Fondamenti anatomo-fisiologici dell'attività psichica

Tecniche di indagine strutturale

Le tecniche di indagine strutturale sono essenziali per identificare le aree lesionate del cervello.

Tomografia assiale computerizzata (TAC)

Rilascia radiazioni X ed è invasiva. Le radiazioni vengono tradotte dal computer in diverse tonalità di grigio.

Risonanza magnetica nucleare (RMN)

Usa campi magnetici. La risoluzione spaziale è più elevata rispetto alla TAC. Si distingue sostanza bianca e grigia. Non è invasiva.

Tecniche di indagine funzionale

Queste tecniche valutano la funzionalità cerebrale e l'afflusso di sangue.

Tomografia ad emissione di singoli fotoni (SPECT)

Studia il flusso ematico grazie alla rilevazione di un tracciante radioattivo mediante una gammacamera che ruota a 360°. Non è invasiva e fornisce immagini tridimensionali.

Tomografia ad emissione di positroni (PET)

Usa traccianti emittenti positroni. Il più usato è il 18-Fluorodesossiglucosio, che agisce dopo 40 minuti. Il vantaggio è poter studiare il cervello durante lo svolgimento di compiti cognitivi.

Risonanza magnetica funzionale (fMRI)

Si basa sulle proprietà magnetiche dell’emoglobina. Quando cede ossigeno, l’emoglobina si trasforma in desossiemoglobina, producendo il segnale BOLD. Risoluzione spaziale. I disegni sperimentali sono a blocchi (più prove), evento-correlati (singola prova). Le analisi dei dati fMRI usano il metodo sottrattivo, che sarà associato all’esecuzione del compito.

Magnetoencefalografia (MEG)

Registra l’attività dei campi magnetici generati dall’attività elettrica del cervello. Ha elevata risoluzione temporale.

Elettroencefalografia (EEG)

Rileva la somma spazio-temporale dei potenziali post-sinaptici. Le attività neuroelettriche di superficie originano dal III e V strato della neocorteccia. Elevata risoluzione temporale.

Spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS)

Più recente. Composta da una serie di sorgenti e detettori disposti su una cuffia o su una fascia. Misura l’ossigenazione tissutale mediante una radiazione ottica. Le caratteristiche spazio-temporali di questa tecnica ne fanno un buon compromesso rispetto alle tecniche descritte in precedenza.

Indici elettrofisiologici periferici

L’attività elettrica cutanea è strettamente connessa alle ghiandole sudoripare. L’attivazione del sistema nervoso simpatico è associata ad una maggiore secrezione di queste ghiandole. Le variazioni dell’attività elettrica della pelle in risposta ad eventi sensoriali o cognitivi vennero inizialmente indicate come “riflesso psicogalvanico”.

Si distingue attività di base o tonica da un’attività in risposta a stimoli specifici. Il riflesso psicogalvanico fornisce diverse informazioni: latenza (tempo in cui avviene la risposta), ampiezza (potenza del segnale in un dato intervallo).

• Elettromiogramma (EMG): Misura l’attività elettrica associata alla contrazione muscolare. Misurata mediante elettrodi di superficie.
• Elettrooculogramma (EOG): Elettrodi di superficie che registrano le variazioni di potenziale elettrico durante i movimenti oculari (saccadi e blink). L’EOG viene usato nella EEG per monitorare i principali artefatti muscolari oculari.
• Elettroencefalogramma (EEG): Il posizionamento degli elettrodi risponde al “sistema internazionale 10-20”. L’attività di ciascun elettrodo attivo viene misurata in base all’attività rilevata da un elettrodo detto reference. Uno dei possibili metodi di analisi del segnale EEG è l’analisi delle frequenze. La frequenza del segnale è misurata in Hz, mentre la potenza in microvolt. L’aumento di Hz si associa alla riduzione di ampiezza: onde Delta (lente), Beta (veloci). I potenziali evento-correlati (ERP) sono un secondo metodo di analisi del segnale EEG. Sono potenziali correlati ad un evento sensoriale, motorio o cognitivo (tempo 0 del segnale estratto). La somma di diversi potenziali farà sì che il segnale finale riporti soltanto le attività correlate all’evento.

Modulo 2

Il ruolo delle cellule neuronali è quello di consentire la comunicazione dentro il cervello e tra il cervello e la periferia. L’indagine delle strutture e delle disposizioni cellulari è resa possibile grazie all’istologia (studio dei tessuti mediante microscopi).

Colorante di Nissl

Colora i nuclei delle cellule e il materiale circostante. Distingue neuroni e cellule gliali. Citoarchitettura.

Colorante di Golgi

Distinzione tra soma e neuriti.

