Appunti di fisiologia umana

FISIOLOGIA UMANA martedì 13 ottobre 2020

Sistema nervoso

Il sistema nervoso controlla le interazioni dell’organismo con l’ambiente e presiede al controllo del

comportamento degli animali e dell’uomo.

Nonostante impieghi meccanismi molecolari e cellulari simili da quelli di altri organi, tra le sue

proprietà emergenti si annoverano funzioni cognitive superiori di di cile analisi e quanti cazione.

Funzioni cognitive => processi mentali o psichici pertinenti al conoscere, pensare, imparare, e

giudicare.

Principi organizzativi: le principali sezioni del SNC dell’uomo

Mantello corticale di corteccia

cerebrale.

Corpo calloso costituto da bre di

connessione dei due emisferi.

Ipotalamo è struttura

centroencefalica molto importante.

Talami sono laterali.

Parte superiore di encefalo: gangli

della base (=telencefalo e

diencefalo).

Telencefalo = corteccia + gangli

della base.

Diencefalo = strutture centrali

(ipotalamo, talami dx e sx,

subtalamo, epitalamo).

Tronco encefalico = mesencefalo +

ponte + bulbo.

Sotto c’è midollo spinale, che

percorre tutta asse del midollo

spinale.

Tutte strutture nominate sono sistema nervoso centrale.

Quelle nel cranio costituiscono l’encefalo.

Dietro telencefalo c’è cervelletto.

Sistema nervoso periferico fa perno soprattutto su sistema dei nervi e sui centri neurovegetativi e

organi bersaglio.

SNP sta fuori da SNC e mette in comunicazione SNC con organi del corpo.

Processo di encefalizzazione

Funzione fondamentale di sistema nervoso: regolare l’interazione tra l’organismo e

l’ambiente.

Sistema nervoso si sviluppa quando organismi viventi iniziano a muoversi —> serve a gestire

interazione tra organismo e ambiente.

Organismo può muoversi in modo ri esso: subisce stimolo e quindi si muove (stimolo —>

recettore —> sistema motorio —> movimento).

volontà di movimento

Organismo può anche avere —> situazione più complicata: bisogna

decidere cosa fare, prevedere conseguenze del movimento, come muoversi —> questo comporta

serie di operazioni compiute da sistema nervoso.

Capacità di decidere = capacità collegare tra di loro elementi logici.

Sistema motorio, sensoriale, cognitivo del cervello nascono insieme. 1

fi fl ffi fi

logenesi

Il sistema nervoso si è evoluto durante la mediante un processo di aumento ponderale

encefalizzazione

e di che raggiunge la massima espansione nell’uomo, portando allo comparsa

di funzioni sempre più complesse.

Organismi più semplici reagiscono agli stimoli in modo stereotipato.

Successivamente compaiono organismi che presentano comportamenti caratterizzati da

maggiore capacità decisionale, adeguatezza e adattabilità —> questi aspetti concorrono a

de nire l’intelligenza (=capacità di risolvere problemi di varia complessità).

Potenziamento delle funzioni nervose ha comportato un enorme vantaggio evolutivo,

consentendo all’individuo e alla specie una migliore sopravvivenza. Ciò è tanto più importante in

ambienti socialmente complessi, ricchi di interazioni ed in rapida evoluzione nei quali è necessario

prendere decisioni rapide ed e cienti.

Sistema nervoso deriva da sviluppo di struttura assiale che percorre tutta lunghezza di embrione,

polo cefalico e polo caudale.

che ha polarità:

All’inizio polo encefalico costituito da vescicole:

• prosencefalo —> poi si divide in:

- telencefalo;

- diencefalo;

• mesencefalo —> rimane tale;

• rombencefalo —> si divide in:

- ponte;

- bulbo.

Parte iniziale dell’embriogenesi è simile per umani e per rettili, ma poi c’è di erenziazione.

Filogenesi => sviluppo delle specie.

Sistema nervoso come centro di interazione con la realtà

Gli organismi viventi interagiscono con una realtà sica interna ed esterna in continua evoluzione.

con la realtà mediante i processi di percezione

Il sistema nervoso consente l’interazione

sensoriale e motricità.

Di questa interazione il sistema nervoso genera una continua rappresentazione cosciente vissuta

dall’individuo come una conoscenza chiara, immediata e continua.

Dell’interazione con la realtà il soggetto ritiene memoria tramite l’apprendimento.

