Riassunto fisiologia

Modulo 1: Struttura del sistema nervoso

Il sistema nervoso consiste in un apparato complesso di strutture che permette il funzionamento globale dell'intero corpo. Esso si divide in sistema nervoso centrale (SNC), di cui fanno parte il cervello e il midollo spinale, e in sistema nervoso periferico (SNP), che include i nervi cranici, spinali e tutti i gangli periferici.

Protezione del sistema nervoso

A difesa e protezione di tali strutture, vi sono le meningi, il sistema ventricolare e il sistema vascolare. Le meningi sono membrane che, a strati, proteggono il cervello da urti esterni. Esse si distinguono in: dura madre (la parte più esterna), membrana aracnoidea (nel mezzo) e la pia madre (costituita da una membrana sottilissima). Tra la aracnoidea e la pia madre passa il liquor cerebrospinale, che sostiene il cervello mediante effetto galleggiamento. Tale liquido è formato dai ventricoli ed è rinnovato di continuo ogni circa sei ore, venendo eliminato mediante il circuito sanguigno.

Sistema ventricolare

Il sistema ventricolare si divide in quattro strutture: il ventricolo laterale, il terzo ventricolo, l'acquedotto cerebrale e il quarto ventricolo. Un malfunzionamento di queste strutture provoca una patologia detta idrocefalia.

Sistema vascolare

Un'importante funzione è quella vascolare, mediante la quale il cervello trae nutrimento. Considerato che il neurone è famelico e assorbe di continuo glucosio e ossigeno, non può, neanche per pochi minuti, essere privo di irrorazione sanguigna, poiché un'interruzione di tale flusso causerebbe danni irreversibili. Il sistema vascolare è caratterizzato da due arterie: le arterie vertebrali (situate nella parte caudale del cervello) e le arterie carotidi interne (posizionate rostralmente). Entrambe le arterie, ramificandosi, si rendono sempre più sottili fino a formare una fitta rete capillare.

Sviluppo del sistema nervoso

Il SN inizia a formarsi subito dopo il concepimento; infatti, intorno al 20° giorno, la parte dorsale dell'embrione si ispessisce formando una placca che successivamente diventa un tubo, provocato dall'avvicinamento dei bordi fino a congiungersi, chiamato tubo neurale. Tale evento sarà poi suddiviso in due parti: la parte inferiore darà origine al sistema nervoso autonomo, mentre la parte superiore darà origine al sistema nervoso centrale, formando il proencefalo, il mesencefalo e il rombencefalo.

Dopo il 24° giorno di gestazione, nel proencefalo iniziano a formarsi i ventricoli: dai ventricoli laterali si formerà il cervello, mentre nel terzo ventricolo si formerà il diencefalo. Nel rombencefalo si formeranno altre due parti, il metencefalo e il mielencefalo. Subito dopo il concepimento, grazie alle cellule progenitrici, inizia a formarsi la corteccia cerebrale, infatti tali cellule iniziano a moltiplicarsi in maniera simmetrica, creando neuroni identici che servono ad accrescere i ventricoli, e poi in maniera asimmetrica, creando un'altra cellula che si stabilizza ed un neurone che inizia a migrare, depositandosi in maniera stratificata fino a formare una superficie spessa di circa 3 mm.

Tutto ciò avviene grazie alle cellule gliali, ovvero cellule guida che creano una strada per il posizionamento dei neuroni.

Il diencefalo

Il diencefalo, situato nel terzo ventricolo, si compone di due strutture: il talamo e l'ipotalamo. Il talamo ha la funzione di "centro di smistamento" degli input provenienti dai sistemi sensoriali per poi essere trasferiti nelle varie cortecce. Esso è costituito da nuclei, uno dei più importanti è il nucleo genicolato laterale, che trasferisce gli input visivi alla corteccia visiva primaria, o come il nucleo ventrolaterale che trasferisce i messaggi provenienti dal cervelletto alla corteccia primaria motoria.

