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LA STRUTTURA DEI FOTORECETTORI:

Le differenze strutturali tra coni e bastoncelli sono correlate con importanti differenze funzionali.

li rende

Il maggior numero di dischi e la maggior concentrazione di fotopigmenti nei bastoncelli,

1000 volte più sensibili alla luce dei In condizioni di luminosità notturna, o solo i

coni. scotopica,

la maggior

bastoncelli contribuiscono alla visione. Invece in condizione di luce diurna o fotopica,

una retina

parte del lavoro viene fatta dai coni. Per questo motivo si dice che la retina è duplice:

scotopica che utilizza solo i bastoncelli, e una retina fotopica che utilizza principalmente i coni.

Tutti i bastoncelli contengono lo stesso fotopigmento, mentre esistono tre tipi di coni differenti con

pigmenti diversi. Le variazioni tra i pigmenti rendono i diversi coni sensibili a diverse lunghezze

d’onda luminose. Solamente i coni, e non i bastoncelli, sono responsabili della nostra capacità di

vedere i colori. 44

LE DIFFERENZE DELLE REGIONI DELLA STRUTTURA RETINICA:

La struttura retinica varia passando dalla fovea alla periferia. La retina periferica possiede un

maggior numero di bastoncelli rispetto ai coni, e possiede un rapporto maggiore tra fotorecettori e

cellule gangliari. La retina periferica è quindi più sensibile alla luce perché:

1) I bastoncelli sono specializzati per i bassi livelli di luminosità

2) Ciascuna cellula gangliare riceve informazioni da più recettori

Una buona acuità visiva richiede un basso rapporto tra fotorecettori e cellule gangliari. La regione

della retina più specializzata per una visione ad alta risoluzione è la fovea, che è un assottigliamento

della retina al centro della macula, e che in sezione appare come un infossamento della stessa.

Questo infossamento è dovuto alla disposizione laterale delle cellule gangliari della fovea, che

permettono alla luce di colpire direttamente i fotorecettori, senza passare dagli altri strati cellulari.

La fovea non contiene bastoncelli, gli unici fotorecettori sono i coni.

LA FOTOTRASDUZIONE:

I fotorecettori trasducono l’energia luminosa in modificazioni del potenziale di membrana. Gran

parte di ciò che è stato scoperto della fototrasduzione dei bastoncelli (20:1 rispetto ai coni) è valida

anche per i coni.

LA FOTOTRASDUZIONE NEI BASTONCELLI:

Nel fotorecettore la stimolazione luminosa del fotopigmento, attiva le proteine G, che a loro volta

attivano un enzima effettore capace di modificare la concentrazione citoplasmatica della molecola

di secondo messaggero. Questa modificazione causa la chiusura dei canali ionici di membrana,

alterando il potenziale di membrana.

In completa oscurità il Vm del segmento esterno dei bastoncelli è circa –30mV. Questa

depolarizzazione è causata dal continuo ingresso di Na+ attraverso canali speciali della membrana

del segmento esterno. Questo movimento di cariche positive è denominato Questi

corrente al buio.

. Il GMP viene

canali per il Na+ dipendono da un secondo messaggero intracellulare il GMP c

c

continuamente prodotto dai fotorecettori attraverso l’enzima guanilcilclasi, mantenendo aperti i

canali Na+. La luce riduce il GMP ; questo provoca la chiusura dei canali Na+, ed il Vm diventa

c

Quindi i fotorecettori si iperpolarizzano in risposta alla luce.

più negativo.

La risposta di iperpolarizzazione alla luce è innescata dall’assorbimento di radiazione

elettromagnetica da parte del fotopigmento di membrana dei dischi sovrapposti nel segmento

esterno del bastoncello, la rodopsina, che è la proteina recettrice legata ad un agonista chimico.

45

C’è del segnale. Il nostro sistema visivo rileva la minima quantità di luce, un

amplificazione

fotone, l’unità elementare dell’energia luminosa.

LA FOTOTRASDUZIONE NEI CONI:

Un’illuminazione prolungata dei bastoncelli provoca una caduta dei livelli di GMP tale da far

c

diventare satura la risposta alla luce; un’ulteriore illuminazione non provoca più iperpolarizzazione,

e questo succede con la luce del sole. Perciò la visione durante il giorno dipende interamente dai

coni, i cui fotopigmenti hanno bisogno di una maggiore energia per essere “sbiancati”.

Il processo di fototrasduzione dei coni è virtualmente lo stesso di quello dei bastoncelli, ciò che

cambia è il tipo di opsina dei dischi membranosi dei segmenti esterni dei coni. I coni della nostra

retina contengono una delle 3 opsine che conferiscono ai fotopigmenti sensibilità spettrali diverse:

1) = max attivati da luce con lunghezza d’onda di circa

Coni “BLU” 430 nm

2) = max attivati da luce con lunghezza d’onda di circa

Coni “VERDI” 530 nm

3) = max attivati da luce con lunghezza d’onda di circa

Coni “ROSSI” 560 nm

LA RILEVAZIONE DEL COLORE:

La percezione del colore è determinata dall’attivazione relativa dei coni blu, verdi e rossi.

= Il cervello attribuisce i colori in base al confronto tra

Teoria tricromatica di Young-Helmholtz

le risposte dei tre tipi di coni. Quando tutti i tipi di coni sono ugualmente attivi, noi percepiamo il

bianco.

Molte forme di cecità ai colori si hanno quando mancano 1 o più tipi di fotopigmenti dei coni.

Quando i coni sono inattivi non si riescono a percepire differenze di colore. Ad esempio di notte è

difficile rilevare i colori perché soltanto i bastoncelli sono attivi con un solo pigmento. Il picco di

sensibilità dei bastoncelli è intorno ai 500 nm, percepito come blu - verde in condizioni fotopiche.

L’ADATTAMENTO ALLA LUCE E AL BUIO:

Il passaggio tra visione diurna solo-coni e visione notturna solo-bastoncelli non avviene in modo

La

istantaneo, ma in circa 20-25 minuti; questo fenomeno è chiamato adattamento al buio.

sensibilità alla luce, aumenta di 1 milione di volte durante questo periodo. L’adattamento al buio è

spiegato da un certo numero di fattori, fra cui la dilatazione delle pupille, la rigenerazione di

rodopsina e un aggiustamento del circuito funzionale della retina, così che su ciascuna cellula

gangliare convergono le informazioni portate da molti bastoncelli.

A causa di questo incredibile incremento della sensibilità, quando l’occhio viene nuovamente

esposto alla luce intensa, viene temporaneamente saturato. Per i primi 5-10 minuti, gli occhi vanno

ribaltando le modificazioni della retina che avevano

incontro ad un adattamento alla luce,

accompagnato l’adattamento al buio.

L’ELABORAZIONE RETINICA:

Solo le cellule gangliari producono potenziali d’azione

LE TRASFORMAZIONI NELLO STRATO PLESSIFORME ESTERNO:

I fotorecettori liberano neurotrasmettitore quando sono depolarizzati.

Essi sono e abbiamo una quantità di molecole di

depolarizzati al buio iperpolarizzati alla luce dei fotorecettori è

trasmettitore minore alla luce che al buio. La sostanza che si ritiene essere il NT

Nello strato plessiforme esterno, ciascun fotorecettore contrae sinapsi

l’aminoacido glutammato.

con due tipi di neuroni retinici: le e le Le cellule bipolari fanno

cellule bipolari cellule orizzontali.

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parte della via diretta che dai fotorecettori va alle cellule gangliari; le cellule orizzontali inviano le

informazioni lateralmente lungo lo strato plessiforme esterno per influenzare l’attività delle vicine

cellule bipolari.

I CAMPI RECETTIVI DELLE CELLULE BIPOLARI:

Le cellule bipolari possono essere classificate in due categorie, basate sulle loro risposte al

glutammato liberato dai fotorecettori:

= I canali cationici GLU-dipendenti mediano un PPSE depolarizzante

Cellule bipolari OFF

prodotto dall’ingresso di Na+.

= Rispondono al glutammato con un’iperpolarizzazione (utilizzando

Cellule bipolari ON

recettori accoppiati alla proteina G)

e si riferiscono al fatto che queste cellule si depolarizzano in risposta allo

OFF ON spegnimento

della luce (+ o all’accensione della luce (-

GLU), GLU).

Ogni cellula bipolare riceve afferenze dirette da un gruppo di fotorecettori (da 1 nel centro della

fovea, a diverse migliaia nella periferia retinica). Oltre a queste connessioni, ne hanno altre,

attraverso le cellule orizzontali, con un circoscritto anello di fotorecettori che circondano questo

gruppo centrale.

Il campo recettivo di una cellula bipolare è quell’area della retina che, se stimolata dalla luce,

produce nella cellula una modificazione del potenziale di membrana.

Il campo recettivo è costituito da:

= area circolare della retina con afferenze dirette dai

Centro del campo recettivo

fotorecettori

= area circostante della retina che fornisce afferenze

Periferia del campo recettivo

attraverso le cellule orizzontali

La risposta del Vm di una cellula bipolare alla luce proiettata al centro del campo recettivo è

opposta alla risposta alla luce proiettata alla periferia del campo recettivo. Es: se l’illuminazione del

centro provoca una depolarizzazione della cellula bipolare (risposta ON), l’illuminazione della

periferia provocherà un’iperpolarizzazione antagonistica della cellula bipolare.

Allo stesso modo se la cellula verrà depolarizzata da un punto che da luminoso diventa scuro nel

centro del campo (risposta OFF), sarà iperpolarizzati dallo stesso stimolo scuro che cade sulla

periferia. Si dice che queste cellule hanno campi recettivi centro – periferia antagonisti.

L’organizzazione del campo recettivo centro – periferia è trasferita dalle cellule bipolari alle cellule

gangliari attraverso le sinapsi nello strato plessiforme interno.

LE EFFERENZE RETINICHE:

L’unica fonte di output che dalla retina viene inviata al cervello sono i potenziali d’azione generati

dalle cellule gangliari (circa 1.000.000).

I CAMPI RECETTIVI DELLE CELLULE GANGLIARI:

La maggior parte delle cellule gangliari retiniche possiede l’organizzazione del campo recettivo

centro – periferia delle cellule bipolari. Le cellule gangliari centro ON e centro OFF riceveranno

input dalle cellule bipolari corrispondenti. Quindi, una cellula gangliare centro ON sarà

depolarizzata e risponderà con un treno di potenziali d’azione quando un piccolo punto di luce sarà

proiettata sul centro del suo campo recettivo. Allo stesso modo, una cellula centro OFF risponderà a

un piccolo punto scuro. In entrambi i tipi di cellule, la risposta alla stimolazione del centro è

annullata dalla risposta alla stimolazione della periferia. Le cellule gangliari rispondono

di luminosità che avvengono all’interno del loro campo recettivo.

principalmente a differenze 47

L’organizzazione centro-periferia dei campi recettivi porta a una risposta neurale che

amplifica il contrasto dei bordi.

Il nostro sistema visivo è specializzato nelle detezioni di variazioni spaziali locali, piuttosto che

dalla grandezza assoluta della luce che cade sulla retina. Quindi la percezione della luminosità o

dell’oscurità non è assoluta, ma relativa.

I TIPI DI CELLULE GANGLIARI:

Si possono distinguere due tipi principali di cellule gangliari.

CELLULE GANGLIARI DI TIPO M CELLULE GANGLIARI DI TIPO P

Grandi Piccole

Campi recettivi più ampi Rispondono alla stimolazione del centro con una

scarica sostenuta, prolungata per tutta la durata

dello stimolo

Potenziali d’azione più rapidi lungo il nervo Importanti per la detezione della forma e dei

ottico dettagli fini dello stimolo

Più sensibili a stimoli a basso contrasto

Rispondono alla stimolazione del centro con una

scarica transiente di PdA

Importanti per la detezione del movimento

Le cellule gangliari di tipo M costituiscono il 5% del totale, quelle di tipo P il 90% e poi c’è un 5%

che è costituito da una varietà di cellule gangliari nonM-nonP.

LE CELLULE GANGLIARI OPPONENTI AI COLORI:

Le cellule P sono sensibili a differenze nelle lunghezze d’onda della luce, la maggior parte di esse è

a causa del fatto che la risposta a una lunghezza d’onda nel

chiamata cellule opponenti ai colori,

centro del campo recettivo è annullata dalla proiezione di un’altra lunghezza d’onda nella periferia

del campo. Nelle cellule P i colori che si cancellano a vicenda sono e nelle cellule

rosso verde,

nonM-nonP, e

blu giallo.

L’ELABORAZIONE PARALLELA:

Concetto di fondamentale importanza perché:

1) Vediamo il mondo con due occhi che producono flussi paralleli di informazioni. Nel sistema

visivo centrale questi flussi vengono messi a confronto per ricavare informazioni circa la

profondità, ovvero la distanza di un oggetto dall’osservatore.

2) Sembra esistano flussi indipendenti d’informazioni circa la luce ed il buio, che nascono dalle

cellule gangliari centro ON e centro OFF in ciascuna retina.

3) Le cellule gangliari, siano centro ON o OFF, possiedono diversi tipi di campi recettivi e

diverse proprietà di risposta. Le cellule M sono in grado di rilevare contrasti molto lievi

attraverso i loro campi recettivi di grandi dimensioni, ed è probabile che siano coinvolte

nella visione a bassa risoluzione. Le cellule P possiedono campi di piccole dimensioni,

adatti per distinguere i dettagli fini. Le cellule P e nonM-nonP sono specializzate per

l’elaborazione separata di informazione rosso-verde e giallo-blu.

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CAPITOLO 10 – IL SISTEMA VISIVO CENTRALE

LA PROIEZIONE RETINICA (O RETINOFUGA)

= Via neurale che parte dall’occhio, cominciando con il nervo ottico (si

Proiezione retinofuga

allontana dalla retina)

IL NERVO OTTICO, IL CHIASMA OTTICO E IL TRATTO OTTICO:

Gli assoni delle cellule gangliari lasciano la retina passando attraverso 3 strutture prima di fare

sinapsi nel tronco encefalico.

NERVO OTTICO Escono dagli occhi presso i dischi attivi attraverso un tessuto grasso dietro gli

Occhi nelle orbite ossee craniali, e poi attraversano i fori del pavimento

cranico. Si uniscono a formare il chiasma ottico.

CHIASMA OTTICO Giace alla base del cervello, anteriormente alla ghiandola pituitaria. Si

Verifica una della proiezione retinofuga. Gli assoni

decussazione parziale

dopo la decussazione formano il tratto ottico.

TRATTO OTTICO corrono sotto la pia madre lungo le superfici laterali del diencefalo.

GLI EMICAMPI VISIVI DESTRO E SINISTRO:

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L’emicampo visivo sinistro “viene visto” dall’emisfero destro, l’emicampo visivo destro “viene

visto” dall’emisfero sinistro.

LE PROIEZIONI DEL TRATTO OTTICO:

Un piccolo numero di assoni del tratto ottico si stacca dal tratto per fare sinapsi con le cellule

dell’ipotalamo, e un altro 10% oltrepassa il talamo per innervare il mesencefalo. Tuttavia, la gran

parte degli assoni del tratto ottico innervano il del talamo

nucleo genicolato laterale (NGL)

dorsale. I neuroni del NGL danno origine ad assoni che proiettano sulla corteccia visiva primaria.

alla corteccia, viene chiamata Una lesione in

Tale proiezione, che va dal radiazione ottica.