Il sistema nervoso può modi care il suo stato di operatività in funzione di variabili ambientali e di

variabili interne di origine organica o psichica.

Lo stato di coscienza de nisce il livello di interazione con l’ambiente.

Regolato da ritmi circadiani (alternanza sonno/veglia) e si degrada negli stati di coma e in varie

condizioni patologiche.

L’analisi psico sica ha rilevato che la maggior parte delle informazioni sensoriali (probabilmente

oltre il 90%) non emerge a livello di coscienza.

Tuttavia, di questa informazione rimane traccia sub-conscia, come rivelato dalla possibilità di

impiegarla successivamente. temporo-spaziale generazione dello

Funzioni correlate alla coscienza sono l’orientamento e la

schema corporeo, che consentono l’appropriata localizzazione dell’individuo nel tempo e nello

spazio, e la coscienza del sé (autocoscienza).

Il sistema nervoso è dotato di meccanismi in grado di regolare l’interazione con la realtà.

L’attenzione consente di orientare l’interesse verso speci ci aspetti percettivi interni ed esterni.

selettiva di allerta).

Esistono un’attenzione e una generalizzata (stato

L’emozione de nisce la reazione globale (comportamentale e neurovegetativa) dell’organismo di

fronte a una data circostanza ambientale, predisponendolo a una reazione adeguata (per esempio

attacco o fuga).

Il tono dell’umore rappresenta l’attitudine ad interpretare la realtà secondo un’inclinazione positiva

o negativa (ottimista o pessimista). 2

fi fi fi fi fi ffi fi fi fi ff

Dalla sintesi della rappresentazione dell’ambiente e delle necessità interne dell’organismo emerge

la motivazione, che fornisce l’impulso a mettere in atto un determinato comportamento.

Il pensiero è un’elaborazione astratta della realtà e della memoria che può venire espressa

mediante il linguaggio o altre rappresentazioni gurative.

Normalmente, il pensiero segue una logica interna che può essere acquisita mediante l’esperienza

o appresa, e può essere analizzata mediante un giudizio di analogia o confronto.

Livelli organizzativi del sistema nervoso Neurone => cellula

specializzata per elaborare

segnali elettrici; fulcro

dell’organizzazione del

cervello.

Funzione del neurone:

integrazione spaziale e

temporale di input sinaptici.

Pda => unico segnale

emesso da neurone, mandato

poi ad altri neuroni.

Microcircuiti neurali => tanti

neuroni collegati tra di loro in

struttura de nita, che cambia

da un’area all’altra del

cervello.

Combinazione di tanti

microcircuiti nisce nei

sistemi e vie —> formazione

del

dell’architettura

cervello.

macrosistema

Dal di circuiti

nasce il comportamento.

Diverse parti del cervello hanno estensioni diverse a seconda di specie. Architettura del cervello

cambia molto a seconda della specie presa in esame.

Mesoscala (scala intermedia) => insieme di circuiti, non tutti del cervello, legati tra di loro (es:

corteccia cerebrale + talamo = unità inscindibile; cervelletto + nuclei procerebellari in tronco

encefalico).

Microscala => microcircuiti.

Macroscala => cervello.

Risonanza magnetica nucleare, elettrocardiogramma => strumenti per osservare fenomeni di

macroscala.

Patch clamp => tecnica di microscala.

A seconda delle tecniche osservo fenomeni diversi.

Per connettere le varie scale si usano modelli matematici.

Principio della plasticità sinaptica e del sistema nervoso

Sistema nervoso ha un piano che porta a sviluppare diverse parti —> cervelli degli uomini si

assomigliano molto.

In questo piano però non è scritto tutto.

Genoma umano non contiene info per riempire completamente piano, ma solo il progetto per lo

sviluppo. 3

fi fi fi

Genoma umano contiene solo 30mila geni, che codi cano per le operazioni di costruzione e

gestione dell’organismo, ma non per dettagli (info necessarie a rendere sistema nervoso completo

e funzionale).

dettagli derivano da ambiente:

Questi interazioni con altri individui porta molte informazioni.

Infatti, un bimbo ha a disposizione piano evolutivo che consente di imparare, ma non ha scritto

cosa bambino deve imparare.

Dualismo in ussi genetici ed epigenetici (=che vengono da ambiente).

Sistema nervoso è struttura più plastica dell’organismo.

Plastico ≠ elastico.

Plastico => plasmatico sulla base degli impulsi che gli arrivano.

Cervello non cambia dimensione con plasticità.

