Set Domande Paniere Risposte Aperte Psicobiologia e Psicologia Fisiologica

PSICOBIOLOGIA E PSICOLOGIA FISIOLOGICA

(Risposte Aperte)

1) Golgi e Cajal osservarono i neuroni al microscopio ma raggiungessero due conclusioni diverse

circa il funzionamento nelle connessioni. Cioè? Camillo Golgi, mise a punto una tecnica di

colorazione delle sezioni istologiche di encefalo, che oggi è nota come metodo di Golgi. Esso,

osservando i preparati microscopici che aveva messo a punto, si convinse che i vari neuroni

fossero tra loro uniti a formare una sorta di rete, i cui i flussi di informazione presentavano

direzioni non ben stabilite. Cajal, osservando i preparati messi a punto con la tecnica di Golgi,

giunse a conclusioni completamente diverse. Esso si rese conto che dendriti e assone

rappresentano rispettivamente la porzione ricevente e trasmittente del neurone.

L’informazione viene trasmessa da altri neuroni ai dendriti (attraverso le sinapsi). I dendriti la

trasmettono verso il corpo cellulare. A livello del corpo cellulare l’informazione viene in

qualche modo integrata e poi trasmessa lungo l’assone in direzione centrifuga (lontano dal

corpo). La teoria di Cajal fu detta della Polarizzazione dinamica.

2) In cosa consiste la proprietà definita come "Emergenza?": La proprietà definita emergenza è

legata ad uno dei problemi generali delle Neuroscienze moderne rappresentato dalla necessità

di comprendere fino a che punto la codifica delle informazioni da parte di singoli neuroni sia

sufficiente per spiegare il comportamento umano o le popolazioni neuronali nel loro

complesso a determinarlo. L’obiettivo è comprendere se è più importante il gruppo di neuroni

oppure i singoli neuroni che lo compongono.

3) In che modo è possibile suddividere il Sistema Nervoso Centrale e periferico? Il sistema

nervoso si può suddividere in due parti: il sistema nervoso centrale (SNC), formato da encefalo

e midollo spinale, ed il sistema nervoso periferico (SNP). Il sistema nervoso centrale è suddiviso

in encefalo (contenuto nella scatola cranica) e in midollo spinale (contenuto nel canale

vertebrale). Il SNC riceve ed elabora informazioni dagli organi sensoriali e viscerali, le integra,

sulla base di esse prende decisioni ed invia istruzioni relative ad alcuni organi. È inoltre sede

dell'apprendimento, della memoria, delle emozioni, del linguaggio e di altre funzioni

complesse. Il sistema nervoso periferico garantisce la comunicazione tra l'intero organismo ed

il sistema nervoso centrale tramite la componente afferente, che trasmette informazioni in

senso ascendente, e la componente efferente, che conduce le informazioni in senso opposto,

cioè dal sistema nervoso centrale agli organi definiti effettori (per lo più muscoli e ghiandole).

La componente efferente è ulteriormente suddivisa in sistema nervoso somatico, in cui i

motoneuroni sono responsabili della contrazione dei muscoli scheletrici, ed in sistema nervoso

autonomo, che regola la funzione di organi e strutture non sottoposte al controllo volontario.

4) In cosa consiste la tecnica sviluppata da Neher e Sakmann denominata patch-clamp? Per

studiare i singoli canali ionici, Neher e Sakmann hanno sviluppato una nuova tecnica chiamata

patchclamp. Il patch clamp ("blocco di area") è una tecnica usata in elettrofisiologia per

misurare le correnti che attraversano singoli canali ionici presenti nella membrana cellulare. Si

utilizza un solo microelettrodo, costituito da una micropipetta di vetro la cui estremità con

diametro di 1 micrometro e resistenza di 1-10 MegaOhm, viene fatta aderire perfettamente a

una membrana cellulare permettendo così di isolare una piccola area della membrana stessa e

i canali ionici in essa presenti. A questo punto è possibile modificare e manipolare

chimicamente o elettricamente i canali stessi in modo da studiarne le proprietà.

5) Cosa differenzia la mielina impiegata nel SNC e quella impiegata nel SNP? La funzione

principale della mielina è quella di proteggere il neurone dall’ambiente circostante e di isolarlo

elettricamente. La differenza tra mielina impiegata nel SNC e quella del SNP condiziona la

capacità di rigenerare gli assoni dei neuroni danneggiati. Per questo motivo, una lesione che

avviene all’interno del canale vertebrale è una lesione irreversibile. Viceversa, una lesione che

avviene al di fuori del canale vertebrale (ad esempio la lesione di un nervo periferico tipo il

nervo radiale), può essere operata e le estremità dell’assone tagliato riavvicinate e “ricucite”.

