Appunti Fisiologia

Neurofisiologia → →

Recettori percepiscono stimoli trasduzione dello stimolo in segnale elettrico codifica

→ →

dello stimolo trasmissione ed elaborazione centrale risposta.

Meccanocettori

Termocettori

Nocicettori

Recettori elettromagnetici (per la luce, sulla retina)

Chemocettori

Ogni recettori è sensibile al proprio tipo di stimolo e a nessun altro: l'informazione sulla

modalità dello stimolo è intrinseca alla via utilizzata (principio della linea attivata).

La trasduzione trasforma l'energia di un dato stimolo in segnale elettrico: lo stimolo altera la

permeabilità della membrana (es: apre o chiude canali ionici) generando un potenziale

d'azione. L'ampiezza del potenziale è relativa all'intensità dello stimolo.

Adattamento: con stimolo prolungato la risposta del recettore inizialmente è elevata, poi

decade. Recettori ad adattamento lento (tonici) mantengono l'attivazione per tutta la durata

dello stimolo - trasmettono info sugli attributi spaziali, sono propriocettivi, vestibolari,

nocicettori, barocettori, chemocettori del circolo sanguigno - recettori ad adattamento rapido

(fasici) si attivano solo all'inizio e alla fine di uno stimolo - danno info sulle variazioni di uno

stimolo.

Sommazione spaziale: stimoli più forti reclutano più fibre.

Sommazione temporale: stimoli più forti provocano potenziali d'azione a frequenze maggiori

- il limite massimo della frequenza è 1000 Hz a causa del periodo refrattario assoluto (1 ms).

Caratteristiche dei recettori

Campo recettivo

Densità di innervazione periferica

Acuità sensoriale, capacità di discriminare 2 stimoli

Soglia sensoriale (fisiologica e psicologica)

Velocità di conduzione delle fibre sensoriali, dipende dal diametro assonale e dalla

mielinizzazione

Fibre A, mielinate

Fibre C, amieliniche

Divergenza: nella stessa via amplifica il segnale, in vie diverse porta qualità diverse

dell'informazione.

Convergenza: da multiple fibre su un solo neurone serve a raggiungere l'attivazione del

neurone post-sinaptico, da più neuroni serve a integrare info diverse.

Uno stesso segnale può attivare una via e inibire quella antagonista, attraverso l'inibizione

reciproca con interneurone.

Circuiti riverberanti/oscillatori: a feedback positivo, ri-eccitano il neurone input; il segnale di

output può durare molto più dell'input. Il circuito si ferma per affaticamento sinaptico.

Alcuni circuiti emettono segnali continui per

eccitabilità intrinseca dei neuroni, con potenziale di membrana di default sopra la soglia;

circuiti riverberanti senza affaticamento sinaptico.

Alcuni circuiti emettono output ritmici (es: centri respiratori del tronco, central pattern

generators spinali). Stimolazione in questo caso aumenta frequenza ed intensità dei

segnali.

Onde eccitatorie senza controllo possono attivare indiscriminatamente i circuiti

riverberanti del cervello, collegati a tutto il resto (crisi epilettiche). Questo non succede a

causa di

circuiti inibitori che modulano;

affaticamento simpatico che spegne i circuiti automaticamente.

MECCANOCEZIONE

Tatto, pressione, vibrazione, prurito, posizioni statiche e di movimento (propriocezione).

Terminazioni nervose libere (Aδ) rilevano tatto e pressione - ma anche prurito, solletico e

dolore, ma con fibre C - dagli strati superficiali della pelle.

Afferenti di Meissner

Fibre Aβ, a rapido adattamento (passaggio di oggetti), 40% dell'innervazione della mano.

I terminali formano i corpuscoli di Meissner, vicini alla superficie della pelle, sensibili alle

deformazioni del tessuto cutaneo.

Afferenti dei dischi di Merkel

Fibre Aβ, a lento adattamento (contatto continuo di oggetti), ricevono info dalle cellule di

Merkel, nell'epidermide. Hanno la maggiore risoluzione spaziale dell'organismo, sensibili

a punte, spigoli, curvature.

Afferenti del Ruffini

Fibre ad adattamento molto lento, su cellule negli strati profondi della pelle, legamenti,

tendini. Sensibili allo stiramento cutaneo, contribuiscono alla propriocezione.

Afferenti del Pacini

Fibre ad adattamento molto rapido, in profondità nel derma o sottocute. Sensibili alle

vibrazioni trasmesse dall'oggetto alla pelle, servono ai movimenti fini.

Varie fibre ai terminali piliferi

Fibre Aβ, Aδ, C, con terminali che circondano il follicolo pilifero, sensibili alla flessione

del pelo, ad adattamento rapido.

Tutti i tipi di recettori sono stimolati da vibrazioni.