Plasticità del cervello si manifesta con plasticità sinaptica, che consente alla sinapsi di

modi care la capacità di trasmettere in funzione di stimoli che ha ricevuto.

Sistema nervoso come centro di controllo dell’ambiente interno

Dinamiche di funzionamento => evoluzione temporale e spaziale delle attività dei circuiti

cerebrali.

Processo può essere statico (non cambia mai) / dinamico (continua a cambiare).

Cervello ha attività continua e incessante, che viene modulata e modi cata da circostanze

ambientali e da uso: spostata verso strutture che operano di più.

Consuma stessa quantità di energia rispetto a quando lo mettiamo in funzione in modo speci co.

Cervello è struttura autonomamente attiva modulata dai sensi.

Per capire meglio questo concetto uso l’esempio dell’elettroencefalogramma: elettrodi su lobo

occipitale misurano attività . Se il soggetto apre gli occhi, da attività si va ad attività , che

accelera di più rispetto ad attività —> sistema nervoso è autonomo, modulato dai sensi.

Sistema nervoso è macchina biologica che genera realtà virtuale.

mondo interno

Ognuno di noi ha che elabora ciò che viene dato, in modo diverso da un altro.

Realtà virtuale per essere generata ha bisogno di attività elettrica virtuale continua.

2 sistemi neurali speciali che gestiscono ambiente interno:

• sistema nervoso vegetativo;

• asse neuro-endocrino.

Funzioni:

• controllo delle funzioni viscerali (cardiovascolare, respiratoria, renale, e gastroenterica);

• in uenza sul sistema immunitario (asse neuro-immunitario).

In generale le relazioni sono reciproche, per cui il cervello riceve informazioni sullo stato funzionale

feed-

degli organi periferici e ne regola a sua volta la funzione, implementando un controllo a

forward feed-back.

e

Transizione sonno-veglia: stato esterno è lasciato fuori, cervello ha solo stato interno.

Funzioni esatte del cervello durante il sonno non sono totalmente chiarite.

Cervello è sistema autonomo modulato dai sensi, elabora realtà virtuale, e può transitare da

meccanismo

mondo interno a mondo esterno tramite meccanismo di orientamento che è

dell’attenzione.

Funzionamento del cervello

Quando metto in atto un’azione motoria, devo fare previsione, cioè devo prevedere dove il

movimento porta l’arto che ho mosso.

Problema della previsione: prevedere = capire in anticipo —> come fa cervello a fare un piano?

Per fare un piano ho bisogno di uno schema del sistema che devo mettere in atto con movimento:

se ad esempio voglio spostare un telecomando, devo sapere che c’è la spalla, gomito, polso, e 4

fl fi fl fi fi fi

devo conoscere

come si muovono

le varie

componenti.

Schemi motori / comportamentali (movimento relativo ad ambiente).

Questo schema c’è da una qualche parte, e sa predire cosa succede nell’interazione tra

organismo e ambiente.

Se voglio sollevare un telecomando, devo sapere quanto pesa.

Sistema nervoso lavora con schemi che predicono atto motorio sulla base dell’esperienza.

Altro esempio: bimbo non conosce relazioni tra organismo e ambiente.

Se prende un oggetto: non sa bene dov’è, non sa misurare distanza, e non ha esperienza di

schema corporeo.

Dopo vari tentativi andati a vuoto, però, riesce a prendere il telecomando —> quando riesce a

prenderlo ha imparato.

Conseguenze portano all’apprendimento.

Bimbo con esperienza piano piano si riempie di dati.

Apprendimento porta a riempire schema di quei contenuti che mancavano.

Altro esempio: astronauta in un posto dove non c’è gravità —> per prendere telecomando deve

ricalibrare suoi movimenti perché quelli che faceva sulla Terra non sono e caci.

Sistema nervoso continua a mettere a punto suoi schemi.

Sistema nervoso lavora in modo predittivo —> per fare ciò deve usare suo mondo interno (fatto

di attività neurale continua che predice esattamente come sarà l’interazione con l’oggetto).

Principio dell’organizzazione somatotopica

Corteccia cerebrali e strutture sottocorticali

organizzate in modo somatotopico, secondo

topogra a del soma.

Area motoria primaria e area somatosensoriale

primaria sono organizzate in modo

somatotopico: se controllo funzionalità di queste

aree, scopro che sono organizzate in modo

topogra co, come su una mappa,

corrispondente all’organizzazione del soma in

modo distorto —> formazione dell’homunculus:

rappresentazione molto estesa per parti che

hanno molti recettori sensoriali / molte possibilità di movimento.