NGL

qualunque parte della proiezione retinofuga dall’occhio al NGL alla corteccia visiva causa cecità.

cecità dell’occhio sinistro

Resezione del nervo ottico sinistro cecità nel campo visivo dx di entrambi gli occhi

Resezione del tratto ottico sinistro cecità dei campi visivi periferici di entrambi gli occhi

Resezione mediale del chiasma ottico

LE PROIEZIONI NON TALAMICHE DEL TRATTO OTTICO:

Le proiezioni dirette verso alcune parti dell’ipotalamo giocano un ruolo importante nel

sincronizzare alcuni ritmi biologici, come il sonno e la veglia, in relazione al ciclo luce-buio.

Le proiezioni dirette ad una parte del mesencefalo detta controllano il diametro della

pretetto,

pupilla e alcuni movimenti oculari. Circa il 10% delle cellule gangliari nella retina proiettano ad una

Questa proiezione viene chiamata

piccola parte del tetto del mesencefalo detta collicolo superiore.

anche proiezione retinotettale.

L’ORGANIZZAZIONE RETINOTOPICA:

La proiezione retinotettale è un chiaro esempio dell’organizzazione generale del sistema visivo

E’ un’organizzazione neurale dove le cellule che

centrale, chiamata organizzazione retinotopica.

stanno spazialmente vicine nella retina inviano informazioni a zone delle loro strutture bersaglio (in

questo caso il collicolo superiore) anch’esse spazialmente vicine come le cellule retiniche. La

superficie bidimensionale della retina viene sulla superficie

tracciata come una mappa

bidimensionale del collicolo superiore.

1) La mappatura del campo visivo su una struttura organizzata retinotopicamente, è spesso

distorta, in quanto lo spazio visivo non è analizzato in maniera uniforme dalle cellule della

retina; subisce una distorsione spaziale quando viene analizzata dal collicolo superiore: la

nella mappa retinotopica.

zona centrale del campo visivo viene magnificata

2) A causa della sovrapposizione dei campi recettivi, un punto di luce è in grado di attivare

numerose cellule retiniche, e ancora più numerose cellule nella struttura bersaglio. Così

l’immagine di un punto di luce sulla retina, attiva, in realtà, una grande quantità di neuroni

nel collicolo superiore: ciascun neurone che contenga questo punto nel suo campo recettivo

può essere attivato.

IL NUCLEO GENICOLATO LATERALE

I nuclei genicolati dx e sx, situati nel talamo dorsale, sono i bersagli principali dei tratti ottici.

Ciascun NGL è strutturato in 6 distinti strati di cellule (da 1 a 6, a partire da quello ventrale, strato

1). Gli strati sono disposti come una catasta di 6 parti piegate intorno al tratto ottico come

l’articolazione del ginocchio. Il genicolato è la via principale verso la corteccia visiva, e perciò,

verso la percezione visiva cosciente. 50

LA SUDDIVISIONE DELL’INPUT DA PARTE DELL’OCCHIO E DELLE CELLULE

GANGLIARI:

I neuroni del NGL ricevono input sinaptica dalle cellule gangliari retiniche, e numerosi neuroni del

NGL proiettano i loro assoni verso la corteccia visiva primaria attraverso la radiazione ottica.

Nel NGL, diversi tipi di informazione retinica vengono tenuti separati.

gli assoni dell’occhio fanno sinapsi con le cellule degli strati del

Nel ipsilaterali dx 2,3,5

NGL dx dell’occhio fanno sinapsi con le cellule degli strati del

NGL. Gli assoni sx 1,4,6

controlaterali

NGL.

Esiste una mappa retinotopica completa in ogni strato e queste diverse mappe sono in perfetta

sincronia.

I due strati ventrali 1 e 2 contengono cellule di grosse dimensioni, e sono detti perciò strati

Gli strati dorsali 3,4,5,6 contengono cellule di dimensioni minori e sono

magnocellulari del NGL.

detti perciò Le cellule gangliari P proiettano esclusivamente agli

strati parvocellulari del NGL.

strati parvocellulari, le cellule gangliari M solo a quelli magnocellulari. Numerosi neuroni più

piccoli giacciono centralmente rispetto a ciascuno strato; questi fanno parte degli strati

Ricevono input sinaptica dalle cellule gangliari nonM-nonP e proiettano

koniocellulari del NGL.

alla corteccia visiva.

I CAMPI RECETTIVI:

I campi recettivi del NGL sono quasi identici a quelli delle cellule gangliari retiniche. I neuroni

magnocellulari del NGL sono simili alle cellule M retiniche, e i neuroni parvocellulari del NGL alle

cellule P retiniche.

Le cellule centro ON e quelle centro OFF sono mescolate.

Il NGL è il primo sito lungo il percorso ascendente visivo, dove ciò che vediamo viene influenzato

da ciò che “sentiamo” emotivamente e cognitivamente.

L’ANATOMIA DELLA CORTECCIA STRIATA:

La corteccia visiva primaria è l’area di Brodman, ed è localizzata nel Gran parte

17 lobo occipitale.

dell’area 17 giace sulla superficie mediale dell’emisfero, circondando la scissura calcarina. La

corteccia visiva primaria viene anche chiamata o (ha un’unica densa striscia di

V1 corteccia striata

assoni afferenti mielinizzati disposti parallelamente alla superficie corticale).

LA STRUTTURA LAMINARE DELLA CORTECCIA STRIATA:

PIA MADRE

I sprovvisto di neuroni, contiene assoni e dendriti di cellule poste in altri strati

II

III cellule piramidali

A

B cellule piramidali

2 mm IV

α C cellule stellate spinose

β

V

VI cellule piramidali

SOSTANZA BIANCA 51

Nella corteccia esiste una suddivisione di compiti, simile a quella del NGL. Solo le cellule

per formare connessioni con

piramidali inviano i loro assoni al di fuori della corteccia striata,

altre zone del cervello. Gli assoni delle cellule stellate, invece, possiedono esclusivamente

connessioni locali all’interno della corteccia.

L’ORGANIZZAZIONE INPUT-OUTPUT DEI DIVERSI STRATI CORTICALI:

Gli assoni provenienti dal NGL formano sinapsi in particolare nello strato IVC. Tale proiezione

assonica mantiene l’organizzazione retinotopica del NGL, in modo che le cellule spazialmente

vicine dello strato IV ricevono i loro input (via NGL) dalle relative cellule retiniche spazialmente

vicine. Le cellule stellate dello strato IVC inviano degli assoni specialmente agli strati IVB e III. In

quelle lamine l’assone fa sinapsi con i dendriti delle cellule piramidali di tutti gli strati.

Le cellule piramidali dello strato III e IVB inviano i loro assoni ad altre aree corticali, quelle dello

strato V al collicolo superiore e al ponte, quelle dello strato VI danno origine ad una proiezione

assonica massiva verso il NGL. Le cellule piramidali di tutti gli strati si ramificano e formano anche

connessioni locali nella corteccia.

Gran parte delle connessioni intracorticali avvengono nei pressi di una linea radiale che corre

attraverso le lamine, dalla sostanza bianca allo strato I, perpendicolarmente alla superficie corticale.

mantengono l’organizzazione retinotopica dello strato IV.

Queste connessioni radiali

Gli assoni di alcune cellule piramidali dello strato III estendono dei rami collaterali che creano delle

all’interno dello stesso strato III. Le connessioni radiali ed orizzontali

connessioni orizzontali

giocano ruoli diversi nell’analisi del mondo visivo.

52

CAPITOLO 15 – IL CONTROLLO CHIMICO DEL CERVELLO E DEL

COMPORTAMENTO

LE SECREZIONI IPOTALAMICHE:

L’ipotalamo giace sotto al talamo, lungo le pareti del terzo ventricolo. Esso è connesso attraverso

che è sospesa sotto la base del cervello, proprio sopra il palato.

un peduncolo all’ipofisi,

L’IPOTALAMO:

L’ipotalamo integra le risposte viscerali e somatiche conformemente alle necessità del

cervello.

Una piccola lesione può provocare sconvolgimenti drammatici e spesso fatali delle funzioni

corporali più disparate.

L’OMEOSTASI:

L’ipotalamo regola i livelli delle sostanze chimiche disciolte nel sangue in risposta a modificazioni

cioè mantenimento di un

dell’ambiente esterno. Questo processo regolatore è chiamato omeostasi,

ambiente interno nell’ambito di una stretta gamma di valori fisiologici.

Es: temperatura corporea, volume del sangue, pressione, concentrazione salina, acidità,

concentrazione di Ossigeno e glucosio nel sangue.

LA STRUTTURA E LE CONNESSIONI DELL’IPOTALAMO:

Ciascun lato dell’ipotalamo può essere diviso in 3 zone: Le

laterale, mediale e periventricolare.

zone laterale e mediale possiedono estese connessioni con il tronco encefalico e con il telencefalo, e

regolano determinati tipi di comportamento.

Le sue cellule giacciono a fianco della

parete del terzo ventricolo. Ad eccezione

del fascio di neuroni dislocato lateralmente

al tratto ottico

Cellule che controllano il

SNA e regolano l’efflusso Neuroni

dell’innervazione ZONA PERIVENTRICOLARE inviano

neurosecretori,

simpatica e parasimpatica i loro assoni al

degli organi viscerali. peduncolo ipofisario.

sopra al

Nucleo soprachiasmatico (NSC)

chiasma ottico ricevono innervazioni

dirette dalla retina; sincronizzano i ritmi

circadiani con il ciclo giornaliero luce-buio

53

LE VIE IPOFISARIE:

L’ipofisi presenta due lobi, uno posteriore e uno anteriore. L’ipotalamo controlla i due lobi in modi

diversi.

IL CONTROLLO IPOTALAMICO DELL’IPOFISI POSTERIORE:

Le più grandi cellule neurosecretici dell’ipotalamo, i neuroni neurosecretori magnocellulari,

inviano i loro assoni intorno al chiasma ottico, giù verso il peduncolo ipofisario e dentro il lobo

posteriore.

Questi neuroni rilasciano sostanze chimiche direttamente nei capillari del lobo posteriore, queste

sostanze sono chiamate neurormoni.

I tipi di neurormoni sono due:

viene rilasciata durante la fase finale del parto, provoca le contrazioni uterine e

Ossitocina:

facilita l’espulsione del nascituro. Stimola anche l’eiezione di latte dalle ghiandole

mammarie. L’informazione pertinente ad uno stimolo sensoriale raggiunge la corteccia

cerebrale seguendo la via talamica, e la corteccia stimola l’ipotalamo per indurre il rilascio

di ossitocina. La corteccia può anche inibire le funzioni ipotalamiche, come quando l’ansia

inibisce il rilascio di latte. E’ un peptide, costituito da una catena di nove aminoacidi.

regola il corretto volume e la concentrazione

ormone antidiuretico (ADH),

Vasopressina:

salina del sangue.

Deprivazione d’acqua < volume sangue

> concentrazione salina

In condizione di volume e pressione Cambiamenti rilevati da

arteriosa ridotta, la comunicazione tra

cervello e reni avviene in entrambe le

direzioni. • Recettori per la pressione del sistema

cardiovascolare

I reni secernono un enzima del sangue • Cellule dell’ipotalamo sensibili alla

chiamato renina. concentrazione salina

provoca I neuroni contenenti vasopressina ricevono

L’angiotensinogeno viene convertito in informazioni su questi cambiamenti e rispondono

angiotensina I rilasciando vasopressina.

Agisce direttamente sui reni portando ritenzione

Si scompone per formare angiotensina II idrica e riduzione nella produzione d’urina.

Aiuta ad aumentare la pressione sanguigna

Viene rilevata nel sangue anche da’organo Attivano le cellule della zona laterale dell’ipotalamo,

una parte del cervello priva che producono una sete insopportabile che spinge a

subfornicale,

della barriera ematoencefalica. bere.

Le cellule dell’organo subforn. proiettano i

loro assoni nell’ipotalamo, dove attivano

le cell. neurosecretici contenenti

vasopressina 54

IL CONTROLLO IPOTALAMICO DELL’IPOFISI ANTERIORE:

Il lobo anteriore dell’ipofisi è una ghiandola. Le cellule del lobo anteriore sintetizzano e secernono

un’ampia gamma di ormoni, che regolano le secrezioni di altre ghiandole del corpo (sistema

Gli ormoni ipofisari agiscono sulle gonadi, sulla tiroide, sulle ghiandole surrenali e

endocrino).

sulle ghiandole mammarie.

La vera ghiandola principale del sistema endocrino è l’ipotalamo.

Il lobo anteriore è sotto il controllo di cellule della zona periventricolare denominate neuroni

neuroni ipotalamici che comunicano con i loro bersagli attraverso il

neurosecretori parvocellulari, all’interno di un letto

flusso sanguigno. Questi neuroni secernono i cosiddetti ormoni ipofisotropici

capillare specializzato che giace sul pavimento del terzo ventricolo. Questi sottili vasi sanguigni

discendono lungo il peduncolo ipofisario e si ramificano ancora a livello del lobo anteriore. La rete

di questi vasi sanguigni è detta circolazione portale ipotalamo-ipofisaria.

Gli ormoni ipofisotropici, secreti dai neuroni ipotalamici all’interno della circolazione portale,

viaggiano seguendo la corrente finché si legano a specifici recettori presenti sulla superficie delle

cellule ipofisarie. L’attivazione di questi recettori fa si che le cellule ipofisarie secernano o cessino

di secernere ormoni nella circolazione generale.

Es: regolazione delle surreni: MIDOLLARE

sono situate sopra i reni, costituite da 2 parti:

STRESS I neuroni neurosecretori parvocellulari

CORTICALE stabiliscono se uno stimolo è o non è stressante.

Si trovano nell’ipotalamo periventricolare.

Ottimo stimolo per il

rilascio di

Ormone steroideo

Cortisolo.

rilasciato nel flusso sang., Rilasciano peptide nella

agisce sul corpo mobilitando circolazione portale

le riserve energetiche e

controllando il sist.