Dimensioni del campo recettivo determinano l'accuratezza spaziale delle sensazioni,

misurabile tramite capacità di discriminazione tra 2 punti, variabile in varie parti del corpo.

Capacità di discriminazione favorita dall'inibizione laterale, che aumenta il contrasto.

In blu il segnale in assenza di inibizione laterale, in rosso quello con.

Neuroni sensoriali di ogni ganglio dorsale innervano uno specifico dermatoma.

L'attività del cervello è mantenuta da segnali del tronco:

mantengono i circuiti cerebrali in stato basale di attività;

inducono l'escrezione di sostanze neuromodulatorie.

La struttura centrale è la formazione reticolare del ponte e del mesencefalo, con

funzione attivante, e del midollo allungato, con funzione inibitoria. L'attività della

formazione reticolare dipende dagli stimoli sensoriali.

La secrezione di sostanze neuromodulatorie avviene dai nuclei:

locus coeruleus, tra ponte e mesencefalo, per la noradrenalina;

nuclei del raphe, tra ponte e bulbo, per serotonina;

substantia nigra, parte dei gangli della base, per la dopamina;

nuclei gigantocellulari della formazione reticolare, per l'acetilcolina.

Sistema colonna dorsale - lemnisco mediale (o bulbo-talamo-corticale), trasmette info

somatosensoriali (sensibilità profonda) alla corteccia. →

Neuroni di I ordine sensoriali pseudounipolari con corpo nei gangli dorsali neuroni di II

→ → →

ordine nel bulbo decussazione neuroni di III ordine nel nucleo VPL talamo corteccia

somatosensoriale primaria.

I neuroni di I ordine risalgono sulle colonne dorsali del midollo spinale nel tratto gracile

(mediale, per arti inferiori) e cuneato (laterale, per arti superiori); fanno sinapsi nei nuclei

gracile e cuneato del bulbo. Quelli di III ordine passano attraverso la capsula interna.

Il nucleo VPL del talamo riceve input somatosensoriali e invia proiezioni alla corteccia

corrispondente.

Corteccia cerebrale: 6 strati (neocorteccia) organizzati cito-architettonicamente in colonne e

strati - aree di Brodmann.

Corteccia somatosensoriale primaria (SI): giro postcentrale, aree di Brodmann 1, 2 e 3; ha

organizzazione somatotopica con homunculus, riceve input nello strato 4 dai nuclei VPM e

VPL del talamo. Le aree 3b e 1 ricevono input cutanei, la 3a stimoli propriocettivi, la 2 stimoli

tattili e propriocettivi.

Corteccia somatosensoriale secondaria (SII): area di Brodmann 40, riceve input da tronco

encefalico e da SI.

La mappa somatotopica della corteccia sensoriale non è fissa, si può avere ri-mappatura

funzionale dopo per esempio amputazioni.

Corteccia somatosensoriale associativa: aree 5 e 7 di Brodmann, elaborazione superiore,

riceve da SI, talamo, cortecce visiva e uditiva. Lesioni unilaterali provocano amorfosintesi -

incapacità di riconoscere oggetti percepiti dalla parte opposta del corpo.

Il sistema colonne dorsali - lemnisco mediale presenta divergenza ad ogni sinapsi.

Lesioni bilaterali di SI:

incapacità di localizzare sensazioni sul corpo;

incapacità di giudicare il livello di pressione sul corpo;

incapacità di valutare il peso, la forma, la trama degli oggetti.

Segnali corticofugali dalla corteccia a talamo, tronco e midollo spinale, sono inibitori,

diminuiscono l'attivazione dei nuclei subcorticali, aumentando il contrasto e mantenendo i

sistemi in range fisiologico.

NOCICEZIONE E TERMOCEZIONE

Primo dolore acuto, più rapido, con fibre Aδ, secondo dolore diffuso, più lento (dopo un sec,

dura molto), con fibre C.

Nocicettori: terminazioni nervose libere negli strati superficiali della pelle e alcuni tessuti

interni. Stimoli dolorosi meccanici (es: spasmi), termici o chimici (es: ischemia).

I nocicettori non mostrano adattamento, anzi mostrano iperalgesia.

Lo stimolo della temperatura ha dei range sotto e sopra cui diventa stimolo doloroso. I

termorecettori non nocicettivi aumentano il firing fino al livello massimo, quelli nocicettivi

sono silenti fino alla soglia e poi si attivano. In media si ha dolore con T>45° (danno

tissutale).

La trasmissione del dolore si ha tramite:

tratto neo-spino-talamico, con fibre Aδ, verso i nuclei VP del talamo e la corteccia

somatosensoriale;

tratto paleo-spino-talamico, con fibre C, verso i nuclei intralaminari del talamo e

subcorticali.

