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Psicobiologia: la struttura del sistema nervoso, Psicofarmacologia, Metodi e strategie di ricerca, Emozione, Schizofrenia e disturbi affettivi

Appunti di Psicobiologia su: la struttura del sisema nervoso, Psicofarmacologia, Metodi e strategie di ricerca,Emozione, Schizofrenia e disturbi affettivi. Appunti basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. De Gennaro dell’università degli Studi La Sapienza - Uniroma1. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Psicobiologia docente Prof. L. De Gennaro

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vescicole sono prima riempite dalla dopamina, in seguito questa si converte in norepinefrina

attraverso l'azione dell'enzima β-idrossilasi, localizzato all'interno delle vescicole.

Il farmaco AMPT blocca la produzione della norepinefrina.

Il farmaco acido fusarico inibisce l'attività dell'enzima β-idrossilasi e perciò blocca la produzione

di norepinefrina, senza influenzare la produzione di dopamina.

La norepinefrina in eccesso nei bottoni terminali è distrutta dalla monoamina ossidasi di tipo A.

Il farmaco moclobemide blocca specificatamente MAO-A e quindi funziona come agonista

noradrenergico.

Quasi tutte le regioni del cervello ricevono input dai neuroni noradrenergici. I corpi cellulari della

maggiorparte di questi neuroni sono localizzati in sette regioni del ponte e del midollo e in una zona

del talamo. I corpi cellulari del più importante sistema noradrenergico si originano nel corpo

coeruleus del ponte dorsale. L'effetto primario dell'attivazione di questi neuroni è l'aumento della

vigilanza cioè dell'attenzione agli eventi dell'ambiente.

La maggiorparte dei neuroni che rilasciano norepinefrina non lo fa attraverso i bottoni terminali alla

fine delle branche assonali, bensì tramite varicosità assonali.

Esistono molti tipi di recettori noradrenergici identificati dalla loro diversa sensibilità ai vari

farmaci e sono sensibili sia all'epinefrina che alla norepinefrina (sono quindi detti adrenegici).

I neuroni del SNC contengono recettori adrenergici α α β β .

1 2 1 2

Tutti i recettori adrenergici sono metabotropi, accoppiati alle proteine G che controllano la

produzione di secondi messaggeri. Recettori che producono effetti sia eccitatori che inibitori.

In generale gli effetti comportamentali del rilascio di NE sono eccitatori.

Nel cervello i recettori α producono un effetto di lenta depolarizzazione della membrana

1

postsinaptica mentre i recettori α inducono una lenta iperpolarizzazione.

2

Entrambi i tipi di recettori β aumentano la responsività del neurone postsinaptico ai suoi input

eccitatori.

I neuroni noradrenergici in particolare gli α sono anche coinvolti nel comportamento sessuale e nel

2

controllo dell'appetito.

Serotonina (5-HT)

La serotonina gioca un ruolo nella regolazione dell'umore, nel controllo dell'appetito, del sonno,

dell'arousal e del dolore.

I precursore della serotonina è il triptofano.

L'enzima triptofano idrossilasi aggiunge un gruppo idrossile producendo 5-HTP. L'enzima 5-HTP

decarbossilasi rimuove un gruppo carbossilico dal 5-HTP ed il risultato è 5-HT.

Il farmaco PCPA blocca l'attività del triptofano idrossilasi e agisce da antagonista serotoninergico.

I corpi cellulari dei neuroni serotoninergici sono raggruppati in nove siti la maggiorparte dei quali è

localizzata nei nuclei del rafe del mesencefalo, del ponte e del bulbo.

Il 5-HT è rilasciato da varicosità piuttosto che da bottoni terminali.

I due gruppi più importanti di corpi cellulari serotoninergici si trovano nei nuclei del rafe dorsale e

mediale. I nuclei del rafe si trovano sulla linea mediana del tronco encefalico o vicino ad essa,

I neuroni del rafe dorsale innervano i gangli della base

I neuroni del rafe mediale innervano il giro dentato (ippocampo)

Recettori:

5-HT1 : 1A, 1B, 1D, 1E, 1F

• 5-HT2 : 2A, 2B, 2C

• 5-HT3

5-HT1 e 5-HT1 a giscono come autorecettori presinaptici

B D

5-HT1 agiscono come autorecettori nella membrana dei dendriti e del soma

A

Tutti i recettori 5-HT sono metabotropi tranne 5-HT3 che è ionotropico.

5-HT3 controlla il canale del cloro il che significa che produce potenziali postsinaptici inibitori.

Fluoxetina => farmaco che inibisce la ricaptazione della serotonina (Prozac).

Fenfluramina => causa il rilascio di serotonina e ne inibisce la ricaptazione

LSD => allucinogeno, agonista diretto dei recettori postsinaptici 5-HT localizzati nel proencefalo.

2A

MDMA => (ecstasy) agonista noradrenergico e serotoninergico che produce effetti allucinatori e

eccitatori. Causa l'inversione dei trasportatori noradrenergici con conseguente rilascio di NE e

inibizione della sua ricaptazione. Induce anche l'inversione dei trasportatori serotoninergici e questo

sito di azione è apparentemente responsabile degli effetti allucinogeni delle sostanza.

Istamina

L'sitamina è prodotta dall'istidina (aminoacido) per mezzo dell'azione dell'enzima istidina

decarbossilasi.

I corpi cellulari dei neuroni istaminergici si trovano esclusivamente nel nucleo tubero mammillare

localizzato nell'ipotalamo posteriore.

Ruolo importante nello stato di veglia + controllo dei sistemi digestivo e immunitario + essenziale

per lo sviluppo dei sintomi di allergia.

I recettori istaminergici H1 sono responsabili del prurito indotto dall'istamina e della costrizione dei

bronchi che si osserva negli attacchi d'asma.

I recettori H2 stimolano la secrezione gastrica e entrambi gli H2 e gli H4 sono impiegati nelle

reazioni immunitarie.

I recettori H3 fungono da autorecettori sui bottoni terminali dei neuroni istaminergici cerebrali.

La cimetidina, antagonista H2, blocca la secrezione di acido gastrico.

Il farmaco ciproxifan, antagonista H3, aumenta il rilascio di istamina

Tutti i tipi di recettori istaminergici si trovano nel SNC.

I vecchi antistaminici (antagonisti H1) come la difenidramina causavano sonnolenza. I moderni

antistaminici utilizzati per trattare i sintomi delle allergie non sono in grado di attraversare la

barriera ematoencefalica quindi non hanno nessun effetto diretto sul cervello.

Aminoacidi

Otto aminoacidi possono funzionare da neurotrasmettitori. Tre di loro sono importanti soprattutto

perchè sono i più comuni neurotrasmettitori nel SNC: glutammato, GABA, glicina

Glutammato

Oltre a produrre potenziali postinaptici attivando i recettori postsinaptici, hanno anche effetti diretti

eccitatori sugli assoni: alzano la soglia dell'eccitazione influenzando il ritmo dei potenziali d'azione.

Il glutammato è il principale neurotrasmettitore eccitatorio nel SNC. E' prodotto in abbondanza dai

processi metabolici delle cellule.

Quattro tipi principali di recettori: NMDA – AMPA – cainato – metabotropico

Recettore AMPA: controlla un canale del sodio e induce PPSE quando il glutammato si lega al sito

di legame.

Il recettore NMDA contiene almeno sei diversi siti di legame, quattro localizzati sulla parte esterna

e due nella profondità del canale ionico. Quando è aperto il canale ionico controllato dal recettore

NMDA permette sia al sodio sia al calcio di entrare nella cellula.