Immunitario. Grazie ad esso Ormone rilasciante della corticotropina

sopportiamo gli stress. (CRH)

Arriva entro 15 sec nell’ipofisi anteriore e

stimola produzione di corticotropina o ormone

adrenocorticotropo (ACTH)

Circolazione generale

Entro pochi minuti

Corticale del surrene

Nell’ipotalamo il cortisolo interagisce con Cortisolo

recettori che inibiscono rilascio di CRH per

non fare elevare troppo il livello di cortisolo I livelli si autoregolano

Si dissolve nella membrana e attraversa la Steroide = lipofilico

barriera ematoencefalica. 55

IL SISTEMA NERVOSO AUTONOMO:

La zona periventricolare dell’ipotalamo controlla anche il sistema nervoso autonomo (SNA),

estesa rete di cellule e fibre distribuite nelle cavità del capo. Le funzioni autonome sono di solito

eseguite automaticamente, senza l’intervento del controllo cosciente e volontario. Tali funzioni

sono altamente coordinate. e

Il SNA si divide in divisione parasimpatica.

divisione simpatica

I CIRCUITI DEL SNA: + = totalità efferenze neurali SNC

sistema motorio somatico SNA

Innerva e fornisce i comandi alle Governa ogni altro tessuto che

fibre dei muscoli scheletrici innerva

Dotati di motoneuroni superiori del cervello

che inviano comandi ai motoneuroni inferiori

che innervano effettivamente le strutture

bersaglio. Hanno però delle differenze

I corpi cellulari di tutti i I corpi cellulari di tutti i

motoneuroni somatici inferiori si motoneuroni autonomi inferiori

trovano all’interno del SNC nei si trovano all’esterno del SNC

corni ventrali del midollo e nel in gruppi di cellule detti gangli

I neuroni di questi

autonomi.

tronco encefalico gangli sono detti neuroni

Essi sono

postgangliari.

innervati dai neuroni

Via monosinaptica i cui corpi

pregangliari,

cellulari sono nel midollo

spinale e nel tronco encefalico

Via disinaptica

56

LE DIVISIONI SIMPATICA E PARASIMPATICA:

Gli assoni pregangliari della Gli assoni pregangliari della

divisione divisione

emergono solamente dal terzo emergono soltanto dal

simpatica parasimpatica

mediano del midollo spinale (segmento tronco encefalico e dai segmenti inferiori

toracico e lombare) (sacrali) del midollo spinale

Si completano anatomicamente l’uno

con l’altro

Si trovano nella Si trovano all’interno di un certo numero di

sostanza grigia intermedia nuclei del tronco encefalico e del midollo

del midollo spinale

laterale spinale sacrale

Inviano i loro assoni attraverso le radici I loro assoni viaggiano sia entro i diversi

ventrali alla sinapsi del ganglio della catena nervi cranici sia entro i nervi del midollo

simpatica, localizzata in prossimità della spinale sacrale. Si spingono molto più

colonna vertebrale o in gangli collaterali avanti di quelli simpatici, visto che i gangli

parasimpatici sono localizzati vicino a,

all’interno della cavità addominale sopra a, o entro i loro organi bersaglio

Il sistema nervoso autonomo:

Innerva le ghiandole secretorie (salivarie, sudoripare e quelle che producono muco)

Innerva il cuore, i vasi sanguigni per controllare pressione e flusso sanguigno

Innerva i bronchi dei polmoni per soddisfare le richieste energetiche del corpo

Regola le funzioni digestive e metaboliche del fegato, del tratto gastrointestinale e del

pancreas

Controlla i reni, la vescica, l’intestino crasso e il retto

E’ essenziale per le risposte sessuali dei genitali e degli organi riproduttivi

Interagisce con il sistema immunitario del corpo

Gli effetti fisiologici delle divisioni simpatica e parasimpatica sono, generalmente, opposti gli uni

agli altri

Tende ad essere più attiva durante una crisi, Facilita prolassi come la digestione, la

reale o percepita. Comportamenti correlati: crescita, le risposte immunitarie e

l’immagazzinamento di energia.

attacco, fuga, paura e sesso.

In molti casi i livelli di attività delle due divisioni sono reciproci; quando uno è alto, l’altro

tende ad essere basso, e viceversa

Mobilita freneticamente il corpo per Lavora praticamente per il benessere a

un’emergenza a breve termine, a spese dei lungo termine

processi che lo mantengono in salute a lungo

termine

Le due divisioni non possono essere stimolate intensamente contemporaneamente. I loro

obiettivi generali sono incompatibili; i circuiti neurali del SNC inibiscono l’attività di una

divisione quando l’altra è attiva. 57

IL CONTROLLO CENTRALE DEL SNA:

Essenziali al controllo autonomo sono le connessioni della zona periventricolare con il tronco

encefalico e con i nuclei del midollo spinale contenenti i neuroni pregangliari delle divisioni

situato nel bulbo e connesso con

simpatica e parasimpatica. Il nucleo del tratto solitario,

l’ipotalamo, è un altro importante centro di controllo autonomo, integra le informazioni sensitive

provenienti dagli organi interni e coordina le efferenze ai nuclei autonomi del tronco encefalico.

I NEUROTRASMETTITORI E LA FARMACOLOGIA DELLE FUNZIONI AUTONOME:

I neurotrasmettitori pregangliari Sia i neuroni pregangliari

Il principale NT dei neuroni autonomi periferici è l’acetilcolina (ACh).

della divisione simpatica, sia quelli della divisione parasimpatica rilasciano ACh.

L’effetto immediato consiste nel fatto che l’ACh si lega ai recettori nicotinici per l’ACh (AChRn) e

suscita un veloce PPSE che genera un PdA nella cellula postgangliare. Questo meccanismo è molto

simile a quello nella giunzione neuromuscolare scheletrica, ed i farmaci che bloccano gli AChRn

nel muscolo, come il curaro, inibiscono anche le efferenze autonome. L’ACh gangliare è più

potente dell’ACh muscolare. Può attivare anche i recettori per l’ACh muscarinici (AChRm),

metabotropici (associati alla proteina G) in grado di indurre sia l’apertura che la chiusura dei canali

ionici che conducono a PPSE e a PPSI molto lenti.

Oltre all’ACh, alcuni terminali pregangliari rilasciano una varietà di piccoli peptidi neurattivi come

il NPY (neuropeptide Y) ed il PIV (polipeptide intestinale vasoattivo). Questi interagiscono anche

con i recettori accoppiati alle proteine G e sono in grado di attivare piccoli PPSE che durano per

diversi minuti. Gli effetti dei peptidi sono anche di tipo modulatorio: non portano i neuroni

postsinaptici a livello di soglia, ma li rendono più reattivi ai potenziali nicotinici in arrivo. La

risposta di attivazione pregangliari è una variabile importante nel determinare il tipo di attività

postgangliare che viene evocata.

I neurotrasmettitori postgangliari:

I neuroni postgangliari della divisione parasimpatica rilasciano ACh, mentre quelli della divisione

simpatica rilasciano noradrenalina (NA).

L’ACh parasimpatico ha un effetto locale sui suoi bersagli ed agisce interamente per mezzo di

AChRm. La NA simpatica diffonde spesso lontano, persino nel sangue entro cui può circolare

liberamente. che inibiscono l’azione muscarinica dell’ACh sono

I farmaci che promuovono l’attività della NA o

detti essi sono in grado di stimolare effetti che mimano l’attivazione della

simpaticomimetici, un antagonista degli AChRm, produce i segni di

divisione simpatica. Per esempio, l’atropina,

un’attivazione simpatica, come ad esempio dilatare le pupille.

I farmaci che promuovono l’attivazione muscarinica dell’ACh che inibiscono l’azione della

oppure

essi producono effetti che mimano l’attivazione della

NA sono detti parasimpaticomimetici, che è un antagonista del recettore β per la NA,

divisione parasimpatica. Ad esempio il propanolo,

rallenta il battito cardiaco e diminuisce la pressione sanguigna. Il è quel

flusso di adrenalina

quando viene attivata

composto che viene rilasciato nel sangue dalla midollare del surrene

dall’innervazione simpatica pregangliari. L’adrenalina, in realtà, si forma dalla NA e i suoi effetti

sui tessuti bersaglio sono quasi identici a quelli causati dall’attivazione simpatica. La midollare del

Quando viene chiamata in

surrene, quindi, non è altro che un ganglio simpatico modificato.

causa l’adrenalina, essa può contare sulla collaborazione di tutta una serie di effetti simpatici

coordinati e coinvolgenti l’intero corpo. 58

I SISTEMI MODULATORI DIFFUSI DEL CERVELLO

ANATOMIA E FUNZIONI DEI SISTEMI MODULATORI DIFFUSI:

Esistono diversi che presentano alcuni

sistemi modulatori diffusi principi comuni:

Il nucleo di ciascun sistema è tipicamente dotato di un piccolo gruppo di neuroni (molte

migliaia)

I neuroni dei sistemi diffusi originano dalla parte centrale del cervello, per lo più dal tronco

encefalico

Ciascun neurone influenza molti altri neuroni; ogni neurone possiede, infatti, un assone

capace di prendere contatto con oltre 100.000 neuroni postsinaptici, diffusi in tutto il

cervello

Le sinapsi create da molti di questi sistemi sembrano progettate per liberare molecole di

trasmettitore nel fluido extracellulare così da diffondere su numerosi neuroni, piuttosto che

restare confinati nelle vicinanze della fessura sinaptica

Importanti modulatori che impiegano NA, 5-HT, DA, ACh come NT attivano specifici recettori

metabotropici (accoppiati alla proteina G), i quali mediano la maggior parte degli effetti dei

trasmettitori stessi.

IL LOCUS COERULEUS NORADRENERGICO:

La NA viene anche utilizzata dai neuroni del piccolo del ponte.Ciascun locus

locus coeruleus

coeruleus umano possiede circa 12.000 neuroni. Ne abbiamo due, uno per ciascun lato.

Gli assoni lasciano il locus coeruleus dando origine a diversi tratti, che si aprono a ventaglio per

innervare ogni parte del cervello: tutta la corteccia cerebrale, il talamo e l’ipotalamo, il bulbo

olfattivo, il cervelletto, il mesencefalo ed il midollo spinale. Ognuno dei suoi neuroni contrae più di

250.000 sinapsi e può avere una ramificazione assonica nella corteccia cerebrale ed un’altra nella

corteccia cerebellare. I neuroni del locus coeruleus sembrano coinvolti nella regolazione

dell’attenzione, dell’attivazione e dei cicli sonno-veglia, così come nell’apprendimento e nella

memoria, nell’ansietà e nel dolore, nell’umore e nel metabolismo cerebrale.

I neuroni del locus coeruleus sono Max attivati da stimoli sensoriali nuovi, inaspettati e non

dolorosi, e Min quando gli animali non sono vigili, ma seduti in fase digestiva. Il locus coeruleus

può intervenire nell’attivazione generale del cervello in concomitanza di eventi interessanti del

mondo esterno. Poiché la NA può rendere i neuroni della corteccia cerebrale più reattivi a stimoli

sensoriali salienti, la funzione del L.C. può essere quella generale di incrementare la reattività

cerebrale e la rapidità di elaborazione delle informazioni nelle vie sensoriali e motorie, rendendole

più efficienti.

I NUCLEI DEL RAFE SEROTONINERGI:

I neuroni contenenti sono raggruppati entro i nove che giacciono su

serotonina nuclei del rafe,

entrambi i lati della linea mediana del tronco encefalico. Ciascun nucleo proietta a diverse regioni

del cervello.

I nuclei più caudali, nel bulbo, innervano il midollo spinale, e modulano i segnali sensoriali

dolorifici. Quelli più rostrali, nel ponte e nel mesencefalo, innervano la maggior parte del cervello

in maniera diffusa. Come quelli del L.C. i neuroni dei nuclei del rafe, scaricano più rapidamente

durante la veglia, e sono più quieti durante il sonno.

e i fanno parte del

Il nuclei del rafe sistema reticolare attivatore ascendente

locus coeruleus che coinvolge il “cuore” reticolare del tronco encefalico in elaborazioni

(formazione reticolare)

che destano ed attivano il proencefalo. I neuroni del rafe sembrano essere implicati nel controllo dei

cicli sonno-veglia e nei diversi stadi del sonno. Prendono parte anche al controllo dell’umore e di

certi tipi di comportamento emotivo. 59

LA SUBSTANTIA NIGRA DOPAMINERGICA E L’AREA TEGMENTALE VENTRALE:

Due soli gruppi di cellule dopaminergiche in stretta relazione tra loro possiedono le stesse

caratteristiche dei sistemi modulatori diffusi.

Uno ha origine Uno ha origine del

Area tegmentale ventrale

del mesencefalo

Substantia nigra mesencefalo

Proiettano i loro assoni al nucleo Gli assoni innervano la corteccia

striato dove facilitano l’inizio del frontale ed alcune parti del sistema

movimento volontario limbico

La degenerazione di queste cellule Viene anche detta: sistema

o

produce il disturbo motorio noto dopaminergico

come morbo di Parkinson mesocorticolimbico

La DA facilita l’inizio delle risposte Fa parte del sistema di “ricompensa”

che in qualche modo dà valore, o

motorie agli stimoli ambientali rinforza, a determinati

comportamenti adattivi. E’ implicata

in aspetti di dipendenza da droghe e

in disturbi psichiatrici

IL PROENCEFALO BASALE COLINERGICO E I COMPLESSI DEL TRONCO ENCEFALICO:

Nel cervello sono presenti due principali sistemi modulatori colinergici diffusi, uno è denominato

“complesso” perché i neuroni sono sparpagliati in diversi nuclei

complesso del proencefalo basale;

tra essi correlati, nel cuore del telencefalo, in posizione mediale rispetto ai gangli della base. I più

noti sono i che forniscono l’innervazione colinergica all’ippocampo, ed il

nuclei del setto mediale,

che fornisce alla corteccia la maggior parte dell’innervazione

nucleo basale di Meynert,

colinergica. La funzione delle cellule di questo complesso è ancora sconosciuta, ma è interessante

perché queste cellule sono tra le prime a morire nel decorso del morbo di Alzheimer. Il sistema

colinergico è coinvolto nella regolazione dell’eccitabilità generale del cervello, nell’attivazione e

nei cicli sonno- veglia. Il complesso può avere anche un ruolo nell’apprendimento e nella

formazione dei ricordi. Sono cellule

Il secondo sistema si chiama complesso colinergico pontomesencefalotegmentale.

del ponte e del tegmento del mesencefalo che usano ACh. Questo sistema agisce principalmente sul

talamo dorsale dove regola l’eccitabilità dei nuclei sensoriali di ritrasmissione. Queste cellule

proiettano anche al telencefalo, formando un legame colinergico tra il tronco dell’encefalo ed i

complessi del proencefalo basale. 60

LE DROGHE E I SISTEMI MODULATORI DIFFUSI:

Le droghe psicoattive, quelle che producono “stati mentali alterati”, agiscono tutte sul SNC, la

maggior parte interferendo con le sinapsi chimiche.

Molte delle droghe attuali agiscono direttamente sui sistemi modulatori diffusi, soprattutto su quello

dopaminergico, noradrenergico e serotoninergico.

GLI ALLUCINOGENI: è una droga molto potente. Una dose a effetto completo è di

L’LSD, acido lisergico dietilamide

circa 25 microgrammi. Tra i suoi effetti vi sono gli stati di sogno ad occhi aperti, con aumentata

coscienza per gli stimoli sensoriali, spesso accompagnati da un insieme di percezioni tali che i suoni

possono evocare immagine, le immagini possono evocare odori, e così via. Sono dette percezioni

o

sinestesiche sinestesie.

La struttura chimica dell’LSD è simile a quella della serotonina, esso agisce come agonista a livello

dei recettori di serotonina nelle terminazioni presinaptiche dei neuroni del nucleo del rafe. Un

effetto conosciuto dell’ LSD è una riduzione del flusso del sistema modulatorio diffuso

serotoninergico del cervello. Ricerche attuali hanno provato che l’ LSD causa allucinazioni

sostituendo la naturale modulazione del rilascio di serotonina nelle aree corticali dove le percezioni

sono normalmente formate ed interpretate.

GLI STIMOLANTI:

ed esercitano i loro effetti sulle sinapsi dei sistemi dopaminergico e

anfetamina

Cocaina

noradrenergico. Conferiscono una sensazione di vigilanza e sicurezza, un senso di allegria ed

euforia ed una diminuzione dell’appetito. Sono simpaticomimetiche, cioè provocano un aumento

della frequenza cardiaca, della pressione sanguigna, dilatazione delle pupille e così via. La e la

DA

sono l’azione delle catecolamine nella fessura sinaptica viene normalmente

catecolamine,

NA

terminata da specifici meccanismi di riassorbimento. Sia le anfetamine che la cocaina bloccano il

riassorbimento. La cocaina agisce sul riassorbimento di DA in modo più selettivo; le anfetamine

bloccano il riassorbimento di DA e NA e stimolano il rilascio di DA. Sono in grado di prolungare

ed intensificare gli effetti della DA e NA liberate. Danno dipendenza psicologica e assuefazione

dovuti all’intensificata trasmissione nel sistema dopaminergico mesocorticolimbico durante l’uso

delle droghe. Questo sistema, normalmente, dovrebbe funzionare per rinforzare i comportamenti

adattivi. Introducendo un cortocircuito nel sistema, queste droghe rinforzano invece il

comportamento di ricerca delle droghe. 61

CAPITOLO 16 – LA MOTIVAZIONE

L’IPOTALAMO, L’OMEOSTASI E IL COMPORTAMENTO MOTIVATO

L’ipotalamo gioca un ruolo chiave nella regolazione della temperatura corporea, dell’equilibrio

idrico e del bilancio energetico.

