Tratto da "Le Scienze"

Una semplice regola per la formazione di nuove sinapsi

Quando la sua attività elettrica scende sotto una soglia critica, per esempio quando non riceve più input da una certa regione della retina, un neurone cerca di ripristinarla creando nuove sinapsi. Sarebbe questo il semplice meccanismo alla base della plasticità cerebrale: le simulazione al computer basate su questo principio omeostatico riescono infatti a riprodurre fedelmente gli schemi di recupero della corteccia visiva di gatti e scimmie così come viene osservata sperimentalmente.

Il cervello umano è il sistema di connessioni più complesso che esiste in natura. Eppure la sua capacità rigenerativa si baserebbe su un principio molto semplice: quando l’attività elettrica scende sotto un certo livello di soglia, i neuroni si attivano per stabilire nuove sinapsi, secondo un meccanismo di omeostasi simile a quello che controlla la regolazione della temperatura corporea o i livelli di zucchero nel sangue. È questa la sorprendente conclusione di un nuovo studio apparso sulla rivista “ PLOS Computational Biology” a firma di Markus Butz del Jülich Supercomputing Center, in Germania, e Arjen van Ooyen della VU University di Amsterdam.

Il sistema nervoso centrale continua a modificarsi per tutta la vita: nel cervello si formano continuamente nuove sinapsi, mentre quelle che non sono più utilizzate degenerano. Questo sofisticato processo, noto come neuroplasticità, riveste un ruolo cruciale non solo nei processi di apprendimento, ma anche nel recupero di un danno cerebrale o altri tipi di deficit funzionale neurologico, ma i meccanismi che lo determinano non sono ancora stati chiariti.

Butz e van Ooyen hanno studiato la corteccia visiva, la regione cerebrale che controlla l'elaborazione delle informazioni che provengono dal senso della vista. In questa regione, circa il 10 per cento delle sinapsi si rigenera continuamente, con percentuali ancora superiori se la retina viene danneggiata. I ricercatori hanno ipotizzato l'esistenza di un principio omeostatico, in base al quale la formazione di nuove sinapsi è regolata dalla tendenza dei neuroni a mantenere un determinato livello di attività elettrica. Se l'attività elettrica media scende sotto un certo valore di soglia, i neuroni iniziano a costruire attivamente nuovi punti di contatto.

Grazie a una simulazione al computer, hanno poi verificato che questo modello consente di riprodurre fedelmente gli schemi di rigenerazione della corteccia visiva osservati sperimentalmente in gatti e scimmie con un danno alla retina. La corteccia visiva è risultata particolarmente adatta a dimostrare questa nuova regola di crescita, per una sua proprietà nota come retinotopia: come in una sorta di “mappatura”, la stimolazione di due punti vicini sulla retina viene elaborata da due regioni vicine nella corteccia visiva. “Dalla nostra simulazione è emerso che le aree della corteccia visiva che non ricevono più alcun input dalla retina iniziano a stabilire collegamenti incrociati, che permettono loro di ricevere più segnali dalle cellule vicine”, spiega Markus Butz. “Questi collegamenti incrociati si formano lentamente dal bordo dell’area danneggiata verso il centro, in un processo che ricorda la guarigione di una ferita, finché non viene ristabilito l’originario livello di attività”.

Alla scoperta del corpo umano...cenni di fisiologia.

Il cervelletto

Il cervelletto presiede al controllo dell’equilibrio, della postura, del tono muscolare e alla coordinazione dei movimenti. Il cervelletto ha un ruolo importante; è un formidabile agglomerato neuronale pur essendo il suo volume solo un decimo di quello cerebrale. Contiene infatti circa la metà dei neuroni presenti nel nostro SNC. Esso è dotato di un architettura circuitale identica in tutte le parti dell’organo, quali che siano le informazioni afferenti. Situazione questa che suggerisce un’identità di funzione in tutto il cervelletto. Ultimo particolare è il rapporto tra afferenze ed efferenze: al cervelletto giunge un volume di fibbre afferenti 40 volte superiore a quello delle fibre che ne escono. Il cervelletto ha un ruolo importante nel controllo dei tempi e delle sequenze motorie e nel rendere armoniosa la transizione da un movimento al successivo. Interviene inoltre nella regolazione dell’intensità della contrazione al variare nel carico imposto al muscolo oltre che nella  coordinazione tra gruppi muscolari agonisti e antagonisti.

Il cervelletto presenta un mantello grigio superficiale, la corteccia cerebellare, organizzata in lamelle, e una massa interna di sostanza bianca, il corpo midollare, costituita da fibre afferenti ed efferenti che derivano dalla (o sono destinate alla) corteccia. Nella sostanza bianca sono localizzate quattro coppie di nuclei cerebellari profondi, i nuclei intrinseci, che sono connessi con la corteccia cerebellare e con alcuni nuclei del tronco encefalico.