L'afflusso di entrambi questi ioni induce una depolarizzazione ma l'entrata del calcio è

particolarmente importante. Il calcio serve come secondo messaggero, legandosi con vari enzimi

all'interno della cellula e attivandoli.

La sostanza AP5 blocca il sito di legame del glutammato sul recettore NMDA e compromette la

plasticità sinaptica oltre che alcune forme di apprendimento.

Il glutammato da solo non può aprire il canale del calcio. Affinchè ciò avvenga una molecola di

glicina deve attaccarsi al sito di legame della glicina che si trova sulla parte esterna del recettore.

Un ulteriore requisito per l'apertura del canale del calcio è che uno ione magnesio non sia attaccato

al sito di legame del magnesio, localizzato in profondità all'interno del canale.

Se la membrana postsinaptica è parzialmente depolarizzata, lo ione magnesio è respinto dal suo sito

di legame.

Il recettore NMDA è un canale ionico voltaggio dipendente e neurotrasmettitore dipendente.

Se uno ione zinco si lega al sito di legame dello zinco l'attività del recettore NMDA diminuisce.

Invece il sito delle poliamine ha un effetto facilitatorio.

Il sito della PCP localizzato in profondità nel canale ionico vicino al sito di legame del magnesio si

lega con la droga allucinogenoa PCP (polvere d'angelo).

La PCP agisce da antagonista diretto: quando si lega al suo sito di legame gli ioni calcio non

possono attraversare il canale ionico.

L'alcol si comporta come antagonista dei recettori NMDA.

GABA

Il GABA è prodotto dall'acido glutammico per mezzo dell'azione di un enzima (GAD) che rimuove

un gruppo carbossilico.

Il farmaco allilglicina inattiva il GAD e impedisce la sintesi del GABA.

Il GABA è una neurotrasmettitore inibitorio e sembra ampiamente distribuito in tutto il SNC.

Due recettori del GABA: GABA (ionotropico e controlla il canale del cloro) e GABA

A B

(metabotropico e controlla il canale del potassio).

GABA A

Cinque diversi siti di legame.

Il sito di legame principale è quello del GABA. Il farmaco muscimolo agisce come agonista diretto

per questo sito. Il farmaco bicucullina blocca questo sito di legame del GABA agendo come

antagonista diretto.

Un secondo sito del recettore GABA si lega con una classe di farmaci tranquillanti chiamati

A

benzodiazepine (diazepan, clordiazepossodio). Il terzo sito si lega con i barbiturici (e alcol) . Il

quarto sito si lega con vari steroidi. Il quinto sito si lega con la picrotossina (veleno).

Il barbiturici, farmaci che si legano al sito degli steroidi e le benzodiazepine promuovono l'attività

del GABA (agonisti indiretti).

A

La picrotossina ha effetti opposti a quelli delle benzodiazepine e dei barbiturici: inibisce l'attività

del recettore GABA agendo come antagonista indiretto.

A

GABA B

Recettore metabotropico accoppiato alla proteina G serve sia da recettore postsinaptico sia da

autorecettore presinaptico. Un agonista GABA , il baclofen, agisce come rilassante muscolare.

B

Il CGP 335348 agisce da antagonista.

L'attivazione dei recettori GABA apre i canali del potassio producendo iperpolarizzazione

B

inibitoria dei potenziali postsinaptici.

Glicina

Neurotrasmettitore inibitorio del midollo spinale e delle strutture cerebrali inferiori.

I batteri che causano il tetano (trisma) rilasciano un composto chimico che impedisce il rilascio di

glicina (contrazione muscolare continua).

Il recettore della glicina è ionotropico e controlla i canali del cloro.

La stricnina, un alcaloide, agisce da antagonista della glicina (convulsioni e morte).

I ricercatori hanno scoperto che nel cervello alcuni bottoni terminali rilasciano sia glicina sia

GABA. L'evidente vantaggio del corilascio di questi due neurotrasmettitori è la produzione di

potenziali postsinaptici rapidi e durevoli: la glicina stimola i recettori ionotropici rapidi e il GABA i

recettori metabotropici di lunga azione.

Tolleranza crociata => elevata tolleranza a barbiturici + introduzione benzodiazepine = elevata

tolleranza a benzodiazepine

Psicofisiologia => Studia le modificazioni di variabili fisiologiche (in genere espressione

dell'attività del SNA) conseguenti a manipolazioni di variabili comportamentali e/o cognitive

Psicologia fisiologica => Studia le modificazioni del comportamento conseguenti a manipolazioni

del Sistema Nervoso (che si assume essere il substrato del comportamento)

Ablazione sperimentale

Ablazione sperimentale (studi di lesione)

Distruzione di una parte del cervello e valutazione del successivo comportamento

Quali sono le funzioni associate a diverse regioni cerebrali

Razionale: la funzione di un’area può essere inferita dai comportamenti che l’animale non è più in

grado di mettere in atto

Scoprire le funzioni associate a diverse regioni cerebrali e comprendere il modo in cui tali funzioni

si combinano per produrre particolari comportamenti. Ciascuna regione esegue una funzione che

contribuisce alla messa in atto di un comportamento.

Josè Delgado e la “scoperta” del centro dell’aggressività e della fame (nucleo caudato => movime)

Principio di parsimonia => Preferire spiegazioni più semplici

Il criterio della massima parsimonia, sviluppato negli studi di biologia evolutiva, nella sua forma

più generale afferma che, tra le possibili ipotesi filogenetiche, sia opportuno scegliere quella più

semplice in grado di spiegare i dati rilevati

Storia dei due scimpanzè Becky e Lucy: danneggiamento fascio di fibre che connetteva aree

prefrontali sistema limbico => Lobotomia prefrontale e elettroshock

Produrre lesioni cerebrali

Lesione della corteccia=> Aspirazione del tessuto tramite pipetta di vetro (suzione)

Lesioni profonde (sottocorticali) =>

Lesione da radiofrequenza (surriscaldamento elettrodo per danneggiare un corpo cellulare)

• Danneggiato tutto ciò che si trova in prossimità della punta dell'elettrodo.

Lesione eccitotossica (acido cainico: fa scaricare neurone fino alla morte) abbastan selettiva

Quando si producono lesioni sottocorticali passando radiofrequenze attraverso un elettrodo o

somministrando una neurotossina con una cannula si causa sempre un danno cerebrale addizionale

I biologi molecolari hanno escogitato dei metodi per coniugare la saporina (proteina tossica) con

anticorpi che si legano a particolari proteine rilevate solo su certi tipi di neuroni cerebrali. Gli

anticorpi identificano queste proteine e la saporina uccide le cellule a cui sono attaccate le proteine

in questione.

6-idrossidopamina (6-HD)

Molto simile a norepinefrina e dopamina, ma tossica. Viene assorbita negli assoni e nei bottoni

terminali. Uccide specifiche popolazioni di neuroni dopaminergici e noradrenergici

Lesioni simultate => si duplicano tutti i passi necessari a produrre la lesione eccetto accendere il

dispositivo di radiofrequenza o iniziare l'infusione. Gli animali sottoposti a questo trattamento

costituiscono il gruppo di controllo.

Lesioni temporanee (reversibili) =>

Iniezione di anestetico locale

• Lesione da criosonda (momentaneo congelamento parte cervello)

• rTMS (Stimolazione Magnetica Transcranica ripetitiva ) [coil]

• lesione virtuale (blocco di un area)

• Muscimolo (farm che stimola i recet GABA inattiva la regione del cervello inibendo neuron)

Chirurgia stereotassica

L'apparato stereotassico è costituito da un fermatesta e un reggielettrodo che che sposta l'elettrodo

o la cannula nelle tre dimensioni spaziali secondo distanze misurate.

Il cranio è costituito da diverse ossa che crescono insieme e formano suture. I punto di intersezione

tra le suture si chiama Bregma.