La regolazione ipotalamica dell’omeostasi inizia dalla trasduzione sensoriale. Un parametro

regolato (es. temperatura) viene misurato da neuroni sensoriali specializzati e le deviazioni dai

valori ottimali sono rilevate da neuroni concentrati nell’area periventricolare dell’ipotalamo. Questi

neuroni orchestrano una risposta integrata per ricondurre il parametro al suo valore ottimale. In

generale, la risposta ha 3 componenti:

1) i neuroni ipotalamici rispondono ai segnali sensoriali stimolando o

Risposta umorale: inibendo il rilascio degli ormoni ipofisari;

2) i neuroni ipotalamici rispondono ai segnali sensoriali

Risposta motoria viscerale: regolando l’equilibrio dell’attività simpatica e parasimpatica

del SNA;

3) i neuroni ipotalamici, in particolare nell’ipotalamo laterale,

Risposta motoria somatica: rispondono ai segnali sensoriali inducendo una risposta

comportamentale motoria somatica appropriata.

Comportamenti motivati.

REGOLAZIONE A LUNGO TERMINE DEL COMPORTAMENTO ALIMENTARE

IL BILANCIO ENERGETICO:

= condizione in cui il sangue si arricchisce di nutrienti (pasto). L’energia viene

Stato prandiale

immagazzinata sotto forma di glicogeno e trigliceridi.

glicogeno trigliceridi

Capacità limitata Capacità praticamente illimitata

Si trova principalmente nel fegato e Si trova nel tessuto adiposo

nei muscoli scheletrici

= costruzione di macromolecole come glicogeno e trigliceridi a partire da precursori

Anabolismo

semplici.

= digiuno tra i pasti le macromolecole vengono frammentate per

Stato di postassorbimento

rifornire il corpo delle molecole necessarie per il metabolismo cellulare (glucosio per tutte le

cellule; acidi grassi e chetoni per tutte le cellule, eccetto i neuroni).

Processo detto

Catabolismo

62

Il sistema si trova in equilibrio quando le riserve energetiche sono ricostruite alla stessa velocità

media con cui vengono spese.

Se obesità

assunzione > spesa

Se assunzione < spesa inedia

Se normalità

assunzione = spesa

LA REGOLAZIONE ORMONALE E IPOTALAMICA DEL GRASSO CORPOREO E

DELL’ALIMENTAZIONE:

L’alimentazione è stimolata quando alcuni neuroni nell’ipotalamo periventricolare rilevano una

caduta nella concentrazione di un ormone che viene rilasciato dalle cellule grasse. I neuroni che

stimolano il comportamento alimentare si trovano nell’ipotalamo laterale.

IL GRASSO CORPOREO E IL CONSUMO DI CIBO:

Ipotesi lipostatica = il cervello tiene sotto controllo la quantità di grasso corporeo e agisce per

“difendere” dalle perturbazioni le riserve energetiche (Kennedy - 1953).

Per verificare questa hp ha condotto

esperimenti di:

= unione anatomica e fisiologica di due

Parabiosi

animali per lunghi periodi, come i gemelli siamesi

= ormone rilasciato dagli adipociti, che regola

Leptina

la massa corporea agendo direttamente sui neuroni

dell’ipotalamo

L’IPOTALAMO E L’ALIMENTAZIONE:

Lesioni bilaterali dell’ipotalamo laterale Lesioni bilaterali dell’ipotalamo ventromediale

Anoressia Obesità

Sindrome ipotalamica laterale Sindrome ipotalamica ventromediale

IL CONTROLLO DEL COMPORTAMENTO ALIMENTARE DA PARTE DEI PEPTIDI

DELL’IPOTALAMO LATERALE: 63

Questa regione del cervello non è organizzata in nuclei bene definiti, per cui viene chiamata area

i neuroni intrinseci all’ipotalamo laterali, gli assoni che lo

ipotalamica laterale. Sia sia

attraversano contribuiscono alla motivazione del comportamento alimentare.

Un gruppo di neuroni nell’ipotalamo laterale che riceve afferenze dirette dalle cellule sensibili alla

leptina del nucleo arcuato contengono un ulteriore peptide neurotrasmettitori, il MCH (ormone

Queste cellule proiettano in modo diffuso a tutto il cervello, compresa

melanina-concentratore).

l’innervazione monosinaptica diretta di gran parte della corteccia cerebrale. La corteccia partecipa

all’organizzazione dei comportamenti mirati ad uno scopo (Es: incursioni nel frigo). Il sistema del

MCH è in una posizione strategica per informare la corteccia sui livelli ematici di leptina e quindi

può contribuire in modo significativo a motivare la ricerca di cibo.

è un ormone che stimola il comportamento alimentare. I livelli cerebrali sia di

Anche l’oressina

MCH che di oressina crescono al diminuire dei livelli di leptina nel sangue.

Aumento dei livelli di leptina Diminuzione dei livelli di leptina

Incremento di NPY e AgRP nel nucleo

Incremento di αMSH e CART nei neuroni arcuato e di MCH e oressina nell’area

del nucleo arcuato. Peptidi anoressizzanti. ipotalamica laterale. Peptidi oressigenici.

Inibiscono il comportamento alimentare e Stimolano il comportamento alimentare e

aumentano il metabolismo diminuiscono il metabolismo

LA REGOLAZIONE A BREVE TERMINE DEL COMPORTAMENTO ALIMENTARE

L’ALIMENTAZIONE, LA DIGESTIONE E LA SAZIETA’:

la vista e il profumo del cibo scatenano numerosi processi fisiologici che

1) Fase cefalica:

anticipano l’arrivo del cibo. Le divisioni parasimpatica ed enterica del SNA si attivano,

causando la secrezione di saliva e di succhi digestivi.

2) queste risposte diventano molto più intense quando si comincia a masticare,

Fase gastrica:

deglutire e riempire di cibo lo stomaco

3) quando lo stomaco è riempito e il cibo parzialmente digerito, si muove

Fase del substrato:

verso l’intestino, i nutrienti cominciano ad essere assorbiti nel circolo sanguigno.

Il pasto termina per l’azione coordinata di molti segnali di sazietà:

Rilascio del peptide Rilascio dell’ormone

Distensione gastrica gastrointestinale pancreatico insulina

colecistochinina

64

LA DISTENSIONE GASTRICA:

La distensione delle pareti dello stomaco è un potente segnale di sazietà

La parete dello stomaco è innervata da assoni meccanosensori che salgono verso il

cervello attraverso il nervo vago (X)

Gli assoni sensoriali vagali attivano i neuroni del nel bulbo

nucleo del tratto solitario

Viene inibito il comportamento alimentare

suddivisione del nucleo del tratto solitario la sazietà indotta da uno

Nucleo gustativo,

stomaco pieno può essere ritardata se ciò che si mangia è molto gustoso

LA COLECISTOCHININA: è contenuta in alcuni neuroni del sistema nervoso enterico

La colecistochinina (CCK)

Rilasciata in risposta alla stimolazione degli intestini da parte dei cibi grassi

La sua azione viene esercitata sulle fibre sensoriali vagali, sinergicamente con la

distensione gastrica. E’ contenuta anche all’interno di popolazioni neuronali specifiche

all’interno del SNC.

65

L’INSULINA: Fase Fase Fase del

cefalica gastrica substrato 1) l’innervazione parasimpatica del

pancreas stimola le cellule β a

L

I rilasciare insulina

V

E 2

1

M I livelli di glucosio < leggermente

A > l’impulso a mangiare, in parte per

T l’attivazione dei neuroni NPY del

I

C nucleo arcuato

O

D

I 2) secrezione di insulina stimolata

dagli ormoni gastrointestinali

I (CCK).

N

S

U

L Lo stimolo principale per il

rilascio di insulina è

Tempo l’aumento dei livelli ematici

di glucosio

Cibo presentato Cibo assunto

L’insulina ematica inibisce il comportamento alimentare agendo direttamente sui nuclei

arcuato e ventromediale dell’ipotalamo. Comportamento simile a quello della leptina.

PERCHÉ MANGIAMO?

IL RUOLO DELLA DOPAMINA NELLA MOTIVAZIONE:

Stimolazione elettrica dell’ipotalamo laterale

Attiva assoni dopaminergico del sistema

Si comportamento alimentare dopaminergico mesocorticolimbico

Dipende in parte dall’attivazione dei Se si distruggono i neuroni

neuroni oressigenici dell’area ipotalamica dopaminergico o si bloccano

farmacologicamente i recettori della DA,

laterale la stimolazione elettrica è meno efficace

nell’attivare il comportamento alimentare

Proiezioni dopaminergiche dall’area

tegmentale ventrale al proencefalo basale

= ricompensa edonistica

66

LA SEROTONINA, IL CIBO E L’UMORE:

I livelli di serotonina nell’ipotalamo sono bassi durante il periodo di postassorbimento, aumentano

quando si anticipa il cibo e raggiungono il culmine durante il pasto, soprattutto in risposta ai

carboidrati.

La serotonina deriva dall’aminoacido triptofano introdotto con la dieta, i livelli di triptofano nel

sangue variano con la quantità di carboidrati introdotti con la dieta. L’aumento dei livelli di

triptofano ematico e della serotonina cerebrale sono una delle possibili spiegazioni del

miglioramento dell’umore dovuto a un biscotto al cioccolato. Questo effetto dei carboidrati

sull’umore è evidente soprattutto nei periodi di stress. I farmaci che fanno aumentare i livelli

cerebrali di serotonina sono potenti soppressori dell’appetito (es. redux).

Anomalie nella regolazione della serotonina cerebrale causano disturbi dell’alimentazione.

Anoressia nervosa: mantenimento del peso corporeo volontariamente a un livello

eccessivamente basso

Bulimia nervosa: frequenti abbuffate che vengono compensate con il vomito forzato.

Questi disturbi sono spesso associati a

Depressione: grave disturbo dell’umore associato a bassi livelli di serotonina.

La connessione con la serotonina è più evidente nel caso della bulimia: altre all’umore depresso,

livelli bassi di serotonina riducono il senso di sazietà. I farmaci antidepressivi che agiscono

elevando i livelli di serotonina (Prozac) sono efficaci anche nel trattamento di gran parte dei

pazienti che soffrono di bulimia nervosa.

ALTRI COMPORTAMENTI MOTIVATI

L’ASSUNZIONE DI LIQUIDI:

Il comportamento volto all’assunzione di liquidi è stimolato da due meccanismi diversi

Diminuzione del volume ematico o Aumento della concentrazione di sostanze disciolte nel

ipovolemia sangue o ipertonicità

Sete volumetrica E’ percepito dai neuroni di una regione specializzata del

telencefalo che non ha la barriera ematoencefalica,

Il rilascio di vasopressina (ADH) associato alla sete volumetrica l’organo vascolare della lamina terminale (OVLT)

è innescato da due tipi di stimoli

Aumento dei livelli ematici di I meccanorecettori Quando il sangue è ipertonico l’acqua lascia le cellule per

angiotensina II in risposta al ridotto nelle pareti dei vasi osmosi. Questa perdita d’acqua viene trasdotta dai neuroni

flusso di sangue nei reni. L’angiotens. sanguigni e del cuore dell’OVLT in un cambiamento della frequenza di scarica

II agisce sui neuroni dell’organo segnalano la < della dei PdA. I neuroni dell’OVLT:

subfornicale del telencefalo, che a sua pressione del sangue

volta stimola le cellule neurosecretici che accompagna la

magnocellulari dell’ipotalamo a diminuzione del

rilasciare ADH. volume ematico. Eccitano direttamente le Stimolano la sete

la motivazione a

cellule neurosecretici osmotica,

bere acqua in condizioni di

magnocellulari che disidratazione

secernono ADH

Questi segnali si dirigono all’ipotalamo attraverso il

nervo vago e il nucleo del tratto solitario

La riduzione del volume ematico 67

Stimola la divisione Genera una forte

simpatica del SNA, che motivazione a cercare e

aiuta a correggere la a consumare acqua

caduta della pressione

attraverso la costrizione

delle arteriole

LA REGOLAZIONE DELLA TEMPERATURA:

I neuroni più importanti per l’omeostasi della temperatura sono raggruppati nell’ipotalamo

anteriore. Queste cellule traducono piccoli cambiamenti di temperatura del sangue in cambiamenti

della loro frequenza di scarica dei PdA. Successivamente i neuroni dell’area preottica mediale

dell’ipotalamo avviano le risposte umorali e viscerali motorie, mentre i neuroni dell’area

ipotalamica laterale avviano le risposte motorie somatiche (comportamentali).

Una caduta della T è rilevata dai neuroni sensibili al freddo nell’ipotalamo anteriore. Come risposta

viene rilasciato TSH dall’ipofisi anteriore. Il TSH stimola il rilascio da parte della tiroide,

dell’ormone tiroxina, che produce un aumento diffuso del metabolismo cellulare. La risposta

motoria viscerale consiste nella costrizione dei vasi sanguigni e nella pelle d’oca. Una risposta

motoria somatica involontaria è il tremore, l’altra risposta somatica consiste nella ricerca di calore.

Un aumento della T viene rilevato dai neuroni sensibili al caldo nell’ipotalamo anteriore. Come

risposta il metabolismo cellulare viene rallentato, riducendo il rilascio di TSH, il sangue viene

deviato verso la periferia del corpo per dissipare calore, e viene dato l’avvio a comportamenti per

cercare un po’ d’ombra. Una risposta motoria involontaria è la sudorazione.

RISPOSTE IPOTALAMICHE A STIMOLI CHE MOTIVANO IL COMPORTAMENTO

Stimolo ematico Sito di trasduzione Risposta umorale Risposta motoria Risposta motoria

viscerale somatica

ACTH Attività

Segnali di fame Nucleo arcuato TSH parasimpatica Mangiare

leptina

Insulina ACTH Attività

Nucleo arcuato TSH parasimpatica Mangiare

Organo Attività

Segnali di sete subfornicale ADH simpatica Bere

Angiotensina II

Tonicità del

sangue OVLT ADH Bere

Area preottica Attività Affanno

Segnali termici mediale TSH parasimpatica Ricerca di fresco

temperatura Area preottica Attività Brividi

Temperatura mediale TSH simpatica Ricerca di calore

68

CAPITOLO 17 – IL SESSO E IL CERVELLO

SESSO E GENERE

I FATTORI GENETICI DEL SESSO:

La è responsabile della

regione del cromosoma Y per la determinazione del sesso (RYS) Un

produzione di una proteina chiamata fattore per la determinazione dei testicoli (FDT).

individuo con un cromosoma Y e con il gene RYS si sviluppa come un maschio, mentre senza

quest’ultimo si sviluppa come una femmina.

LA RIPRODUZIONE SESSUALE:

Il grande vantaggio della riproduzione sessuata è nella possibilità di mescolare l’informazione

genetica, dando vita a una popolazione altamente diversificata.

