Neuroscienze

martedì 2 marzo 2021

NEUROSCIENZE

Fino a circa 7000 anni fa, si riteneva che il cuore fosse la sede di

proprietà come l’intelletto, la memoria e l’anima. Il cervello veniva

invece considerato come la sede dei disturbi comportamentali. I

disturbi comportamentali e il mal di testa venivano trattati con la

chirurgia, attraverso la trapanazione.

Ippocrate riconobbe il cervello come organo deputato alla percezione e

alle emozioni, ma anche all’intelligenza. Questa osservazione, però, non

fu accettata da tutti. Aristotele infatti aderì alla credenza che fosse il

cuore il centro dell’intelletto. Dall’intuizione di Ippocrate passarono

diversi secoli.

Galeno, medico militare, fu testimone delle conseguenze di lesioni

spinali e cerebrali. Iniziò a dissezionare gli animali, in particolare la

pecora, analizzando l’encefalo. Erano evidenti due porzioni di

dimensioni maggiori: il anteriormente e il

cervello cervelletto

posteriormente. Galeno cercò di dedurre la funzione di encefalo e

cervelletto dalla loro struttura. Studiò prima la consistenza delle due

parti, notando che il cervelletto ha una consistenza più solida mentre

l’encefalo è più tenero. In seguito, per studiarlo meglio, dissezionò il

cervello con una sezione orizzontale scoprendo che il cervello fosse

cavo e la presenza dei Questi ventricoli sono ripieni di liquido,

ventricoli.

il che conducono verso i muscoli quando sono in uso. Galeno

liquor,

suggerì quindi che l’encefalo si occupasse della sensazione e della

percezione, mentre il cervelletto è il centro di controllo del movimento.

Inoltre, l’encefalo è il magazzino della memoria.

Secoli dopo, a partire dalle osservazioni di Galeno, furono riprodotti

Andrea Vesalio Cartesio.

degli schizzi del cervello umano da e Il

concetto della teoria ventricolare venne ra orzato agli inizi del XVII

secolo, quando degli inventori francesi iniziarono a sviluppare congegni

meccanici controllati idraulicamente. Questi congegni avvalorarono la

nozione che il cervello fosse simile a una macchina nelle sue funzioni:

sembrava possibile che i uidi spinti fuori dai ventricoli attraverso i nervi

fossero letteralmente pompati inducendo il movimento degli arti.

Secondo Cartesio, le capacità mentali unicamente umane esistevano

all’esterno del cervello, nella Era convinto che la mente fosse

mente.

un’entità spirituale che riceveva sensazioni e comandava i movimenti

mediante la comunicazione con il cervello attraverso l’epi o

si ghiandola

pineale.

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Tra il XVII e il XVIII secolo altri scienziati iniziarono a esaminare la

sostanza cerebrale più da vicino. Osservarono, per esempio, che il

tessuto cerebrale era diviso in due parti: la e la

sostanza grigia sostanza

Riconobbero che il sistema nervoso era formato da una

bianca.

porzione centrale o (cervello e midollo spinale)

sistema nervoso centrale

e una porzione periferica o (rete di nervi). Un

sistema nervoso periferico

altro progresso importante fu la distribuzione sulla super cie del

cervello di protuberanze, dette e avvallamenti, detti o

giri, solchi fessure.

Questa distribuzione introduceva la ripartizione del cervello in lobi.

Nei secoli successivi, la concezione che i nervi comunicassero con il

corpo mediante il movimento di uidi fu soppiantata da un nuovo

concetto, ossia che i nervi fossero li che conducevano segnali elettrici

al e dal cervello. 31 paia di nervi si dipartono dal midollo spinale per

raggiungere la cute e i muscoli. La recisione di un singolo nervo spinale

comporta la perdita di sensibilità e della capacita di movimento nella

regione del corpo coinvolta. All’interno di ogni nervo del corpo esistono

numerosi lamenti sottili, o Le bre sensitive in entrata e le

bre nervose.

bre motorie in uscita si dividono in due radici spinali nel punto di

Bell e Magendie

connessione con il midollo spinale. scoprirono che le

radici ventrali contengono solamente bre motorie e la recisione di

queste radici causava una paralisi muscolare, mentre le radici dorsali

contengono soltanto bre sensitive.

frenologia

La prende spunto dalle osservazioni di Bell e Magendie, in

cui radici dorsali e ventrali portano informazioni diverse. Allo stesso

modo, secondo questa scienza, regioni di erenti del cranio potrebbero

avere funzioni comportamentali diverse. Questa teoria fu però

Paul Broca

abbandonata presto, poiché ci furono persone come che

riuscirono ad esaminare il cervello, specialmente post-mortem. Egli

scoprì l’area deputata alla produzione del linguaggio attraverso l’analisi

post-mortem di un paziente con una lesione nel lobo frontale sinistro.