Una volta trovate le coordinate su un Atlante stereotassico si anestetizza l'animale, si posizione

l'apparato e si incide lo scalpo. Dopo la localizzazione del bregma si riportano i numeri appropriati

sull'apparato stereotassico, si perfora il cranio con il trapano e si inserisce il reggielettrodo nel

cervello alla corretta profondità.

Metodi istologici

Dopo la produzione di una lesione cerebrale sul modello animale e l'osservazione dei suoi effetti

comportamentali è necessario sezionare e colorare il tessuto cerebrale in modo da esaminarlo al

microscopio e verificare l'effettiva localizzazione della lesione.

Fissazione => distrugge enzimi autolitici previene la decomposiz e indurisce il tessuto cerebrale

Perfusione (drenaggio del sangue che viene sostituito con un altro liquido)

• Bagno fissatore (formalina che blocca l'autolisi, indurisce il tessuto cerebrale e uccide

• microrganismi)

Sezione (microtomo: un bisturi, una piattaforma su cui montare il tessuto, un meccanismo che

avanza il bisturi di uno spazio fisso dopo il taglio di ciascuna sezione) e colorazione (Golgi + Blu

di metilene: evidenziare selettivamente i corpi cellulari del tessuto cerebrale)

Sezioni: 10-80 micrometri per microscopio ottico e 1 micrometro per microscopio elettronico

risoluzione spaziale => capacità di restituire particolari

• risoluzione temporale => tecnica descrive come una struttura risponde nel tempo

Esame al microscopio elettronico:

Per visualizzare strutture anatomiche estremamente piccole è necessario utilizzare un microscopio

elettronico a trasmissione. Lo strumento fa passare un fascio di elettroni attraverso una sottile

sezione del tessuto da analizzare. Il fascio di elettroni proietta un'ombra del tessuto su uno schermo

fluorescente che può essere fotografata o scannerizzata da un computer.

Il microscopio elettronico a scansione permette un minore ingrandimento rispetto allo strumento

standard a trasmissione di elettroni tuttavia fornisce immagini tridimensionali. Lo strumento passa

in scansione il tessuto con un fascio di elettroni in movimento.

Microscopio confocale a scansione laser

Il microscopio convenzionale e quello elettronico richiedono la preparazione del tessuto in sezioni

sottili. L'avvento del microscopio confocale a scansione laser ha reso possibile osservare i dettagli

all'interno di sezioni tessutali spesse.

La microscopia confocale richiede che le cellule di interesse siano evidenziate con un colorante

fluorescente (procedura immunocitochimica). I neuroni che producono un dato peptide possono

essere etichettati con un colorante fluorescente.Un fascio di luce di una lunghezza d'onda

particolare è prodotta da un laser e passa attraverso uno specchio dicroico che trasmette le luce di

una data lunghezza d'onda e riflette quella di lunghezze d'onda diverse.

Le lenti del microscopio focalizzano la luce laser a una particolare profondità del tessuto. Questa

luce innesca la fluorescenza nel tessuto che passa attraverso le lenti ed è riflessa dallo specchio

dicroico ad un'apertura a foro di spillo. La luce che riesce a passare attraverso il piccolo foro è

misurata da un rilevatore. Due specchi semoventi permettono alla luce laser di eseguire la scansione

del tessuto che fornisce al computer le informazioni necessarie a formare l'immagine di una sezione

tessutale localizzata ad una particolare profondità all'interno del campione in esame.

Tracciamento delle connessioni neurali

Studiare la fisiologia del comportamento sessuale della femmina di ratto.

Rimuovendo nucleo ventromediale Ipotalamo (IMV) si sopprime comportamento sessuale nelle

femmine. Struttura che riceve e invia informazioni da/a altre strutture (connessioni afferenti e

efferenti).

Tracciamento anterogrado (assoni efferenti)

Proteine lectine (PHA-L) se iniettate nel corpo cellulare viaggiano attraverso le strutture che

interessano. Le molecole di PHA-L sono assorbite dai dendriti e trasportate dal soma all'assone

dove viaggiano fino ai bottoni terminali grazie al trasporto assoplasmatico rapido. Entro pochi

giorni le cellule si riempiono completamente di molecole di PHA-L . A questo punto si uccide

l'animale e se ne seziona il cervello. Con uno speciale sistema immunocitochimico si rendono

visibile le molecole di PHA-L e si esaminano le sezioni al microscopio.

Metodi immunocitochimici per visualizzare proteine, sfruttate proprietà sistema immunitario che

produce anticorpi che riconoscono antigeni ovvero proteine come quelle presenti su virus e

batteri . Anticorpi vengono marcati = legati a isotopo radioattivo. Quando il ricercatore esamina le

sezioni al microscopio può visualizzare le parti del cervello che contengono l'antigene in questione.

La sostanza grigia periacquedottale contiene assoni e bottoni terminali marcati con il PHA-L il

che prova che una parte degli assoni efferenti dell'IVM termina qui.

Tracciamento reterogrado (assoni afferenti)

Sostanza fluorogold, iniettata nei neuroni, viene trasportata verso dendridi (quindi torna indietro), è

già una sostanza radioattiva quindi facilmente osservabile.

I metodi di marcatura retrograda impiegano sostanze chimiche che sono riassorbite dai bottoni

terminali e trasportate attraverso gli assoni fino al corpo cellulare.

La procedura ci permette di constatare che l'amigdala mediale è una delle regioni che manda

impulsi all'IVM.

I metodi di marcatura transneuronale individuano una serie di neuroni che formano connessioni

sinaptiche seriali uno con l'altro.

Virus della pseudorabbia (R) + virus dell'herpex simples (marcatura transneuronale Anterograda).

Il virus si inietta direttamente in una regione cerebrale dove penetra nei neuroni e li infetta. Quindi

il virus prolifera in tutti i neuroni infetti ed è infine rilasciato dai bottoni terminali passando le

informazioni ai neuroni con cui formano sinapsi. Utilizzo di metodi immunocitochimici

per localizzare proteina prodotta dal virus.

Virus nei muscoli responsabili della postura accoppiamento => nervi motori => motoneuroni

midollo spinale => formazione reticolare del bulbo => sostanza grigia periacquedottale => IMV

Studio delle strutture del cervello umano in vivo (TAC, RM)

Tecniche di neuroimmagine => Individuare: Struttura SN e Funzioni SN

TAC (tomografia assiale computerizzata)

Evoluzione concettuale della radiografia per individuare irregolarità anatomiche

Permette di fare sezioni (solo assiali) a diverse altezze

Si posiziona la testa del paziente in un grande anello cilindrico che contiene un tubo a raggi x e

dall'altra parte un rilevatore di raggi x. Il fascio di raggi x attraversa la testa e il rilevatore misura la

radioattività che non viene assorbita. Software ricostruiscono immagini.

RM (risonanza magnetica)

Tecnica anatomica con maggiore risoluzione spaziale, non dannoso

Non solo sezione assiale come TAC

Campo magnetico intenso e uniforme (rotazione nuclei atomici)

Impulsi in radiofrequenza stimolano i nuclei degli atomi di idrogeno che emettono un segnale EM

di risonanza, rilevato dallo scanner. Alterato orientamento ioni idrogeno che può essere rilevato da

sensori che rilevano la componente acquosa.

Quando si posiziona la testa di una persona all'interno di un forte campo magnetico, i nuclei degli

atomi di idrogeno rotanti si allineano al campo magnetico. Se si passa un'onda di radiofrequenza

attraverso il cervello questi nuclei assumono una posizione angolata rispetto al campo magnetico e

quindi tornano nella loro posizione originale alla fine dell'onda. Nel fare questo rilasciano l'energia

che avevano assorbito che viene captata da un rilevatore. Poichè tessuti diversi contengono diverse

quantità d'acqua, ciascuno emette differenti quantità di energia. Il computer associato allo scanner di

RM analizza il segnale e prepara le fotografie delle sezioni cerebrali.