In entrambi i casi le fibre decussano subito nel midollo spinale - via spino-talamo-

corticale - ed inviano collaterali alla formazione reticolare del tronco.

→

Neuroni di I ordine con corpo nei gangli dorsali neuroni di II ordine con corpo nella

→ →

radice dorsale del midollo decussazione neuroni di III ordine nel nucleo VPL del

→

talamo corteccia somatosensoriale.

Nel tratto neo-spino-talamico la prima sinapsi si ha nella lamina I delle corna dorsali del

midollo spinale, poi il fascio decussa e sale nella colonna ascendente anterolaterale.

Nella corteccia somatosensoriale si ha poi il riconoscimento discriminativo e della qualità

del dolore. Una minima parte delle fibre va alla formazione reticolare, sistema attivante

dell'eccitabilità cerebrale.

Nel tratto paleo-spino-talamico la prima sinapsi si ha nelle lamine II e III (sostanza

gelatinosa) delle corna dorsali, con contatti sinaptici intermedi nella lamina V prima della

decussazione. Le fibre ascendenti arrivano soprattutto a formazione reticolare, tetto del

mesencefalo e materia grigia periacqueduttale -> nuclei intralaminari e VL del talamo,

ipotalamo, regioni subcorticali. Questo fascio è responsabile della "sofferenza" associata

al dolore; la formazione reticolare e i nuclei intralaminari fanno parte del sistema di

arousal del SNC, ecco perché è impossibile dormire con dolore cronico.

Le fibre nocicettive nel midollo si estendono verso l'alto e verso il basso per alcuni

segmenti: tratto di Lissauer. →

C'è un sistema endogeno (discendente) di analgesia: corteccia cingolata e insula

→

amigdala e ipotalamo materia grigia periacqueduttale e aree periventricolari di

→ →

mesencefalo e ponte nucleo del Raphe e nucleo reticolare paragigantocellulare

complesso inibitorio del dolore nelle corna dorsali del midollo (feedback negativo). I

neurotrasmettitori sono serotonina, encefalina (opioide endogeno), che silenziano il firing dei

nocicettori.

Ci sono anche gli endocannabinoidi, che agiscono a livello di midollo e di cervello, riducendo

il rilascio di GABA e glutammato.

Uno stesso stimolo nocivo può essere sentito come più o meno forte a seconda del

contesto, quindi la percezione del dolore è modulata dal SNC.

Effetto placebo: risposta fisiologica positiva alla somministrazione di un rimedio inerte,

coinvolge opioidi endogeni. Contrario l'effetto nocebo.

Controllo a cancello del dolore:

assenza di stimolo = no segnali dolorifici ascendenti, attivo interneurone inibitorio;

stimolo = fibra C inibisce l'interneurone inibitorio;

stimolo meccanico = modulazione del dolore a causa di interazione funzionale tra

nocicettori e meccanocettori, la cui attivazione inibisce l'attivazione dei neuroni di II

ordine delle vie dolorifiche - premere o massaggiare zona dolorosa riduce il dolore.

Dolore riferito: derivante da organi interni, percepito come cutaneo, perché stimoli dolorifici

viscerali sono recepiti da neuroni di II ordine nelle lamine V, che ricevono anche stimoli

cutanei.

Gli organi interni di solito hanno solo nocicettori, ma alcune aree sono prive (parenchima del

fegato, alveoli polmonari, cervello).

Il dolore dagli organi interni ha doppia componente:

parietale, localizzato sulla zona interessata;

viscerale, riferito, elaborato dal SNA.

Iperalgesia: in seguito a danno tissutale stimoli leggeri sono percepiti come molto dolorosi.

Sensibilizzazione periferica (iperalgesia primaria): data da sostanze infiammatorie

rilasciate nel sito danneggiato, che interagiscono con recettori nocicettivi abbassando la

loro soglia di attivazione.

Sensibilizzazione centrale (iperalgesia secondaria): aumentata eccitabilità dei neuroni

del corno dorsale del midollo, data per esempio da stimolo doloroso ripetuto (windup).

Fenomeno reversibile, ma con patologie croniche può sviluppare dolore neuropatico

(percezione di dolore in assenza di stimoli).

Allodinia: stimolo non doloroso è percepito come doloroso.

Perdita sensoriale dissociata / sindrome di Brown-Sequard: emilesione del midollo spinale

che provoca perdita di funzioni motorie, percezioni tattili e propriocezione se ipsilaterale,

perdita di percezione del dolore e della temperatura se controlaterale.

Cefalea: dolore riferito alla superficie della testa proveniente dal cranio o dai seni nasali

(lesioni dei seni, del tentorio, delle meningi, dei vasi sanguigni).

