché il primo paio esce al di sopra della prima vertebra.

Nervi spinali

I nervi spinali sono nervi misti, ossia trasportano informazioni motorie dal midollo alla periferia e informazioni sensoriali dalla periferia al midollo; partono dal midollo spinale e sono formati dall’unione delle radici ventrali e delle radici dorsali. Da ogni vertebra a livello del forame vertebrale fuoriescono i nervi spinali, uno a destra e uno a sinistra, e ogni coppia di vertebre è abbinata a una vertebra. Ci sono tante vertebre quante paia di nervi spinali, fatta eccezione per il tratto cervicale dove a 7 vertebre corrispondono 8 paia di nervi spinali.

Le vertebre, dunque, sono il nostro punto di riferimento anche per i nervi spinali:

• Cervicali: 8 paia
• Toraciche: 12 paia
• Lombari: 5 paia
• Sacrali: 5 paia
• Coccige: 1 paio

La corrispondenza tra nervo e vertebra in alcuni casi è immediata (zona cervicale), mentre in altri meno. Questo è legato alle diverse velocità di accrescimento che le strutture hanno durante lo sviluppo dell’uomo: alla nascita e fino a un certo punto della crescita il midollo spinale e la colonna vertebrale hanno la stessa lunghezza; quindi, i nervi spinali si trovano esattamente a livello della vertebra da cui devono uscire. Tuttavia in seguito, la crescita del midollo spinale si arresta, mentre il canale vertebrale continua a crescere: rimane la corrispondenza nervo-vertebra ma i nervi a livello toracico, lombare e sacrale devono fare un percorso più lungo per trovare il forame vertebrale giusto e uscire. Il tratto in cui non c’è più il midollo spinale ma ci sono solo le fibre nervose che vanno a cercare il forame di uscita è chiamato cauda equina: tali fibre nervose sono sempre all’interno delle meningi. Ogni zona del corpo è innervata da una zona specifica del midollo spinale, queste zone sono chiamate dermatomeri. Avendo una lesione in un determinato punto del midollo spinale, ci aspettiamo disturbi sensoriali in uno o più dermatomeri. Il midollo viene nominato in modo corrispondente alle vertebre, quindi ci sarà il tratto cervicale, il tratto toracico, il tratto lombare e il tratto sacrale. Il numero di motoneuroni (la quantità di fibre) dipenderà da quanti e quanto fini devono essere i movimenti della specifica zona innervata. Ad esempio, nel tratto cervicale, nel quale ci sono i motoneuroni che mandano comandi motori all’arto superiore, ci sarà bisogno di una maggiore quantità di nervi poiché maggiore è il numero di fibre nervose che arrivano al muscolo, tanto più quel determinato muscolo avrà una capacità di fare movimenti fini e diversificati.

Organizzazione del midollo spinale

Anche il midollo spinale è composto da sostanza grigia (interna, che forma la farfalla centrale) e da sostanza bianca che la circonda (esterna). La sostanza grigia è formata da:

• Corna ventrali o anteriori: si trovano anteriormente e sono la parte più spessa. Contengono sia interneuroni che motoneuroni efferenti. Gli assoni di tali motoneuroni escono dal midollo spinale e formano la radice ventrale, di conseguenza le corna ventrali sono una struttura motoria.
• Corna dorsali o posteriori: contengono sia interneuroni che neuroni sensoriali afferenti. Alle corde dorsali arrivano informazioni sensoriali tramite assoni che formano le radici dorsali ed entrano nel midollo spinale. Nella radice dorsale si trova il ganglio della radice dorsale, formato da un neurone sensoriale il cui assone si biforca: una parte va verso la periferia e farà contatto con i recettori periferici per recepire informazioni sensoriali, l’altra parte va verso il midollo spinale ed entra a far parte della radice dorsale, quindi, trasporterà queste informazioni sensoriali dalla periferia verso il midollo spinale. Successivamente radice ventrale e dorsale si uniranno per formare il nervo spinale.