Risonanza magnetica con tensore di diffusione (DTI)

Possibile identificare ioni idrogeno negli assoni

Individuare andamento neuroni, più è alta la temperatura, più è veloce il movimento casuale .

Viene sfruttato il fatto che il movimento delle molecole d'acqua nei fasci di sostanza bianca non è

casuale ma tende ad essere parallelo alla direzione degli assoni che costituiscono il fascio in

questione. Gli scanner di RM utilizzano le informazioni sul movimento delle molecole d'acqua per

determinare la localizzazione e l'orientamento dei fasci di assoni nella sostanza bianca.

Registrazione e stimolazione dell'attività neurale

Metodi di registrazione dell’attività neurale

Gli assoni producono potenziali di azione e i bottoni terminali sollecitano i potenziali postsinaptici

sulla membrana delle cellule con cui formano sinapsi. Questi eventi elettrici possono essere

registrati. Le modificazioni dell'attività elettrica di una particolare regione possono servire a

determinare se quella regione gioca un ruolo in diversi comportamenti.

Le registrazioni possono essere croniche relative cioè ad un lungo periodo di tempo quando

l'animale si è ripreso dell'intervento chirurgico oppure acute, effettuate in un periodo relativamente

breve durante il quale l'animale è tenuto sotto anestesia.

Registrazione con microelettrodi

Impalare i neuroni => registrare o stimolare neurone

I microelettrodi hanno una punta sottile, abbastanza piccola da registrare l'attività elettrica di singoli

neuroni. Questa tecnica è generalmente denominata registrazione di unità singole.

I segnali elettrici rilevati dai microelettrodi sono piuttosto deboli e devono essere amplificati.

Se si registra l'attività dei neuroni noradrenergici e serotonergici durante i vari stadi del sonno, si

scopre che la loro velocità di depolarizzazione è quasi azzerata nel sonno REM.

Elettroencefalogramma (EEG)

Tecnica non invasiva di registrazione dallo scalpo dell'attività elettrica di ampie popolazioni

neuronali. Riflette soprattutto l’attività che deriva dal flusso di corrente extracellulare generato dalla

sommazione dei potenziali postsinaptici delle cellule piramidali (orientamento parallelo, dendriti

apicali perpendicolari alla superficie corticale). Registra principalmente l’attività dei neuroni

disposti nell’area corticale sottostante l’elettrodo. Non registra potenziali d'azione ma PPSI e PPSE

E' la registrazione della differenza di potenziale tra un elettrodo attivo ed uno neutro (o

indifferente) oppure tra due elettrodi attivi.

Il sistema internazionale 10-20 (proporzioni per collocamento elettrodi)

Registrare l'attività globale di un'intera regione cerebrale e non quella dei singoli neuroni tramite

macroelettrodi. L'attività elettrica del cervello umano è registrata attraverso elettrodi montati sullo

scalpo e connessi a un poligrafo.

Magnetoencefalografia

Rilevare variazioni magnetiche dovuti a variazioni elettriche.

Sistemi superconduttori di rilevazione (SQUID) sono in grado di rilevare campi magnetici di

dimensioni pari a un miliardesimo del campo magnetico terrestre.

La magnetoencefalografia si esegue con un neuromagnetometro, apparecchio che contiene una serie

di SQUID orientati in modo che il computer possa esaminare i dati da loro emessi e calcolare la

fonte di particolari segnali nel cervello.

Un vantaggio importante nella magnetoencefalografia è la sua risoluzione temporale.

Registrazione dei potenziali evocati sensoriali

Attività in risposta a stimoli

Variazioni specifiche dell'EEG in risposta alla stimolazione di una via sensoriale

• L'ampiezza di una singola risposta è piccola rispetto alle fluttuazioni dell'EEG

• Estratti dall'EEG mediante calcolo della risposta media di una serie di risposte singole

• (averaging).

EEG registra attività cervello a riposo.

I potenziali evocati => informazioni su attività elettrica legata causalmente a stimoli sensoriali

Averaging: Media EEG di fondo e Media del potenziale evocato

Le componenti più precoci sono in rapporto con i processi di elaborazione sottocorticale

• (potenziali del tronco dell'encefalo e talamici)

Le componenti tardive (da 80 msec circa in poi) permettono di valutare le funzioni corticali

• superiori

Test diagnostico sclerosi multipla (disturbo neurogenerativa, malattia da demielinizzazione)

Registrazione dell’attività metabolica e sinaptica del cervello

Se l'attività neurale di una particolare regione cerebrale aumenta, anche la velocità metabolica di

tale regione aumenta a causa del maggior lavoro della pompe ioniche nella membrana delle cellule.

Auto-radiografia con 2-deossiglucosio

Maggior nutriente attività cerebrale è glucosio <= misurare livelli di consumo glucosio.

Glucosio viene assimilato troppo velocemente per visualizzazione quindi si formisce sostanza

simile: 2-deossiglucosio. Neuroni lo assumono ma rimane disponibile per più tempo.

Marcato radioattivamente e arriverà in misura diversa in zone più o meno attive.

Analisi sezioni cervello che viene posta su lastra fotografica (Autoradiografia)

Le molecole di 2-DG redioattivo appaiono come granulazioni argentate nell'emulsione sviluppata .

Le regioni più attive del cervello sono quelle più radioattive: questa radioattività si evidenzia come

macchie scure nell'emulsione sviluppata.

Localizzazione della proteina Fos

Un metodo per identificare le regioni attive del cervello sfrutta il fatto che quando i neuroni sono

attivati, particolari geni presenti all'interno del nucleo (geni precoci immediati) si attivano a loro

volta e producono proteine specifiche. Queste proteine di seguito si legano con i cromosomi

nucleari. La presenza di tali proteine nucleari indica che la cellula è stata appena attivata. Una delle

proteine nucleari prodotte durante l'attivazione neurale si chiama Fos.

Proteine che vengono attivate quando neurone è attivo => Metodi immunocitochimici

Amigdala mediale femmina di ratto: più elevata spesa metabolica durante attività sessuale.

L'attività metabolica di specifiche regioni cerebrali può essere misurata anche nei cervelli umani per

mezzo dell'imaging funzionale (metodo computerizzato che rileva cambiamenti metabolici e

chimici nel cervello)

PET (tomografia ad emissione di positroni)

Si inietta nel paziente 2-DG radioattivo. Si posiziona la testa del paziente in una macchina simile a

quella della TAC. Quando le molecole radioattive di 2-DG si scindono, emettono particelle

subatomiche chiamate positroni che si accoppiano agli elettroni nella vicinanze.

Le particelle si annichiliscono a vicenda ed emettono due fotoni, che viaggiano in direzione

diametralmente opposta. I sensori sistemati intorno alla testa del paziente rilevano la presenza di

questi fotoni e lo scanner localizza le aree da cui sono emessi.

Le sostanza radioattive somministrate hanno un'emivita molto breve il che significa che si scindono

e perdono la loro radioattività molto velocemente (emivita 2-DG è di 110 min). Dal momento che

queste sostanze decadono così velocemente, devono essere prodotte al momento, in un accelleratore

delle particelle atomiche denominato ciclotrone.

Risoluzione spaziale e temporale scarsa ma misura concentrazione di particolari sostanze chimiche

in varie parti del cervello.

Rmf (risonanza magnetica funzionale)

Miglior risoluzione spaziale e temporale

Componente ferromagnetica (emoglobina) a livello ematico.