Basandosi su questo caso e su altri casi simili, Broca concluse che

questa regione del cervello umano fosse responsabile della produzione

del linguaggio parlato. L’area fu successivamente chiamata area di

Ad oggi l’imaging funzionale fornisce informazioni utili senza

Broca.

dover sperimentare su persone o animali.

Darwin

La teoria evoluzionistica di speci ca che le diverse specie

animali si sono evolute perfezionando le caratteristiche le

avvantaggiano. Ad esempio, nel macaco è più evoluta la corteccia

visiva, ossia la zona occipitale, mentre nel ratto è più evoluta la zona a

cui proiettano le informazioni dalle vibrisse.

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Solamente dopo la scoperta del microscopio e dopo diversi

miglioramenti apportati ad esso, gli scienziati ebbero l’opportunità di

esaminare i tessuti ad alto ingrandimento. Fu scoperto così il contenuto

del cervello. Il cervello è composto da cellule nervose, i neuroni. Oggi

sappiamo che i neuroni sono entità distinte che comunicano mediante

segnali chimici. È stato possibile arrivare a queste scoperte solamente

grazie alla sperimentazione animale.

Galileo Newton,

Il metodo scienti co, a ermato da e consiste in 4 fasi:

- le osservazioni vengono compiute tipicamente durante

Osservazione:

esperimenti progettati per testare una particolare ipotesi. Altri tipi di

osservazioni provengono da un esame attento del mondo circostante,

dall’introspezione o da casi clinici.

- Replicare significa ripetere l’esperimento su soggetti

Replicazione:

differenti, o fare osservazioni simili su pazienti differenti, per un

numero di volte sufficiente a escludere che l’osservazione sia stata fatta

per caso.

- una volta che lo scienziato crede che l’osservazione sia

Interpretazione:

corretta, cerca di interpretarla. Le interpretazioni non sempre resistono

alla verifica del tempo, infatti, scoperte importanti vengono talvolta

compiute quando vecchie osservazioni sono reinterpretate sotto una

nuova luce.

- verificare significa che l’osservazione è sufficientemente

Verifica:

robusta da poter essere replicata da qualunque scienziato competente

che segua in modo accurato il protocollo dell’osservatore originario. Il

successo della verifica porta generalmente a un’accettazione di fatto

dell’osservazione.

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PRINCIPALI DISTURBI DEL SISTEMA NERVOSO

disturbo che si sviluppa in giovane età, caratterizzato da de cit

-Autismo:

comunicativi e nelle interazioni sociali e da comportamenti limitati e ripetitivi.

grave disturbo dell’umore caratterizzato da insonnia,

-Depressione:

mancanza di appetito e sentimenti di scoraggiamento, inutilità e colpa.

condizione caratterizzata da disturbi periodici dell’attività

-Epilessia:

elettrica del cervello che può portare ad attacchi, perdita di coscienza e

disturbi sensoriali. perdita delle funzioni cerebrali dovuta

-Infarto cerebrale:

all’interruzione del rifornimento di sangue, che di solito conduce a de cit

sensitivi, motori o cognitivi permanenti.

malattia degenerativa progressiva del

-Malattia di Alzheimer:

cervello caratterizzata da demenza, uno stato di confusione caratterizzato

dalla perdita della capacità di apprendere nuove informazioni e di rievocare

conoscenze precedentemente apprese. Progredisce spietatamente,

derubando le sue vittime prima della loro mente, poi del controllo delle

funzioni corporee basilari e, in ne, della loro vita; questa patologia è sempre

fatale. malattia cerebrale progressiva che

-Malattia di Parkinson:

determina un grave deterioramento dei movimenti volontari.

disturbo motorio dei bambini causato da una

-Paralisi cerebrale:

lesione cerebrale al momento del parto.

perdita della sensibilità e della capacità di

-Paralisi spinale:

movimento causata da una lesione traumatica del midollo spinale.

grave disturbo psichiatrico caratterizzato da illusioni,

-Schizofrenia:

allucinazioni e comportamento bizzarro. Questa patologia ha spesso un

esordio precoce (nell’adolescenza o all’inizio dell’età adulta) e può durare per

tutta la vita. malattia progressiva che colpisce la conduzione

-Sclerosi multipla:

nervosa, caratterizzata da episodi di debolezza, mancanza di coordinazione e

disturbi della produzione del linguaggio parlato.