La sostanza bianca invece è formata da assoni dei motoneuroni che si trovano in corteccia o nel tronco encefalico e che devono arrivare ai motoneuroni delle corna ventrali. Tra le corna ventrali troviamo le colonne ventrali, mentre tra le corna dorsali troviamo le colonne dorsali. La zona laterale che si trova tra le corna ventrali e le corna dorsali costituisce le colonne laterali. Queste fibre non si mescolano mai. Le colonne sono formate da sostanza bianca, dunque da assoni mielinizzati.

• Colonne ventrali: esclusivamente formate da vie motorie (discendenti)
• Colonne dorsali: esclusivamente formate da vie sensoriali (ascendenti)
• Colonne laterali: presentano sia fibre sensitive che fibre motorie (quindi nervi misti)

Vie sensitive

A livello delle corna dorsali ci sono i neuroni sensoriali, dunque, vi saranno di conseguenza delle vie sensitive: le informazioni sensoriali arrivano dalla periferia e devono arrivare alla corteccia tramite due vie sensitive: la via spinotalamica e la via delle colonne dorsali lemnisco-mediale.

Via spinotalamica (termocettori e nocicettori)

Il nome deriva dal fatto che l’informazione fa sinapsi sia a livello del midollo spinale che a livello del talamo; trasporta informazioni termiche e dolorifiche. L’informazione sensoriale:

1. Passa per la radice dorsale
2. L’assone fa sinapsi direttamente sul neurone sensoriale a livello delle corna dorsali
3. L’assone raggiunge il midollo spinale e decussa
4. Sale verso il talamo dove fa sinapsi
5. L’informazione arriva infine nella corteccia somatosensitiva controlaterale

Quindi le informazioni termiche e dolorifiche che provengono dalla parte destra del corpo vengono processate nel talamo di sinistra e poi nella parte sinistra del cervello.

Via delle colonne dorsali lemnisco-mediale (meccanocettori e propriocezione)

Trasporta informazioni tattili e propriocettive; ha un comportamento diverso dalla via spinotalamica: l’informazione entra attraverso le radici dorsali ma non si ferma subito a livello delle corna dorsali, manda solo delle collaterali e sale lungo le colonne dorsali ipsilateralmente, andando a fare sinapsi a livello dei nuclei delle colonne dorsali a livello del bulbo, quindi gli assoni decussano, formando il lemnisco mediale, e salgono arrivando a livello del talamo ed infine alla corteccia somatosensitiva primaria controlaterale, quindi le informazioni sensoriali che vengono dal lato sinistro del corpo verranno elaborate dall’emisfero cerebrale destro. La differenza sostanziale tra le due vie sta nel fatto che la via spinotalamica decussa subito, le vie delle colonne dorsali lemnisco mediale, invece, salgono dallo stesso lato e poi decussano a livello del tronco encefalico e ciò ha delle conseguenze nel caso in cui vi sia una lesione a livello del midollo spinale.

Domanda d’esame

Se per un trauma si determina una lesione che interessa la metà destra del midollo spinale a livello toracico, a che livello saranno i sintomi?

In caso di lesione del midollo spinale, i sintomi si avranno sicuramente al di sotto della lesione, sia per quanto riguarda la parte motoria che per la parte sensoriale. Gli arti superiori sono innervati dal midollo cervicale, quindi se avremo una lesione a livello toracico, non ci saranno sintomi a livello degli arti superiori, poiché i sintomi sono sempre al di sotto della lesione. In un paziente tetraplegico, ad esempio, in cui sono interessati tutti e quattro gli arti, la lesione sarà a livello cervicale.