I nuclei della base intervengono nella pianificazione e nella regolazione dei movimenti muscolari complessi. Il cervelletto è essenziale per la corretta esecuzione dei movimenti rapidi come correre, scrivere a macchina, suonare il piano, parlare. La perdita di questa porzione dell’encefalo provoca incordinazione motoria ma non paralisi muscolare. Il cervelletto è diviso in tre lobi: anteriore, posteriore e flocculomodulare. Nel verme si svolge la maggior parte delle funzioni di controllo motorio. Vie afferenti dall’encefalo sono: via cortico - ponto – cerebellare. Altre vie: fascio olivo – cerebellare, fascio vestibolo cerebellare, fibre reticolo cerebellare. La corteccia del cervelletto è costituita da una grande lamina, larga circa 17 cm e lunga 120 cm le cui pieghe, ciascuna delle quali chiamata Folium, sono disposte trasversalmente. Al di sotto della corteccia si trovano i nuclei cerebellari profondi. Le vie afferenti del cervelletto, cioè fasci spino cerebellari, dorsali informano, istante per istante, il cervelletto dello stato di contrazione dei muscoli, della posizione e della velocità di movimento delle diverse parti del corpo, e delle forze che agiscono sulla superficie corporea. 
I nuclei profondi sono: il dentato, l'interposito e il fastigio.

Vie efferenti del cervelletto: una via origina dal verme, raggiunge le regioni pontine e bubari, controlla l’equilibrio e la postura. Una via origina nella zona intermedia e raggiunge i nuclei del talamo e da qui la corteccia cerebrale. Alcune vie hanno un ruolo importante nella coordinazione delle attività motorie sequenziali. Il cervelletto contiene circa 30 milioni di unità funzionali; al centro dell’unità si trovano una cellula di Purkinje e una cellula dei nuclei profondi.

La corteccia cerebellare è divisa in tre strati:

1.      Lo strato molecolare

2.      Lo strato della cellula Purkinje

3.      Lo strato delle cellule granulari.

Le funzioni del cervelletto sono:

Vestibulocere bellum, per il mantenimento dell’equilibrio.

Spinocerebellum, è una zona del verme posteriore e anteriore e provvede alla coordinazione delle porzioni distali degli arti, soprattutto mani e dita.

Cerebrocerebellum , implicato nelle esecuzioni dei movimenti volontari sequenziali del corpo e degli arti.

Ipotalamo e ipofisi

L’ipotalamo e l’ipofisi sono due strutture anatomiche, strettamente collegate fra loro, situate alla base del cranio. Si tratta di due strutture che rappresentano la più importante area di interconnessione fra il sistema nervoso e il sistema endocrino da cui partono gli impulsi e gli stimoli ormonali che governano l’intero sistema endocrino.

L’ipotalamo è un centro che, nel nostro corpo, regola il ritmo sonno/veglia, la fame, la sete e la temperatura corporea. Esso è costituito da più raggruppamenti di cellule nervose, detti nuclei, con le loro varie connessioni.

L’ipotalamo, inoltre, produce delle sostanze (neuroormoni) che stimolano la parte anteriore dell’ipofisi (adenoipofisi) a produrre degli ormoni detti tropine ipofisarie i quali, a loro volta, stimolano altre ghiandole endocrine a produrre altri ormoni. Questi ultimi, infine, agiscono a livello dell’ipotalamo e dell’ipofisi regolando, a loro volta, la produzione degli stessi neuroormoni e delle stesse tropine ipofisarie.

Altri ormoni prodotti da cellule dell’ipotalamo, infine, possono essere liberati direttamente nella parte posteriore dell’ipofisi (neuroipofisi).

Si tratta, pertanto, di una complessa rete di interazioni e di scambio di informazioni che serve per controllare molte funzioni vitali per il nostro organismo. L'ipotalamo appartiene al sistema nervoso centrale ma, da un punto di vista funzionale, i suoi neuroni sono capaci di ricevere segnali che arrivano sia dalle strutture nervose superiori, sia dalle ghiandole del sistema endocrino (ipofisi e gonadi per esempio), che non sono strutture nervose. Esso è quindi la sede in cui si verificano le connessioni tra sistema nervoso centrale e sistema endocrino (ormonale).

L'ipofisi è una struttura complessa alloggiata in una cavità ossea alla base del cranio, denominata sella turcica.

