Appunti fondamenti

La NEUROPSICOLOGIA studia l’effetto dei danni cerebrali sul comportamento ; si

occupa anche di studiare come le mappe corticali si modificano in seguito ad amputazioni

(periferiche).

Rapporto mente/ cervello:

Ippocrate_cervello=sede delle sensazioni ma anche dell’intelligenza

Aristotele_sede dell’intelligenza è il cuore

Galeno_osservava l’effetto del trauma cranico sui gladiatori; esperto di dissezioni

anatomiche sul cervello di pecora

Vesalio_disegni di diversi livelli di sezione degli organi

Cartesio_dualismo mente-corpo, concetto ancora attuale perché soprattutto

nell’educazione/istruzione dei bambini si tende a tenerle separate (discipline come la

psicosomatica tendono invece a raccordare le due dimensioni)_ha avuto l’intuizione del

movimento riflesso

Fine XVIII secolo_si sapeva dell’esistenza certa del SNC, diviso in sostanza grigia e

sostanza bianca. Si avevano inoltre conoscenze macroscopiche dell’anatomia

dell’encefalo (emisferi, circonvoluzioni,…). Si erano individuati anche i lobi e i solchi. Il

cervello era descritto su piantine topografiche.

Galvani_scoperta della bioelettricità; nel sistema nervoso ci sono correnti elettriche.

Volta_chiarisce meglio i meccanismi scoperti da Galvani. La contrazione muscolare è

dovuta a uno scambio di elettricità, piuttosto che a una proprietà animale.

Bell-Magendie_distinzione tra neuroni/vie sensoriali e motorie. Esperimenti con metodo

della lesione sperimentale.

Gall_la frenologia

Flourens_scoperte sul ruolo del cervelletto col metodo della lesione sperimentale;

conclude però che tutte le porzioni del cervello partecipano nella stessa misura a tutte le

funzioni mentali

Ferrier_rimozione corteccia motoria; si cominciano a fare mappe fisiologiche

MACROANATOMIA_studio dell’anatomia descrittiva, sezionando gli organi

MICROSTRUTTURA del SN e della corteccia cerebrale. Broadmann_suddivisione della

corteccia in aree, tutt’ora utilizzata; non sapeva a cosa servivano le diverse aree, ma

aveva individuato diverse strutture delle cellule in aree diverse.

Fino alla seconda metà dell’800 si sapeva la localizzazione dell’area del movimento nella

corteccia frontale e della visione nell’area occipitale. Nel 1861 Broca scoprì un’area che

se danneggiata produceva afasia, rendeva impossibile in particolare la produzione del

linguaggio (non tanto la comprensione). Successivamente Wernicke scoprì un’area

importante per la comprensione del linguaggio

NEUROSCIENZE COGNITIVE_raccordo tra neuropsicologia (localizzazione cerebrale)

e psicologia cognitiva. È una disciplina molto ampia che usa i metodi delle neuroscienze,

cioè fisiologici, per studiare i processi psichici superiori.

Metodi di studio invasivi sugli animali e metodi di studio sull’uomo. Si cerca di fare

correlazioni tra struttura del cervello e comportamento. Tra animale e uomo cortecce

analoghe hanno localizzazione diversa e alcune parti nell’animale non ci sono.

Registrazione dell’attività di singoli neuroni (invasivo)

Immagini strutturali (come è fatto l’organo)_ radiografia con contrasto, TAC, RM (non

usa radiazioni come la radiografia e la TAC e ha una risoluzione spaziale molto

maggiore)

Immagini funzionali (quanto è attivo il cervello in certe situazioni)_ RMf, PET

La RM funzionale misura quanto sangue ossigenato consumano i neuroni

La PET misura quanto zucchero consumano i neuroni emettendo sostanze radioattive.

Oppure si lega la sostanza radioattiva alla dopamina (per esempio per diagnosticare il

Parkinson).

Registrazione dell’attività elettrica del cervello: EEG, PE (potenziali evocati)

Disfunzioni cerebrali:TMS (stimolazione magnetica transuranica), neuropsicologia

La struttura del neurone e delle cellule gliali

I NEURONI possono avere forme diverse, ma hanno tutti un corpo centrale e dei

prolungamenti, i dendriti (più forti e numerosi) e un assone (può essere molto lungo,

anche più di un metro); questi hanno una funzione diversa.

L’ASSONE termina con una struttura detta terminale sinaptico che entra in contatto con

la membrana di un altro neurone o di un muscolo (giunzione neuro-muscolare). Ci sono

meccanismi che permettono la comunicazione tra due cellule. All’interno dei

prolungamenti c’è il citoscheletro, importante perché consente il trasporto di sostanze

come i neurotrasmettitori dal nucleo fino alla terminazione sinaptica (in particolare sui

microtubuli c’è la chinesina). Infatti una causa di morte del neurone è la rottura di un

assone, perché non vengono più trasportate le sostanze vitali. Esiste anche una morte

retrograda, se muore il neurone post-sinaptico (il neurone non lavora più e autodegenera,

per esempio quando l’organo bersaglio non esiste più). Il trasporto principale è

anterogrado (dal corpo cellulare alla terminazione), ma esiste anche l’inverso.

