Il cervello ed il comportamentoDott.ssa Maria Teresa Turano

La neuroanatomia

Il cervelloPeso medio: 1400 g (DS = 500 g)100 miliardi di neuroniCervello Attività mentale

I neuroni

Neuroni: unità morfo-funzionali del sistema nervoso

Tre parti principali:

• Soma: il corpo cellulare

• Dendriti: unità specializzate di ricezione che raccolgono messaggi dagli altri neuroni e li inviano al corpo cellulare

• Assone: conduce gli impulsi elettrici dal corpo cellulare ad altri neuroni, muscoli o ghiandole

Miliardi di interconnessioni

Assone: da pochi millimetri ad oltre un metro (assoni midollari)

Il sistema Nervoso

•Neuroni sensoriali: trasportano messaggi (input) dagli organi sensoriali al midollo spinale e al cervello

•Neuroni motori: trasportano impulsi (output) dal cervello e dal midollo spinale ai muscoli e agli organi del corpo

•Interneuroni: svolgono funzioni connettive o associative

La lingua dei neuroni

I neuroni parlano la stessa lingua basata sullo scambio di impulsi elettrici e chimici segnali elettrochimici.

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Le cellule gliali

Circondano i neuroni e sono dieci volte superiori

Forniscono l’impalcatura strutturale, nutrimento e li proteggono dalle sostanze tossiche

L'attività elettrica dei neuroni

• Potenziale di riposo

- Il neurone è separato dal fluido circostante da una membrana cellulare; le sostanze passano attraverso dei canali ionici

- Gli ioni interni hanno una maggiore carica negativa rispetto a quelli esterni, per cui l'interno della cellula risulta negativo rispetto all'esterno

L'attività elettrica dei neuroni

• Il potenziale d'azione: la variazione della carica elettrica che si registra quando un neurone viene stimolato

- Gli ioni sodio a carica positiva entrano nel neurone, causando una breve depolarizzazione.

• Periodo refrattario assoluto: periodo immediatamente successivo al potenziale d'azione in cui la membrana non è stimolabile in alcun modo e non è in grado di scaricare un altro impulso

L'attività elettrica dei neuroni

Legge del tutto o nulla: i potenziali di azione si determinano con un'intensità uniforme e massima, o non si determinano affatto. Soglia del potenziale d’azione: -50 mV.

Potenziali graduati: cambiamenti che intervengono nel potenziale negativo di riposo senza raggiungere la soglia di innesco del potenziale di azione

In determinate circostanze possono sommarsi gli uni agli altri per innescare un potenziale di azione

Guaina mielinica

Strato isolante lipidico che ricopre l'assone

Incremento di efficienza della trasmissione neuronale

I danni del rivestimento mielinico possono avere effetti drammatici.

Nodi di RanvierConduzione saltatoria del Potenziale d’azione

La comunicazione tra i neuroni

• Spazio sinaptico: minuscolo vuoto che separa l'estremità dell'assone dal neurone immediatamente successivo

• Neurotrasmettitori: sostanze chimiche liberate nello spazio sinapsticoche trasmettono i messaggi ad altri neuroni, ai muscoli e alle ghiandole

Neurotrasmettitori

La reazione chimica ha due possibili effetti sul neurone ricevente:

Eccitatoria: facilita l'innesco di un potenziale di azione

Inibitoria: contrasta l'innesco di un potenziale di azione

Il sistema nervoso periferico

•Il sistema nervoso periferico: contiene tutte le strutture nervose che si trovano al di fuori del cervello e del midollo spinale

– Sistema nervoso somatico: sistema di neuroni sensoriali e motori che ci permette di percepire e di rispondere al nostro ambiente

– Sistema nervoso autonomo: sistema che regola le funzioni interne del corpo e controlla le ghiandole e la muscolatura

•Il sistema nervoso autonomo: è suddiviso in due parti:

– Simpatico: ha una funzione di attivazione e stimolazione (lotta o fuggi)

– Parasimpatico: rallenta i processi e mantiene uno stato di equilibrio interno

• Omeostasi: delicato equilibrio dello stato interno

Azione su massimo uno o due organi alla volta

Agisce su più organi

Reazione fuga-combattimento

Attività coordinata

•Il sistema nervoso centrale:

comprende il cervello e il midollo spinale che connette quasi tutte le parti del sistema nervoso periferico con il cervello

•Midollo spinale

un denso fascio di fibre nervose che trasmettono i messaggi dai neuroni sensoriali e verso i neuroni motori

Strutture del cervello

•Tre segmenti principali:– Romboencefalo

– Mesencefalo

– Prosencefalo

•Romboencefalo: il livello più basso e più primitivo del cervello– Tronco encefalico

– Cervelletto

•Tronco encefalico: supporta funzioni essenziali per la vita

–Midollo allungato: ha un ruolo importante nelcontrollo di funzioni vitali come il battito cardiaco ela respirazione

–Ponte: trasporta gli impulsi nervosi tra I livellisuperiori e inferiori del sistema nervoso

•Cervelletto:

ha un ruolo nel coordinamento muscolare, nell'apprendimento e nella memoria

–Regola movimenti complessi che richiedono una tempistica precisa

– Le funzioni del cervelletto vengono alterate dall'alcol

•Mesencefalo:

contiene gruppi di neuroni sensoriali e motori

– Formazione reticolare: avvisa i centri superiori del cervello che stanno arrivando dei messaggi e in seguito li blocca o li lascia passare