Le sue dimensioni sono quelle di una nocciola e il peso è di circa 0.5 grammi. Si possono distinguere tre parti di derivazione embriologica diversa di cui la parte anteriore rappresenta la più importante dal punto di vista riproduttivo:

1.      una parte posteriore (neuroipofisi)

2.      una parte intermedia

3.      una parte anteriore (adenoipofisi)

Il sistema ipotalamo-ipofisi è in grado di controllare in modo diretto l’accrescimento corporeo, l’allattamento dopo la gravidanza e l’introduzione di liquidi e, in modo indiretto, il metabolismo basale (agendo sulla tiroide), la risposta allo stress (agendo sui surreni) e la funzione sessuale (agendo sui testicoli e sulle ovaie).

Epifisi

La ghiandola pineale o epifisi è una ghiandola endocrina delle dimensioni di una nocciola, sporge all'estremità posteriore del 3° ventricolo. Appartiene all'epitalamo ed è collegata mediante alcuni fasci nervosi pari e simmetrici (peduncoli epifisari), alle circostanti parti nervose. Le sue cellule, i "pinealociti" producono l'ormone melatonina che regola il ritmo circadiano sonno-veglia, reagendo al buio o alla poca luce. L'ormone melatonina è prodotto a partire dal neurotrasmettitore serotonina (5-idrossi-triptamina) per N-acetilazione e ossi-metilazione, in virtù del fatto che i pinealociti contengono l'enzima Idrossi-indolo-ossi metil transferasi (HIOMT), enzima marker dell'epifisi.

La melatonina è inoltre l'ormone antagonista degli ormoni gonadotropi ipofisari, infatti gli elevati quantitativi di melatonina nell'individuo in età prepuberale, ne impediscono la maturazione sessuale. All'inizio della pubertà i livelli di melatonina decrescono notevolmente e nell'epifisi si accumula la sabbia pineale (anche se studi recenti hanno dimostrato che l'attività di deposizione della sabbia è legata ad una crescente attività secretiva).

La ghiandola pineale secerne melatonina solo di notte: poco dopo la comparsa dell'oscurità le sue concentrazioni nel sangue aumentano rapidamente e raggiungono il massimo tra le 2 e le 4 di notte per poi ridursi gradualmente all’approssimarsi del mattino. L'esposizione alla luce inibisce la produzione della melatonina in misura dose-dipendente. In questo senso l'epifisi sembra rappresentare uno dei principali responsabili delle variazioni ritmiche dell'attività sessuale, sia giornaliere che stagionali (soprattutto negli animali).

Conosciuta fin dall'era antica, anche per la sua frequentissima calcificazione in età matura, questa ghiandola di circa 150 mg, grossomodo al centro del cervello, è uno dei centri dell'organizzazione circadiana dell'organismo, comunque di ancora poco interesse in neurologia moderna. Per Cartesio la ghiandola pineale è il punto privilegiato dove mente (res cogitans) e corpo (res extensa) interagiscono, in quanto unica parte del cervello a non essere doppia.

Tiroide

La tiroide è un organo impari, situato nella regione anteriore del collo alla base della gola. Questa ghiandola ricopre un ruolo fisiologico estremamente importante, poiché influenza direttamente lo sviluppo scheletrico e cerebrale, partecipa alla regolazione del metabolismo corporeo tiroide e allo sviluppo di pelle, apparato pilifero ed organi genitali.

Situata anteriormente rispetto alla laringe e alla trachea, la tiroide consta di due lobi, uno destro ed uno sinistro, tra loro congiunti da una porzione trasversale detta istmo; questa particolarità anatomica conferisce alla tiroide un aspetto simile ad una H o, più artisticamente, ad una piccola farfalla. In un adulto sano ciascun lobo misura circa cinque centimetri, mentre la tiroide raggiunge, nel suo insieme, un peso di circa venti grammi. Peso e dimensioni possono tuttavia variare, anche considerevolmente, in base all'età (calano con l'invecchiamento), al sesso (sono superiori negli uomini) e alle modificazioni ormonali (pubertà , gravidanza, allattamento, fase del ciclo mestruale, menopausa

Nonostante le ridotte dimensioni, la tiroide influenza l'attività di buona parte dell'organismo attraverso gli ormoni che produce e secerne nel circolo sanguigno. La tiroide è quindi una ghiandola endocrina; ghiandola perché sintetizza e libera ormoni, endocrina perché riversa il suo secreto nei liquidi interni all'organismo, nello specifico nel sangue.