I DENDRITI sono i prolungamenti che ricevono le informazioni (mentre l’assone la

trasmette, perciò l’assone stimola il dendrite della cellula successiva e così via). A ogni

dendrite si collegano numerose sinapsi, che si appoggiano su piccole estroflessioni dette

spine dendritiche, che sembrano essere meno nei soggetti sottoposti a deprivazione

sensoriale.

Classificazione in base al numero di neuriti: pseudo-unipolari (hanno un prolungamento

che si divide in due in base alla funzione, uno riceve e uno trasmette) sono i neuroni

sensoriali; bipolari (ha due evidenti prolungamenti) per esempio quelli della retina;

cellule multipolare (un assone e tanti dendriti).

Classificazione in base alla struttura dell’albero dendritico (il numero di dendriti

determina la funzione della cellula): cellula stellata (dendriti attorno al nucleo, riceve

tante informazioni sensoriali ed è collegata a tutte le cellule intorno); cellule piramidali

(corpo cellulare a forma di triangolo con un dendrite apicale molto lungo) si trovano nella

corteccia cerebrale e collegano in senso verticale gli strati della corteccia, il suo corpo

cellulare sintetizza tutte le informazioni degli strati precedenti.

Alcuni neuroni servono per raccogliere informazioni sensoriali, poi ci sono neuroni

motori che mandano informazioni al muscolo. La maggior parte però sono interneuroni

cioè non hanno nessuna delle due funzioni, ma mettono in comunicazione altri neuroni.

Le CELLULE GLIALI sono cellule di supporto che non trasmettono segnali, ma hanno

altre funzioni. Le più numerose sono gli astrociti, chiamati tamponi del potassio perché lo

assorbono. Ci sono poi gli oligodendrociti e le cellule di Schwann, cellule mieliniche che

avvolgono l’assone di alcuni neuroni, le prime nel SNC le altre nel periferico. La cellula

si avvolge all’assone molte volte, poi perde il citoplasma e lascia la membrana cellulare,

cioè la mielina. Questa serve per aumentare la velocità di conduzione dell’informazione.

Esistono anche fibre amieliniche.

La membrana del neurone a riposo.

Lungo gli assoni il segnale elettrico viaggia a velocità molto elevate, in maniera

unidirezionale e precisa. I neuroni stessi si comportano come batterie, cioè sono strutture

cariche elettricamente che quando vengono stimolate cambiano voltaggio.

La cellula a RIPOSO ha un potenziale di –65 mV. Quando riceve un segnale la cellula ha

un potenziale d’azione.

A riposo tra l’interno e l’esterno della cellula c’è una differenza di potenziale. Nel

+ + ++

potenziale di riposo entrano in gioco gli IONI Na sodio, K potassio, Ca calcio (per le

-

funzioni che richiedono una contrazione), Cl cloro; questi sono i principali responsabili

del mantenimento del potenziale di riposo e sono attivi nel potenziale d’azione. Gli ioni

sono idratati, cioè immersi nell’acqua (tutti gli ioni attraggono l’acqua in quanto sostanza

polare). Non possono perciò oltrepassare la membrana cellulare (fatta da fosfolipidi), ma

attraversano i canali ionici, cioè proteine complesse di forma tridimensionale tale da

creare un foro tra l’interno e l’esterno della membrana. Il canale è lipofilo all’esterno

(perché si attacca alla membrana lipidica) e l’interno idrofilo. I canali sono selettivi

(passano solo certi ioni) e possono essere attivi o inattivi (aperti o chiusi). I canali passivi

sono sempre aperti: ogni membrana massonica contiene un certo numero di canali passivi

(per il sodio, il potassio e il calcio). Gli ioni passano attraverso la membrana per

diffusione (per equilibrare la concentrazione della sostanza) e per elettricità. Differenza di

potenziale= energia che attira le sostanze da una parte all’altra (dipendentemente dalla

differenza di potenziale e dalla conduttanza, cioè quanta sostanza riesce a passare: nel

caso del neurone quanti canali ci sono).

Legge di Ohm_la differenza di potenziale e la conduttanza determinano quanta corrente

passa I (corrente)= g(conduttanza)V(differenza di potenziale).

+

Il potassio K è concentrato maggiormente all’interno della membrana. Esce attraverso i

canali e si accumula sull’esterno della membrana che si carica positivamente. Quando la

carica è troppo forte si blocca l’uscita del potassio (l’interno della membrana è

relativamente più negativo). Si è creato così un equilibrio ionico che corrisponde al

potenziale di equilibrio ionico (equilibrio elettrochimico).

+

L’Na invece è concentrato all’esterno e fa il percorso inverso.

Il potenziale di equilibrio per ciascuno ione si calcola con l’equazione di Nerst.