L'attività cerebrale è misurata in modo indiretto rilevando i livelli di ossigeno nei vasi ematici del

cervello. L'incremento di attività in una regione cerebrale stimola il flusso ematico nell'area in

questione, il che incrementa il livello di ossigenazione ematica locale. BOLD.

Stimolazione dell'attività neurale

Le femmine di ratto copulano con i maschi solo in presenza di particolari ormoni femminili. Se

rimuoviamo le ovaie, la perdita di questi ormoni abolisce il comportamento sessuale. Se attiviamo

l'IMV possiamo compensare l'assenza di ormoni sessuali femminili e indurre le femmine di ratto a

riassumere il comportamento di copulazione.

Stimolazione elettrica e chimica

La stimolazione elettrica richiede il passaggio di una corrente elettrica attraverso un filo inserito

nel cervello.

La stimolazione chimica è generalmente effettuata iniettando nel cervello una piccola quantità di

aminoacido eccitatorio ( acido cainico o glutammico).

Cannula intracranica

L'iniezione di sostanza chimiche nel cervello può essere affettuata attraverso un apparato

permanentemente attaccato al cranio => cannula metallica.

Con la stimolazione chimica vengono attivati i corpi cellulari e non gli assoni. Dal momento che

solo i corpi cellulari contengono recettori per il glutammato, siamo certi che l'iniezione di un

aminoacido eccitatorio in una particolare regione del cervello ecciti le cellule ivi localizzate ma non

gli assoni di altri neuroni che passano nelle vicinanze.

L'acido cainico produce lesioni ecccitotossiche stimolando i neuroni fino alla morte. Mentre dosi

elevate di soluzione concentrata uccidono i neuroni, piccole dosi di soluzione diluita li stimolano.

Microionoforesi

Micropipette + elettrodo

Metodi optogenetici

Luce + genetica

DNA Proteine fotosensibili delle alghe (se illuminate con luce con certe lunghezze d'onda).

Viene attivata scarica neurone quando si illuminano proteine.

I metodi optogenici possono essere utilizzati per stimolare o inibire particolari tipi di neuroni in

particolari regioni del cervello.

I ricercatori hanno scoperto che una di queste proteine la ChR2 che si trova nelle alghe verdi,

controlla i canali ionici che quando si aprono permettono il flusso di ioni sodio, potassio e calcio.

Quando la luce blu colpisce un canale ionico ChR2 il canale si apre e l'intenso flusso di ioni calcio e

sodio carichi positivamente depolarizza la membrana con effetti eccitatori.

Una seconda proteina fotosensibile è la NpHR che si trova nei batteri. Questa proteina controlla un

trasportatore che sposta il cloruro nella cellula quando è attivato da una luce gialla. Questo afflusso

di ioni carichi negativamente iperpolarizza la membrana causando inibizione.

La ChR2 e la NpHR possono essere introdotte nei neuroni inserendo i geni che le codificano nel

materiale genetico di virus innocui. I virus sono poi iniettati nel cervello dove infettano i neuroni e

iniziano ad esprimere le proteine in questione, che vengono inserite nella membrana cellulare.

Poichè la ChR2 e la NpHR sono attivate dalla luce, i ricercatori devono essere in grado di garantire

la stimolazione luminosa del cervello.

Transcranial Magnetic Stimulation (TMS)

Si possono usarei campi magnetici per stimolare i neuroni inducendo correnti elettriche nel tessuto

cerebrale. Gli effetti della TMS sono molto simili a quelli della stimolazione diretta del cervello

esposto.

Metodi neurochimici

Individuazione di neuroni che producono particolari sostanze neurochimiche

Misurare la quantità di neurotrasmettitori e neuromodulatori secreti dai neuroni in particolari

regioni cerebrali in circostanze specifiche.

Localizzazione dei neuroni che contengono uno specifico NT

1. Localizzazione immunocitochimica del NT (peptidi o proteine)

2. Localizzazione dell'enzima che sintetizza NT (colina-acetilcolintrasferasi)

3. Localizzare RNA messaggero coinvolto nella sintesi del NT peptidico (ibridazione in situ)

Localizzazione immunocitochimica del NT (peptidi o proteine)

• Quando il NT non è un peptide: localizzazione immunocitochimica dell’enzima che

• sintetizza Ach, colina-acetiltransferasi

Ibridizzazione in situ per localizzare l’RNA messagero => Sequenza artificiale

• complementare a mRNA può essere marcata. Immagine autoradiografica

Localizzazione dei siti recettoriali (siti recettoriali sono proteici)

1. Localizzazione con autoradiografia (marcatura radioattiva del ligando)

2. Localizzazione immunocitochimica dei recettori (proteine)

Posizionare una piccola quantità dell'appropriato ormone sessuale direttamente nell'IVM di

femmine di ratto precedentemente sottoposte a ovariectomia. L'ormone riavvia il comportamento

sessuale dell'animale. Utilizzare l'autoradiografia per localizare i recettori dell'ormone sessuale.

Misurazioni delle secrezioni cerebrali

La cocaina blocca la ricaptazione di dopamina, Ciò suggerisce che quando si assume cocaina, la

concentrazione extracellulare di dopamina aumenta in alcune parti del cervello. Per misurare la

quantità di dopamina in particolari regioni cerebrali si utilizza una procedura detta microdialisi.

Microdialisi

Una sonda da microdialisi consiste in un tubicino di metallo che immette una soluzione nella

porzione terminale del tubo di dialisi (un pezzo di membrana artificiale, confezionato a forma di

clindro e sigillato alla base). Un altro tubicino metallico di piccolo calibro aspira la soluzione che

circola nella tasca. Si pompa all'interno del tubo di dialisi una piccola quantità di soluzione simile al

liquido extracellualare attraverso uno tei tubi metallici. Il passaggio di soluzione nel tubo di dialisi

permette la raccolta di molecole del liquido extracellulare cerebrale che sono spinte attraverso la

membrana dalla forza di diffusione. Esaminando i contenuti del liquido passato attraverso il tubo di

dialisi si possono addirittura rilevare i neurotrasmettitori rilasciati dai bottoni terminali che sono

sfuggiti dalla fessura sinaptica e si sono dispersi nel liquido extracellulare.

Visualizzare con PET la captazione di L-DOPA (marcato radioattivamente) prima e dopo l’innesto

di neuroni dopaminergici fetali (cellule staminali).

Metodo non invasivo per misurare le sostanze neurochimiche nel cervello umano. Le macchine per

la PET possono essere utilizzate per localizzare qualsiasi sostanza radioattiva che emetta positroni.

Utilizzato un apparato stereotassico per trapiantare neuroni fetali secernenti dopamina nei gangli

della base. Effettuata scansione PET prima e dopo un anno dall'operazione. Paziente sottoposto a

un'iniezione di L-DOPA radioattivo un'ora prima di ciascuna scansione. I gangli della base dopo un

anno contenevano più dopamina di prima dell'operazione.

Metodi genetici

(Studi sui gemelli, adozione, mutazioni mirate)

Studi sui gemelli

Un metodo per stimare l'influenza dell'ereditarietà su un tratto particolare consiste nel confrontare la

percentuale di concordanza relativa al tratto in questione in coppie di gemelli monozigoti (stesso

genotipo) e dizigoti (somiglianza gnetica al 50%).

Se entrambi i gemelli hanno ricevuto la stessa diagnosi, si definiscono concordanti. Se la diagnosi

riguarda solo un membro della coppia, si definiscono discordanti.

Adozione

Confrontare le persone adottate in età precoce con i loro genitori biologici e adottivi.