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martedì 2 marzo 2021

LE CELLULE DEL SISTEMA NERVOSO

Tutti i tessuti gli organi del corpo umano sono costituiti da cellule. Il

sistema nervoso è costituito da neuroni e cellule gliali o glia.

I sono responsabili delle più importanti funzioni, uniche del

neuroni

cervello, infatti rilevano i cambiamenti nell'ambiente, comunicano questi

cambiamenti ad altri neuroni e comandano le risposte del corpo alle

sensazioni. La contribuisce alle funzioni cerebrali in particolar modo

glia

isolando, sostenendo e nutrendo i neuroni vicini, infatti, la parola “glia” deriva

dalla parola greca “colla”.

Queste cellule furono caratterizzate solamente dopo l'avvento del

Questi nuovi progressi tecnici produssero un nuovo campo di

microscopio. lo studio tramite microscopia della struttura dei

ricerca chiamato istologia,

tessuti. Il tessuto cerebrale appena preparato è caratterizzato da un aspetto

uniforme di color crema, senza di erenze nella pigmentazione che

permettano di analizzare individualmente le cellule. La svolta nale avvenne

con l'introduzione di che coloravano selettivamente alcune parti

tinture

delle cellule del tessuto cerebrale. Un colorante che viene usato ancora oggi

fu scoperto da Nissl ed è noto come Colora con il

colorante di Nissl.

una tinta violetta, i corpi cellulari e delle strutture interne ai corpi

cresyl,

cellulari. É in grado di distinguere i neuroni dalle cellule gliali e permette di

studiare la dei neuroni in diverse parti del cervello.

citoarchitettura

Anni dopo, Camillo Golgi sviluppò un nuovo metodo. Scoprì che

impregnando del tessuto cerebrale con una soluzione di cromato di

ora chiamata una piccola percentuale di

argento, colorante di Golgi,

neuroni diveniva più scura rispetto alla totalità. Questa scoperta rivelò che il

corpo del neurone evidenziato con il colorante di Nissl, è in realtà solo una

piccola frazione della struttura totale del neurone. Il colorante di Golgi mostra

che i neuroni hanno almeno due parti distinguibili: una regione centrale, che

contiene il nucleo della cellula, e numerosi piccoli tubicini che si irradiano

dalla regione centrale. La regione contenente il nucleo della cellula si chiama

I tubicini sottili che si irradiano dal soma

corpo cellulare o soma.

vengono chiamati neuriti e si possono dividere in due categorie: e

assoni

Generalmente, il corpo del neurone dà origine a un singolo

dendriti.

assone. Gli istologi capirono che gli assoni si comportano come li che

trasportano i messaggi in uscita dei neuroni, mentre i dendriti si comportano

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come delle antenne neuronali che ricevono segnali in arrivo detti anche

input. usò il metodo di Golgi per comprendere i

Santiago Ramon y Cajal

circuiti cerebrali di molte regioni del cervello. Golgi sostenne il punto di vista

secondo cui i neuriti di di erenti cellule nervose sono fusi insieme per

costruire un reticolo continuo e sviluppò così la Cajal,

teoria reticolare.

invece, intuì correttamente che neuriti dei di erenti neuroni non sono

connessi in maniera continua e comunicano per contatto e non per

continuità. Questa idea nì per essere ricordata come la teoria del

La dimostrazione nale giunse grazie al

neurone. microscopio

e fu nalmente possibile dimostrare che i neuriti di diversi

elettronico

neuroni non sono uniti uno all’altro.

IL NEURONE

Il neurone è composto da vari organuli:

- la struttura sferica contenente DNA del corpo cellulare che

Il nucleo:

stabilisce le speci che connessioni con determinate cellule.

- sistema di membrane ripiegate

Il reticolo endoplasmatico:

presente nel corpo cellulare. Produce e trasporta le proteine e i lipidi.

- strutture cellulari a livello delle quali vengono sintetizzate le

I ribosomi:

proteine. Sono situati sul reticolo endoplasmatico rugoso.

- siti di rilascio di molecole di ATP, fonte di energia per la

I mitocondri:

cellula.

- sistema di membrane in cui alcune molecole

Apparato di Golgi:

sintetizzate nel neurone vengono immagazzinate in vescicole.

