Prof. A. Aceranti Neurologia 2 Il cervello · Cervello. Corteccia . cerebrale. Encefalo: insiemedi...

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Neurologia 2

Il cervello

Prof. A. Aceranti

Sistema nervoso centrale

Il sistema nervoso centrale (encefalo e midollo spinale) è una massa gelatinosa avvolta da 3 membrane connettivali (meningi) e protetta da strutture ossee (cranio, canale vertebrale). E’ un complesso sistema elettrochimico, dal peso di 1,5 kg (2% del peso corporeo), composto da oltre 10 miliardi di neuroni, che scambiano impulsi alla velocità di 200-400 km all’ora e che assorbe il 20% dell’ossigeno del nostro organismo.

Embriologia del SNCTelencefalo

MielencefaloMetencefalo

Diencefalo

Mesencefalo

Proencefalo

Rombencefalo

Mesencefalo

Talamo

Ipotalamo

Ipofisi

PonteMidollo allungato

CervellettoMidollo spinale

Cervello Corteccia cerebrale

Encefalo: insieme di strutture nervose poste dentro la scatola cranicaLe porzioni più basse,evolutivamente più antiche, controllano le funzionivitali più basilari (fame, sete, respiro ecc.)

Il cervello, posto superiormente, èl’organo più evoluto e controlla lefunzioni più raffinate

Prof. A. Aceranti – Anatomia e FisiologiaScFormaProf – A.A. 2011/2012

Con l’evoluzione il volume dell’encefalo è cresciuto,con lo sviluppo delle porzioni superiori (anteriori)

Il cervello è costituito dagli emisferi cerebrali destro e sinistro, ognuno dei quali controlla l’attività della parte opposta del corpo.

La corteccia presenta numerose circonvoluzioneche ne aumentano la superficie

Essa è la sede della materia grigia, formata dai corpi cellulari dei neuroni

La parte sottostante del cervello è invece formata da materia bianca, costituita da dendriti ed assoni mielinizzati

Gran parte delle informazioni sulle funzioni delle aree cerebrali derivano dalla analisi di malattie, lesioni e interventi chirurgici a regioni specifiche del cervello Lobo frontale Lobo parietale

Lobo occipitaleLobo temporale

Area di associazione frontale

Area di associazione somatosensorialeLinguaggio

Percezione del gustoPercezione delle parole scritte

Percezione dell’udito

Percezione dell’olfatto Area di associazione

uditiva

Area di associazione visiva

Linguaggio

La corteccia cerebrale è un mosaico di regioni specializzate che interagisconotra loro

Il suoi intricati circuiti neuronali originano le caratteristiche umane più peculiari: logica e capacità matematiche, abilità linguistica, immaginazione, talento artistico e personalità.

Suddivisione dell’encefalo

Cervello Telencefalo (Emisferi separati dalla falce)Diencefalo (Talamo, ipo talamo, ipofisi, n. ottici)

TroncoMesencefaloPonte (Metencefalo)Bulbo (Mielencefalo)

Cervelletto (Metencefalo)

Tentorio

• Il SNC presenta un'organizzazione o citoarchitettonica caratterizzata dalla presenza di aree di sostanza grigia nelle quali sono prevalentemente collocati i corpi cellulari (o pirenofori o pericaria) dei neuroni, i dendriti, i tratti iniziali degli assoni (privi, questi ultimi di guaina mielinica) e le cellule gliali, e da aree di sostanza bianca, nelle quali sono prevalentemente localizzati gli assoni mielinizzati. Il suo colore bianco brillante è dovuto ai lipidi che formano la guaina mielinica.

• Nel midollo spinale la sostanza grigia occupa la porzione centrale, assumendo un caratteristico aspetto a farfalla, mentre la sostanza bianca occupa la porzione periferica.

• Nell'encefalo le aree di sostanza grigia sono organizzate in cortecce (corteccia cerebrale e cerebellare) sulla superficie esterna e in nuclei, con i neuroni organizzati in agglomerati, immersi in aree di sostanza bianca, in profondità.

Sostanza bianca e sostanza grigia

Sostanza bianca e grigia cerebrale

• Nell’encefalo è possibile differenziare sostanza grigia (corteccia, nuclei profondi) e sostanza bianca (corpo calloso, capsula interna).

• La corteccia ha uno spessore di 1,5 – 5 mm e si suddivide in lobi (frontale, parietale, occipitale, temporale, centrale o insula) limbico). I lobi sono divisi in circonvoluzioni separate da solchi.

• I nuclei profondi sono il nucleo caudato, il nucleo lenticolare, il nucleo subtalamico, la substantia nigra, il talamo, l’amigdala, etc.

• Il corpo calloso è la principale commissura tra i due emisferi (di minori dimensioni è la commissura anteriore).

• La capsula interna è un fascio di fibre nervose, compreso tra nuclei della base e talamo, che mettono in comunicazione la corteccia con le strutture sottostanti (nuclei profondi, tronco, midollo). Distinguiamo braccio anteriore, ginocchio e braccio posteriore.

Sostanza grigia

Sezione trasversa di corteccia cerebrale di scimmia (metodo di Cajal). Sono impregnati e colorati in nero i corpi cellulari ed i processi dei neuroni piramidali ed i vasi sanguigni.

Sezione coronale a livello della testa del nucleo caudato in cervello umano. Colorazione: ematossilina- eosina

Corpo calloso

Capsula interna

Lobi cerebrali

Il lobo frontale è situato anteriormente alla scissura centrale e al di sopra di quella laterale. E’ specializzato per la programmazione e l’esecuzione del movimento e sede elettiva delle funzioni raziocinanti e del comportamento (area pre-frontale).