Riccamente vascolarizzata, produce due ormoni importantissimi, la triiodotironina (T3) e la tiroxina (T4), che qualcuno ha bonariamente paragonato a dei "divoratori di grassi". Prima di spiegare il perché di questa similitudine, è opportuno spendere qualche parola sul loro metabolismo. Per sintetizzare questi ormoni la tiroide ha bisogno, innanzitutto, di un minerale - lo iodio - contenuto nel sale marino, in quello iodato, nel pesce ed in molti frutti di mare. Non a caso, troviamo quattro molecole di iodio in ciascuna molecola di tiroxina, da cui l'abbreviazione T4, e tre atomi di iodio per ogni molecola di triodiotironina, da cui l'abbreviazione T3.

In secondo luogo, la tiroide necessita di un amminoacido ordinario, la tirosina, che l'organismo può sintetizzare a partire da un aminoacido essenziale, la fenilalanina, contenuto negli alimenti proteici, come la carne, il pesce, le uova ed i legumi. Mentre le carenze di tirosina sono estremamente rare, esistono alcune regioni del pianeta in cui l'apporto alimentare di iodio è del tutto insufficiente ad assicurare la normale attività della tiroide. Nel tentativo di sopperire a queste carenze, la ghiandola aumenta di dimensioni formando il cosiddetto gozzo: una massa voluminosa visibile ad occhio nudo nella parte anteriore del collo. Una simile alterazione può verificarsi anche nelle condizioni opposte, cioè quando l'organismo riceve esagerate quantità di iodio - attraverso la dieta o farmaci specifici - che lo inducono a sintetizzare un surplus di ormoni tiroidei.

Sistema nervoso autonomo

L'"interno" (i "visceri") del nostro corpo, come il cuore, lo stomaco e l'intestino, è regolato da una parte del Sistema Nervoso chiamato Sistema Nervoso Autonomo (SNA). Il SNA appartiene, in parte, al Sistema Nervoso Periferico e controlla molti organi e muscoli del nostro corpo. Non siamo quasi mai coscienti dell'attività del SNA, in quanto esso funziona in modo involontario e riflesso. Ad sempio, non ci accogiamo quando i nostri vasi ematici cambiano di diametro o quando il nostro cuore batte più in fretta. Ciò nonostante, alcune persone possono allenarsi a controllare alcune delle funzioni del SNA, come la frequenza cardiaca o la pressione del sangue nelle arterie.

L'attività del SNA è particolarmente importante in almeno due situazioni:

·         le situazioni di emergenza che causano stress e che ci richiedono di attaccare o fuggire;

·         le situazioni di calma che ci consentono di riposare e digerire.

SNA regola:

    I muscoli lisci

·         della pelle (intorno ai bulbi piliferi)

·         dei vasi ematici

·         dell'occhio (pupilla)

·         dello stomaco, dell'intestino e della vescica

·         Il cuore

·         Le ghiandole

Il SNA è suddiviso in tre parti:

1.      Sistema Nervoso Simpatico

2.      Sistema nervoso parasimpatico

3.      Sistema Nervoso Enterico

Il Sistema Nervoso Simpatico

E' una bella giornata di sole e stai facendo una piacevole passeggiata nel bosco. Improvvisamente un orso affamato ti compare davanti. Ti fermi e lo attacchi OPPURE ti volti e scappi via? In entrambi i casi, si tratta di una situazione di "attacco o fuga", in cui il Sistema Nervoso Simpatico si mette in azione attivando le risorse energetiche, aumentando la pressione sanguigna e la frequenza cardiaca e rallentando i processi digestivi.

Il Simpatico nasce nel midollo spinale. Qui, i corpi cellulari del primo neurone (il neurone pregangliare) sono localizzati nei tratti toracico e lombare. Gli assoni che originano da questi neuroni si portano ad una catena di gangli situata ai due lati della colonna vertebrale (la catena gangliare latero-vertebrale). Nella catena gangliare, la maggior parte dei neuroni contrae sinapsi con un altro neurone (il neurone post-gangliare). Alcune fibre pregangliari si portano ad altri gangli, al di fuori della catena simpatica, e vi contraggono sinapsi. Il neurone post-gangliare proietta quindi al "bersaglio": un muscolo (liscio o cardiaco) o una ghiandola.

Ancora due informazioni sul Sistema Nevoso Simpatico: il neurotrasmettitore della sinapsi gangliare è l'acetilcolina, mentre quello della sinapsi post-gangliare è la noradrenalina. (Naturalmete, c'è anche un'eccezione: il neurone simpatico post-gangliare che termina sulle ghiadole sudoripare usa acetilcolina).

Sistema parasimpatico (o craniosacrale)

E' una bella giornata di sole e stai facendo una piacevole passeggiata nel bosco. Questa volta metti in atto una risposta di "riposo e digestione". Adesso entra in azione il parasimpatico, che risparmia energia, diminuisce la pressione del sangue e la frequenza cardiaca ed avvia i processi digestivi.