I sintomi riguardano disturbi motori e sensoriali, ma:

• Se la lesione interessa le vie motorie, i sintomi sono ipsilaterali rispetto alla lesione (lesione a destra = sintomi a destra)
• Se la lesione interessa le vie sensoriali, ci possono essere due situazioni:
  • Se è coinvolta la via spinotalamica, poiché quest’ultima fa subito sinapsi, la via è crociata fin da subito, dunque avremo dei disturbi controlaterali
  • Se a essere coinvolta è la colonna dorsale lemnisco-mediale, poiché quest’ultima decussa a livello del bulbo, il disturbo della sensibilità tattile e propriocettiva è ipsilaterale

Riassumendo quindi il disturbo sensoriale tattile e motorio sono ipsilaterali, mentre il disturbo dolorifico e termico sono controlaterali. Quindi in caso di una lesione destra del midollo spinale si avrà un danno della sensibilità termica a sinistra, mentre tattile e propriocettiva a destra. I disturbi motori invece si manifesteranno a destra, sempre al di sotto della lesione.

Nervi cranici

Anche i nervi cranici fanno parte del sistema nervoso periferico; sono 12 paia e come per i nervi spinali anche per quelli cranici ce n’è uno a destra e uno a sinistra. Di queste 12 paia di nervi alcuni sono solo sensoriali, altri solo motori e altri ancora solo misti. I nervi cranici hanno il nucleo in varie parti del tronco encefalico, in seguito devono trovare il forame d’uscita poiché dal cranio devono uscire per innervare determinate zone del volto o per inviare comandi motori.

1. Nervi olfattivi: primo paio di nervi cranici sensoriali che trasportano le informazioni olfattive dalla periferia al SNC.
2. Nervi ottici: secondo paio di nervi cranici sensoriali. Il nervo ottico trasporta le informazioni visive.
3. Nervi oculomotori: terzo paio di nervi cranici motori. Il nervo oculomotore è il più grande e permette la maggior parte dei movimenti.
4. Nervi trocleari: quarto paio di nervi cranici motori; innervano muscoli extraoculari.
5. Nervi trigemini: quinto paio di nervi cranici misti che costituiscono il trigemino. Il trigemino è un nervo misto, ha sia una componente motoria, che innerva i muscoli mandibolari che permettono il movimento della mascella, che una componente sensoriale molto grande, la quale innerva volto e capo, formata da tre branche: superiore (innerva la fronte), intermedia (innerva gli zigomi) e inferiore (innerva la mandibola).
   • In caso di lesioni queste branche possono essere interessate indipendentemente.
   • La nevralgia del trigemino è dovuta all’infiammazione di una o più branche del trigemino e determina una sintomatologia molto dolorosa e anche difficile da trattare farmacologicamente; può interessare una branca specifica o più branche. Ci sono dei punti attraverso i quali le branche escono chiamati punti trigger: quando un soggetto è affetto da nevralgia del trigemino, premendo tali punti, si può scatenare la nevralgia stessa.
6. Nervi abducenti: sesto paio di nervi cranici motori, innervano muscoli extraoculari.
7. Nervi facciali: settimo paio di nervi cranici misti; ha una grossa componente motoria che innerva i muscoli della faccia e una piccola componente sensoriale che innerva una piccola parte della lingua ed è deputata all’elaborazione di una porzione limitata del gusto. Tali fibre innervano la muscolatura facciale e sono particolarmente soggette a infiammazioni.
8. Nervi uditivi: ottavo paio di nervi cranici sensoriali; chiamati anche nervi cocleo-vestibolari, poiché innervano sia la coclea che le strutture vestibolari. La coclea è un organo che si trova nell’orecchio interno e serve ad acquisire informazioni uditive; tale nervo sensoriale in parte trasporta le informazioni uditive dall’orecchio interno al SNC e in parte innerva il vestibolo che si trova all’interno dell’orecchio ed è implicato nell’equilibrio.
9. Nervi glossofaringei: nono paio di nervi cranici misti; si occupano dal punto di vista motorio della muscolatura della faringe e della gola, e dal punto di vista sensoriale dell’elaborazione del gusto. È più importante per la componente sensoriale che innerva i muscoli del collo e della faringe.
10. Nervi vaghi: decimo paio di nervi cranici misti. Non innervano componenti del cranio o del volto, ma la muscolatura interna. Difatti sono implicati nel controllo degli organi.