6) Perché si dice che il potenziale d'azione ha una "conduzione saltatoria"? Le cellule che

costituiscono il SN sono i neuroni e grazie alla loro capacità di eccittarsi generano un

potenziale d’azione permettendo il passaggio di cariche elettriche da una parte all’altra della

membrana che riveste i neuroni. Lungo l’assone del neurone, sono presenti delle zone non

mielinizzate chiamati nodi di Ranvier. Essi sono importanti poiché permettono all’impulso

elettrico di propagarsi più velocemente, determinando la conduzione saltatoria del potenziale

d’azione. Quindi il potenziale d’azione ha una conduzione saltatoria in quanto i nodi di ranvier

permettono il continuo passaggio degli ioni sodio e potassio dai canali ionici del neurone per

velocizzare la propagazione degli impulsi elettrici conferendo al sistema una modalità a salti fra

un punto ed un altro.

7) Descrivi tutto ciò che sai sui nodi di Ranvier e il loro significato funzionale: I nodi di Ranvier

interruzioni della guaina

sono delle zone non mielinizzate presenti lungo l’assone che fungono come

mielinica (sostanza bianca che avvolge l’assone del neurone) necessaria a rendere il neurone

protetto dall’ambiente circostante, assolvendo anche alla funzione di isolarlo elettricamente

dall’esterno. In questi nodi sono presenti canali ionici (grosse molecole proteiche presenti sulla

membrana cellulare). La loro funzione è quella di permettere all’impulso elettrico di propagarsi

più velocemente, determinando ciò che viene definita conduzione saltatoria del potenziale

d’azione. Sodio e potassio non possono entrare e uscire dall’assone se non quando trovano un

nodo di Ranvier; infatti tale funzione non sarebbe possibile a causa dell’effetto di isolante

elettrico proprio della mielina.

8) Quali sono le principali funzioni delle cellule gliali? Le cellule gliali svolgono soprattutto

funzioni di sostegno per i neuroni. Si conoscono tre tipi: astrociti, oligodendrociti e microglia.

Le cellule della glia nutrono il neurone con delle sostante ad hoc e lo proteggono grazie ai loro

prolungamenti che danno vita alla guaina mielinica e avvolgono anche venule e capillari

presenti nell’encefalo, contribuendo a creare la barriera emato-encefalica che funge da filtro

per le sostanze nocive che possono circolare nel sangue. Sono 6 sono i compiti fondamentali:

1) Danno forma e sostengono il tessuto nervoso, separano ed isolano (sia elettricamente che

biologicamente) alcuni gruppi di neuroni;

2) gli oligodendrociti, danno origine alla Mielina;

3) altre cellule gliali hanno funzione fagocitarie rimuovendo o sostanze liberate dalla morte di

neuroni o sostanze biologiche che possono danneggiare le cellule nervose;

4) tamponano e rendono costante la concentrazione di potassio negli spazi extracellulari, per il

bilanciamento elettrolitico, vitale per la sopravvivenza dei neuroni;

5) durante lo sviluppo del SNC, alcune cellule della glia consentono ai neuroni di migrare dalla

sede d’origine embrionale fino alla sede definitiva nel sistema nervoso maturo;

6) creazione della barriera emato-encefalica.

9) Cosa si intende per "convergenza" e "divergenza" nello studio delle proprietà dei neuroni?

Per divergenza s’intende la capacità di un neurone di trasmettere la stessa informazione

simultaneamente dal neurone trasmittente a più neuroni, posti a varia distanza tra loro grazie

anche ai bottoni terminali che funzionano da elementi presinaptici. Per divergenza s’intende la

capacità di un neurone di ricevere informazioni da più neuroni grazie all’albero dendritico

molto esteso e ramificato della parte ricevente postsinaptica.

10) In cosa divergevano le teorie di Camillo Golgi e di Ramon Y Cajal? Le teorie di Golgi e Cajal

divergono riguardo le modalità della trasmissione delle informazioni, in quanto secondo Golgi i

neuroni sono uniti tra di loro a formare una rete neuronale in cui le varie trasmissioni

d’informazioni non hanno una direzione stabilita; Cajal, attraverso le identiche osservazioni di

Golgi, sostenne invece che i neuroni sono delle unità indipendenti e che la trasmissione dei

segnali ha una direzione stabilita, ovvero i dentriti rappresentano la parte ricevente degli

stimoli e quindi hanno il compito di condurre gli impulsi nervosi verso il corpo cellullare del

neurone, invece l’assone trasmette i segnali nervosi dal corpo cellulare verso altri neuroni.