L'ipotalamo, una struttura piccola ma con una grande funzione per l'uomo, controlla il sistema nervoso autonomo e il sistema endocrino, fondamentali per la sopravvivenza. Infatti, organizza comportamenti relativi all'alimentazione, al combattimento e all'accoppiamento. Il sistema endocrino è regolato da una ghiandola chiamata ipofisi, che, stimolata, produce specifici ormoni quali i gonadotropici che stimolano testicoli ed ovaie a rilasciare ormoni sessuali. L'ipofisi posteriore produce altri ormoni, quali l'ossitocina e la vasopressina, regolatori della produzione di latte e urine.

Il mesencefalo

Il mesencefalo comprende due strutture: il tetto e il tegmento. Il tetto comprende i collicoli superiori e i collicoli inferiori, importanti per il sistema visivo e quello uditivo. Il tegmento comprende la formazione reticolare, la sostanza grigia periacquaduttale, il nucleo rosso, la substantia nigra e l'area tegmentale ventrale. La formazione reticolare controlla il ritmo sonno-veglia, la sostanza grigia periacquaduttale modula i comportamenti tipici per la sopravvivenza. Il nucleo rosso e la substantia nigra sono basilari per il sistema motorio.

Il rombencefalo

Il rombencefalo, situato nel quarto ventricolo, comprende il metencefalo e il mielencefalo. Nel metencefalo troviamo il ponte, che contiene parte della formazione reticolare che regola il sonno-veglia, e il cervelletto, di forma simile al cervello dal punto di vista anatomico e con una corteccia chiamata cerebellare. Esso è importante nella coordinazione motoria, rendendo i movimenti fluidi e precisi; una lesione al cervelletto provocherebbe movimenti rapidi e poco coordinati. Nel mielencefalo vi è il bulbo o midollo allungato, che comprende parte della formazione reticolare che controlla la respirazione, il sistema cardiovascolare e il tono muscolare.

Midollo spinale

Il midollo spinale, presente all'interno della colonna vertebrale, ha la funzione di smistare le fibre motorie e ricevere e distribuire l'informazione somatosensitiva proveniente dall'esterno, diretta ai centri cerebrali superiori. Anche il midollo, come la corteccia, possiede la materia grigia e la sostanza bianca, con la differenza che sono posizionate in maniera inversa.

Sistema nervoso periferico

Il sistema nervoso periferico è formato dai nervi spinali e dai nervi cranici. I nervi spinali sono formati da lunghi fasci di assoni chiamati afferenti, perché ricevono informazioni e le portano al SNC. Mentre nel caso contrario gli assoni vengono chiamati efferenti. I nervi cranici controllano la muscolatura di tutto il capo, il viso ed il collo, ricevendo informazioni propriocettive e dolorifiche.

Sistema nervoso autonomo

Il sistema nervoso autonomo, chiamato così perché è omeostatico e coinvolge la muscolatura liscia, cardiaca e ghiandolare. Esso ha la funzione di regolazione dei processi vegetativi dell'organismo. Il SNA è formato da due sistemi: il simpatico e il parasimpatico.

Il sistema simpatico si attiva in situazione di pericolo, aumentando la pressione arteriosa, entra in circolo l'adrenalina aumentando il battito cardiaco, in modo da poter affrontare un attacco o una fuga.

Il sistema parasimpatico, invece, aumenta le riserve energetiche dell'organismo, aumenta la salivazione e l'attività gastrica ed intestinale.

Modulo 2: Psicofarmacologia

Si definisce farmaco un composto chimico esogeno, che dopo la somministrazione provoca gli stessi effetti dei messaggeri prodotti dal nostro corpo. Quando il farmaco modifica il comportamento a livello del sistema cerebrale, viene chiamato psicofarmaco. Ogni farmaco per funzionare deve possedere siti d'azione, ovvero quei punti specifici dove il farmaco agisce.