LO SVILUPPO E LA DIFFERENZIAZIONE SESSUALE:

Le cellule rudimentali dalle quali si formeranno le gonadi non sono vincolate a una singola via di

sviluppo. Durante le prime 6 settimane di gravidanza, le gonadi si trovano in uno stadio

indifferenziato dal quale potranno svilupparsi le ovaie o i testicoli. Le gonadi hanno due strutture

e il

chiave, il dotto di Wolff.

dotto di Muller

Se il feto ha un cromosoma Y e il gene Se non è presente il cromosoma Y

RYS

Viene prodotto testosterone Non viene prodotto testosterone

Il dotto di Wolff si sviluppa nel sistema Il dotto di Muller si sviluppa nel sistema

riproduttivo interno maschile riproduttivo interno femminile

Lo sviluppo del dotto di Muller viene Il dotto di Wolff degenera

interrotto da un ormone chiamato fattore

mulleriano-inibitore

I genitali esterni sia maschili che femminili si

sviluppano dagli stessi sistemi urogenitali indifferenziati

È possibile nascere con genitali di forma intermedia tra

quella tipica maschile e quella tipica femminile.

Condizione nota come ermafroditismo.

69

IL CONTROLLO ORMONALE DEL SESSO

come il e l’estrogeno, molecole sintetizzate dal

Gli ormoni sessuali sono testosterone

steroidi,

colesterolo, che possiedono 4 anelli di carbonio.

I PRINCIPALI ORMONI MASCHILI E FEMMINILI:

Nell’uomo sono presenti maggiori quantità di o ormoni maschili. Nella donna sono

androgeni,

o ormoni femminili.

presenti maggiori concentrazioni di estrogeni,

è un androgeno, l’estradiolo è un estrogeno.

Il testosterone

L’estradiolo viene sintetizzato a partire dal testosterone, tramite un enzima chiamato aromatasi.

Gli steroidi sono lipidici e possono attraversare facilmente la membrana cellulare e legarsi a

recettori presenti nel citoplasma, consentendone l’accesso diretto al nucleo e all’espressione genica.

Le diverse concentrazioni dei recettori sono responsabili degli effetti locali degli steroidi in diverse

aree del cervello.

I testicoli sono i principali responsabili del rilascio di androgeni. Il testosterone è l’androgeno più

abbondante ed è responsabile della maggior parte degli effetti ormonali mascolinizzanti. Aumenti

tardivi del testosterone sono responsabili dei caratteri sessuali secondari. I livelli maschili di

testosterone variano durante il giorno per vari motivi.

I principali ormoni femminili sono l’estradiolo e il che sono prodotti dalle ovaie. Il

progesterone, I livelli di

progesterone appartiene alla classe degli ormoni steroidei sessuali detti progestinici.

estrogeni sono bassi durante l’infanzia, ma aumentano nella pubertà e sono responsabili della

maturazione del sistema riproduttivo femminile e della crescita del seno. Anche nella donna le

concentrazioni ematiche di ormoni sessuali sono variabili, ma seguono un ciclo regolare di 28

giorni.

IL CONTROLLO DEGLI ORMONI STEROIDEI SESSUALI DA PARTE DELL’IPOFISI E

DELL’IPOTALAMO:

L’ipofisi anteriore produce due ormoni importanti per lo sviluppo sessuale normale sia dell’uomo

e l’ormone

che della donna: l’ormone follicolo-stimolante (FSH).

luteinizzante (LH) LH e FSH sono secreti da cellule specializzate

Questi ormoni sono anche chiamati gonadotropine.

distribuite in tutta l’ipofisi anteriore. La secrezione di ormoni da parte dell’ipofisi anteriore è sotto il

controllo degli ormoni ipofisotropici rilasciati dall’ipotalamo.

dall’ipotalamo causa il rilascio li LH e FSH

L’ormone rilasciante gonadotropine (GnRH)

dall’ipofisi. Nel maschio, l’LH stimola i testicoli a produrre testosterone. Il FSH è implicato nella

maturazione degli spermatozoi all’interno dei testicoli. Entrambi giocano un ruolo chiave nella

fertilità maschile. Influenze psicologiche e sensoriali

Occhio Ipotalamo GnRH

Ipofisi anteriore

LH - FSH Bersagli cellulari in tutto il corpo

Estradiolo o 70

Ovaie o testicoli testosterone

GLI ORMONI SESSUALI, IL CERVELLO E IL COMPORTAMENTO:

Gli steroidi possono influenzare i neuroni in due modi principali:

1) Possono alterare rapidamente (secondi o anche meno) l’eccitabilità della membrana, la

sensibilità ai NT o il rilascio stesso di NT. Ottengono questi effetti, legandosi direttamente a,

o modulando le funzioni di, diversi enzimi, canali e recettori per i NT. Per es. alcuni

metabolici del progesterone si legano al recettore inibitorio GABA e aumentano la corrente

A

del cloro attivata dal GABA. Gli effetti di questi metabolici sono simili a quelli sedativi e

anticonvulsivanti delle benzodiazepine.

2) Possono passare attraverso la membrana cellulare e legarsi a specifici recettori per gli

steroidi situati nel citoplasma e nel nucleo; questi recettori, attivati dagli steroidi, possono

sia promuovere che inibire la trascrizione di specifici geni all’interno del nucleo, un

processo questo che può svolgersi anche per minuti o intere ore. La distribuzione di ciascun

recettore varia considerevolmente all’interno del cervello.

71

CAPITOLO 18 I MECCANISMI CEREBRALI DELLE EMOZIONI

CHE COS’È UN ‘EMOZIONE?

LE TEORIE DELL’EMOZIONE: suggeriva che noi proviamo emozioni a cambiamenti

La in risposta

teoria di James-Lange (1884)

fisiologici del nostro corpo. Non piangiamo perché siamo tristi, ma siamo tristi perché piangiamo.

I nostri sistemi sensoriali inviano informazioni al cervello sulla situazione attuale e, come risultato,

il cervello invia segnali al corpo, inducendo cambiamenti del tono muscolare, del battito cardiaco,

ecc. I sistemi sensoriali, quindi, reagiscono a cambiamenti evocati dal cervello, e questa è la

sensazione che costituisce un’emozione.

Secondo James e Lange, i cambiamenti fisiologici l’emozione, e se essi vengono rimossi,

sono

l’emozione svanirà con essi.

Anche se è vero che l’emozione è intimamente associata ad uno stato fisiologico, questo non

significa che non si possa avvertire un’emozione in assenza di ovvi segnali fisiologici.

Ma per le forti emozioni, tipicamente associate ad un mutamento fisico, esiste una stretta relazione

tra l’emozione e la sua manifestazione fisiologica, e non è affatto sicuro se ne sia causa la prima o la

seconda.

La ipotizzò che l’esperienza emotiva possa verificarsi

teoria di Cannon-Bard (1927)

indipendentemente dall’espressione emotiva. Si può fare esperienza emotiva anche se non è

possibile avvertire i cambiamenti fisiologici. Non esiste una correlazione attendibile tra l’esperienza

di un’emozione e lo stato fisiologico del corpo. La teoria di Cannon era imperniata sull’idea che il

talamo giocasse un ruolo speciale nelle sensazioni emotive. Secondo questa teoria, le afferenze

sensoriali vengono ricevute dalla corteccia cerebrale che, a turno, attiva certi cambiamenti nel

corpo. Questo circuito neurale di stimolo-risposta è privo di emozioni. Le emozioni vengono

prodotte quando i segnali raggiungono il talamo, sia direttamente dai recettori sensoriali, sia

discendendo le afferenze corticali.

Sulla base di quanto detto da James e Lange, ci si sente tristi perché si piange; se si riesce ad evitare

di piangere, anche la tristezza svanirà. Secondo la teoria di Cannon, non si deve piangere per

sentirsi tristi; semplicemente, deve esserci un’appropriata attivazione del talamo in risposta alla

situazione.

IL SISTEMA LIMBICO

IL LOBO LIMBICO DI BROCA:

Sulla superficie mediale del cervello di tutti i mammiferi esiste un gruppo di aree corticali

distintamente diverse dalla corteccia circostante. perché esse formavano un anello

denominò questo insieme di aree corticali

Broca lobo limbico

intorno al tronco encefalico. Il lobo limbico è costituito dalla corteccia intorno al corpo calloso, il

giro cingolato, e dalla corteccia presente sulla superficie mediale del lobo temporale, compreso

l’ippocampo.

Fu messo in relazione con le emozioni in un secondo tempo.

72

IL CIRCUITO DI PAPEZ: Neocorteccia Colore emozionale

Esperienza

emozionale

Corteccia cingolata

Nuclei anteriori del Ippocampo

talamo Fornice

Ipotalamo Espressione

emozionale

Il gruppo di strutture ipoteticamente responsabile della percezione e dell’espressione delle emozioni

viene chiamato anche sistema limbico.

PAURA E ANSIA

LA SINDROME DI KLUVER-BUCY:

Dopo una lobotomia temporale

Cecità psichica Cambiamenti emotivi

Non si riconoscono gli oggetti, Diminuzione della paura. Le scimmie si

nonostante si vedono. Le scimmie avvicinano all’uomo e vogliono essere

usavano la bocca per identificarli toccate. Non hanno paura dei nemici

abituali. C’è un decremento nella

Irresistibile, incoercibile

tendenze orali. vocalizzazione e nell’espressione

istinto di esaminare le cose. facciale normalmente associata a questa

Cambiamenti nel

ipermetamorfosia. emozione. Tanto l’esperienza quanto

comportamento sessuale, interesse per il

sesso aumentato e forzato, masturbazione l’espressione sono ridotte.

con tendenze sia etero che omo. 73

L’AMIGDALA:

è situata nel polo del lobo temporale, proprio sotto la corteccia nell’area mediale. È un

L’amigdala i e il

complesso di nuclei ripartiti in tre gruppi: i nuclei corticomediali nucleo

nuclei basolaterali,

Le afferenze verso l’amigdala giungono dalla neocorteccia di tutti i lobi cerebrali, altre al

centrale.

giro ippocampale e al giro cingolato. Le informazioni provenienti da tutti i sistemi sensoriali

convergono sull’amigdala, in particolare sui nuclei basolaterali. Ciascun sistema sensoriale possiede

diversi gruppi di proiezioni dirette ai nuclei dell’amigdala, e le interconnessioni entro l’amigdala

rendono possibile l’integrazione delle informazioni che arrivano da differenti sistemi sensoriali. Le

due maggiori vie che congiungono l’amigdala con l’ipotalamo sono: la via amigdalofuga ventrale

e la stria terminale.

LE CONSEGUENZE DELLA DISTRUZIONE E DELLA STIMOLAZIONE DELL’AMIGDALA:

Una lesione all’amigdala negli esseri umani è associata ad una ridotta risposta emotiva.

L’amigdalotomia bilaterale negli animali può ridurre profondamente la paura, altre ad avere effetti

sull’aggressività e sulla memoria. Si ritiene che l’assenza di paura sia l’effetto della distruzione dei

nuclei della regione basolaterale dell’amigdala.

A seconda del sito, la stimolazione dell’amigdala può condurre ad uno stato di aumentata vigilanza

o attenzione. Negli uomini la stimolazione dell’amigdala porta ad ansia e paura.

UN CIRCUITO NEURALE PER LA PAURA ACQUISITA:

I neuroni dell’amigdala possono “imparare” a rispondere agli stimoli associati al dolore, e dopo

l’apprendimento, questi stimoli evocheranno una risposta di paura.

Nucleo centrale Risposta

Ipotalamo autonoma

Nuclei basolaterali Sostanza grigia Reazione

periacquedottale comportamentale

Corteccia Esperienza

tono Corteccia uditiva cerebrale emozionale

Amigdala

RABBIA E AGGRESSIVITA’:

= attacchi contro membri di specie diverse con l’intento di ottenere

Aggressione predatoria

cibo. Non è associata ad alti livelli di attività simpatica del SNA.

= è volta più a spaventare che ad uccidere per cibo. E’ associata ad

Aggressione affettiva

alti livelli di attività simpatica del SNA. 74

L’IPOTALAMO E L’AGGRESSIVITA’:

dopo la rimozione degli emisferi cerebrali, gli animali mostravano tutte le

La falsa rabbia: manifestazioni tipiche dell’ira, in situazioni che, normalmente, non avrebbero

dovuta provocarla. Se la distruzione arrivava fino all’ipotalamo posteriore, la falsa

rabbia non si aveva più.

LA STIMOLAZIONE ELETTRICA DELL’IPOTALAMO:

Stimolazione dell’ipotalamo aggressione affettiva (attacco di panico)

mediale

Stimolazione dell’ipotalamo laterale aggressione predatoria (attacco silente)

IL MESENCEFALO E L’AGGRESSIVITA’:

Ipotalamo laterale Ipotalamo mediale

Fascio proencefalico mediale Fascio longitudinale dorsale

Area tegmentale ventrale Sostanza grigia periacquedottale

Stimolazione elettrica Stimolazione elettrica

Aggressione predatoria Aggressione affettiva

Se viene tagliato il fascio proencefalico mediale, la stimolazione dell’ipotalamo non produce

aggressività. Ma permangono comunque comportamenti aggressivi.

L’AMIGDALA E L’AGGRESSIVITA’:

L’amigdala ha effetti multipli sul comportamento aggressivo per mezzo delle connessioni che

intrattiene con l’ipotalamo e con altre strutture. 75

Corteccia cerebrale

Amigdala

Nuclei Nuclei

corticomediali basolaterali

Stria terminalis e via Aggressività

amigdalofuga ventrale affettiva

Aggressività

predatoria Ipotalamo

Ipotalamo Ipotalamo

laterale mediale

Fascio Fascio

proencefalico longitudinale

mediale dorsale

Tegmento Sostanza grigia

ventrale periacquedottale

Lesioni ai nuclei basolaterali riducono l’aggressività predatoria.

I nuclei corticomediali hanno un’influenza di tipo inibitorio sull’aggressività.

Lesioni a carico sia della stria terminalis che dei nuclei corticomediali incrementano l’aggressione

predatoria. Questa porzione dell’amigdala può esercitare un effetto inibitorio sull’ipotalamo,

sopprimendo l’aggressività predatoria.

Per ridurre l’aggressività Operazione psicochirurgica

nell’uomo Asportata o distrutta una parte del

cervello, in questo caso l’amigdala

76

LA SEROTONINA E L’AGGRESSIVITA’:

Maggiore aggressività minore attività serotoninergica

Minore aggressività maggiore attività serotoninergica

I RECETTORI DELLA SEROTONINA NEI TOPI KNOCK-OUT:

Gli antagonisti della serotonina aumentano l’aggressività.

Gli agonisti dei recettori 5HT e 5HT diminuiscono l’ansia e l’aggressività.

1A 1B

Topi a cui manca il recettore 5HT più ansiosi dei topi normali

1A

Topi a cui manca il recettore 5HT più aggressivi in situazioni stressanti

1B

Questo perché sono presenti oltre che nei nuclei del

rafe, anche nell’amigdala, nella sostanza grigia

periacquedottale e nei gangli della base.

RINFORZO E RICOMPENSA

Topi ai quali veniva inserito un elettrodo nel cervello si perché?

autostimolavano elettricamente,

L’AUTOSTIMOLAZIONE ELETTRICA E IL RINFORZO:

Un’interpretazione è che i topi provassero piacere nella stimolazione i siti cerebrali che inducono

una stimolazione di rinforzo sono detti:

Area settale, ipotalamo laterale, fascio proencefalico mediale,

Centri del piacere area tegmentale ventrale, ponte dorsale

Non è detto che sia Produce un potente

una sensazione rinforzo

piacevole Porzioni più mediali dell’ipotalamo, parti laterali

Centri del non-piacere dell’area tegmentale

La stimolazione provoca una

sensazione negativa: paura. Può

eccitare una via che è attiva in una

situazione di rinforzo negativo,

come quando si fugge da un

predatore 77

LA STIMOLAZIONE CEREBRALE NELL’UOMO:

Siti che vengono autostimolati più spesso:

sensazioni di carattere sessuale

Area settale felice ebbrezza

Mesencefalo sensazioni moderatamente positive

Amigdala e nucleo caudato

più spesso sensazione di irritabilità sensazioni legate ai ricordi

Talamo mediale

Associata alla stimolazione c’è spesso qualche promessa di ricompensa, o un premio anticipato, ma

non sempre l’esperienza risulta gradevole.