11) Cosa rende un neurone inibitorio o eccitatorio? Il neurone può essere inibitorio o eccitatorio e

ciò dipende dal messaggio chimico che viene rilasciato nella fessura sinaptica, in quanto i

neuroni eccitatori rilasciano un messaggio chimico eccitatorio provocando sulla membrana

postsinaptica un PPSE (potenziale post-sinaptico eccitatorio), mentre i neuroni inibitori

rilasciano un messaggio chimico inibitorio provocando sulla membrana postsinaptica un PPSI

(potenziale postsinaptico inibitorio).

12) Quale importante conclusione trasse Cajal dall'utilizzo del metodo Golgi? Lo scienziato Cajal,

osservando il metodo di Golgi, giunse a conclusioni diverse pur effettuando le stesse

osservazioni sperimentali, teorizzando la cosiddetta polarizzazione dinamica, ovvero che i

dentriti rappresentano la porzione neuronale ricevente l’informazione e l’assone rappresenta

la porzione neuronale trasmittente.

13) Cosa sono e a cosa servono le gap junctions? Le gap junctions sono delle strutture simili a dei

ponti che permettono alle sinapsi elettriche di far passare il segnale da un neurone all’ altro.

Questi ponti consentono il passaggio di ioni dal citoplasma di una cellula a quella dell’altra. Le

gap junctions formano ponti a resistenza bassa grazie ai quali gli ioni percorrono con facilità da

un neurone a quello vicino. Gli ioni sono carichi elettricamente e trasportano segnali elettrici, e

il segnale elettrico può passare direttamente da un neurone all’altro senza aggiuntive

intermediazioni. In tal modo questi neuroni riescono a sincronizzare la loro attività.

14) Sempre più spesso ci si riferisce al nostro cervello col termine di connettoma. Cosa sottolinea

questo termine? Il cervello può essere paragonato ad una rete, in cui i processi conoscitivi non

sono identificati in una particolare zona, ma sono conservati in maniera distribuita. Con il

termine connettoma si vuole comprendere l’organizzazione delle interazioni neurali. I neuroni

comunicano tra loro a livello di particolari strutture dette sinapsi che possono essere chimiche

o elettriche. Quindi: il termine connettoma riferito al cervello sottolinea l’importanza, per il

sistema nervoso centrale, del passaggio di informazioni da un neurone all’altro che avviene

grazie alle connessioni che si stabiliscono tra i numerosi neuroni, chiamate sinapsi.

15) Perché potenziale di equilibrio per il potassio e potenziale di riposo non corrispondono

perfettamente? Il potenziale di equilibrio per il potassio e il potenziale di riposo non

corrispondono perfettamente perché nel momento in cui il sodio tende a entrare all’interno

della cellula aiutato dal gradiente di riposo il movimento di ioni sodio positivi abbassano il

potenziale di membrana rispetto al potenziale di equilibrio per il potassio. Questi movimenti a

lungo andare annullerebbero i gradienti di concentrazione che sono alla base della

generazione del potenziale di membrana. Grazie a una molecola che prende il nome di pompa

sodio/potassio il sodio viene riportato all’esterno e il potassio all’interno in modo da

mantenere le differenze di concentrazione che sono responsabili della generazione del

potenziale di riposo.

16) Come avviene una sinapsi inibitoria? Nelle sinapsi inibitorie il neurotrasmettitore principale

inibitorio è il GABA il quale si lega ai suoi recettori sulla membrana post-sinaptica

promuovendo l’apertura di canali ionici per il K+ o il CL-. Il recettore per il GABA è un canale

per il cloro il quale entra all’interno della cellula seguendo il gradiente di concentrazione e dato

che il cloro è un ione negativo quando entra nella cellula favorisce l’aumento del numero di

cariche negative all’interno della membrana; di conseguenza si verifica iperpolarizzazione del

potenziale di membrana post-sinaptico generando un potenziale post-sinaptico inibitorio.

17) Perché si dice che PPSE e PPSI sono fenomeni graduati? Il potenziale post-sinaptico

eccitatorio e inibitorio PPSE e PPSI sono entrambi considerati fenomeni elettrotonici graduati

ovvero si propagano lungo la membrana e variano in grandezza, proporzionali alla quantità di

neurotrasmettitori liberati dal bottone sinaptico che vanno a legarsi creando l’apertura dei

canali ionici e la conseguente entrata degli ioni negativi o positivi all’interno del versante della

membrana per creare rispettivamente depolarizzazione e iperpolarizzazione. Il PPSE più

neurotrasmettitori si lega, più sodio entra e maggiore sarà la depolarizzazione di membrana; il

PPSI più neurotrasmettitori si lega più cloro entra e maggiore sarà l’iperpolarizzazione di

membrana.

