La biologia del comportamento

DEL COMPORTAMENTO

(Capitolo 4)

Il cervello e le sue componenti

Il cervello ha tre funzioni principali: controllare il comportamento, elaborare e

immagazzinare le informazioni dell’ambiente e regolare i processi fisiologici.

Il sistema nervoso centrale è costituito da:

• Il midollo spinale: è una struttura lunga e sottile attaccata alla base del cervello

che percorre tutta la colonna vertebrale;

• Il cervello che a sua volta è costituito da tre parti:

1) Il tronco encefalico: è una delle regioni cerebrali più antiche e controlla

funzioni fisiologiche e comportamenti automatici;

2) Il cervelletto: la funzione principale è controllare e coordinare i movimenti,

soprattutto quelli rapidi e specializzati. Si trova nella parte posteriore del tronco

encefalico;

3) I due emisferi cerebrali: costituiscono gran parte del cervello umano. Gli

emisferi contengono le parti che si sono evolute più recentemente e pertanto

sono responsabili della percezione, della memoria, e dei comportamenti che

studiamo gli psicologi.

Il sistema nervoso centrale comunica con il resto del corpo attraverso il sistema nervoso

periferico che è costituito da nervi (nervi spinali e nervi cranici): fasci di fibre che

portano informazioni da e al sistema nervoso centrale.

Dal momento che il sistema nervoso è vitale per un organismo, questo viene ben protetto.

Il cervello è inserito nel cranio e il midollo spinale si trova all’interno della colonna

vertebrale, formata da una serie di ossa vuote, le vertebre. Inoltre, il cervello e il midollo

spinale sono avvolti in tre membrane chiamate meningi. Gli spazi tra le meningi son

riempite da un liquido trasparente chiamato liquido cerebrospinale (viene prodotto dai

ventricoli cerebrali) che funge da cuscinetto che protegge il cervello e il midollo spinale.

La superficie degli emisferi cerebrali è ricoperta dalla corteccia cerebrale. La corteccia

cerebrale è costituita da uno strato sottile di tessuto spesso 3mm. Spesso viene definita

materia grigia a causa dell’aspetto e contiene miliardi di cellule nervose. È nella corteccia

cerebrale che si verifica la percezione, che vengono immagazzinati i ricordi e che si

formulano i piani d’azione. Le cellule nervose della corteccia cerebrale sono collegate ad

altre parti del cervello attraverso i fasci di fibre nervose, le materia bianca, per l’aspetto

bianco splendente della sostanza che ricopre e protegge queste fibre.

La corteccia cerebrale umana appare ripiegata, piena di pieghe separate dai solchi. Le

pieghe sono chiamate circonvoluzioni e i solchi profondi sono definiti scissure; questi

due aumentano la superficie della corteccia e il numero delle cellule nervose che questa

può contenere.

L’elemento basilare del sistema nervoso sono i neuroni, o cellule nervose, sono gli

elementi del sistema nervoso che portano le informazioni sensoriali al cervello, che

immagazzinano i ricordi, che prendono decisioni e controllano l’attività dei muscoli. I

neuroni sono assistiti nel proprio compito dalla glia (colla), che fornisce supporto fisico,

aiuta lo sviluppo del sistema nervoso, distribuisce ai neuroni le sostante chimiche di cui

hanno bisogno.

Insieme al neurone troviamo:

- I dendriti: estensioni simili ad alberi collegate al corpo del neurone, hanno

principalmente la funzione di ricevere i messaggi da altri neuroni. Trasmettono le

informazioni che ricevono nel proprio “tronco” al corpo della cellula;

- Il soma: o corpo della cellula, è la parte più estesa del neurone e in essa

avvengono i meccanismi che controllano il metabolismo e il mantenimento della

cellula;

- L’assone: o fibra nervosa, trasmette i messaggi in uscita dal soma verso le cellule

con cui il neurone comunica;

- Bottoni terminali: l’assone termina qui. I bottoni terminali secernano di sostante

chimiche chiamate neurotrasmettitori ogni qual volta un potenziale d’azione viene

trasmesso lungo un assone, facendo ciò influenza l’attività di altre cellule con cui il

neurone è in comunicazione. Così il messaggio si trasmette chimicamente da un

neurone all’altro.

Numerosi assoni sono circondati dal una sostanza chiamata mielina. La materia bianca

deriva proprio dal colore della guaina mielinica, prodotta dalla glia. La funzione principale

della mielina è isolare gli assoni uno dall’altro e prevenire così la confusione fra messaggi.

In più accresce la velocità del potenziale d’azione.

I neuroni comunicano tra di loro attraverso le sinapsi. Una sinapsi è un collegamento tra il

bottone terminale del neurone presinaptico e la membrana della cellula postsinaptica. La

comunicazione sinaptica è chimica: quando un potenziale d’azione (legge del tutto-o-

nulla cioè accade oppure no) viaggia lungo l’assone (quando l’assone “scarica”) causa il

rilascio di un neurotrasmettitore da parte del bottone terminale. Un potenziale d’azione è

un breve cambiamento nella carica elettrica dell’assone, innescato dall’ingresso di ioni

positivi di potassio. Gli ioni entrano nell’assone attraverso i canali ionici e le pompe ioniche

ripristinano le concentrazioni abituali di ioni dentro e fuori dalla cellula.

