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

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 v