Fondamenti anatomo-fisiologici dell'attività psichica - cervello

Atlante stereotassico

Definizione e utilizzo

L'atlante stereotassico si pone un cervello in uno spazio stereotassico, facendolo allineare al piano delle commisure (tratti di sostanza bianca) anteriore e posteriore e facendolo diventare simile a un cervello medio di riferimento. Nel 1988, il neuroimaging usa per la prima volta l’atlante stereotassico per la standardizzazione di esperimenti. I diversi cervelli delle persone devono essere posti tutti nello stesso spazio, in modo che ci sia un volume convenzionale (parallelepipedo).

Funzionalità e applicazioni

Nel cervello stereotassico ci sono tutti i numeri corrispondenti alle aree di Brodmann. Serviva inizialmente per inserire nel cervello di un paziente epilettico un elettrodo per vedere le strutture coinvolte. Diventa però il punto di riferimento per neuroimaging dal 1988. Questo mondo anatomico è il mondo anatomico standard con cui si descrivono i risultati degli esperimenti. I cervelli degli esperimenti di neuroimaging vengono riportati a questo modello. Tutto ciò che è negativo vuol dire che è a sinistra della commisura anteriore.

Nuovi atlanti stereotassici

I nuovi atlanti stereotassici comprendono un’area probabilistica della mappa di Brodmann. Si vuole esaminare molto Broca (parte ventrale, 47, 45, 44). Area 44: premotoria disgranulare. L’area 45 non è premotoria ma ha un livello che non dà comandi diretti. Con queste nuove tecniche, le aree del cervello vengono suddivise in ulteriori sotto aree.

Ippocampo

Si suggerisce che l'ippocampo sia una specializzazione non solo sul piano coronale ma anche sull’asse rostro-caudale, per cui la regione più anteriore dell’ippocampo sarebbe più coinvolta nell’attualizzazione di risposte diverse. Il buffer episodico è nella parte più anteriore dell’ippocampo e avrebbe a che fare con informazioni attuali; la parte posteriore, con memorie più consolidate. L’ippocampo è costituito dal giro dentato (regione di input) e dal corno d’Ammone (regione di output dell’ippocampo). La funzione principale dell’ippocampo è la memoria dichiarativa episodica. L’ippocampo è parte del circuito di Papez, con il quale avviene la trasmissione dall’ippocampo, ai corpi mammillari, all’ipotalamo, al talamo e alle aree corticali. Il fornice connette le strutture sottocorticali all’ippocampo.

Il paziente HM

Il paziente HM è morto da poco ed è stato molto studiato. Non ha più l’ippocampo in quanto gli era stato asportato per ridurre le crisi epilettiche. Quindi è in un eterno presente con memoria episodica limitata agli eventi precedenti e con anche sindrome amnesica riguardo gli eventi avvenuti subito prima dell’asportazione. Ha un danno della componente dichiarativa episodica della memoria. La semantica si testa con le parole da ripetere, riconoscere immagini, rievocazione lessico per descrivere delle immagini.

Studi sugli animali

Gli studi sugli umani, in questo campo, hanno preceduto quelli sugli animali. Negli animali, per vedere la memoria episodica, ci sono diversi compiti. La risposta ritardata ne è un esempio: devo distinguere risposte automatiche da dichiarative. Ho 2 scodelle con due oggetti che l’animale prenderà. Tendina e l’animale rivede le due scodelline. Sarà premiato se non va a prendere l’oggetto target. Se condiziono ad andare sempre a uno stimolo, non posso differenziare questo compito da uno di priming. Una scimmia normale ha un’accuratezza maggiore del 90% di una scimmia con lesione ippocampale. All’aumentare del ritardo tra il campione iniziale e la somministrazione dello stimolo distale, la scimmia con lesione ippocampale inizia ad andare a caso.

