Appunti Basi Biologiche, prof. Rusconi

SVILUPPO SN

ovulo+spermatozoo=zigote. Poi via via divisione e differenziazione grazie a proteine dette fattori di

trascrizione, poco genoma trascritto in proteine funzionali il resto in RNA con funzione regolatori

(permette differenziazione). Poi cellule raggiungono luoghi adeguati e connessioni funzionali

appropriate.

Cellule da totipotenti, pluripotenti, multipotenti, oligopotenti, unipotenti.

Dopo 2 settimane dal concepimento cellule divise in ectoderma (poi tessuto nervoso),

mesoderma (poi scheletro e muscoli), endoderma (ghiandole, organi interni). Dopo 3 settimane

segnali dal mesoderma fanno ispessire parte dorsale ectoderma formando placca neurale. Le

cellule della placca neurale sono staminali embrionali.

Placca neurale cresce e si piega generando la doccia-solco neurale; questo si chiude generando

tubo neurale (poi SNC) con al centro canale centrale (poi ventricoli), e cresta neurale (poi midollo).

Se non si chiude il tubo neurale anencefalia o spina bifida. Poi si formano prosencefalo,

mesencefalo e rombencefalo.

Cellule del tubo proliferazione neuronale soprattutto in zona ventricolare; segue schema preciso

guidato da piastra del pavimento (superficie ventrale tubo) e piastra del tetto (superficie dorsale

tubo).

Dopo neurogenesi c’è migrazione; o radiale o tangenziale. Due meccanismi o traslazione del

soma, oppure mediata da cellule gliali radiali (solo radiale; poi si sviluppano in neuroni!). In

corteccia la migrazione è soprattutto da strati profondi a superficiali (dentro-fuori).

Poi aggregazione, fondamentali molecole guida con meccanismi di attrazione-repulsione;

giunzioni comunicanti e molecole di adesione CAM fondamentali.

Dopo crescita assonale-dendritica. Cono di crescita estende e ritrae estensioni citoplasmatiche

(filopodi) come per cercare giusto percorso. Sperry esperimenti su rane ipotesi affinità chimica

(segnali postsinaptici); ma non spiega perché seguano comunque un percorso tortuoso, perciò

ipotesi ruolo segnali sia chimici che fisici. Fascicolazione: tendenza assoni a crescere lungo i

percorsi stabiliti dai coni di crescita pionieri. Ipotesi gradiente topografico: crescita assoni che

viaggiano da una superficie topografica ad un’altra guidati da due gradienti che si intersecano.

Infine sinaptogenesi, facilitata da astrociti (danno colesterolo ma anche altre funzioni); un neurone

può tornare sinapsi con qualsiasi atro neurone ma le connessioni non efficaci sono via via

eliminate.

Morte neuronale importante perché prodotti 50% neuroni in più. Apoptosi è processo attivo

genetico oppure da deprivazione fattori chimici necessari come neurotrofine (fornite da siti di

destinazione), NGF fattore di crescita nervoso Montalcini (strutture interne in membrane prima di

rottura, attirano microglia spazzino). Necrosi passivo (rilascio contenuto e potenziale

infiammazione). Lo spazio lasciato vacante da morti occupato da germinazioni (sprouting), così

riorganizzazione funzionale (ruolo microglia).

Fase embrionale primi 2 mesi gestazione.

Stadio 3 vescicole, poi 5 vescicole. Si forma solco in parte mediale tubo neurale, al centro materia

grigia, periferia bianca; parte dorsale placca alare sensoriale, parte ventrale placca basale

motoria.

Fase fetale grande sviluppo prosencefalo per generare emisferi, midollo spinale solo fino a parte

lombare colonna. Da cavità vescicole si forma sistema ventricolare.

Neurogensi dopo nascita limitata a corpo striato e a ippocampo (+700 al giorno x emisfero). Per

striato da cellule staminali neuronali adulte nella zona subventricolare dei ventricoli laterali (poi

diventano interneuroni), per ippocampo da giro dentato (poi diventano cellule granulari del nucleo

dentato).