Somministrazione farmacologica

La somministrazione farmacologica può avvenire in vari modi: per iniezione, per via rettale, cutanea, ecc. Per iniezione, può avvenire secondo ulteriori distinzioni: endovenosa (mediante immissione del farmaco in vena), intramuscolare (attraverso il tessuto muscolare), intraperitoneale (tra la cavità intraperitoneale e gli organi interni), e sottocutanea (il farmaco somministrato deve essere una minima parte). Un altro tipo di iniezione è quella intracerebrale, usata in casi estremi, eseguita da medici con molta cura, nei casi di non assorbimento del farmaco, ostacolo causato dalla barriera encefalica.

La somministrazione orale, invece, può avvenire per ingestione (mediante capsule o pillole da digerire) o sublinguale (fatte sciogliere sotto la lingua e assorbite attraverso i capillari della bocca). Tuttavia, per la psicofarmacologia, non sempre può essere valida per via della barriera encefalica. Per via rettale, invece, il farmaco, chiamato supposta, viene assorbito dalle mucose intestinali.

Assorbimento e escreto del farmaco

Il farmaco introdotto nel corpo deve poter superare la barriera encefalica; le molecole devono essere liposolubili, altrimenti la barriera farebbe da filtro. Dopo aver espletato la sua funzione, il farmaco deve poter essere escreto dai reni o dal fegato.

Il farmaco per agire deve avere un giusto dosaggio, calcolato in rapporto al peso corporeo dell'individuo. Ad esempio, maggiore è il peso, maggiore sarà il dosaggio farmacologico. Molta attenzione deve fare il medico, ad esempio con la morfina, che oltre a placare il dolore, abbassa anche la respirazione e il battito cardiaco, richiedendo di rispettare il margine di sicurezza. Alcuni farmaci, come i barbiturici, hanno un margine di sicurezza molto basso, quindi una dose maggiore o l'associazione con l'alcol potrebbe essere letale.

Assuefazione e tolleranza

La somministrazione a lungo termine fa sì che diminuisce la sua efficacia, fenomeno chiamato assuefazione o tolleranza. A volte può accadere l'effetto contrario, aumentando l'efficacia, quindi una sensibilizzazione. Attenzione nel caso in cui si interrompe il circuito della somministrazione dopo un lungo periodo, poiché si potrebbe presentare un altro tipo di evento chiamato astinenza.

Un altro tipo di psicofarmaco è il placebo. Il placebo è un NON farmaco, spesso somministrato in pazienti ansiosi o con problemi psicologici che paradossalmente migliorano, perché il solo pensiero della cura migliora e aumenta l'effetto endogeno dei neurotrasmettitori. Non ha effetti collaterali, spesso è acqua e zucchero, e viene usato nella ricerca come paragone al farmaco studiato.

Psicofarmacologia: agonisti e antagonisti

La psicofarmacologia agisce grazie alle sinapsi nel SNC, i farmaci si dividono in agonisti e antagonisti. Gli antagonisti inibiscono gli effetti postsinaptici, mentre gli agonisti ne favoriscono gli effetti. Tutto ciò avviene grazie ai precursori.

Neurotrasmettitori

Si definisce neurotrasmettitore un messaggero chimico con la funzione di comunicare tra i neuroni e influenzarne altri. I neurotrasmettitori sono sintetizzati nel soma di ogni neurone e immagazzinati nelle vescicole sinaptiche, che a loro volta vanno verso la membrana sinaptica dove avviene l'aggancio. Il neurotrasmettitore viene rilasciato nella fessura sinaptica e si lega ai recettori postsinaptici, ottenendo potenziali di azione eccitatori o inibitori. Infine, il neurotrasmettitore viene metabolizzato grazie agli enzimi o riassorbito dalla membrana presinaptica.

Nel sistema nervoso centrale ci sono circa 30 neurotrasmettitori a carattere modulatorio, mentre i due principali sono il glutammato (con funzione eccitatoria) e il GABA (con effetti inibitori). Il glutammato è prodotto dalle attività metaboliche delle cellule che si trovano nel cervello.