LA DOPAMINA E IL RINFORZO:

Si ottengono molte autostimolazioni mettendo elettrodi nel tronco proencefalico mediale e nell’area

tegmentale ventrale i corpi cellulari dei neuroni dopaminergici sono localizzati nell’area

tegmentale ventrale (come nella substantia nigra) ed inviano assoni attraverso il tronco

proencefalico mediale a molte aree del cervello. Il tronco proencefalico mediale contiene anche

fibre discendenti che potrebbero portare segnali di ricompensa all’area tegmentale ventrale.

Gli agonisti della DA (anfetamina) aumentano le stimolazioni.

Un farmaco che blocca i recettori DA, diminuisce il n° delle autostimolazioni. La DA può essere

importante in alcune situazioni, ma non può essere ridotta semplicemente al NT cerebrale della

ricompensa. 78

CAPITOLO 21 – LA MALATTIA MENTALE

LA MALATTIA MENTALE E IL CERVELLO

L’APPROCCIO PSICOSOCIALE ALLA MALATTIA MENTALE:

Avanzamento nella laicizzazione della malattia mentale con la psichiatria.

Grande influenza di Freud con la teoria psicoanalitica.

Skinner comportamentismo base neurobiologica psicoterapia

I DISTURBI D’ANSIA

La paura è una risposta adattiva alle situazioni minacciose. Una risposta non appropriata di paura è

ciò che caratterizza il disturbo d’ansia, il più comune disturbo psichiatrico.

IL DISTURBO DI PANICO:

= sentimento improvviso d’intenso terrore che si verifica senza preavviso.

Attacco di panico

Sintomi: palpitazioni, sudorazione, tremore, dispnea, dolore al torace, nausea, vertigini, sensazioni

di prurito, gelo o rossore.

La maggior parte delle persone riferisce una paura insopportabile di morire o impazzire e fugge dal

luogo dove ha avuto inizio l’attacco, spesso andando al PS. Gli attacchi durano in media meno di 30

minuti. Possono verificarsi come risposta a stimoli specifici e possono accompagnarsi a numerosi

disturbi d’ansia, ma possono anche verificarsi senza una causa apparente.

è caratterizzata da ricorrenti attacchi di panico senza

La condizione chiamata disturbo di panico

una causa apparente e da un timore persistente di avere altri attacchi. Il primo episodio di solito

avviene dopo l’adolescenza, ma prima dei 50 anni. Metà degli individui che soffrono di questo

disturbo hanno anche una depressione maggiore, e il 25% diviene alcolizzato o sviluppa problemi

legati all’abuso di qualche sostanza. Più frequente nelle donne.

L’AGORAFOBIA:

Grave ansia legata al rifiuto di luoghi o situazioni dalle quali può essere difficile o imbarazzante

fuggire, o nelle quali è difficile ottenere aiuto nel caso di un attacco di panico. L’ansia porta ad

evitare tali situazioni, irrazionalmente percepite come minacciose. Più frequente nelle donne.

Es: essere soli fuori casa, tra la folla…

IL DISTURBO OSSESSIVO-COMPULSIVO:

Le sono pensieri invadenti e ricorrenti o impulsi che sono percepiti come non appropriati

ossessioni

o grotteschi o proibiti. Questi pensieri sono riconosciuti come estranei, per cui provocano ansia.

Le sono comportamenti ripetitivi o operazioni mentali che sono eseguite per ridurre

compulsioni

l’ansia associata con le ossessioni. Il DOC si manifesta negli adulti giovani.

ansia eccessiva e preoccupazione che persiste per almeno 6 mesi

Disturbi d’ansia generalizzati

ansia clinicamente significativa provocata da esposizione a oggetti o situazioni

Fobia specifica

particolarmente paurosi, che inducono per lo più un comportamento d’evitamento

ansia clinicamente significativa provocata da esposizione a certi tipi di situazioni

Fobia sociale

sociali o di prestazione, che portano spesso a comportamento d’evitamento

rivivere un evento estremamente traumatico accompagnato

Disturbo post-traumatico da stress

da sintomi di aumentata eccitazione e dall’evitamento di stimoli associati con il trauma.

79

LE BASI BIOLOGICHE DEI DISTURBI D’ANSIA:

Una persona sana è in grado di far fronte allo stress tramite l’apprendimento della risposta da stress.

Ciò che contraddistingue il disturbo ansioso è una risposta inadeguata da stress, sia quando lo

stimolo è presente sia quando non è immediatamente minaccioso. Una chiave per comprendere

l’ansia è quella di comprendere come la risposta da stress è regolata dal cervello.

La risposta da stress reazione coordinata a stimoli minacciosi. Ha le seguenti caratteristiche:

Comportamento d’evitamento

Aumento della vigilanza e dell’attivazione mentale

Attivazione della divisione simpatica del SNA

Rilascio di cortisolo da parte delle ghiandole surrenali

L’ipotalamo ha un ruolo centrale nell’orchestrare le risposte umorali, motorie viscerali e motorie

somatiche.

La risposta è mediata dall’asse

umorale ipotalamo-ipofisi-surrenale

Stress

Ipotalamo CRH

Ipofisi anteriore

ACTH

Ghiandola surrenale

Cortisolo

Cambiamenti fisiologici di

risposta

LA REGOLAZIONE DELL’ASSE IPOTALAMO-IPOFISI-SURRENALE DA PARTE

DELL’AMIGDALA E DELL’IPOTALAMO:

I disturbi d’ansia sono stati correlati sia ad un’iperattività dell’amigdala che a una diminuita attività

dell’ippocampo.

Sia l’amigdala che l’ippocampo ricevono informazioni altamente elaborate dalla neocorteccia

negli umani che presentano disturbi d’ansia si è notata un’elevata attivazione della corteccia

prefrontale. 80 Risposta da stress

Attivazione

ipotalamo-ipofisi-

surrenale

Ipotalamo Attivazione

sistema nervoso

simpatico

Informazione sensoriale Sostanza grigia Comportamento

periacquedottale evitante

Nucleo centrale

Nuclei basolaterali Sistemi diffusi Aumento della

Amigdala modulatori vigilanza

L’attivazione non appropriata dell’amigdala è stata associata ad alcuni disturbi ansiosi.

L’asse ipotalamo-ipofisi-surrenale è anche regolato dall’ippocampo.

Amigdala Ippocampo

+ -

Ipotalamo-ipofisi-surrenale

Cortisolo

L’attivazione dell’ippocampo sopprime il rilascio di CRH. Contiene recettori glucocorticoidei che

rispondono al rilascio di cortisolo.

Contribuisce alla regolazione a feed-back quando il livello di cortisolo diventa troppo alto.

Tuttavia, la prolungata esposizione a cortisolo, come nei periodi di stress prolungato, può provocare

il deperimento e la morte delle cellule ippocampale la risposta da stress diventa più pronunciata,

aumenta il rilascio di cortisolo e il danno ippocampale diventa più grande.

IL TRATTAMENTO DEI DISTURBI D’ANSIA:

il terapista aumenta gradualmente l’esposizione del paziente agli stimoli che

Psicoterapia

producono ansia, rinforzando il concetto che gli stimoli non sono pericolosi. A livello

neurobiologico, l’obiettivo della psicoterapia è quello di alterare le connessioni del cervello così che

gli stimoli non evochino più la risposta da stress. 81

Che riducono l’ansia. Agiscono alterando la trasmissione sinaptica chimica

Farmaci ansiolitici

del cervello. Le classi più importanti sono le e gli

benzodiazepine inibitori selettivi per il

riassorbimento della serotonina.

Si legano a siti del recettore GABA , rendendo il GABA più efficace

Benzodiazepine A

nell’aprire il canale e produrre inibizione. Il è la più conosciuta. Permettono una terapia

Valium

molto efficace dell’ansia acuta. Quasi tutti i farmaci che stimolano le azioni del GABA sono

ansiolitici, compreso l’etanolo (disturbi ansiosi e abuso di alcol vanno spesso di pari passo).

L’azione calmante delle benzodiazepine è dovuta alla soppressione dell’attività nei circuiti

neuronali coinvolti nella risposta allo stress. Il numero di siti per il legame delle benzodiazepine è

ridotto nelle regioni della corteccia frontale che mostrano iperattività durante l’ansia

un’alterazione nella regolazione endogena dei recettori GABA è la causa dei disturbi d’ansia.

il è il più conosciuto

Inibitori selettivi per il riassorbimento della serotonina (SSRI) Prozac

(fluoxetina). Sono molto utilizzati nel trattamento dei disturbi dell’umore, ma anche in quelli

d’ansia, compreso il DOC.

Gli SSRI prolungano l’azione di rilascio della serotonina a livello dei recettori inibendone il

riassorbimento. L’azione ansiolitica degli SSRI Gli effetti terapeutici in risposta

non è immediata.

alla regolare dose giornaliera si sviluppano lentamente per un periodo di settimane. L’azione

immediata della serotonina nello spazio extracellulare causata dagli SSRI responsabile

non è

dell’effetto ansiolitico. Piuttosto l’effetto sembra dovuto a un adattamento del sistema nervoso a

livelli elevati e cronici di serotonina. Nel contesto dei disturbi ansiosi, è interessante il fatto che una

risposta adattiva agli SSRI consista in un aumento dei recettori glucorticoidei nell’ippocampo. Gli

SSRI possono ridurre l’ansia innalzando la regolazione a feed-back dei neuroni CRH

nell’ipotalamo. Esistono oggi nuovi farmaci. Uno ha come bersaglio i recettori per CRH. Il CRH è

utilizzato anche come NT in alcuni dei circuiti centrali coinvolti nella risposta da stress. Alcuni

neuroni del nucleo centrale dell’amigdala contengono CRH, e le iniezioni di CRH nel cervello

possono produrre la piene risposta da stress e segni d’ansia. C’è la speranza che nel futuro

l’antagonista dei recettori CRH verrà utilizzato per la terapia dei disturbi ansiosi.

I DISTURBI DELL’UMORE

è il termine medico che indica uno stato emozionale o l’umore; i sono i

Affetto disturbi affettivi

disturbi dell’umore.

LA DEPRESSIONE: è il più comune disturbo dell’umore. I sintomi tipici sono:

La riduzione

depressione maggiore Per diagnosi di

dell’umore e diminuzione dell’interesse o del piacere nelle attività quotidiane.

depressione questi sintomi devono presentarsi ogni giorno per almeno due settimane e non devono

essere provocate, ovviamente, dalla perdita di una persona cara. Si possono presentare altri sintomi:

Perdita o aumento dell’appetito

Insonnia o ipersonnia

Fatica

Sentimento di preoccupazione o di colpa

Diminuzione della capacità di concentrarsi

Pensieri ricorrenti di morte

Episodi di depressione maggiore durano raramente più di due anni, senza terapia tendono a

ripresentarsi.

Il è meno grave della depressione maggiore, ha un andamento cronico e

disturbo distimico

“fluttuante” e spesso sparisce spontaneamente.

Depressione e disturbo distimico sono due volte più frequenti nelle donne rispetto agli uomini.

82

DISTURBI BIPOLARI:

è una patologia ricorrente dell’umore. Consiste in episodi ripetuti di mania e

Il disturbo bipolare

depressione, per questo è anche chiamato disturbo maniaco-depressivo.

Mania è un periodo limitato di umore anormale e persistentemente elevato, espansivo o irritabile.

Durante la fase maniacale gli altri sintomi che si osservano sono:

Eccessiva autostima o grandiosità

Ridotta necessità di sonno

Aumento dell’eloquio o sentimento di dover parlare continuamente

Fuga delle idee o esperienza soggettiva che i pensieri volano

Distraibilità

Aumento dell’attività diretta verso un obiettivo

Ridotta capacità di giudizio; spese in divertimenti o bisbocce; comportamenti offensivi o

disinibiti; promiscuità ed altri comportamenti avventati.

1% della popolazione, episodi maniacali con o senza depressione

Disturbo bipolare di tipo I,

maggiore. o 0,6% della popolazione. È caratterizzato da ipomania,

ciclotimia,

Disturbo bipolare di tipo II

forma più lieve di mania che non è associata con un peggioramento marcato del giudizio e delle

prestazioni. In alcune persone l’ipomania può manifestarsi con un aumento di efficienza, capacità o

creatività. Il disturbo bipolare di tipo II è comunque sempre associato anche a episodi di

depressione che non sono così severi da meritarsi la definizione di “maggiore”.

LE BASI BIOLOGICHE DEI DISTURBI DELL’UMORE:

si è arrivato a capire che la depressione rappresentasse l’esito di un

L’ipotesi delle monoamine:

disturbo funzionale dei sistemi modulatori diffusi attraverso l’introduzione di vari farmaci per

curare altre patologie.

La reserpina, introdotta per controllare la pressione sanguigna, causò depressione nel 20% dei

pazienti. Essa esaurisce le catecolamine e la serotonina a livello centrale interferendo con il loro

immagazzinamento nelle vescicole sinaptiche. Successivamente, fu trovato che un’altra classe di

farmaci introdotti per curare la tubercolosi causava un marcato miglioramento dell’umore. Questi

l’enzima che distrugge le catecolamine e la

farmaci inibiscono la monoaminossidasi (MAO),

serotonina.

Il farmaco imipramina, introdotto come antidepressivo, inibisce il riassorbimento della serotonina e

della noradrenalina che viene rilasciata per provocare la loro azione nello spazio sinaptico.

Sulla base di queste osservazioni venne sviluppata l’ipotesi monoaminica dei disturbi

che formula che l’umore sia strettamente connesso ai livelli dei NT

dell’umore, “monoaminici”

rilasciati nel cervello, cioè noradrenalina e/o serotonina. Sulla base di questa idea la depressione è la

conseguenza di un deficit in uno di questi sistemi modulatori diffusi.

Molti dei farmaci moderni per la terapia della depressione hanno in comune un aumento nella

neurotrasmissione nelle sinapsi serotoninergiche e/o noradrenergiche a livello centrale.

secondo questa ipotesi, c’è chiara evidenza che i disturbi

L’ipotesi della diatesi da stress:

dell’umore sono ereditari e che i geni predispongono a questo tipo di malattie mentali. Il termine

medico per una predisposizione a una certa malattia è È altrettanto noto che un abuso o

diatesi.

l’abbandono nella prima infanzia ed una vita stressante costituiscono fattori di rischio nello

sviluppo di disturbi dell’umore da adulti. Nel tentativo di coordinare questi risultati e

Nemeroff

In accordo con

colleghi hanno proposto una ipotesi diatesica da stress dei disturbi dell’umore.

questa nuova idea, l’asse è il sito principale dove le influenze

ipotalamo-ipofisi-surrenale

genetiche ed ambientali convergono a causare i disturbi dell’umore.

83

IL TRATTAMENTO DEI SISTURBI DELL’UMORE:

nella terapia elettroconvulsiva (ECT) viene fatta passare corrente

Terapia elettroconvulsiva:

elettrica tra due elettrodi posti sullo scalpo. La stimolazione elettrica causa scariche epilettiche nel

cervello, ma viene fatta sotto anestesia e rilassamento muscolare.