Se gli individui oggetto di studio somigliano fortemente a i loro genitori biologici, concludiamo che

il tratto in questione è probabilmente in fluenzato da fattori genetici. Se i soggetti sperimentali

somigliano ai loro genitori adottivi, concludiamo che il tratto è influenzato da fattori ambientali.

Studi sul genoma

Il genoma umano è costituito da DNA che codifica le nostre informazioni genetiche. A causa

dell'accumulo di mutazioni nel corso delle generazioni, non esistono due persone con la stessa

informazione genetica. La forma particolare di un gene individuale è detta allele.

Gli studi sul genoma tentano di determinare la localizzazione dei geni responsabili di vari tratti

fisici e comportamentali.

Gli studi sul linkage identificano famiglie i cui membri variano rispetto a un tratto particolare

(presenza o assenza di una malattia ereditaria). Si paragona una varietà di marker (sequenze di

DNA le cui localizzazioni sono note) con la natura di un singolo tratto individuale.

Mutazioni mirate (knock out):

Inattivazione o incremento dell'espressione di un gene

Le mutazioni mirate consistono in geni mutati prodotti in laboratorio e inseriti nei cromosomi di

topo. In alcuni casi questi geni mutati (detti geni knock out) sono difettosi in quanto non riesono a

produrre una proteina funzionale.

In molti casi il bersaglio della mutazione è un enzima che controlla una particolare reazione

chimica. In altri casi il bersaglio della mutazione è una proteina che svolge di per sè funzioni

intracellulari utili. I ricercatori possono anche produrre mutazioni condizionali, che inducono il

genoma dell'animale a bloccare l'espressione di un particolare gene quando all'animale è

somministrata una specifica sostanza.

Oligonucleotidi antisenso

Produzione di molecole che bloccano la sintesi di proteine codificate da particolari geni iniettando

oligonucleotidi antisenso => sequenze modificate di DNA o RNA che si legano con specifiche

molecole di mRNA e impediscono la loro sintesi proteica.

Sensazioni emozionali

Teorie delle emozioni

1) Teoria di James-Lange

Percezione evento – Risposta fisiologica autonomica e comportamentale – Esperienza emozionale

Emozione = lettura cognitiva risposte fisilogiche automiche e comportamentale (ho paura perchè

accellera battito cardiaco)

Risposte fisiologiche identiche possono essere associate ad emozioni diverse (aumento battito

cardiaco = paura o amore?).

Le situazioni che suscitano un'emozione evocano un insieme appropriato di reazioni fisiologiche

come il tremore, la sudorazione e l'aumento della frequenza cardiaca. Le stesse situazioni

provocano anche comportamenti particolari quali stringere i pugni o combattere.

Il cervello riceve informazioni sensoriali di ritorno dai muscoli e dai visceri che hanno prodotto

queste risposte ed è questo feedback che dà origine alla nostra sensazione emotiva.

Le nostre sensazioni emotive sono basate su ciò che ci ritroviamo a fare in risposta a determinati

stimoli e sul feedback sensoriale che riceviamo dall'attività dei muscoli e dei visceri. Se tremiamo

proviamo paura.

2) Teoria di Cannon (Anni '50)

Risposte autonomiche sono troppo lente per innescare emozioni

Evento percepito – risposte fisiologiche e comportamentali + emozione

Negato ruolo fattori psicologici e cognitivi

Gli organi interni sono relativamente insensibili e non hanno la capacità di rispondere abbastanza

rapidamente; di conseguenza il feedback sensoriale che parte da essi non può rendere conto delle

nostre sensazioni emotive.

La sezione dei nervi che convogliano le informazioni sensoriali dai visceri al cervello non altera il

comportamento emozionale.

Hohman => Pazienti spinali (non possibili informazioni periferiche sotto livello lesione)

Più è alta la lesione meno intense sono le sensazioni + l'ira può manifestarsi indipendentemente

dalle sensazioni emotive ed essere essere avocato dalla situazione contestuale anche se la lesione

spinale ha ridotto l'intensità delle sensazioni emotive soggettive.

3) Teoria delle emozioni di Schachter-Singer

Emozioni determinate dal livello cognitivo, quindi da come interpretiamo la realtà.

Le risposte fisiologiche hanno luogo contemporaneamente all’interpretazione cognitiva (appraisal),

ed entrambe portano all’esperienza emozionale.

Esperimento: Iniezione di adrenalina a soggetto (modificate risposte fisiologiche) => emozione

conseguente non univoca. Soggetto in attesa a contatto con finto soggetto con atteggiamento

positivo o negativo (Stessa componente fisiologica ma diverso stimolo cognitivo).

Soggetto valuta stimoli congruamente a natura di situazione sociale a cui è stato esposto.

Stimolo – Risposte fisiologiche – Intepretazione cognitiva – Emozione

4) Teoria di Lazarus => emozioni e le risposte fisiologiche sono conseguenza del livello cognitivo.

Comunicazione delle emozioni

Darwin affermava che le espressioni emozionali sono innate (non apprese) articolate in una serie

complessa di movimenti, in particolare dalla muscolatura facciale.

Se le persone in diverse parti del mondo esibiscono le medesime espressioni facciali delle emozioni,

allora queste espressioni devono necessariamente avere un origine ereditaria piuttosto che essere

state apprese. Espressioni facciali di bambini ciechi dalla nascita e di bambini vedenti sono molto

simili => origine innata.

Studi di Ekman in Nuova Guinea (1975)

Brevissima storia di cultura e di esperienze = nessuna espressione facciale?

Le espressioni simulate effettivamente alterano l'attività del SNA (botox)

La comunicazione efficace è un processo bidirezionale.

Kraut e Johnson hanno osservato, in modo discreto, delle persone in circostanze particolarmente

amene, riscontrando che le situazioni gioiose provocano soltanto piccoli segni esteriori di allegria

quando le persone sono sole.

L'emisfero destro gioca un ruolo più importante nella decodificazione delle emozioni rispetto

all'emisfero sinistro. I pazienti con lesioni dell'emisfero destro hanno difficoltà a produrre o

descrivere immagini mentali delle espressioni facciali delle emozioni.

George ha misurato il flusso ematico cerebrale mentre i soggetti erano impegnati nell'ascolto di

alcune frasi per identificarne il contenuto emotivo.

Il compito di interpretazione dell'emozione in base al significato delle parole aumentava

l'attivazione di entrambi i lobi frontali , con un'attivazione più marcata del sinistro rispetto al destro,

mentre la comprensione dell'emozione dal tono della voce aumentava l'attivazione della sola

corteccia prefrontale destra.

Heilman, Watson e Bowers hanno riportato il caso di un uomo affetto da sordità verbale pura

causata dal danneggiamento della corteccia temporale sinistra. L'uomo non riusciva a comprendere

il significato di un discorso ma non aveva difficoltà a identificare l'emozione espressa dalla sua

intonazione.

Quindi la comprensione delle parole e il riconoscimento del tono di voce sono funzioni

indipendenti.

L'amigdala esercita una funzione cruciale nel produrre risposte emozionali ma può essere

determinante anche nel riconoscimento delle emozioni.

Le lesioni all'amigdala compromettono la capacità delle persone di riconoscere le espressioni

facciali dell'emozione (paura).

L'amigdala riceve informazioni visive che usiamo per riconoscere l'espressione facciale delle

emozioni direttamente dal talamo e non dalla corteccia visiva di associazione.

L'amigdala riceve afferenze visive da due fonti: sottocorticale e corticale.

L'impulso sottocorticale (collicolo superiore + pulvinar, grosso nucleo del talamo

• posteriore) sembra fornire le informazioni più importanti per il riconoscimento

dell'espressione facciale delle emozioni. Alcune persone con cecità dovuta al

danneggiamento della corteccia visiva possono riconoscere le espressioni facciali delle

emozioni sebbene non abbiano la consapevolezza conscia di stare osservando il volto di una

persona (visione cieca affettiva).