Il potenziale di riposo (-65 mV) è più vicino al potenziale di equilibrio del potassio (-80

+

mV) che del sodio (62 mV). Perciò la membrana è molto più permeabile al K (40 volte

di più).

Nella membrana ci sono enzimi detti pompe sodio/potassio che portano sodio fuori e

potassio dentro, cioè contro gradiente e consumando perciò energia sotto forma di ATP.

+ +

È questa la ragione per cui c’è più K dentro e più Na fuori.

Se manca energia biochimica, che dà gli ioni, il neurone non funziona più.

Gli astrociti assorbono potassio all’esterno della membrana dove se ne accumula di più e

lo buttano dove ce n’è di meno per mantenere costante la concentrazione.

Il potenziale d’azione

Il neurone può spendere la sua energia potenziale di riposo se ci sono le condizioni.

Quando al neurone arriva uno STIMOLO, questo squilibra il potenziale di equilibrio.

L’impulso nervoso è in grado di percorrere lunghe distanze da un neurone all’altro in

tempi brevissimi.

Gli stimoli meccani sono in grado di far deformare la membrana di neuroni sensoriali,

facendo così aprire nuovi canali per il passaggio di ioni. I canali si possono aprire anche

per effetto di un neurotrasmettitore. Oppure un canale si apre a seconda del voltaggio,

cioè quando questo varia rispetto ai –65 mV del potenziale di riposo.

Lo stimolo meccanico, aprendo i canali, fa sì che Na+ entri nella membrana cellulare che

è negativa. Il potenziale diventa così più positivo, in base all’intensità dello stimolo.

Questo si chiama corrente locale perché tende ad esaurirsi quando finisce lo stimolo, è

cioè limitata ad una sola zona della membrana. Lo stesso avviene quando è un

neurotrasmettitore ad aprire i canali. Se la corrente che entra è positiva (come succede

quando il neuritrasmettitore è il glutammato) si genera un PPSE (Potenziale Post

Sinaptico Eccitatorio), se invece è negativa (per esempio in presenza di GABA) si genera

un PPSI (Potenziale Post Sinaptico Inibitorio).

Alcuni neuroni conducono meno di altri.

Un PPSE piccolo non attiva il neurone. Infatti piccole comunicazioni avvengono

continuamente tra i neuroni per mantenere in vita le sinapsi.

In ogni momento un neurone viene stimolato in più punti (integrazione sinaptica) e si

attiva solo se nell’insieme la stimolazione è sufficientemente alta, cioè se supera un certo

valore detto SOGLIA. Ci sono delle costanti che calcolano quanti stimoli ci vogliono per

attivare un neurone.

Il punto dove l’assone si attacca al corpo cellulare presenta un CANALE VOLTAGGIO

DIPENDENTE AL Na+, che si attiva,cioè si apre, solo con un PPSE sufficientemente

alto, originando così il POTENZIALE D’AZIONE. Ciò accade solo nelle cellule

piramidali (per esempio quelle della corteccia motoria), mentre le cellule sensoriali fanno

partire subito il potenziale d’azione in presenza dello stimolo meccanico. I canali Na+

voltaggio dipendenti si aprono alla variazione del potenziale di membrana. La membrana

così si DEPOLARIZZA (cioè si attiva). I canali si aprono tutti assieme e in 1msec i

potenziale cambia bruscamente salendo. Si aprono a questo punto altri CANALI

VOLTAGGIO DIPENDENTE AL K+, che hanno una soglia più alta. Il K+ esce in massa

per gradiente elettrico e di concentrazione. Nel frattempo si disattivano i canali Na+ e in

questo modo si ha la RIPOLARIZZAZIONE (la parte interna della membrana torna ad

essere negativa).

Il PA è STEREOTIPATO, cioè sempre uguale, mentre le correnti locali sono diverse fra

loro in base allo stimolo, è TUTTO O NULLA, cioè se non si raggiunge la soglia non

parte, è SENZA DECREMENTO, cioè scorre lungo tutta la membrana dell’assone, non

si esaurisce come le correnti; ciò accade perché mentre una parte di membrana si

ripolarizza quella successiva si depolarizza e così via.

Fasi del PA: potenziale di riposo, fase crescente, potenziale a punta, fase decrescente

(ripolarizzazione), iperpolarizzazione (il neurone è meno sensibile).

Il PA è stato studiato sull’assone del calamaro gigante, poiché essendo molto spesso può

essere passato da un elettrodo.

Studi col metodo del blocco del voltaggio: un generatore decide l’intensità del potenziale,

in modo da registrare le correnti in quella fase. Si è così visto in quale fase c’è una

corrente entrante o uscente.

Ci sono dei periodi in cui un neurone è refrattario ad altri stimoli. C’è un periodo

refrattario RELATIVO, poiché i canali del potassio sono già aperti e serve uno stimolo

molto forte per far riattivare il neurone. Quando invece la proteina globulare chiude il

canale Na+ si ha un periodo refrattario ASSOLUTO, poiché il neurone è inattivabile. Ciò

ha anche la funzione di non far tornare indietro lo stimolo (si d