• I recettori con cui si lega sono: NMDA, AMPA, CAINATO e METABOTROPICO.
• Il recettore AMPA controlla i canali sodio della membrana, provocandone un potenziale d'azione postsinaptico ogni volta che vi si lega.
• I recettori NMDA hanno la capacità di modificare le caratteristiche delle sinapsi. Gli altri due recettori hanno caratteristiche simili.

GABA

Il GABA è il neurotrasmettitore inibitorio. Esso ha come recettori il GABA a ed il GABA b. Il GABA ha una funzione basilare di controllo delle connessioni che potrebbero provocare reazioni violente di scariche neurali, provocando l'epilessia. I recettori del GABA sono complessi: ogni recettore comprende cinque siti di legame. I farmaci come i barbiturici e le benzodiazepine amplificano gli effetti del GABA, con la caratteristica di sedare o calmare. I barbiturici, in particolare, hanno effetti calmanti in piccole dosi, ma un'eccessiva dose potrebbe causare problemi all'apparato cardiovascolare, sopprimendo i centri della respirazione situati nel tronco encefalico, fino alla morte. Le sostanze fino ad ora commentante sono chimiche, non vi sono sostanze naturali, ad esclusione del GABA, che possono legarsi a questi siti. Di recente si è scoperto un composto opposto alle benzodiazepine, il B-CC, che viene rilasciato in caso di pericolo per attivare l'ansia e la paura, favorendo una maggiore attenzione per utilizzarla per la fuga o attacco.

Acetilcolina

L'acetilcolina (Ach) è uno dei più importanti neurotrasmettitori secreto dagli assoni efferenti, ha la funzione del movimento dei muscoli. Le sinapsi che rilasciano Ach vengono chiamate aceticolinergiche. Le aree del cervello dove troviamo maggiore concentrazione di neuroni ach sono:

• Ponte dorsolaterale, importante nella fase del sonno REM
• Setto mediale, che ha il compito di memorizzare
• Mesencefalo, coinvolto nell'apprendimento percettivo

Una volta rilasciata, l'acetilcolina viene in parte eliminata dagli enzimi e in parte recaptata. Due sostanze tossiche in grado di interagire con Ach sono la tossina botulinica ed il veleno del ragno vedova nera. La tossina botulinica è un veleno potentissimo, inibisce il rilascio di Ach, provocando immobilità muscolare. Al contrario, il veleno del ragno vedova nera stimola il rilascio (eccitatorio), creando movimenti e spasmi muscolari.

I recettori per l'Ach sono due: il nicotinico ed il muscarinico. Il recettore nicotinico è chiamato così perché sensibile alla nicotina, mentre il recettore muscarinico è sensibile alla muscaria, una sostanza contenuta in un fungo velenoso. In entrambi i casi si ha un effetto agonista. Sostanze con effetto antagonista del Ach sono l'atropina ed il curaro: il primo blocca i recettori muscarinici e il secondo i recettori nicotinici.

Neurotrasmettitori II: Monoamine

Alcuni neurotrasmettitori con funzione modulatoria sono le monoamine: adrenalina, noradrenalina, dopamina e serotonina. Le prime tre fanno parte delle catecolamine, mentre la serotonina fa parte delle indolamine. Le monoamine sono prodotte dai neuroni situate nel tronco encefalico per poi essere proiettate in più parti del cervello.

Dopamina

La dopamina può avere carattere eccitatorio o inibitorio, ed è molto presente ed importante per la funzione motoria, attenzione, apprendimento e fisiologia del comportamento. Infatti, ha un meccanismo di rinforzo nel caso di abuso di stupefacenti. Alterazioni della dopamina sono causa di patologie importanti, quali il morbo di Parkinson o la schizofrenia. La zona cerebrale dove i neuroni dopaminergici sono in maggioranza è il mesencefalo, precisamente la substantia nigra e l'area tegmentale ventrale.

Adrenalina e Noradrenalina

Entrambi hanno effetto eccitatorio in vari sistemi cerebrali. L'adrenalina è un ormone prodotto dal surrene, mentre la noradrenalina è un neurotrasmettitore importante per la regolazione dell'umore e del ciclo sonno-veglia.