La corteccia visiva riceve informazioni da due sistemi di neuroni.

• Il sistema magnocellulare fornisce informazioni su movimento, profondità e sottili

◦ differenze di luminosità.

Il sistema parvocellulare che garantisce la visione dei colori e dei dettagli fini. La

◦ porzione di corteccia visiva di associazione responsabile del riconoscimento dei volti

(area fusiforme della faccia) riceve informazioni principalmente dal sistema

parvocellulare.

Un ingegnoso studio di imaging funzionale eseguito da Vuilleumier presentava ai soggetti

fotografie di facce con espressioni neutrali o timorose. Alcune fotografie erano normali, altre erano

state filtrate con un programma computerizzato in modo da mostrare solole frequenze spaziali alte.

Altre erano state modificate per mostrare solo le frequenze spaziali basse. Queste foto stimolavano

il sistema magnocellulare e parvocellulare in modo preferenziale.

L'area fusiforme della faccia dimostra una maggiore capacità di riconoscere i volti individuali per

cui utilizza le informazioni di frequenza spaziale alta.

Al contrario l'amigdala è in grado di riconoscere le espressioni di paura sulla base delle

informazioni di frequenza spaziale bassa.

Percezione della direzione dello sguardo

I neuroni del tronco temporale superiore della scimmia sono implicati nel riconoscimento della

direzione dello sguardo di un'altra scimmia o di un uomo. Alcuni neuroni di questa regione si

attivano quando la scimmia guarda fotografie di facce rivolte in una determinata direzione.

Lo sguardo è importante nel riconoscimento delle emozioni per determinare se un espressione

emozionale si diretta verso di noi o verso qualcun'altro

Lesioni alla neocorteccia che ricopre il solco temporale sopprimono la capacità di identificare la

direzione dello sguardo di un altro animale ma non danneggiano l'abilità di riconoscere le facce di

altri animali. La corteccia parietale posteriore è coinvolta nella percezione della localizzazione degli

oggetti nello spazio.

Ruolo dell'imitazione nel riconoscimento delle espressioni emozionali

Legame tra la corteccia somatosensoriale e il riconoscimento emozionale. Quando vediamo

l'espressione facciale di un'emozione inconsapevolmente immaginiamo noi stessi con quella

emozione. Spesso imitiamo realmente l'emozione che vediamo.

L'abilità di pazienti con lesione all'emisfero destro di riconoscere le espressioni facciali delle

emozioni è correlata con la loro capacità di percepire gli stimoli somatosensoriali.

I neuroni specchio si attivano quando l'animale esegue un particolare comportamento o quando

osserva un altro animale che mette in atto il comportamento in questione. Presumibilmente questi

neuroni sono implicati nell'acquisizione della capacità di imitare i comportamenti altrui.

La sindrome di moebius è una condizione congenita che implica il deficit di sviluppo dei nervi

cranici sesto (abducenti) e settimo (facciale), causando paralisi del volto e incapacità di effettuare i

movimenti oculari laterali. I pazienti non riescono ad esprimere le emozioni con le espressioni

facciali e hanno difficoltà a riconoscere le espressioni emozionali degli altri.

Neuroni audiovisivi: neuroni che rispondono ai suoni di particolari azioni così come alla vista di

particolari azioni. Giocano un ruolo anche nella comunicazione delle emozioni.

Disgusto

Un danno della corteccia cerebrale e dei gangli della base compromette la capacità delle persone di

riconoscere le emozioni facciali di disgusto.

Wiker ha rilevato che sia annusare un odore disgustoso sia osservare un volto che mostra

un'espressione di disgusto attiva la corteccia insulare. L'insula contiene la corteccia gustativa

primaria quindi potrebbe non essere una coincidenza se questa regione è implicata nel

riconoscimento del cattivo gusto. L'emozione di disgusto ha le sue origini nell'evitamento di

malattie.

Substrato neuronale della comunicazione delle emozioni: espressione

Le espressioni facciali dell'emozione sono automatiche e involontarie.

Duchenne => stimolazione muscoli zigomatici

Gruppomuscolare corrugatore (rabbia) – Gruppo muscolare zigomatico (felicità)

La paresi dei movimenti facciali volontari è provocata da lesioni nella regione della

• corteccia motoria primaria che sovraintende alla motilità della faccia.

Il paziente non può muovere volontariamente i muscoli facciali ma è in grado di esprimere

un'emozione spontanea con quegli stessi muscoli.

La paresi dei movimenti facciali spontanei è causata da lesioni della regione insulare della

• corteccia prefrontale , della sostenza bianca del lobo frontale o di alcune parti del

talamo. Queste strutture sono connesse con le regioni del bulbo e del ponte caudale

responsabili del movimento volontario dei muscoli facciali.

I pazienti possono muovere volontariamente la muscolatura facciale ma non riescono ad

esprimere emozioni nel lato colpito della faccia.

La corteccia cingolata anteriore può essere coinvolta nei movimenti muscolari che producono la

risata. Differenti tipi di barzellette attivano diverse regioni del cervello ma tutte queste finiscono per

attivare la corteccia prefrontale ventromediale destra. Le barzellette sempre più divertenti

producono un'attivazione progressivamente maggiore di diverse regioni tra cui il nucleo accumbens

e la CPFvm destra. Invece barzellette con un livello progressivamente maggiore di violazione delle

norme sociali producono un incremento dell'attività di diverse regioni inclusa l'amigdala destra e la

corteccia orbitofrontale sinistra.

Quando le persone esprimono emozioni attraverso i muscoli facciali, il lato sinistro del volto

trasmette un emozione più intensa. (Facce chimeriche).

L'amigdala è implicata nel riconoscimento delle espressioni facciali delle emozioni ma indica che

non è coinvolta nella loro espressione. (amigdala danneggiata => non riconosco rabbia ma esprimo

rabbia)

Emozioni come modelli organizzati di risposta

Una risposta emozionalae è formata da tre diverse componenti:

1. Comportamentale => movimenti muscolari appropriati alla situazione stimolo.

2. Vegetativa => facilita quella comportamentale, provvedendo ad una rapida mobilitazione

dell'energia per consentire movimenti vigorosi.

3. Ormonale => potenzia le risposte vegetative.

Paura

L'amigdala svolge una funzione determinante nelle reazioni fisiologiche e comportamentali ad

oggetti e situazioni che rivestono un significato biologico particolare.

L'amigdala è stata suddivisa approssimativamente in 12 regioni ciascuna delle quali comprende

diverse sottoregioni. Tuttavia 3 sono le principali:

Nucleo laterale (LA) => riceve informazioni sensoriali da tutte le regioni della neocorteccia,

inclusi corteccia prefrontale ventromediale, talamo, formazione ippocampale. Invia informazioni al

Nucleo basale (B) ed ad altre parti del cervello inclusi lo striato ventrale ed il nucleo dorsomediale

del talamo, la cui regione di proiezione è la corteccia prefrontale. I nuclei LA e B forniscono

informazioni alla corteccia prefrontale ventromediale e al Nucleo centrale (CE) che proietta ad aree

dell'ipotalamo, del mesencefalo, del ponte, del bulbo, responsabili delle espressioni di diverse

componenti delle risposte emozionali.

Il nucleo centrale dell'amigdala è la regione cerebrale più importante per l'espressione di risposte

emozionali a stimoli nocivi.

Lesioni dell'amigdala riducono le risposte emozionali nell'uomo.

Bechara e LaBar hanno riscontrato che persone con lesioni dell'amigdala presentano una

compromissione nell'apprendimento di una risposta emozionale condizionata.