Corteccia riassume importanza delle connessioni con soma in termini di attività neurale sensoriale

e motoria. metameri

Somatotopia deriva da connessioni ordinate che neuroni mantengono con (=elementi

segmentali del nostro organismo). 5

fi fi ffi

Durante embriogenesi organismo è diviso in segmenti, a cui corrisponde un particolare destino

evolutivo.

Ogni vertebra corrisponde a un metamero

Ogni metamero costituito da:

• osteomero —> sviluppa struttura ossea;

• dermatomero —> sviluppa cute;

• miomero —> sviluppa sistema muscolare.

Da ognuno di quesi segmenti si sviluppano strutture ossee, muscolari e cutanee.

neuromero,

Dermatomero molto precocemente si di erenzia in che è sorta di 4° strato di

metamero, e da cui si sviluppa sistema neurale.

Altre organizzazioni somatotopiche:

• retinotopia in corteccia occipitale;

• tonotopia che riguarda toni dell’udito proiettati da sistema cocleare a corteccia uditiva.

Principio dei sistemi proiettivi speci ci

Collegano sistema nervoso centrale con periferico.

Sistemi che vanno al cervello => a erenti.

Da cervello a periferia => e erenti.

sistemi multipli,

Questi sono e fanno cose diverse.

Ci sono vie polisinaptiche a erenti ed e erenti, e queste sono multiple.

Questi sono i principi dei sistemi proiettivi speci ci.

Sistemi proiettivi di usi (non speci ci)

Segnali che si condensano in tronco encefalico e provenienti da vari sistemi di senso, e che

vengono proiettati a tutta la corteccia.

Sistemi importanti per mantenere in funzione sistema nervoso, e se non funzionano può derivare

stato di coma.

Solitamente fanno stazione nelle aree centroencefaliche, in particolare in talamo.

Sistemi di neuromodulazione: controllano stato funzionale interno del cervello.

Quando cervello è in fase di veglia è in stato funzionale diverso rispetto a quando è in stato

funzionale di sonno.

Stato funzionale del cervello è regolato dal tronco encefalico, che libera i neuromodulatori

(=sostanze chimiche che regolano funzione di grandi aree del cervello).

Neuromodulatori:

• noradrenalina => risveglia attenzione e stato di allerta;

• acetilcolina => apprendimento; promuove coordinamento di funzioni cognitive;

• dopamina reward

=> modulatore dello stato attivo, entra nel meccanismo del (ricompensa);

gestisce modulazione tra motivazione e ricompensa.

serotonina,

Quando sono in fase di riposo o di reward aumenta che quando aumenta tanto tende

a portare il sonno.

Questi neuromodulatori vengono prodotti in strutture centro encefaliche.

Sistema nervoso è lateralizzato —> 2 parti del sistema nervoso, non separate in modo

completo, ma che comunicano tra di loro.

Comunicazione viene in vari livelli. corpo calloso,

Comunicazione più importante è in che contiene le bre che mettono in

comunicazione le due parti del cervello.

Lateralizzazione delle funzioni.

Destri e mancini hanno capovolgimento delle funzioni destra e sinistra. 6

ff ff ff fi ff fi ff ff fi fi mercoledì 14 ottobre 2020

Sistema nervoso

Dominanza emisferica

Funzioni del sistema nervoso sono lateralizzate, perché esistono 2 emicorpi connessi

separatamente con 2 parti del sistema nervoso.

A livello centrale queste relazioni si invertono: bre in tronco encefalico si trasferiscono dall’altra

decussazione

parte tramite / incrocio —> bre da emicorpo di destra vanno a emisfero celebrale

di sinistra e viceversa.

Fibre discendenti da sinistra vanno a emicorpo destro e viceversa.

Quando decido di usare mano dx, comando viene generato da emisfero sx, e viceversa.

Per quanto riguarda motricità e percezione sensoriale, divisione è molto precisa.

Alcune funzioni non divise in questo modo, come alcune funzioni superiori, che si distribuiscono

in un certo emisfero secondo uno schema prede nito.

emisfero dominante

Quando uno scrive con mano dx, suo è quello che controlla mano dx, cioè

emisfero sx.

Emisfero dominante controlla anche altre funzioni collegate all’attività speciale che può avere

mano destra:

•