Post natale cervello volume x4 ma non dipende da +neuroni ma da sinaptogenesi (subito in V1-

A1, più costante in preF), mielinizzazione assoni (progredisce assieme a sviluppo funzionale,

sensoriali-motorie-associative) e ramificazione dendriti (dagli strati profondi a superficiali).

DSA disturbo del neurosviluppo. Per savant importante lobo T anteriore sinistro. Complicata

relazione genetica. Studi mostrano interessamento preF, amigdala e cervelletto. Meno attivazione

FFA.

Sindrome Williams, disabilità intellettive eterogenee spesso opposte a DSA. QI basso ma

eccezionali abilità linguistiche, fenomenali abilità musicali. Problemi attentivi e deficit visuo-

spaziali. Problemi cuore da gene su cromosoma 7 che sintetizza elastina ma anche altri 25 geni

da comprendere! Assottigliamento corteccia tra lobi P-O e orbitofrontale (deficit attenzione,

spaziali e ipersocialità), invece normale in T (buon linguaggio e udito). Potrebbero essere elfi-

folletti di storie.

METODI DI RICERCA

Radiografia con contrasto: angiografia cerebrale infusione colorante radiopaco in arteria cerebrale per

visualizzare rete vascolare (utile se danni).

Tomografia computerizzata TC (TAC), tecnica radiologica assistita da computer che integra molte immagini

e ottiene sezione orizzontale del cervello, combinandone 8-9 si ottiene rappresentazione tridimensionale.

PET prima tecnica immagini funzionali e non strutturali. Iniezione fluorodeossiglucosio FDG in arteria

carotide che va in emisfero ipsilaterale e ha lenta degradazione. Ogni scansione mappa in voxel da

sovrapporre a RM. Utilizzata per individuare molecole (NT, recettori, trasportatori) con specifici ligandi.

RM con tensore di diffusione studio connettoma umano.

EEG onde alfa sono regolari 8-12 al secondo con ampiezza elevata, veglia rilassata. Analisi dei potenziali

evocati medi con averaging è AEP. Nei primissimi ms dopo stimolo onde dette potenziali di campo lontano

che non sono significative (originano da TE).

Livello di conduttanza cutaneo SCL (di base), risposta di conduttanza cutanea SCR (variazioni temporali

associate ad eventi).

Pressione sanguigna rapporto pressione sistolica con quella diastolica, di solito 130/70 mmHg.

Pletismografia registra volume sanguigno.

Metodi invasivi su animali. Chirurgia stereotassica. In ratto punto di riferimento è il bregma in cui si

intersecano due suture; apparato stereotassico è dispositivo contenzione della testa + porta elettrodo.

Lesioni da aspirazione (solo grigia), da radiofrequenza (calore), taglio bisturi. Più facilmente studiabili se

bilaterali.

Metodi invasivi di registrazione elettrofisiologica. Registrazione intracellulare monounitaria, punta

microelettrodo in singolo neurone (info su potenziale di membrana). Registrazione extracellulare

monunitaria, microelettrodo in liquido extracellulare misura attività ma non pot. membrana. Registrazione

multiunitaria per vedere attività popolazione neuronale.

Ricerca farmacologica. Se non passano barriera ematoencefalica usata cannula stereotassica.

Misurazione attività chimica. Tecnica del 2-desossiglucosio 2-DG, iniettato e animale muore poi cervello

sottoposto a autoradiografia (rivestite con emulsione fotografica, conservate al buio e poi sviluppate); le

aree che lo hanno assorbito appaiono come punti neri. Dialisi cerebrale tecnica misurazione concentrazione

extracellulare di sostanze in animali vivi mediante tubicino che estrae e poi analisi con cromatografo.