Sostanza bianca

La sostanza bianca, detta anche corona radiata o piramide, si trova sotto la sostanza grigia. È fatta dai prolungamenti neuronali che permettono il collegamento con le strutture sottocorticali. La si classifica in:

• Fasci di associazione U (trasmettono da un’area all’altra) sono intraemisferici: possono essere a (quando connettono circonvoluzioni adiacenti tra loro), di proiezione sull’asse rostro-caudale (tra cui il fascicolo arcuato che connette la base del lobo temporale con parietale e frontale per finire nell’area di Broca; mette in comunicazione aree visive e associative con aree del linguaggio). Il fascicolo arcuato ha due componenti, uno più ventrale e uno più dorsale. Nell’emisfero di destra una lesione al fascicolo arcuato più dorsale porta a una degenerazione che coinvolge l’area visuo-spaziale. C’è un altro fascicolo tra i diversi lobi detto fascicolo uncinato che connette la parte anteriore del lobo temporale, il lobo temporale sulla base del lobo frontale. Sembra importante per il recupero di nomi propri.
• Fasci di proiezione (lasciano o raggiungono corteccia da strutture sottocorticali) sono gruppi di assoni che portano informazioni dalla corteccia verso le strutture sottocorticali e viceversa. Ce ne sono 3 di sistemi, che nell’encefalo si chiamano capsule (alcuni sinonimi sono: lemma, fascio, cordone, banderella, commisura, radiazione, fascicolo, peduncolo). Il sistema delle capsule è il sistema proiettivo della sostanza bianca negli emisferi cerebrali. Il fascio per eccellenza è la capsula interna (un danno lì crea un massimo danno con poco perché ci passano tutte le vie ascendenti e discendenti). Connette talamo a cortecce e corteccia a talamo. Dentro il braccio della capsula interna ci sono anche alte fibre.

Capsule e sistemi commisurali

Nella capsula interna ci sono le radiazioni talamiche (o peduncoli talamici) che connettono il talamo alla corteccia sovrastante e viceversa. All’interno della capsula ci sono le radiazioni talamiche che connettono il talamo; le fibre discendenti tra cui i fascicoli cortico-nucleari (innerva nuclei che controllano la motilità della faccia e la masticazione), cortico-spinali (proiettano al midollo spinale cervicale che innerva il braccio e la mano), cortico-runebri. I peduncoli cerebrali sono la regione più vicina al tronco encefalico. Oltre alla capsula interna, c’è anche la capsula esterna che è situata tra il Putamen e il claustro. Poi c’è la capsula estrema tra i due che contiene radiazioni acustiche.

Sistemi commisurali: corpo calloso

La commisura per eccellenza è il corpo calloso. Le commisure sono un grosso agglomerato di assoni che connettono regioni simmetriche e non dell’emisfero cerebrale. Non solo connettono parti simmetriche, ma anche parti asimmetriche. Consentono un’interazione; il loro ruolo può essere visto nei compiti in cui i due emisferi devono comunicare tra di loro (per esempio nei compiti di denominazione). Esistono fibre callosali che connettono regioni speculari, e anche connessioni non simmetriche, cioè tra regioni posteriori e regioni anteriori. Il ruolo di queste fibre è rendere sincrone aree connesse tra queste fibre. Le fibre callosali possono contribuire a un’inibizione specifica. Mettono anche in comunicazione regioni corticali con competenze diverse.