I corpi cellulari del primo neurone parasimpatico sono localizzati nel midollo spinale (regione sacrale) e nel bulbo. Nel bulbo, i nervi cranici III, VII, IX e X contengono le fibre pregangliari. Le fibre pregangliari del bulbo e del midollo spinale terminano in gangli che si trovano molto vicini al bersaglio finale e vi contraggono sinapsi. Qui il neurotrasmettitore è l'acetilcolina. Il neurone post-gangliare parte da questi gangli e si porta all'organo bersaglio dove libera, nuovamente, acetilcolina.

Gli effetti della stimolazione simpatica e parasimpatica sono generalmente opposti: quando un sistema è eccitatorio l'altro è inibitorio, e viceversa.

Il parasimpatico è una delle due branche del sistema nervoso autonomo o vegetativo (SNA), che interviene nel controllo di funzioni corporee involontarie.

Il sistema parasimpatico stimola la quiete, il rilassamento, il riposo, la digestione e l'immagazzinamento di energia; presiede ad un sistema di adattamento definito - in termini anglosassoni - "rest and digest" (riposo e digestione). In seguito agli stimoli del sistema parasimpatico, aumentano le secrezioni digestive (salivari, gastriche, biliari, enteriche e pancreatiche), l'attività peristaltica viene esaltata, la pupilla si restringe, diminuisce la frequenza cardiaca, si costringono i bronchi e viene favorita la minzione.

Il sistema parasimpatico si contrappone, in tal senso, all'altra branca del sistema nervoso autonomo, denominata sistema simpatico, che favorisce l'eccitazione e l'attività fisica. Il più delle volte l'azione dei due sistemi è finemente bilanciata, senza una netta prevalenza dell'uno rispetto all'altro .

Dal punto di vista anatomico, i nervi del sistema nervoso parasimpatico si distribuiscono ai vasi sanguigni, alle ghiandole salivari, al cuore, ai polmoni, all'intestino, agli organi genitali, agli occhi, alle ghiandole lacrimali e salivari ed a numerosi altri organi e tessuti.

A differenza di quanto avviene nel sistema nervoso somatico (volontario), gli impulsi del sistema vegetativo raggiungono i visceri attraverso due neuroni, il primo dei quali è situato nel sistema nervoso centrale, mentre il secondo si trova nel sistema nervoso periferico. In particolare, per quanto riguarda il sistema parasimpatico, le fibre nervose del primo neurone (detto NEURONE PREGANGLIARE) originano dal tronco dell'encefalo e dal tratto sacrale del midollo spinale (S1-S4). A differenza di quanto avviene per i neuroni del sistema nervoso simpatico, gli assoni si dirigono a gangli posti in LONTANANZA dal midollo spinale, quindi in prossimità degli organi da innervare. A questo livello contraggono sinapsi con il neurone postgangliare, che essendo posto in vicinanza o addirittura sulla parete degli organi bersaglio si caratterizza per un assone molto più corto rispetto a quello del neurone pregangliare (l'esatto contrario di quanto visto per i neuroni simpatici).

Di norma, sia il neurone pregangliare che quello postgangliare utilizzano come neurotrasmettitore l'acetilcolina.

Il Sistema Nervoso Autonomo è SEMPRE in attività, e non soltanto durante le reazioni di "attacco o fuga" o "riposo e digestione". Il SNA agisce, infatti, per mantenere normale l'attività degli organi.

Il Sistema Nervoso Enterico è la terza suddivisione del SNA ed è costituito da plessi di fibre che innervano il tratto gastgrointestinale, il pancreas e la cistifellea  e lavora collaborando col Sistema Nervoso Somatico.

Alla scoperta del corpo umano...