Localizzazione NT e recettori. Immunocitochimica per localizzare neuroproteine: marcati i relativi anticorpi

con colorante o elemento radioattivo vengono immessi e infine sezione. Ibridazione in situ sfrutta il fatto

che peptidi-proteine trascritti da mRNA; creati artificialmente mRNA complementari a quelli cercati e

marcati con colorante-radioattivo, poi analisi sezioni.

Ingegneria genetica. Knockout genico eliminare gene (topi eliminato melanospina retina per ritmi

circadiani). Tecniche di sostituzione genica; geni patologici umani in topi (transgenici) (es. studi

schizofrenia).

Proteina verde fluorescente GFP, da fluorescenza se esposta a luce blu scoperta in medusa. Inserito gene

GFP in cellule target. Poi visto che mutazioni di tale gene danno altri colori, rainbow.

Optogenetica: opsine sono canali ionici sensibili a luce presenti n batteri-alghe, a seconda della particolare

opsina iperpolarizzazione o depolarizzazione. Inserito il gene dell’opsina in mammiferi così

attivare/disattivare neuroni con luce.

Wechsler Adult Intelligence Scale WAIS conoscenza QI che aiuta a giudicare compiti successivi, ha 15

subtest. Evidenzia bene deficit linguaggio (anche con token-gettoni) ma non di memoria.

Wisconsin Card Sorting Test evidenzia danni lobo F, vede perseverazione.

Di solito sempre attività cervello: modalità di default del cervello; le strutture che la generano sono default

mode network (P mediale e laterale, preF mediale, T laterale).

tms no se epilettici o parenti epilettici

Le cortecce sensoriali ricevono afferenze da specifici nuclei talamici; le secondarie afferenze dalle primarie,

poi associative integrano da più sistemi. Ipotesi che tutti gli input convergano nel “claustro”: striscia sotto

neocortex circa a metà del cervello.

SISTEMA UDITIVO

Toni puri solo in laboratorio, normalmente suoni composti da vibrazioni complesse. Analisi di Fourier:

procedura matematica per scomposizione suono, secondo una teoria il sit.uditivo la userebbe.

Frequenza mancante: di suoni complessi percepiamo la frequenza fondamentale: MCD di f che

compongono il suono.

Da meato acustico esterno (canale uditivo) vibrazione a membrana timpanica (timpano) poi trasmessa a

ossicini dell’orecchio medio (martello, incudine, staffa). Vibrazioni staffa stimolano finestra ovale che a sua

volta stimola liquido in coclea->spirale con al centro organo recettivo uditivo: organo del Corti.

In coclea tre compartimenti (scala vestibolare, media, timpanica). L’organo del Corti ha membrana basilare

con cellule ciliate e membrana tettoria. Si generano pot. di recettore che attivano assoni dei neuroni del

nervo uditivo (VII vestibolo-cocleare). Infine vibrazioni smorzate da finestra rotonda.

Frequenze alte deformazioni massime alla base della membrana basilare (vicino finestra ovale, base

coclea), f basse deformano punta membrana basilare (apice coclea). Membrana basilare è ampia e rigida

alla base, sottile e molle a apice. Codice di frequenza.

Cellule ciliate interne una fila, ciliate esterne tre file sostenute alla base da cellule di Deiters. Cellule ciliate

non hanno dendriti-assoni, ogni fascio 60 stereociglia in soluzione detta endolinfa-perilinfa. Fascio di

stereociglia con chinociglio, stimoli paralleli verso dx depolarizzazione (apre canali), sx iperpolarizzazione. Si

ha trasduzione meccanoelettrica, no secondi messaggeri per +rapidità.

Sistema vestibolare: canali semicircolari sono recettori, informazioni movimenti testa per mantenere

equilibrio.

Assoni nervo uditivo sinapsi ipsilaterali con nuclei cocleari; nucleo cocleare ventrale cellule a cespuglio-

stellate-octopus inf. naturale spettrale e temporale suoni; nucleo cocleare dorsale integra info

somatosensitive per localizzazione suoni. Poi nuclei olivari superiori-lemnisco laterale-collicali inferiori-

NGM-A1. I seg