La maggiorparte delle paure dell'uomo è acquisita socialmente e non attraverso un'esperienza in

prima persona con gli stimoli dolorosi.

Controllo delle emozioni

La corteccia prefrontale ventromediale (CPFvm) ha un ruolo cruciale nell’inibire le risposte

emotive: consta in Corteccia Orbitofrontale Mediale e Corteccia Cingolata Subgenuale Anteriore.

La CPFvm è situata alla base degli emisferi cerebrali, nella porzione anteriore.

Lesioni alla CPFvm causano deficit del controllo comportamentale e della capacità di prendere

decisioni. Queste compromissioni non sono correlate a problemi cognitivi, ma sembrano essere una

conseguenza della disregolazione emotiva: recenti ricerche mostrano che le emozioni giocano un

ruolo importante nella formazione dei giudizi morali.

È stato rilevato che pensare a dilemmi morali attiva diverse regioni cerebrali implicate nelle

reazioni emozionali (inclusa la CPFvm). Prendere decisioni innocue, invece, non attiva queste

regioni.

Le persone con lesioni alla CPFvm mostrano giudizi morali utilitaristici.

Le persone con lesioni alla corteccia orbitofrontale (Phineas Gage) sono in grado di valutare alcune

situazioni esclusivamente in modo teorico, e non pratico. Nelle interazioni sociali, la corteccia

orbitofrontale valuta il rischio e induce prudenza e moralità nei comportamenti.

L'amigdala gioca un ruolo primario nel provocare rabbia e reazioni emotive violente, la corteccia

prefrontale gioca un ruolo importante nel sopprimere questi comportamenti.

Ciò è connesso con il ruolo inibitore della serotonina sui comportamenti aggressivi. L’ input

serotoninergico attiva la corteccia prefrontale , la quale inibisce l’amigdala e sopprime il

comportamento aggressivo. È quindi probabile che un basso livello di serotonina causi la

diminuzione dell’attività della corteccia prefrontale, aumentando la possibilità di giudizi

utilitaristici e di comportamenti antisociali.

La fenfluramina, un farmaco che stimola la produzione di serotonina, e la fluoxetina (Prozac), che

inibisce la ricaptazione della serotonina, agiscono come agonisti, aumentando l’attività della

corteccia prefrontale e contribuendo alla riduzione dell’aggressività.

Schizofrenia

Diffusione: 1% popolazione mondiale, 15% dei malati a rischio suicidio

Non c'è differenza di genere, malattia esordisce verso la fine della pubertà

Tre classi di sintomi:

1. Positivi => allucinazioni (diverse modalità sensoriali), disturbi del pensiero, deliri (di

persecuzione, di grandezza, di controllo). [qualcosa in +]

2. Negativi => appiattimento risposte motive, anedonia, mancanza di iniziativa e perseveranza,

ritiro sociale. [qualcosa in - ]

3. Cognitivi => difficoltà a sostenere l'attenzione, bassa prontezza psicomotoria, deficit di

apprendimento e memoria, scarso pensiero astratto, scarse capacità di problem

solving [non eclusivi schizofrenia]

Componente genetica (metodo gemelli e delle adozioni)

Evidenza empirica dell’esistenza di uno (o più) geni che trasmettono una “suscettibilità” a

sviluppare la schizofrenia.

Alcune persone pur avendo il "gene per la schizofrenia" non lo esprimono.

Una rassegna di Crow nota che sono state fornite evidenze empiriche dell'esistenza di un

• linkage con la suscettibilità alla schizofrenia per 21 coppie di cromosomi su 23.

Una mutazione rara implica un gene noto come DISC1. Questo gene gene è implicato in

• regolazione della neurogenesi embrionale e adulta, migrazione dei neuroni durante lo

sviluppo embrionale, funzione della densità postsinaptica dei neuroni eccitatori e funzione

dei mitocondri. E' stata osservata la mutazione di questo gene in alcune famiglie con elevata

incidenza schizofrenica.

L'effetto dell'età paterna fornisce ulteriori prove sul fatto che le mutazioni genetiche possono

influenzare l'incidenza di schizofrenia.

La maggiorparte dei ricercatori ritiene che l'aumento dell'incidenza della schizofrenia sia dovuto a

mutazioni negli spermatociti. Dopo la pubertà queste cellule si dividono ogni 16 giorni mentre gli

oociti femminili si dividono 23 volte prima della nascita e solo una volta in seguito.

La possibilità di un errore di trascrizione durante la duplicazione del DNA aumenta con il numero

delle divisioni cellulari e l'aumento di questi errori può causare l'accumulo di mutazioni col

conseguente accumulo di incidenza di schizofrenia.

Anche i meccanismi epigenetici (meccanismi che controllano l'espressione dei geni) possono

contribuire allo sviluppo della schizofrenia (metilazione degli istoni).

Cloropromazina (Labroit) => antagonista dopamienergico postsinaptico.

Effetti collaterali: Parkinson (sist nigrostriat) + Discinesia tardiva

(alterazione movimenti legata a eccesso dopamina => sensibilizzazi).

Operidolo, Clozapina => antagonisti dopaminergici (riduz effetti collaterali) => bloccare recettori

dopamimergici D2 e D3. Farmaci detti antipsicotici atipici riducono sintomi positivi e negativi e

effetti collaterali (Clozapina)

Ipotesi dopaminergica

Incremento del rilascio di dopamina maggiore negli schizofrenici.

• Relazione tra entità del rilascio di dopamina e variazioni dei sintomi positivi => più sono

• espressi i sintomi positivi, maggiore è il livello di dopamina.

Aumento dei recettori D3 e D4 nelle schizofrenia (mesolimbico)

Diversi farmaci, diversa affinità con D2, dosi maggiori per farmaci con minor affinità.

Sistemi dopaminergici

Sist nigrostriatale (regol movimento) => non coinvolto

Sist mesolimbico => coinvolto con patologia

Sist mesocorticale => coinvolto con patologia

Fibiger ha ipotizzato che i deliri paranoidi possono essere causati dall'incremento degli impulsi

dopaminergici che raggiungono l'amigdala. Il nucleo centrale dell'amigdala è coinvolto nelle

risposte emotive condizionate, sollecitate da stimoli avversivi. Tale nucleo riceve molte proiezioni

dal sistema dopaminergico mesolimbico il che rende fortemente plausibile l'ipotesi di Fibiger.

Alte dosi di sostanze psicotrope in grado di stimolare il rilascio di dopamina (amfetamine,

cocaina, metilfenidato, L-DOPA => agonisti dopaminergici) possono evocare un quadro analogo

alla schizofrenia paranoide, caratterizzato dalla comparsa di ideazione di riferimento e deliri

persecutori.

L'amfetamina causa un incremento del rilascio di dopamina nello striato dei pazienti schizofrenici,

inoltre i soggetti in cui si riscontra un maggior rilascio di dopamina sviluppano sintomi positivi più

intensi. + Farmaci agonisti dei recettori dopaminergici come il pramipexolo (Mirapexin®), o

comunque in grado di potenziare la neurotrasmissione dopaminergica come la L-dopa, possono

evocare sintomi psicotici quali deliri ed allucinazioni.

Tutte le sostanze comunemente usate per curare la schizofrenia causano alcuni sintomi

• simili a quelli del morbo di Parkinson: lentezza dei movimenti, assenza di espressione

facciale, debolezza.


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DETTAGLI
Esame: Psicobiologia
Corso di laurea: Corso di laurea in psicologia e processi sociali
SSD:
A.A.: 2017-2018

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher AliceDP97 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Psicobiologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università La Sapienza - Uniroma1 o del prof De Gennaro Luigi.

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