Alcuni pazienti col corpo calloso leso (per ridurre le crisi epilettiche senza avere la perdita della coscienza, con la cosiddetta generalizzazione della crisi), sono diventati soggetti sperimentali di esperimenti volti a dimostrare il ruolo del corpo calloso. Se un oggetto è tenuto in mano e non può essere visto, si chiede di dire come si chiama l’oggetto. Gli stimoli tattili arrivano a dx, ma se non c’è il corpo calloso che parla a sx, non si può dire come si chiama. I sistemi del recupero di parole si trovano nell’area di Broca. Lo stesso succede con stimoli visivi mandati velocemente e per poco tempo: si sa che si è visto qualcosa, ma non lo si legge, poiché il sistema di lettura è fortemente lateralizzato. Il corpo calloso fa collaborare i due emisferi. Operatori lateralizzati sono il linguaggio e l’analisi sensoriale. Non tutte le attività sono connesse da fibre callosali, come la mano e la 17. Solo un punto, il meridiano verticale della vista, è connesso da fibre callosali. Mancano anche le regioni del polo temporale, che sono però connesse all’altro emisfero con la commisura anteriore. Nella corteccia somatosensoriale ci sono neuroni che si eccitano sia con la stimolazione della mano dx che sx. La regione del polo temporale non ha fibre callosali, ma ha fibre commisurali.

Il talamo

Il talamo è descritto come il letto su cui si poggiano gli emisferi. È una struttura pari ed è un agglomerato di nuclei suddivisibile in tanti nuclei specifici. Ogni emisfero ha il suo talamo. Nel talamo distinguiamo una componente, attraversato all’interno da una lamina centrale a Y i cui bracci anteriori identificano i nuclei anteriori e posteriori del talamo. Posteriormente c’è un nucleo associativo: Pulvinar, connesso con area associativa. Nel talamo raggruppiamo:

• Nuclei a proiezione diffusa intralaminari: (responsabili del ciclo sonno-veglia) che proiettano sulla superficie della corteccia e il nucleo reticolare che avvolge il talamo. Sono anche detti a proiezione aspecifica.
• Nuclei a proiezione specifica: vpl (ventral posteriore sensitivi somatici del corpo da epistoma controlaterale), vpm (somatiche del viso che ricevono da emisfera controlaterale), cgl (corpo genicolato laterale: è il nucleo visivo del talamo per eccellenza. Un danno comporta cecità totale), cgm (corpo genicolato mediale che è il centro uditivo. Un danno non comporta sordità totale perché le vie sono bilaterali). Importante anche il Pulvinar. Essi possono essere classificati anche in:

• Nuclei motori come il ventrale laterale.
• Associativi dorso mediale che innerva la corteccia prefrontale. Il talamo è connesso alla corteccia tramite i peduncoli talamici. In particolare con la capsula interna per connettersi con la corteccia. Le proiezioni attraverso i nuclei specifici, avvengono attraverso le radiazioni. Le radiazioni possono essere:

• Posteriori: partono dal Pulvinar e arrivano alla corteccia visiva, e occipito-parieto-temporali.
• Ottiche: connettono cgl con la corteccia visiva primaria. Raggiungono la corteccia visiva primaria, dalle corna della sostanza bianca.
• Uditive: vanno alla corteccia uditiva primaria.

Il sistema di proiezioni talamiche si impegna nella capsula interna e nelle radiazioni. Si può mappare il cervello anche utilizzando le proiezioni del talamo e allora si vede che il nucleo dorso-mediale innerva gran parte della corteccia prefrontale, il nucleo ventrale anteriore della corteccia anteriore a quella motoria, il nucleo ventrale della corteccia motoria, il vpl e vpm la sensitiva somatica. Posteriormente abbiamo i nuclei e il Pulvinar che innervano la corteccia associativa tempo-parieto-occipitale. Per la maggior parte sono innervazioni modulatorie, tranne vpm e vpl che sono stazioni intermedie per la corteccia sensitiva. Il Pulvinar non è una regione intermedia, ma un nucleo che può evitare la corteccia avendo un marginale input da strutture sottocorticali.

Il talamo, inoltre, media alcune vie:

• Via somatosensoriale: parte dal ganglio delle radici dorsali che proietta su un bipolare e ha o un assone che fa sinapsi sui neuroni sensitivi delle corna posteriori del midollo spinale e sale dopo essere andato nel midollo spinale, o un assone che sale direttamente attraverso i cordoni dorsali. Ci sono tanti passaggi. Il lemnisco mediale (è un fascicolo) è alla 3a stazione.