Un vantaggio dell’ECT è che da sollievo molto presto. Un grave inconveniente è la perdita di

memoria. Il meccanismo tramite il quale l’ECT riduce la depressione è sconosciuto.

la terapia può essere utile nei casi di depressione lieve o moderata. L’obiettivo

Psicoterapia:

principale è di aiutare i pazienti depressi a superare una visione negativa di se stessi e del loro

futuro. Le basi neurobiologiche della terapia non sono state definite, ma si può inferire che essa si

associ alla capacità di stabilire un controllo cognitivo sugli schemi di attività nei circuiti disturbati.

i farmaci antidepressivi più comuni sono:

Antidepressivi:

come l’imipramina, che blocca il riassorbimento sia della NA che

I composti triciclici,

della 5-HT.

Gli come la che agisce solo sui terminali serotoninergici

SSRI, fluoxetina,

come la

Gli reboxetina

inibitori del riassorbimento selettivo della NA,

Gli come la che riduce il degradamento enzimatico di NA e

inibitori delle MAO, fenelzina,

5-HT.

Tutti questi farmaci innalzano il livello dei NT monoaminici nel cervello, ma le loro azioni

terapeutiche si sviluppano dopo settimane. Un trattamento antidepressivo efficace riduce l’attività

dell’asse ipotalamo-ipofisi-surrenale. Questo effetto è dovuto ad un aumento dell’espressione dei

recettori glucorticoidei nell’ippocampo, che si verifica in risposta a un aumento a lungo termine dei

livelli di serotonina. Il CRH gioca un ruolo cruciale nella risposta da stress dell’asse ipotalamo-

ipofisi-surrenale. Si stanno producendo farmaci che agiscono come antagonisti del recettore CRH e

che potranno essere utilizzati come antidepressivi.

il litio è altamente efficace nel ristabilire l’umore dei pazienti con disturbo bipolare, non solo

Litio:

perché impedisce che le manie si ripresentino ma anche perché previene gli episodi di depressione.

Il litio influenza la risposta dei neuroni in molti modi. In soluzione è un catione monovalente che

passa liberamente attraverso i canali per il Na+. All’interno del neurone, previene il normale

ricambio di PIP , un precursore della molecola di un secondo messaggero che è generato in risposta

2

all’attivazione di alcuni recettori per i NT accoppiati alla proteina G. Il litio interferisce anche con

l’azione dell’adenilato ciclasi, importante per la formazione del secondo messaggero AMP , e la

C

chinasi della sintesi del glicogeno, importante per il metabolismo della cellula. Il motivo per cui il

litio costituisce una terapia così efficace nei disturbi bipolari rimane ancora sconosciuto. Richiede

un uso a lungo termine per dare effetti terapeutici. La risposta sembra ritrovarsi in un cambiamento

adattivo del SNC, ma la natura di questo cambiamento deve essere ancora determinata.

84

Noradrenalina Serotonina

Triciclici

NA 5-HT

- -

Fluoxetina

NA 5-HT

-

Inibitori

MAO

NA 5-HT

-

Attiva recettori Attiva recettori

presinaptici e presinaptici e

postsinaptici postsinaptici

MAO

LA SCHIZOFRENIA:

La schizofrenia è caratterizzata da una perdita di contatto con la realtà e da una distruzione del

pensiero, della percezione, dell’umore e del movimento. Tipicamente il disturbo si presenta durante

l’adolescenza o nella prima età adulta e abitualmente persiste per tutta la vita.

I sintomi della schizofrenia si inseriscono in due categorie:

riflettono la presenza di pensieri e comportamenti anormali

I sintomi positivi,

Illusioni

Allucinazioni

Eloquio disorganizzato

Comportamento fortemente disorganizzato e caotico

riflettono l’assenza di risposte normalmente presenti

I sintomi negativi,

Espressione ridotta delle emozioni

Povertà di linguaggio

Difficoltà ad iniziare un comportamento finalizzato

La schizofrenia può essere suddivisa in alcuni tipi, in base alla presenza di una costellazione di

sintomi prevalenti. è caratterizzata da preoccupazione associata ad illusioni organizzate

La schizofrenia paranoide

intorno a un tema: per esempio, la credenza che nemici molto potenti stiano per attaccarci. Queste

illusioni sono spesso associate ad allucinazioni uditive collegate allo stesso tema. Di tutti i pazienti

schizofrenici, quelli paranoidi sono quelli che si possono riabilitare più facilmente.

85

La è caratterizzata da mancanza di espressione emotiva (affettività

schizofrenia disorganizzata

associata a un comportamento disorganizzato e ad un eloquio incoerente. L’eloquio può

piatta),

essere accompagnato da sciocchezze e risa che non hanno niente a che fare con quello che viene

detto. Questa forma schizofrenica è soggetta a un progressivo peggioramento e non presenta alcuna

possibilità di recupero. è caratterizzata da particolari movimenti volontari come l’immobilità e

La schizofrenia catatonica,

lo stupore (catatonia), da una postura bizzarra, da smorfie, e spesso anche da una ripetizione di frasi

e parole senza senso, a pappagallo.

LE BASI BIOLOGICHE DELLA SCHIZOFRENIA:

La schizofrenia sembra ereditaria. La probabilità di avere questa malattia varia

I geni e l’ambiente.

in relazione al numero di geni condivisi con un membro della famiglia che presenta questa malattia.

Nel caso di gemelli identici, se uno è malato, l’altro ha il 50% di possibilità di ammalarsi. Sembra

che uno o molti geni danneggiati siano la causa della malattia. Ma nel caso dei gemelli, perché pur

avendo gli stessi geni il 50% è risparmiato se uno è malato? La risposta deve ricercarsi

nell’ambiente. Geni difettosi sembrano rendere alcune persone suscettibili a fattori ambientali che

causano la schizofrenia. Infezioni virali durante lo sviluppo fetale e postatale sono state considerate

cause possibili, come anche la malnutrizione. La schizofrenia è associata a cambiamenti fisici nel

cervello. A volte si ha un ingrandimento dei ventricoli laterali. Il cambiamento fisico più importante

in questi cervelli si verifica nella struttura fine e nelle funzioni delle connessioni corticali.

Prima ragione: l’overdose da anfetamine (che stimolano il rilascio di

L’ipotesi dopaminergica.

DA) porta a episodi psicotici con sintomi positivi che sono praticamente identici a quelli della

schizofrenia. La psicosi è dunque in qualche modo connessa con l’eccesso di catecolamine nel

cervello. Seconda ragione: effetti che hanno sul SNC i farmaci che riducono i sintomi positivi del

disturbo. La cloripromazina, inizialmente usata come antistaminico, era in grado di prevenire i

sintomi positivi della schizofrenia. Più tardi si scoprì che la cloripromazina e altre droghe

antipsicotiche, chiamati insieme sono potenti bloccanti dei recettori della

farmaci neurolettici,

dopamina, specialmente il recettore D . Questi stessi farmaci sono efficaci nella terapia delle psicosi

2

da anfetamine e da cocaina. In accordo con l’ipotesi gli episodi

dopaminergica della schizofrenia,

psicotici nella schizofrenia sono scatenati specificamente dall’attivazione dei recettori per la DA.

Ma sembra che nel disturbo ci sia qualcosa di più che un sistema dopaminergico iperattivo. Le

droghe antipsicotiche recenti come la clozapina, hanno un effetto limbico sui recettori D . Questi

2

a indicare che agiscono in modo nuovo. Il meccanismo

farmaci sono chiamati neurolettici atipici

tramite il quale questi composti agiscono non è stato ancora definito in modo chiaro, ma si sospetta

un’interazione con la serotonina.

La spiegazione dopaminergica non può essere la sola. Effetti

L’ipotesi del glutammato.

comportamentali della Esso fu introdotto come anestetico, ma fu un fallimento

feniciclidina (PCP).

perché causava effetti collaterali negativi, incluse allucinazioni e paranoia che duravano per giorni.

L’intossicazione da PCP è accompagnata da molti altri sintomi sia positivi che negativi della

schizofrenia. Il PCP non ha influenza sulla trasmissione dopaminergica, ma influenza le sinapsi che

come NT.

usano glutammato

Il GLU è il più importante e veloce NT eccitatorio del cervello e i recettori NMDA sono un

sottotipo di recettori per il GLU. Il PCP agisce come inibitore dei recettori NMDA. Così, in accordo

con l’ipotesi il disturbo riflette una diminuita attivazione dei

del glutammato della schizofrenia,

recettori NMDA nel cervello. 86

IL TRATTAMENTO DELLA SCHIZOFRENIA:

La terapia della schizofrenia consiste in una terapia farmacologia combinata con sostegno

convenzionali, come la e l’aloperidolo, agiscono come

psicosociale. I cloripromazina

neurolettici

recettori D e riducono i sintomi positivi di molti pazienti schizofrenici. Sfortunatamente questi

2

farmaci hanno anche molti effetti collaterali che hanno a che fare con la loro azione sull’input

dopaminergico allo striato che viene dalla substantia nigra. I sintomi del bloccaggio dei recettori

della DA nello striato assomigliano a quelli del morbo di Parkinson, tremore, rigidità, difficoltà ad

iniziare i movimenti. La terapia cronica con neurolettici convenzionali può anche far emergere una

caratterizzata da movimenti involontari delle labbra e della mascella. Molti di

discinesia tardiva,

questi effetti collaterali possono essere evitati utilizzando neurolettici atipici, come la e il

clozapina

perché non agiscono direttamente sui recettori della DA nello striato.

risperidone,

Questi farmaci sono anche più efficaci contro i sintomi negativi della schizofrenia. Si spera che

aumentando la risposta dei recettori NMDA, forse in combinazione con una diminuzione

dell’attivazione dei recettori D , porti ad alleviare ulteriormente i sintomi della schizofrenia.

2 87

CAPITOLO 20 – IL LINGUAGGIO E L’ATTENZIONE

IL LINGUAGGIO E IL CERVELLO

LA SCOPERTA DELLE AREE CEREBRALI SPECIALIZZATE PER IL LINGUAGGIO:

L’afasia è la perdita, parziale o completa, delle capacità linguistiche conseguentemente ad un danno

cerebrale, spesso senza la perdita delle facoltà cognitive o della capacità di muovere i muscoli

dell’eloquio. Si ipotizzò che il linguaggio fosse controllato specificamente dai lobi frontali.

Broca con i suoi studi dimostrò che danni al lobo frontale

L’area di Broca e l’area di Wernicke:

dell’emisfero sinistro avevano effetto sul linguaggio. Arrivò alla conclusione che il linguaggio è

controllato solo da un emisfero che è quasi sempre il sinistro. Per dimostrare questa teoria è stata

utilizzata una tecnica recente, detta che consiste nell’anestetizzare un solo

tecnica di Wada,

emisfero cerebrale. In molti casi, anestetizzare l’emisfero sinistro, ma non quello destro, conduce a

disturbi del linguaggio. La regione del lobo frontale sinistro dominante che Broca ritenne

fondamentale per l’articolazione del linguaggio prese il nome di Area di Broca.

Wernicke affermò che lesioni dell’emisfero sinistro, localizzate in una regione diversa dall’area di

Broca, producevano disturbi nel linguaggio parlato. Questa area, situata sulla superficie superiore

del lobo temporale, tra la corteccia uditiva e il giro angolare, è chiamata Area di Wernicke.

I TIPI DI AFASIE E LE LORO CAUSE:

La sindrome, conosciuta come afasia di Broca, viene anche chiamata afasia

L’afasia di Broca.

motoria o non fluente, perché la persona presenta difficoltà nel parlare, anche se capisce e legge

correttamente. I pazienti hanno difficoltà nel parlare, fanno spesso pause, come per cercare la parola

giusta. L’incapacità di trovare le parole è detta La caratteristica dell’afasia di Broca è uno

anomia. (sostantivi, verbi e aggettivi che

stile telegrafico, nel quale si usano soprattutto parole di contenuto (articoli, pronomi e

hanno un contenuto specifico per la frase). Molte parole funzionali

congiunzioni) sono ignorate. I verbi spesso non vengono coniugati. L’incapacità di costruire frasi

grammaticalmente corrette è denominata Talvolta usano parole o suoni scorretti.

agrammatismo.

Questi errori sono detti parafasici. La comprensione è generalmente abbastanza buona. Si ritiene

che l’afasia di Broca sia un disturbo del linguaggio riguardante l’aspetto motorio degli organi

fonatori. Il sito del danno cerebrale è la corteccia associativa motrice del lobo frontale.

È una lesione del lobo superiore temporale. Nell’afasia di Wernicke il

L’afasia di Wernicke.

linguaggio parlato è scorrevole, ma la comprensione è compromessa. Riescono a produrre un

discorso, ma commettono molti errori parafasici in più. L’area di Wernicke potrebbe avere un ruolo

fondamentale nel mettere in correlazione i suoni in arrivo con il loro significato. Si tratta di un’area

specializzata nell’immagazzinare i ricordi dei suoni che compongono le parole.

Si tratta di un modello per l’elaborazione del

L’afasia e il modello di Wernicke-Geschwind. il

linguaggio nel cervello. I punti chiave del sistema sono l’area di Wernicke,

l’area di Broca,

un fascio di assoni che collega le due aree corticali, e il Del

giro angolare.

fascicolo arcuato,

modello fanno parte anche aree sensoriali e motorie, specializzate nel ricevere e produrre

linguaggio. I suoni in arrivo raggiungono l’orecchio, il sistema uditivo li

Ripetizione del linguaggio parlato.

elabora, e i segnali neurali raggiungono la corteccia uditiva. i suoni non vengono intesi come

parole di senso compiuto, finché non vengono elaborati nell’area di Wernicke. per ottenere la

ripetizione verbale, una volta codificate, le parole passano all’area di Broca attraverso il fascicolo

arcuato. Qui le parole vengono trasformate in un codice dei movimenti muscolari richiesti dal

linguaggio. ciò che esce dall’area di Broca viene inviato alle aree corticali adiacenti, che

permettono i movimenti dei muscoli dell’eloquio. In parte questo modello è stato superato.

88

Parole scritte Parole dette

Prima elaborazione uditiva: corteccia

Prima elaborazione visiva: corteccia striata uditiva primaria

Riconoscimento visivo delle parole: Riconoscimento uditivo delle parole:

corteccia extrastriata corteccia temporoparietale (giro angolare),

corteccia temporale anteriore superiore

Associazione semantica: corteccia

frontale inferiore

Codifica premotoria: area motoria

supplementare. Altre aree vicino alla

scissura silviana

Controllo motorio della parola:

corteccia motrice primaria

Produzione della parola

Deriva da lesioni della corteccia parietale, oltre che al fascicolo arcuato,

L’afasia di conduzione.

ma le aree di Broca e Wernicke vengono risparmiate. La comprensione è buona e il linguaggio

parlato è scorrevole. Si ha difficoltà nel ripetere le parole. Errori parafasici. Meglio con sostantivi e

brevi espressioni comuni. Male con parole funzionali, polisillabe o senza significato.

GLI STUDI SUI PAZIENTI CON CERVELLO DIVISO:

Si tagliano a metà gli assoni che formano il corpo calloso.