- responsabili del rapido trasporto di materiali attraverso i

Microtubuli:

neuroni.

Tutti questi organuli, escluso il nucleo, prendono il nome di Il

citoplasma.

uido acquoso interno alla cellula, chiamato è una soluzione

citosol,

salina ricca di potassio che è separata dall’esterno dalla membrana

neuronale.

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IL NUCLEO

Il nucleo è sferico ed è contenuto all’interno di un doppio involucro

chiamato membrana nucleare.

All’interno del nucleo vi sono i che contengono il materiale

cromosomi,

genetico, cioè il (acido desossiribonucleico). I segmenti di DNA sono

DNA

chiamati geni.

Ciascun cromosoma contiene un’ininterrotta di DNA. La

doppia elica

lettura del DNA viene chiamata e il prodotto nale di

espressione genica

tale espressione è la sintesi di particolari molecole chiamate Le

proteine.

proteine esistono in un’ampia varietà di forme e grandezze, compiono molte

di erente funzioni e praticamente conferiscono ai neuroni tutte le loro

caratteristiche. La ovvero l’assemblaggio delle

sintesi proteica,

molecole proteiche, si veri ca nel citoplasma. Siccome il DNA non lascia mai

il nucleo, un intermediario deve trasportare il messaggio genetico nei siti del

citoplasma in cui avviene la sintesi proteica. Questa funzione viene compiuta

da un’altra lunga molecola chiamata acido ribonucleico messaggero, o mRNA.

È costituito da quattro di erenti legati insieme secondo

acidi nucleici

varie sequenze a formare una catena. La sequenza dettagliata degli acidi

nucleici nella catena rappresenta l’informazione nel gene. Il processo di

assemblaggio di un segmento di mRNA che contiene l’informazione di un

gene viene chiamata e l’mRNA che ne risulta è chiamato

trascrizione

Ogni gene è costituito da una regione specializzata,

mRNA trascritto.

situata a una delle due estremità, chiamata dove l’enzima che

promotore,

sintetizza l’RNA, ossia l’RNA si lega per avviare la trascrizione.

polimerasi,

Il processo di legame della polimerasi al promotore è strettamente regolato

da altre proteine chiamate All’altra estremità

fattori di trascrizione.

del gene, invece, si trova una sequenza di DNA chiamata o

terminante,

che l’RNA polimerasi riconosce come sequenza di

sequenza Stop,

terminazione per la trascrizione.

Alle due estremità dei geni, sono spesso presenti frammenti addizionali di

DNA all’interno del gene stesso che non codi cano per le proteine. Queste

regioni sono chiamate e le sequenze codi canti I trascritti

introni esoni.

iniziali contengono sia gli introni sia gli esoni: successivamente, tuttavia,

attraverso un processo chiamato o

taglio ricucitura dell’RNA

(splicing), gli introni vengono rimossi e i rimanenti esoni fusi insieme.

Le copie di mRNA emergono dal nucleo attraverso i pori della membrana

nucleare e si dirigono verso i siti in cui avviene la sintesi proteica. In questi siti

una molecola proteica viene assemblata più o meno come era stata

assemblata la molecola dell’mRNA: unendo molte piccole molecole in una

catena. Nel caso delle proteine, i mattoni di costruzione sono gli

di cui esistono 20 tipi di erenti. Questo assemblaggio di

aminoacidi,

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proteine a partire dagli aminoacidi sotto la direzione dell’mRNA viene

chiamato traduzione.

Lo studio scienti co di questo processo è conosciuto come biologia

molecolare.

DNA —(trascrizione)— mRNA—(traduzione)—proteina

GENI NEURONALI, VARIAZIONE GENETICA E

INGEGNERIA GENETICA

I neuroni differiscono dalle altre cellule del nostro corpo grazie a

specifici geni che esprimono come proteine.

Una nuova comprensione della funzione di questi geni è possibile poiché il

umano, ossia l'intera lunghezza del DNA, è stato sequenziato.

genoma

Queste conoscenze hanno aperto la strada alla comprensione delle basi

genetiche di molti disturbi del sistema nervoso. In alcune malattie, lunghe

sequenze di DNA che contengono diversi geni sono assenti; in altre, alcuni

geni sono duplicati, portando l'eccessiva produzione di speci che proteine.

variazione numerica delle copie

Questa specie di contrattempo, chiamata

geniche, avviene spesso al momento del concepimento, quando il DNA

paterno e materno si mischiano pe