Struttura e funzione della corteccia. 
I Lobi

Lo studio delle aree motorie della corteccia cerebrale si data al 1870 quando, per la prima volta, si vide come la stimolazione elettiva del solco centrale potesse indurre movimenti negli arti controlaterali. Il passo successivo nel 1917evidenziò come la stimolazione di punti diversi della corteccia fosse in grado di indurre movimenti di specifici segmenti del corpo. Quasi nello stesso periodo Brodmann (1909) dimostrò che sebbene la corteccia cerebrale apparisse omogenea ad un esame macroscopico, microscopicamente mostrava differenze cospicue, rendendo possibile una suddivisione in regioni diverse cui l’autore enumerò partendo da I. 
In particolare l’aria precentrale ebbe il numero 4 mentre la porzione anteriore ad esse area 6. Ancor oggi questa nomenclatura è in uso con dizioni utilizzate quali “area motoria primaria” per l’area 4 e “area premotoria” per l’area 6. Un passo decisivo si ebbe negli anni 50 ad opera di Wilder G. Penfield (1891-1976): si dimostrò che punti diversi dell’area motoria primaria controllavano muscoli diversi. Venne cosi definito l’Homunculus motorio. Questa scoperta produsse una prima ipotesi di funzionamento della corteccia motoria basata sul fatto che vi fossero come degli interruttori coi quali “accendere” i diversi muscoli per attuare i movimenti desiderati. Tale ipotesi venne messa in dubbio dall’affinarsi delle metodiche di stimolazione. Si vide che se era vero che stimoli di bassissima intensità attivavano singoli muscoli, era altrettanto vero che lo stesso muscolo era attivato dalla stimolazione di siti corticali diversi tra loro. Di conseguenza non esisteva un unico Homunculus ma questo era ripetuto più volte nell’area motoria primaria cosi che si parla oggi di corteccia parcellizzata o frammentata. Le scoperte di W.G.Penfield sulle funzioni cerebrali ci permettono oggi di ottenere una mappa dettagliata delle funzioni cerebrali del paziente in esame e di asportare chirurgicamente lesioni che coinvolgono aree cerebrali ad elevato contenuto funzionale.

Ultimamente sono stati individuati dei neuroni detti specchio, una nuova categoria nella corteccia primaria, in grado di atttivarsi solo quando il soggetto vede alcuni specifici movimenti in un altro soggetto. Vengono anche definiti neuroni “Mirror”, in quanto rispecchiano un certo atto motorio. Si ritiene svolgano un ruolo importante nell’apprendimento motorio.

Numerosi studi ed esperimenti hanno dimostrato come la corteccia motoria primaria sia profondamente modificabile, quindi profondamente plastica in grado di espandere o ridurre la rappresentazione di parti del corpo che sono utilizzate maggiormente o meno nella quotidianità sia nella patologia, sia nei soggetti sani. Questi dati costituiscono il correlato nemofisiologico degli effetti della riabilitazione neuromotoria e dell’addestramento: i movimenti volontari migliorano con l’esercizio. Al tempo stesso danno ragione di come il diminuito uso o il mancato allenamento producono una regressione dell’atto motorio. Le aree premotorie sono destinate a pianificare l’esecuzione motoria ed in tal caso siano sede della memoria operativa, indispensabile appunto alla pianificazione motoria. Queste aree ricevono afferenze dalle aree 1, 2, 3 e in più dall’area 46 della corteccia prefrontale. Le aree premotorie proiettano quindi alla fine al midollo osseo.

Funzioni della corteccia.  

La corteccia cerebrale contiene ampie aree associative e, in proporzione, piccole aree sensoriali primitive e motorie, esprimenti in modo specifico tali funzioni. Le aree sensoriali ricevono stimoli diretti di tipo somestesico, uditivo, visivo e olfattorio dai recettori periferici e trasmettono le informazioni alle aree motorie. Queste, a loro volta, trasmettono segnali motori, per la regolazione dei movimenti volontari del corpo, ai muscoli striati. La parte restante della corteccia consiste nel sistema di associazione corticale e limbico, che integrano insieme le percezioni sensoriali con le memorie istintuali e acquisite, in modo da realizzare l'apprendimento, il pensiero, la funzione espressiva e il comportamento.

Il lobo frontale costituisce la parte anteriore del cervello e contiene l’area corticale motoria e la corteccia premotoria.  Qui, inoltre, sono elaborati i pensieri e le idee, ossia le attività psichiche superiori. Il lobo frontale partecipa ai processi di apprendimento e memoria, mentre nella parte sinistra (area di Broca) si formano e si controllano le parole. Pertanto nella parte anteriore del lobo frontale (corteccia prefrontale) si svolgono funzioni cognitive superiori mentre nella parte posteriore si comandano e modificano i movimenti.

Il lobo parietale è localizzato nella parte superiore del cervello e contiene l’area somestesica primaria a cui afferiscono gli stimoli tattili, dolorifici, pressori e termici. La parte sinistra è dominante e controlla: la comprensione del linguaggio parlato e scritto; la memoria delle parole; le capacità matematiche. Il lobo parietale destro controlla le attività visuospaziali, ovvero attività non verbali come: la ricostruzione di un’immagine visiva e la capacità di orientarla nello spazio e di farla ruotare; la percezione della traiettoria di un oggetto in movimento e della posizione delle varie parti del corpo.

Il lobo temporale è situato nella parte inferiore degli emisferi cerebrali ed è sede dell’area acustica. Elabora l’affettività, la vita di relazione, le reazioni e i comportamenti istintivi, il riconoscimento visivo, la percezione uditiva e la memoria. Il lobo temporale sinistro comprende il linguaggio parlato e sceglie le parole (area di Wernicke). Il lobo temporale destro permette invece di comprendere l’intonazione del discorso e la sequenza dei suoni. Parte integrante dei lobi temporali è il sistema limbico.