Se è di origine intracranica superiore al tentorio del cervelletto il dolore è alla parte anteriore

del cranio, se è di origine intracranica inferiore al tentorio il dolore è occipitale, se è di origine

extracranica origina da spasmi dei muscoli di collo e testa, da irritazione dei seni e da deficit

visivi, quindi il dolore è sul viso.

Sindrome dell'arto fantasma: in caso di amputazione i pazienti hanno l'illusione che l'arto sia

ancora presente, con percezione di dolore, che può diventare cronico. Questo è dato da

plasticità maladattativa delle mappe somatotopiche sensoriali. Sollievo dal dolore si ha

quando la visione normalizza percezioni aberranti e comando motori indirizzati all'arto

mancante.

Sensibilità termica

Terminazioni nervose libere, fibre C, per il caldo

Corpuscoli di Krause, fibre Aδ, e terminazioni nervose libere, fibre C, per il freddo

Poi ci sono i nocicettori termici, recettori vanilloidi (TRPV1), della famiglia dei transient

receptor potential, canali cationici che se attivati generano potenziale d'azione

immettendo nella cellula Na+ e Ca++.

I recettori per la temperatura hanno adattamento rapido e poi progressivamente più

lento: rispondono bene a cambiamenti improvvisi di temperatura, mantengono

l'attivazione anche a T costante.

La stimolazione delle fibre è chimica, la temperatura provoca alterazioni del metabolismo

delle fibre termo-sensibili.

Le vie di trasmissione sono parallele a quelle nocicettive.

VISTA

Punto focale dipende da distanza della sorgente luminosa e curvatura della lente. Maggiore

curvatura della lente = maggiore capacità di rifrazione, misurata in diottrie. Lunghezza focale

di 1 metro = capacità di rifrazione di 1 diottria.

Lo strato più interno dell'occhio è la retina, che contiene i fotorecettori.

Esternamente alla retina si ha lo strato coroide / epitelio pigmentato / tratto uveale, che

contiene i vasi sanguigni. Medialmente forma il corpo ciliare, che controlla il cristallino e

produce l'umor acqueo, posteriormente prosegue con il coroide, anteriormente forma l'iride

con la pupilla.

Lo strato più esterno dell'occhio è la sclera, tessuto fibroso che anteriormente forma la

cornea, trasparente per far passare la luce.

Tra cornea e pupilla c'è la camera anteriore, piena di umor acqueo, che è continuamente

prodotto dai corpi ciliari (2-3 microlitri/min) e sostituito e che determina la pressione

intraoculare (10-20 mmHg) - difetti nel drenaggio provocano il glaucoma. Per essere drenato

l'umor acqueo entra nel canale di Schlemm, in comunicazione con le vene extraoculari

(dette vene acquose perché contengono quasi solo umor acqueo).

Tra cristallino e retina si ha la camera posteriore, piena di umor vitreo, che mantiene la

forma dell'occhio.

Sul fondo della retina si hanno la fovea e il disco ottico / papilla, attraverso cui cellule

gangliari e vasi sanguigni retinici (da arteria e vena oftalmica) escono formando il nervo

ottico. Il disco ottico non contiene fotorecettori, è un punto cieco.

La macula lutea è una regione circolare vicino al centro della retina con pigmento giallo (filtra

le radiazioni UV), ha la più elevata acuità visiva, che è al massimo al centro, sulla fovea. La

degenerazione maculare provoca la perdita della vista.

Lo scopo delle varie componenti è di mettere a fuoco l'immagine sulla retina. Cornea e

cristallino devono essere trasparenti - il cristallino opaco è detto cataratta.

L'occhio ha 4 superfici di rifrazione: aria - cornea, cornea - umor acqueo, umor acqueo-

cristallino, cristallino - umor vitreo. La cornea è quella che devia di più la luce. Le immagini

esterne sono proiettate sulla retina come da una lente convessa, rovesciate sottosopra e da

destra a sinistra.

Accomodazione: cambiamenti nella forma del cristallino, se gli oggetti sono lontani si

assottiglia, se sono vicini diventa più rotondo. Permessa dai muscoli del corpo ciliare e dalle

fibre zonulari. Il potere rifrattivo del cristallino può aumentare nei giovani da 20 a 34 diottrie.

Quando è completamente rilassato è quasi sferico. Il rilassamento del cristallino è dato dalla

contrazione dei muscoli ciliari e dalla riduzione quindi dei legamenti sospensori. I muscoli

ciliari sono sotto il controllo del parasimpatico (nervo oculomotore).

Presbiopia: diminuita capacità di accomodazione del cristallino.

La messa a fuoco è ottenuta anche dalla contrazione della pupilla, controllata dai muscoli

dell'iride, varia da 1,5 a 8 mm. Con apertura pupillare piccola aumenta il campo visivo, con

apertura grande il campo è ristretto.

Astigmatismo: l'immagine