Le molecole di neurotrasmettitore rilasciate dai bottoni terminali si legano ai recettori del

neurotrasmettitore nella membrana postsinaptica ed eccitano o inibiscono la scarica delle

cellule postsinaptiche. Gli effetti combinati delle sinapsi eccitatorie e inibitorie che

agiscono su un particolare neurone determinano la frequenza della scarica del neurone. Il

riflesso è l’elemento basilare del comportamento che mostra gli effetti di eccitazione e

inibizione.

Sostanze chimiche e comportamento

Numerose sostanze chimiche che si trovano in natura hanno effetti sul comportamento, e

molte altre sono state sintetizzate in laboratorio. Queste sostanze possono facilitare o

interferire con l’attività sinaptica. Fra quelle che la promuovono ci sono quelle sostanze

che provocano il rilascio di un neurotrasmettitore (come il veleno della vedova nera);

quelle che stimolano direttamente i recettori postsinaptici, potenziando così gli effetti del

neurotrasmettitore stesso (come la nicotina) e quelle che inibiscono la ricaptazione del

neurotrasmettitore (come l’anfetamina e la cocaina). Le sostanze che interferiscono con

l’attività sinaptica sono quelle che inibiscono il rilascio di un neurotrasmettitore (come la

tossica botulinica) e quelle che bloccano i recettori (come il curaro).

Nel cervello le principali comunicazioni sinaptiche vengono portati a termine da due

neurotrasmettitori (sensoriali):

- Il glutammato: ha effetti eccitatori; a eccezione dei neuroni che indentificano gli

stimoli dolorosi, tutti gli organi sensoriali trasmettono informazioni al cervello

attraverso assoni i cui terminali rilasciano glutammato. Questo recettore viene

parzialmente disattivato dall’alcol;

- Il GABA: ha effetti inibitori. Alcuni farmaci deprimono il comportamento: danno

rilassatezza, sedazione o anche perdita di coscienza. Gran parte di queste droghe

agisce un particolare recettore del GABA, accrescendone la sensibilità del

neurotrasmettitore.

Nei neurotrasmettitori motori troviamo:

- Acetilcolina (Ach): controlla i movimenti muscolari ed è coinvolta nel controllo del

sonno REM, nell’attivazione della corteccia cerebrale e nella modulazione di una

struttura cerebrale coinvolta nella memoria. La nicotina stimola i recettori della Ach

e il curaro li blocca (causando la paralisi). La neostigmina, utilizzata nel

trattamento della miastenia grave, impedisce la ditruzione dell’Ach da parte di

un’enzima

Esistono anche neurotrasmettitori che hanno a che fare con le funzioni cognitive, ovvero le

monoamine che si dividono in:

- Dopamina (DA): facilita i movimenti e gioca un ruolo nel rinforzo dei

comportamenti. Le droghe più note sono le amfetamine e la cocaina. La dopamina

è un neurotrasmettitore che può essere coinvolto nella schizofrenia;

- Noradrenalina (NA): il rilascio di NA sembra essere responsabile di un aumento

dello stato di vigilanza, attenzione agli eventi, inoltre svolge un ruolo nella

regolazione del sonno REM;

- Serotonina: il rilascio di serotonina aiuta la soppressione del comportamento

aggressivo e dei comportamenti a rischio e le sostanze che inibiscono la

ricaptazione della serotonina vengono utilizzate nel trattamento di disturbi

dell’ansia, della depressione del disturbo ossessivo-compulsivo.

Infine ci sono i neuromediatori:

- I peptidi: sono molecole da due o più amminoacidi uniti da un legame chimico

particolare chiamato legame peptidico: una delle famiglie più note sono le

endorfine (servono a ridurre il dolore e a rinforzare il comportamento in atto);

- I cannabinoidi: il THC, il principio attivo della marijuana, agisce sui recettori

cannabinoidi e simula gli effetti dell’anandamide. I cannabinoidi hanno alcuni effetti

positivi ma compromettono anche la memoria a breve termine.

Lo studio del cervello

Lo studio del cervello, con tutte le relative complessità si basa su una varietà di tecniche di

ricerca, la più antica è lo studio delle lesioni cerebrali. Per studiare l’effetto di lesioni

artificiali sul comportamento degli animali, danneggiano una specifica regione del cervello

e poi studiano gli effetti di questa lesione sul comportamento dell’animale. Mentre

nell’uomo studiano il comportamento di individui in cui il cervello è stato danneggiato da

un’ischemia, da una malattia o un trauma.

Le tecniche di scansione cerebrale sono state originariamente sviluppate per consentire ai

medici di stabilire le cause di sintomi neurologici localizzando lesioni, visualizzando i

tumori, o individuando anomalie di sviluppo nella struttura cerebrale:

- Tomografia computerizzata (TC): si invia un sottile fascio di raggi X attraverso il

cervello dell’individuo. Il fascio si muove lungo tutta la testa e un computer calcola

la quantità di radiazioni in differenti punti lungo ciascuna angolatura. Si ottiene una

immagine bidimensionale di una “sezione del cervello dell’individuo, parallela alla

sommità del cranio;

- Immagine di risonanza magnetica (MRI): le scansioni della MRI si ottengono

posizionando la testa della persona in un forte campo magnetico. Questo fa sì che

le molecole si allineino con le linee di forza magnetica. Viene poi generato un

segnale radio intorno alla persona, che fa inclinare gli atomi allineati. La scansione

misura il tempo che impiegano le molecole a smettere di tentennare e a riallinearsi.

Si può costruire così una immagine in cui si distinguono: materia grigia, materia

bianca e liquido cerebrospinale.

Per misurare l’attività cere