18) Come avviene una sinapsi eccitatoria? Nelle sinapsi eccitatorie il neurotrasmettitore

principale eccitatorio è il glutammato il quale si lega ai suoi recettori sulla membrana post-

sinaptica promuovendo l’apertura dei canali per il sodio. Nelle sinapsi eccitatorie il

neurotrasmettitore principale eccitatorio è il glutammato il quale si lega ai suoi recettori sulla

membrana post-sinaptica promuovendo l’apertura dei canali per il sodio. Il recettore

glutammato è un canale per il sodio il quale entra all’interno della cellula seguendo sia il

gradiente di concentrazione che quello elettrico e dato che il sodio è uno ione positivo quando

entra nella cellula riduce il numero di cariche negative all’interno della membrana favorendo

così una depolarizzazione della membrana generando un potenziale post-sinaptico eccitatorio.

19) Quali sono le principali differenze tra i potenziali postsinaptici e il potenziale d'azione? I

potenziali post-sinaptici sono generati dai canali della membrana post-sinaptica, si propagano

lungo i dentriti e il soma in modo elettronico ovvero passivo, sono modulati in ampiezza e i

singoli potenziali post-sinaptici possono avere durata maggiore. I potenziali d’azione sono

invece generati dai canali del SIA, si propagano lungo l’assone in modo attivo, la loro ampiezza

rimane costante fino al terminale assonale, sono modulati in frequenza e hanno durata breve

circa 1-2 millisecondi.

20) Perché il PA si propaga lungo tutto l'assone, fino al terminale, senza subire riduzioni

d'ampiezza? Il PA si propaga lungo tutto l’assone fino al terminale senza subire riduzioni

d’ampiezza grazie alla depolarizzazione massimale la quale riesce ad aprire i canali voltage

gated per il sodio situati vicino a quelli già aperti dove è presente un’altra concentrazione di

tali canali.

21) Cosa avviene al verificarsi di una depolarizzazione massimale della membrana? Con la

depolarizzazione massimale della membrana si aprono tutti i canali voltage gated per il sodio

(Na+), situati nel segmento iniziale dell’assone con l’entrata di sodio all’interno della

membrana lungo il gradiente elettrico e di concentrazione favorendo un’inversione della

polarizzazione della membrana diventando internamente elettropositiva. A causa dell’alta

concentrazione dei canali in questo punto l’ingresso di sodio è massivo e provoca una

depolarizzazione massimale della membrana. In questo modo il PA si propaga lungo tutto

l’assone, fino al terminale, senza subire riduzioni d’ampiezza.

22) A livello del segmento iniziale dell'assone i due PPSE propagati si sommano

"algebricamente". Cosa significa? A livello del segmento iniziale dell’assone i due (o più) PPSE

si sommano algebricamente. Se è presente un PPSI, che è di segno contrario del PPSE

dev’essere sottratto. Se prevalgono le sinapsi inibitorie, la somma algebrica darà come

risultato un’iperpolarizzazione del segmento iniziale dell’assone. Se dovessero prevalere le

sinapsi eccitatorie, la somma algebrica darà come risultato una depolarizzazione della

membrana del segmento iniziale dell’assone.

23) Come viene a generarsi una long term potentiation? Il Long Term Potentation ovvero il

potenziamento a lungo termine è un fenomeno che consiste in una forma di plasticità sinaptica

che permette la memorizzazione di una informazione ovvero l’aumento a lungo termine della

trasmissione del segnale tra due neuroni, potenziando dunque la sinapsi mediante varie

stimolazioni prolungate e ad alta frequenza favorendo il mantenimento elevato della risposta

come se mantenesse un ricordo della stimolazione ad alta frequenza.

Se stimoliamo una sinapsi eccitatoria (glutammatergica) con una determinata frequenza di

impulsi si ottiene, sulla membrana postsinaptica, un potenziale postsinaptico eccitatorio (PPSE)

di una determinata ampiezza; stimolando, dopo qualche secondo, la stessa sinapsi con una

frequenza maggiore degli impulsi otterremo, come è ovvio, un PPSE di ampiezza maggiore; se,

dopo un certo tempo, si torna a stimolare la sinapsi con una frequenza bassa, la risposta si

manterrà elevata come quando la sinapsi era stata stimolata ad alta frequenza. In altre parole,

la sinapsi è potenziata, come se mantenesse un “ricordo” della stimolazione ad alta frequenza:

è andata incontro a LTP. Per instaurarsi, la LTP