Mesencefalo

CoscienzaSonno Attenzione

•Prosencefalo:

•Prosencefalo:

la porzione del cervello più avanzata dal punto di vista evolutivo

–Cervello: principale struttura del prosencefalo

•È composto da due grandi emisferi, destro e sinistro, che si avvolgono intorno al tronco encefalico

Strutture del prosencefalo

Talamo: “centralino” che organizza gli input provenienti dagli organi sensoriali e li invia alle aree corrispondenti del cervello

Strutture del prosencefalo

Ipotalamo: gioca un ruolo importante in molti aspetti della motivazione e dell'emozione

Controlla la secrezione ormonale che regola il comportamento sessuale, il metabolismo, le reazioni allo stress e il piacere/dispiacere

Sistema limbico

Aiuta a coordinare i comportamenti necessari per soddisfare bisogni motivazionali ed emotivi che nascono nell'ipotalamo

• Ippocampo: è coinvolto nella formazione e nella conservazione dei ricordi

Sistema limbico

• Amigdala: organizza i modelli di risposta motivazionali ed emotivi

Aggressività e paura

La corteccia cerebrale

•Corteccia cerebrale: rivestimento di cellule grigie che formano lo strato più esterno del cervello umano

–Fessure: pieghe della corteccia cerebrale;

•Le fessure suddividono il cervello in quattro lobi (frontale, parietale, occipitale e temporale)

Aree di Brodmann

Corteccia motoria

controlla gli oltre 600 muscoli coinvolti nei movimenti volontari del corpo

• Ogni emisfero controlla il movimento della parte opposta del corpo

• La quantità di corteccia motoria dedicata a ciascuna parte del corpo dipende dalla ricchezza e complessità dei movimenti che vengono eseguiti da quella parte del corpo

• LESIONI paralisi

ORGANIZZAZIONE SOMATOTOPICA

Parti diverse della corteccia controllano parti diverse del corpo e le parti che sono vicine nel corpo sonovicine nella corteccia cerebrale.

HOMUNCULUS MOTORIO e SENSORIALE

Lateralizzazione crociata

Corteccia sensoriale

riceve gli input dai recettori sensoriali

• Corteccia somato-sensoriale: riceve un input sensoriale che dà origine alle nostre sensazioni tattili e a quelle di caldo e freddo, nonchè al senso dell'equilibrio e della posizione

• La quantità di corteccia dedicata a ciascuna area del corpo è direttamente proporzionale alla acuità sensoriale di quella regione

Corteccia visiva

Comprensione e produzione del linguaggio

Area di Wernicke: situata nel lobo temporale, svolge un ruolo essenziale nella comprensione del linguaggio

Area di Broca: situata nel lobo frontale, svolge un ruolo essenziale nellaproduzione del linguaggio attraverso le sue connessioni con la regionedella corteccia motoria che controlla i muscoli utilizzati per parlare

Corteccia associativa

•è coinvolta in numerose funzionali mentali importanti, tra cui la percezione, il linguaggio e il pensiero

– La stimolazione elettrica di queste aree non dà origine a esperienze sensoriali nè a esperienze motorie

– Danni in quest'area possono causare alterazioni di funzioni come il linguaggio, la comprensione e il pensiero • Agnosia: incapacità di identificare oggetti familiari

Lobi frontali

• Negli uomini, costituiscono il 29% della corteccia; percentuale molto più bassa negli altri mammiferi

• Parte meno conosciuta del cervello

• Danni in quest'area possono causare una perdita delle capacità intellettuali, come la pianificazione e l'esecuzione di una sequenza di azioni (Sindrome disesecutiva incapacità di correggere gli errori)

• Implicati nell'esperienza emotiva

Corteccia prefrontale

è la sede delle funzioni esecutive

• Funzioni esecutive: abilità mentali che permettono agli individui di orientare il proprio comportamento in maniera adattiva

Definizione degli obiettivi, giudizi, pianificazione strategica e controllo degli impulsi

Danni in quest'area compromettono la capacità di comprendere e anticipare conseguenze future Minore capacità decisionale

Corpo calloso

Ponte neuronale composto da fibre mieliniche bianche che funge da raccordo comunicativo principale tra i due emisferi e consente loro di funzionare unitariamente

La lateralizzazione

• la localizzazione relativamente maggiore di una funzione in un emisfero o nell'altro

•Emisfero sinistro:– Abilità verbali, dialettiche, matematiche e logiche

• Afasia: perdita parziale o totale della capacità di comunicare insorta in seguito a una lesione cerebrale nelle aree di Broca o di Wernicke dell'emisfero

•Emisfero destro: - Relazioni spaziali, immaginazione, abilità artistiche e musicali

La plasticità

•Plasticità neurale: la capacità dei neuroni di modificarsi nella struttura e nella funzione

•Effetti delle esperienze precoci:– Esposizione a sostanze nocive

– Ambiente stimolante

– Fattori culturali

I neuroni possono presentare due diversi tipi di modificazioni:

• A livello strutturale: sviluppando reti allargate di dendriti; estendendo gli assoni dei neuroni sopravvisuti

• A livello biochimico: aumentando la quantità di neurotrasmettitori rilasciati dalla sinapsi

• Neurogenesi: la produzione di nuovi neuroni nel sistema nervoso

• Cellule staminali neuronali: cellule immature “non impegnate” che possono maturare in qualunque tipo di neurone o di cellula gliale di cui ha bisogno il cervello