Il lobo occipitale è situato nella parte posteriore del cervello e la sua attività principale è quella di elaborare la visione. Vi risiedono moltissimi neuroni specializzati nel riconoscimento e nell’elaborazione dei particolari di un’immagine. Nei lobi occipitali vengono integrate tutte le informazioni visive, comprese quelle che influenzano la postura e l’equilibrio.

Organizzazione funzionale della corteccia

La corteccia cerebrale costituisce il più alto livello d’integrazione e pianificazione del sistema motorio; inoltre controlla la coscienza, il pensiero, la memoria e l’intelligenza. Dalla corteccia provengono tutte le afferenze sensitive (in partic., dal talamo) che vengono percepite a livello cosciente e interpretate in base a precedenti esperienze. La parte posteriore del cervello riceve le informazioni sensitive dal mondo esterno tramite le aree sensitive primarie (somestesiche) del lobo parietale, del lobo occipitale (aree visive), del lobo temporale (aree acustiche). Tali informazioni, secondo una modalità percettiva specifica, vengono poi elaborate nelle zone corticali adiacenti così da permettere l’identificazione degli oggetti tramite i sensi (tatto, vista e udito). Le aree corticali poste alla confluenza dei tre lobi cerebrali, dette aree associative, presiedono al riconoscimento multimodale e spaziale dell’ambiente circostante. La fascia mediale degli emisferi cerebrali (sistema limbico) consente l’immagazzinamento e il recupero delle informazioni elaborate a livello della parte posteriore degli emisferi. La parte anteriore del cervello (lobi frontali) è deputata all’organizzazione del movimento (aree motorie primarie, supplementari e premotorie) e alla pianificazione del comportamento motorio complesso nel tempo (area prefrontale). Le aree associative della corteccia frontale, parietale e temporale dell’emisfero sinistro, che è pertanto ritenuto dominante nel controllo del linguaggio, sono responsabili della comprensione e dell’espressione linguistica.

La corteccia cerebrale è costituita da un sottile strato di neuroni che copre tutta la superficie. Le cellule che la costituiscono sono di tre tipi:

1.     - Granulari

2.    -   Fusiformi

3.     -  Piramidali

Un’anomalia corticale è l’incapacità di riconoscere i volti detta prosopagnosia. Curiosamente la riduzione della capacità a riconoscere i volti, determinata dalla lesione di quest’area, non è associata ad altre anomalie funzionali cerebrali.

Gangli della base o nuclei della base

I nuclei della base, gruppo detto anche gangli della base, è un gruppo di nuclei cerebrali superiori tra loro interconnessi, sottocorticali localizzati alla base di entrambi gli emisferi cerebrali e densamente interconnessi con la corteccia cerebrale, il talamo e il tronco dell’encefalo, ma non con il midollo spinale. I nuclei della base sono raggruppamenti di neuroni facenti parte del telencefalo e immersi nella sua sostanza bianca. Sono stazioni intermedie tra corteccia motoria e talamo. I quattro nuclei che compongono i gangli della base sono: (a) lo striato (ulteriormente suddiviso in nucleo caudato, putamen e nucleus accumbens); (b) il globus pallidus (composto di un segmento esterno e uno interno); (c) il nucleo subtalamico; (d) la substantia nigra.

Il nucleo striato riceve afferenze principalmente dalla corteccia e dal talamo ed è fittamente collegato al globus pallidus e alla substantia nigra, da cui parte la maggior parte delle efferenze dai nuclei della base alle altre strutture cerebrali. I gangli della base sono coinvolti principalmente nel controllo del movimento. I gangli della base svolgono funzioni cognitivo – motorie in cooperazione con la corteccia frontale. Nei gangli distinguiamo: il nucleo caudato, il globo pallido e il putamen (degenerazione dei neuroni in queste parti porta alla malattia di Parkinson).

Ognuna di queste strutture riceve ingressi da diverse aree della corteccia cerebrale e invia molte sue uscite alla corteccia attraverso il talamo, formando un circuito che dalla corteccia, attraverso i n. della b. e il talamo, ritorna alla corteccia. Le connessioni fra le varie formazioni dei n. della b. sono cospicue e organizzate in modo topografico. Infatti, cellule di zone diverse del nucleo caudato e del putamen proiettano a zone specifiche del globus pallidus e della substantia nigra. Questa organizzazione permette a regioni specifiche della corteccia di agire, tramite il neostriato, su zone specifiche del globus pallidus e della substantia nigra.