Teoria reticolare

Golgi credeva che i neuriti fossero fusi fino a formare un reticolo.

Teoria del neurone

Ramon Cajal sosteneva che il neurone avesse un’attività individuale non influenzata da neuroni adiacenti. I neuroni devono comunicare per contatto e non per continuità. Approvata.

Si definisce il neurone come:

• Unità anatomica
• Unità funzionale
• Unità genetica
• Unità trofica

Struttura del neurone

• Soma: Parte centrale a forma sferica
• Citosol: Fluido (soluzione salina e potassio) all’interno del neurone
• Organuli: Strutture interne ricoperte da membrana
• Citoplasma: Tutto ciò che si trova nella membrana tranne il nucleo
• Nucleo: Ricoperto da membrana nucleare. Contiene i cromosomi, la cui lettura determina la sintesi proteica. Contiene anche il nucleolo che produce ribosomi.
• RE rugoso: (corpo di Nissl). Membrane ricche di ribosomi. Questi ultimi legano l’rMNA per consentire la sintesi proteica.
• RE liscio: Senza ribosomi, regola la concentrazione di alcune sostanze proteiche.
• Apparato del Golgi: Contiene lisosomi, specializzati nell’eliminazione di sostanze inutili per il neurone.
• Mitocondrio: Respirazione cellulare, rilascia ATP.
• Citoscheletro: È una struttura dinamica che fa da impalcatura. Costituito da microtubuli, microfilamenti e neurofilamenti.
• Assone: La parte iniziale dell’assone è il cono di emergenza e qui avrà origine il potenziale d’azione. Le caratteristiche che distinguono l’assone sono: 1) Caratteristiche della membrana 2) Non contiene corpi di Nissl. La parte finale dell’assone è definita bottone terminale, si unirà ad altri neuroni per consentire la sinapsi. Il bottone contiene mitocondri e vescicole (che conterranno i neurotrasmettitori). Il neur verrà rilasciato nella fessura sinaptica.
• Dendriti: Legati dal neurotrasmettitore consentono di convertire il segnale chimico da convertire poi in elettrico. Alcuni dendriti sono ricoperti da spine dendritiche (rigonfiamenti).

Classificazione dei neuroni

La classificazione può essere effettuata basandosi su diversi criteri:

Basata sul numero dei neuriti

• Multipolare, bipolare, unipolare, pseudo-unipolare.

Basata sulla forma dei dendriti

• Cellule stellate, cellule piramidali, cellule fusiformi.

Basata sulla lunghezza degli assoni

• Del I e II tipo del Golgi. I primi sono lunghi e i secondi corti.

Basata sui neurotrasmettitori

Questa si riferisce alla tipologia di neurotrasmettitori presenti nei neuroni.

Basata sulle connessioni o funzionale

• Neuroni sensitivi afferenti (dalla periferia al centro)
• Interneuroni (spesso inibitori)
• Neuroni motori o efferenti o motoneuroni.

Cellule gliali o neuroglia

Attraverso fagocitosi eliminano i neuroni morti. Sono raggruppate in due tipi:

• Microglia (formate da fagociti e coinvolte nelle funzioni immunitarie)
• Macroglia (astrociti, oligodendrociti e cellule di Schwann).

Astrociti

Riempiono lo spazio tra neuroni e rappresentano la gran parte delle cellule gliali.

Oligodendroglia e cellule di Schwann

Producono guaina mielinica. I primi possono avvolgere assoni di più neuroni mentre i secondi solo uno. Schwann sono nel SNP e oligodendroglia nel SNC.

Barriera emato-encefalica

Questa evita che alcune sostanze del sangue entrino in contatto con l’encefalo. Costituita da cellule endoteliali. Regola la composizione del fluido extracellulare.

Modulo 3: Il potenziale di membrana a riposo

Rappresenta la differenza tra carica interna ed esterna della cellula. Alcuni fattori che determinano il potenziale di riposo sono:

• Fluidi interni ed esterni alla membrana
• Membrana
• Proteine che attraversano la membrana.

Gli ioni sono atomi o molecole carichi elettricamente e, dissolti in fluidi intra ed extra cellulari, determinano il p. di membrana a riposo e d’azione. Cationi sono gli ioni positivi e anioni quelli negativi. Ioni di carica opposta formeranno un legame ionico. Gli ioni si possono muovere per:

• Diffusione: si spostano da una regione ad alta concentrazione verso una a bassa concentrazione. La differenza di concentrazione è il gradiente di concentrazione.
• Elettricità: un campo elettrico potrà determinarne il movimento. Viene rigenerato nei nodi di Ranvier.