Numeri, parole e figure, presentati solo nel campo visivo destro, sono descritti senza difficoltà

perché l’emisfero sinistro è dominante per il linguaggio. Gli oggetti che possono essere manipolati

solo dalla mano destra (invisibili ad entrambi gli occhi) possono essere descritti dal soggetto. Tali

descrizioni verbali di stimoli sensoriali sono impossibili per l’emisfero destro. Essi sono incapaci di

descrivere qualsiasi cosa che si trovi alla sinistra del loro punto visivo di fissazione: la parte sinistra

del viso di una persona, la parte sinistra della di una stanza, ecc… Ciò non sembra disturbare il

paziente. L’emisfero destro riesce a leggere e capire numeri, lettere e parole brevi, finché non gli si

chiede una risposta verbale. L’emisfero destro può in alcuni saper scrivere senza riuscire a parlare. I

due emisferi possono funzionare come cervelli indipendenti con diverse capacità di linguaggio. Nel

cervello normale il corpo calloso permette l’interazione sinergica tra gli emisferi per il linguaggio

ed altre funzioni. 89

L’ASIMMETRIA ANATOMICA E IL LINGUAGGIO: situato sulla superficie superiore

Le maggiori differenze sono state riscontrate nel piano temporale,

del lobo temporale. Nel 65% dei casi il piano temporale sinistro è più esteso di quello destro.

L’asimmetria umana funzionale più evidente è la prevalenza dei destrimani sui mancini.

GLI STUDI SUL LINGUAGGIO ATTRAVERSO LA STIMOLAZIONE CEREBRALE E LE

IMMAGINI PET: La stimolazione della corteccia motrice

Gli effetti della stimolazione cerebrale sul linguaggio.

nell’area che controlla la bocca e le labbra (in entrambi gli emisferi) causa immediatamente

l’arresto del discorso. Si trovarono tre aree in cui la stimolazione elettrica interferiva con il

linguaggio, ma solo nell’emisfero dominante. se stimolata mentre il soggetto

Area di Broca

parla, il discorso viene arrestato (stimolazione forte), oppure si hanno esitazioni (stimolazione più

debole), una leggera forma di anomia. Gli altri due siti sono uno sul lobo parietale posteriore vicino

alla scissura silviana, ed uno sul lobo temporale. In prossimità del fascicolo arcuato e dell’area di

Wernicke. Altri esperimenti hanno dimostrato che sono molte le aree che hanno interferenze con

vari tipi di linguaggio. La stimolazione può avere effetti molto specifici.

L’ATTENZIONE

Attenzione selettiva = atto di elaborare differenzialmente fonti simultanee di informazioni.

LE CONSEGUENZE COMPORTAMENTALI DELL’ATTENZIONE:

cioè rende le cose più facilmente rilevabili.

L’attenzione migliora la detezione, L’attenzione fa

aumentare la velocità di reazione negli studi percettivi.

una persona sembra ignorare gli oggetti, le persone, ed a volte il suo

Nella sindrome di Neglect,

corpo, che si trovano a lato del centro di fissazione. Normalmente si verifica in seguito a lesioni a

carico della corteccia cerebrale destra. corteccia parietale posteriore, corteccia prefrontale, giro

la corteccia parietale posteriore è coinvolta nel prestare

cingolato (emisfero destro). HP la sindrome di

attenzione agli oggetti in diverse posizioni nello spazio extrapersonale. Allora

Neglect potrebbe rappresentare un deficit della capacità di spostare l’attenzione.

GLI EFFETTI FISIOLOGICI DELL’ATTENZIONE:

L’attività cerebrale cambia quando l’attenzione è rivolta verso uno stimolo. Le particolari aree

influenzate dipendono dalla natura del compito comportamentale eseguito.

Quando l’attenzione si sposta

L’incremento delle risposte neuronali nella corteccia parietale.

verso la localizzazione all’interno del campo ricettivo, c’è un incremento dell’attività dei neuroni

della corteccia parietale. L’attenzione cambia localizzazione prima di un movimento oculare. Si

pensa che quest’area sia deputata ai movimenti oculari. La detezione è incrementata sulle

localizzazioni attese in confronto alle localizzazioni non attese.

COME VIENE DIRETTA L’ATTENZIONE?:

Pare che ci sia un’interazione tra molte aree, e non un controllo centrale dell’attenzione. Le aree che

sembrano maggiormente coinvolte sono il del talamo, il e

nucleo del pulvinar collicolo superiore

la corteccia parietale superiore. 90

CAPITOLO 19 – I RITMI DEL CERVELLO

L’ELETTROENCEFALOGRAMMA

L’elettroencefalogramma (EEG) è una misura che permette di avere un’idea dell’attività

generalizzata della corteccia cerebrale.

LA REGISTRAZIONE DELLE ONDE CEREBRALI:

Un EEG misura la corrente che scorre nella corteccia cerebrale durante l’eccitazione sinaptica dei

dendriti di molti neuroni piramidali, che giacciono sotto al cranio e costituiscono l’80% della massa

cerebrale. Sono necessari migliaia di neuroni attivati contemporaneamente per generare un segnale

EEG abbastanza grande da poter essere rilevato. Questo ha un’interessante conseguenza: l’ampiezza

del segnale EEG dipende in grande misura da quanto sia l’attività dei neuroni

sincronizzata

implicati.

I RITMI EEG:

I ritmi EEG variano e sono correlati con particolari stati di comportamento. Sono categorizzati sulla

base delle frequenze entro cui variano.

I sono i più veloci, comprendono tutte le frequenze > di 14 Hz e sono indicativi di una

ritmi Beta,

corteccia attivata. I sono di circa 8-13 Hz e sono associati con stati di veglia rilassata. I

ritmi Alfa

sono di 4-7 Hz e si registrano durante alcuni stati di sonno. I sono lenti,

ritmi Delta,

ritmi Teta

< di 4 Hz, spesso di grande ampiezza, e sono un elemento caratteristico del sonno profondo. In

e sono associati con stati di vigilanza e di

generale, i ritmi ad bassa ampiezza,

alta frequenza e sono

veglia, o con gli stati del sonno in cui si sogna. I ritmi a grande ampiezza,

bassa frequenza

associati con gli stadi del sonno in cui non si sogna o con lo stato patologico di coma.

Attività dei neuroni corticali alta

Bassa sincronizzazione

Corteccia attivata Ampiezza EEG bassa

Onde beta dominanti

Attività dei neuroni corticali bassa

Alta sincronizzazione

Sonno profondo Ampiezza EEG alta

Onde delta dominanti

91

I MECCANISMI E I SIGNIFICATI DEI RITMI CEREBRALI:

Ci sono due modi in cui l’attività di un grande numero

La generazione dei ritmi sincronizzati

di neuroni può produrre oscillazioni sincronizzate:

1) Essi possono tutti seguire le indicazioni di un orologio centrale, o stimolatore

2) Possono dividere o distribuire tra loro stessi la funzione temporale, eccitandosi o inibendosi

reciprocamente

Nel cervello dei mammiferi, l’attività ritmica e sincrona è coordinata da un insieme di

sincronizzatori e di metodi collettivi.

Il talamo può agire come un potente sincronizzatore. I neuroni talamici possono generare scariche

di PdA molto ritmiche. Le cellule talamiche hanno un particolare insieme di canali ionici voltaggio-

dipendenti che permettono a ciascuna cellula di generare una configurazione di scarica molto

ritmica ed automantenuta anche in assenza di input esterni alla cellula. L’attività ritmica di ciascun

neurone talamico sincronizzatore può sincronizzarsi con molte altre cellule talamiche attraverso un

tipo di interazione collettiva simile a quella del battito delle mani.

Le connessioni sinaptiche tra i neuroni talamici eccitatori ed inibitori costringono ogni singolo

neurone a conformarsi al ritmo del gruppo. Questi ritmi coordinati vengono quindi trasmessi alla

corteccia attraverso gli assoni talamo-corticali, che eccitano i neuroni corticali. In questo modo, un

gruppo relativamente piccolo di cellule talamiche centralizzate (che agiscono come un direttore

d’orchestra), possono costringere un gruppo molto più grande di cellule corticali (che agiscono

come un orchestra) a seguire il ritmo talamico. Alcuni ritmi della corteccia cerebrale non dipendono

dal sincronizzatore talamico, ma si affidano alle interazioni collettive e cooperative degli stessi

neuroni corticali. In questo caso, le interconnessioni eccitatorie ed inibitorie di neuroni, risultano in

una configurazione coordinata e sincronizzata di attività che può rimanere localizzata o può

estendersi per comprendere regioni più ampie di corteccia.

Per il momento le funzioni dei ritmi della corteccia cerebrale

Le funzioni dei ritmi cerebrali

sono in larga misura un mistero.

Una coinvolge l’intera corteccia cerebrale di entrambi

Le crisi epilettiche crisi generalizzata

coinvolge solo un’area circoscritta di corteccia. In entrambi i casi, i

gli emisferi. Una crisi parziale

neuroni delle aree colpite, scaricano con una sincronia che mai accade nel comportamento normale.

Le crisi epilettiche, sono solitamente accompagnate da scariche di EEG molto ampie. Se una

persona è colpita da crisi ripetute, tale condizione è chiamata L’epilessia è il sintomo di

epilessia.

una malattia. Molte delle forme di epilessia identificate mostrano una componente genetica.

Alcuni attacchi riflettono uno sconvolgimento del delicato equilibrio di eccitazione ed inibizione

sinaptica del cervello. Altri attacchi possono essere dovuti ad interconnessioni troppo forti o dense.

I farmaci che bloccano i recettori GABA sono potenti (producono convulsioni). Anche

convulsivi

un’interruzione dell’assunzione cronica di farmaci depressivi, quali l’alcool o i barbiturici, può

innescare un attacco. I farmaci che sono utili nella soppressione degli attacchi, detti anticonvulsivi,

agiscono in vari modi. Alcuni di essi prolungano le azioni inibitorie del GABA (barbiturici e

benzodiazepine), mentre altri riducono la tendenza di certi neuroni a scaricare PdA ad alta

frequenza (fenitoina, carbomazepina).

Se gli attacchi hanno origine da un’area sensoriale, possono innescare una sensazione anormale, o

quale un odore strano o luci intermittenti. Le più strane sono quelle crisi parziali che attivano

aura,

aure già ben formate, che si manifestano come o Queste coinvolgono la

dejà vu allucinazioni.

corteccia dei lobi temporali, inclusi ippocampo e amigdala, e danneggiano la memoria, il pensiero e

la coscienza. Crisi parziali possono estendersi in modo incontrollato e diventare crisi generalizzate.

Durante le crisi generalizzate, partecipano tutti i neuroni corticali, così che il comportamento viene

disintegrato per alcuni minuti. Si ha perdita di coscienza, mentre tutti i gruppi muscolari possono

essere guidati da attività tonica o da modelli clonici, o da entrambi in sequenza.

92

IL SONNO VEGLIA SONNO non-REM SONNO REM

A basso voltaggio, Ad alto voltaggio, lento A basso voltaggio, veloce

EEG veloce

Vivida, generata Debole o assente Vivida, generata

SENSAZIONE esternamente internamente

Logico, progressivo Logico, ripetitivo Vivido, illogico, bizzarro

PENSIERO Continuo, volontario Occasionale, involontario Paralisi muscolare;

MOVIMENTO movimento ordinato dal

cervello ma non eseguito

Spesso Raramente Spesso

MOVIMENTI

RAPIDI

DEGLI OCCHI

Il sonno è uno stato prontamente reversibile di ridotta reattività a, e ridotta interazione con,

l’ambiente.

IL CICLO DEL SONNO:

Il sonno non-REM è generalmente suddiviso in quattro stadi distinti. Durante una normale notte,

passiamo attraverso gli stadi non-REM, quindi nel REM, ancora non-REM, con la ripetizione del

più veloci di quelli

ciclo ogni 90 minuti. circadiani.

Ritmi ultradiani,

sonno di transizione, i ritmi alfa diminuiscono, gli occhi producono

Stadio 1 non-REM

movimenti lenti e rotatori. Rapido. Stadio con il sonno più leggero.

più profondo. Dura 5-15 minuti. Oscillazioni occasionali di 8-14 Hz,

Stadio 2 non-REM fusi

generati dal sincronizzatore talamico. Onde appuntite di grande ampiezza,

del sonno, complessi K.

I movimenti oculari cessano completamente.

ritmi delta lenti e di grande ampiezza. Assenti movimenti oculari e del

Stadio 3 non-REM

corpo. sonno più profondo. Ampi ritmi EEG di 2 Hz o meno. Nel 1° ciclo di sonno,

Stadio 4 non-REM

può durare 20-40 minuti.

il sonno diventa più leggero e ascende allo stadio 2 per 10-15 minuti, poi entra in un breve

periodo REM con ritmi beta veloci e rapidi movimenti oculari.

durante la notte c’è una diminuzione di sonno non-REM (stadi 3 e 4) e un aumento di sonno

REM.

ultimo terzo della notte, i cicli REM più lunghi possono durare 30-50 minuti. Periodo refrattario

obbligatorio di circa 30 minuti tra una fase REM e l’altra.

I MECCANISMI NEURALI DEL SONNO:

1) I neuroni più importanti per il controllo di sonno e veglia fanno parte dei sistemi di NT

modulatori diffusi.

2) I neuroni modulatori del tronco encefalico noradrenergico e serotoninergici scaricano

durante la veglia ed incrementano lo stato di veglia. Alcuni neuroni acetilcolinergici

incrementano gli eventi critici REM, mentre altri sono attivi durante la veglia.

93

3) I sistemi modulatori controllano i comportamenti ritmici del talamo, che a loro volta

controllano i ritmi EEG della corteccia cerebrale; i ritmi lenti del talamo connessi al sonno

sembrano bloccare il flusso di informazioni sensoriali verso la corteccia.

4) Il sonno coinvolge anche attività dei sistemi modulatori discendenti, ad es. l’inibizione attiva

di motoneuroni durante i sogni.

LA VEGLIA E IL SISTEMA RETICOLARE ASCENDENTE ATTIVATORE:

SISTEMA RETICOLARE ASCENDENTE ATTIVATORE

Neuroni che aumentano le loro frequenze di scarica prima del risveglio e durante varie forme

di attivazione

• Cellule noradrenergiche del locus coeruleus

• Cellule serotoninergiche dei nuclei del rafe

• Cellule acetilcolinergiche del tronco encefalico e del proencefalo basale

• Neuroni mesencefalici che utilizzano istamina come trasmettitore

Contraggono sinapsi direttamente con le cellule del talamo, della corteccia cerebrale e di altre

aree del cervello

Effetti generali: depolarizzazione del neurone, aumento della loro eccitabilità e aumento nella

soppressione di forme ritmiche di scarica

Neuroni di ritrasmissione del talamo

L’ADDORMENTAMENTO E LO STATO non-REM:

Diminuzione della frequenza di scarica della maggior parte dei neuroni modulatori del tronco

encefalico (quelli che utilizzano NA, 5-HT ed ACh) sonno non-REM.

I primi stadi del sonno non-REM includono i fusi del sonno che sono generati dall’inerente ritmicità

dei neuroni talamici.

Con il procedere del sonno non-REM i fusi scompaiono e sono sostituiti dai lenti ritmi delta

(< 4Hz). Anche i ritmi delta sono prodotti dalle cellule talamiche, e compaiono quando i loro Vm

diventano più negativi di quanto non siano già durante i fusi. La sincronizzazione dell’attività

durante i fusi o i ritmi delta è dovuta alle interconnessioni neurali presenti nel talamo, e tra il talamo

e la corteccia. A causa delle forti connessioni eccitatorie a doppio senso tra il talamo e la corteccia,

l’attività ritmica del primo è spesso fortemente e ampiamente trasferita all’altra.

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Corso di laurea: Corso di laurea in scienze e tecniche psicologiche
SSD:
Università: Carlo Bo - Uniurb
A.A.: 2011-2012

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher maozinha di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Neurofisiologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Carlo Bo - Uniurb o del prof Giuli Cinzia.

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