L’ipotesi che il circuito motorio attraverso i n. della b. serva a facilitare l’inizio e lo svolgimento dei movimenti volontari è stata confermata da studi su numerose patologie umane. Si pensa che alla base dell’ipocinesia vi possa essere un’aumentata inibizione del talamo da parte dei n. della b., viceversa la diminuzione dell’attività efferente dei n. della b. porta all’ipercinesia. La malattia di Parkinson riprodurrebbe la prima condizione: infatti i suoi sintomi comprendono lentezza dei movimenti (bradicinesia), difficoltà a iniziare i movimenti volontari (acinesia), aumento del tono muscolare (rigidità) e tremore delle mani e della mandibola più evidenti a riposo. La base organica della malattia di Parkinson  è una degenerazione degli input che dalla substantia nigra vanno allo striato. Un’altra malattia alla base di una degenerazione dei n. della b. è la malattia di Huntington  (corea), una sindrome ereditaria, progressiva e inevitabilmente fatale. Il danno alle strutture dei n. della b., e la conseguente perdita della loro azione inibitoria, sembrano in grado di spiegare i disturbi del movimento nei pazienti affetti, mentre la degenerazione corticale è la principale responsabile della demenza e dei disturbi di personalità.

Ipocinesia: è un rallentamento o riduzione dei movimenti spontanei del corpo.

Ipercinesia: iperattività

I nervi cranici e spinali

Il sistema nervoso periferico  è costituito dai nervi che collegano i centri del sistema n. centrale con i vari organi periferici. I nervi sono formati essenzialmente da fibre nervose circondate da involucri protettivi. Sono detti sensitivi se formati unicamente da fibre dirette dalla periferia verso i centri nervosi,  motori se formati da fibre che trasportano impulsi diretti dai centri alla periferia,  misti se contengono entrambi i tipi di fibre. Vengono denominati nervi sensoriali i nervi sensitivi che sono in rapporto con gli organi di senso specifico. Ad alcuni cordoni nervosi sono annessi dei rigonfiamenti detti gangli, di varia forma e volume, che sono costituiti da raggruppamenti di cellule nervose. Il sistema n. periferico è distinto in due parti, che comunque risultano fuse tra loro in diversi punti: il sistema n. periferico somatico e il sistema n. autonomo.

Il sistema nervoso periferico  comprende i nervi destinati alla muscolatura volontaria e quelli della sensibilità cutanea, profonda e specifica, cioè in pratica tutti i nervi destinati agli organi della vita di relazione. Il secondo comprende i nervi diretti alla muscolatura liscia involontaria, al cuore, alle ghiandole e ai diversi visceri, destinati quindi al controllo e alla integrazione delle diverse funzioni vegetative. Il sistema n. periferico somatico è formato dai nervi che fuoriescono dal neurasse, i quali vengono distinti in nervi spinali e nervi cranici. Ogni nervo spinale origina con due radici che emergono dalle facce laterali del midollo: radice anteriore o ventrale e posteriore o dorsale. La radice anteriore contiene fibre motrici, quella posteriore fibre sensitive  sul decorso della radice posteriore è presente un ganglio.

Vi sono 31 paia di nervi spinali, che vengono distinti a seconda della regione di colonna vertebrale alla quale corrispondono: cervicali (8 paia), toracici o dorsali (12 paia), lombari (5 paia), sacrali (5 paia), coccigei (3 paia, di cui soltanto un paio passa dai fori intervertebrali, mentre le altre due paia sono incorporate nel filum terminale del midollo).

Si hanno 12 paia di nervi cranici, che, nell’ordine, sono denominati nervo olfattivo (I paio), ottico (II), oculomotore (III), trocleare (IV), trigemino (V), abducente (VI), facciale (VII), acustico (VIII), glossofaringeo (IX), vago (X), accessorio (XI), ipoglosso (XII). Tre nervi cranici sono sensoriali (I, II e VIII paio)  cinque sono motori (III, IV, VI, XI e XII)  quattro sono misti (V, VII, IX e X paio).Nei nervi cranici decorrono anche fibre del sistema nervoso vegetativo. Le fibre dei nervi cranici e spinali destinate alla muscolatura scheletrica prendono origine da cellule nervose (dette motoneuroni), situate nelle corna anteriori del midollo spinale e nei nuclei motori dei nervi cranici  esse terminano sulle fibre muscolari innervate formando particolari strutture dette placche motrici  la trasmissione dell’impulso nervoso dal nervo al muscolo avviene tramite la liberazione di una sostanza, l’acetilcolina, che funge da mediatore chimico.- Il sistema nervoso autonomo o neurovegetativo comprende i gangli e le fibre nervose destinate a tutte quelle strutture che sono indipendenti dal controllo della volontà.