Il lobo parietale è localizzato posteriormente alla scissura centrale, al di sopra di quella laterale e anteriormente alla scissura parieto-occipitale (situata medialmente). E’ specializzato per la percezione delle sensazioni somatiche.

Il lobo occipitale è posteriore alla scissura parieto-occipitale. E’ specializzato per la visione.

Il lobo temporale è localizzato al di sotto della scissura laterale. E’ specializzato per l’udito, l’apprendimento e la memoria.

Il lobo limbico si estende solo sulla faccia mediale degli emisferi ed é una parte del cervello sviluppatasi dal vecchio cervello olfattivo, adibita alle funzioni istintive, all’esperienza emozionale e ad una parte della funzione memoria.

Il lobo dell'insula è situato in profondità in corrispondenza della scissura laterale di Silvio. Le sue funzioni non sono chiarite, potrebbe essere coinvolto nell’empatia, nelle emozioni sociali (disgusto, orgoglio, umiliazione, colpa, desiderio sessuale), nella fame e nell’abuso di farmaci.

Lobi cerebrali

Lobo Frontale

Lobo Parietale

Lobo Occipitale

Lobo Temporale

Lobi cerebrali

Vista mediale della maggiori suddivisioni della corteccia

Lobo frontale

Solco cingolato

Lobo Limbico

Solco centrale

Lobo parietale

Solco parietoccipitale

Lobo occipitale

Lobo temporale

Lobo limbico

Il lobo limbico si estende solo sulla faccia mediale degli emisferi e comprende tra l’altro amigdala, ippocampo, giro cingolato, setto, fornice, ipotalamo e talamo

Insula di Reil

Il lobo dell'insula è situato in profondità in corrispondenza della scissura laterale di Silvio, per cui risulta visibile solo dopo rimozione dei margini della scissura.

Correlazioni anatomo-funzionali cerebrali

Altre correlazioni anatomo-funzionali…

Sezione sagittale mediana dell’encefalo

1. Emisfero cerebrale 2. Corpo calloso 3. Talamo 4. Mesencefalo 5. Ponte 6. Cervelletto 7. Bulbo

Sezione sagittale mediana dell’encefaloRisonanza magnetica

Sezione sagittale mediana dell’encefaloaltra prospettiva

Il cervello umano

Il cervello svolge le attività di integrazione

Il cervello è diviso da un profondo solco nei due emisferi cerebrali: destro e sinistro; ciascuno di essi riceve informazioni e controlla il lato opposto del corpo. I due emisferi sono connessi da un ponte di tratti nervosi che si trovano all’interno del corpo calloso.Ciascun emisfero è suddiviso da solchi, chiamati scissure, che formano i quattro lobi: frontale, parietale, temporale e occipitale.

L’integrazione è la somma elaborata di segnali eccitatori e inibitori

Il grafico illustra un caso di integrazione sinaptica in cui (1) i segnali inibitori sono in sovrannumero rispetto (2) ai segnali eccitatori ricevuti dal neurone; quindi, (3) dopo l’integrazione, il valore soglia non viene raggiunto e l’impulso nervoso non parte.

La corteccia cerebrale

La corteccia cerebrale è uno strato sottile ma fortemente convoluto, costituito da materia grigia che ricopre e avvolge gli emisferi cerebrali, con tipiche circonvoluzioni che ne aumentano la superficie.

Due regioni interessanti della corteccia sono l’area motoria primaria e l’area somatosensoriale primaria.L’area motoria primaria si trova nel lobo frontale; in essa hanno inizio i comandi volontari diretti ai muscoli scheletrici.L’area somatosensoriale primaria si trova nel lobo parietale; qui è convogliata l’informazione sensoriale proveniente dalla pelle e dai muscoli scheletrici.

La corteccia cerebraleLa corteccia cerebrale è suddivisa tramite solchi in lobied è coinvolta nelle funzioni superiori del sistema nervoso.

Lobo frontale e lobo parietaleI lobi frontale e parietale dello stesso emisfero sono separati da un solco chiamato scissura di Rolando che divide due aree precise:

la corteccia motoria primaria, nel lobo frontale, checontrolla l’attività dei muscoli;

la corteccia somatoestesica primaria, nel lobo parietale, che raccoglie tutte le informazioni tattili e pressorie.

Lobo frontale e lobo parietale

L’organizzazione della corteccia cerebraleLa corteccia cerebrale presenta molti ripiegamenti chiamati circonvoluzioni. Ciascun emisfero è suddiviso in quattro lobi: frontale, temporale, parietale, occipitale.

•L’ encefalo è uno degli organi più grandi del corpo.•Le quattro parti principali dell’encefalo sono•tronco cerebrale;•diencefalo;•il cervello;•cervelletto.

L’encefalo

•Il midollo spinale e l’encefalo sono protetti dal liquido cerebrospinale, un liquido trasparente che trasporta ossigeno e glucosio.•Il liquido cerebrospinale circola nello spazio subaracnoideo, intorno al cervello e al midollo spinale in cavità chiamate ventricoli.•I siti di produzione del liquido cerebrospinale sono i plessi corioidei.

L’encefalo

•Il liquido cerebrospinale viene riassorbito nel sangue tramite i villi aracnoidali, prolungamenti digitiformi dell’aracnoide e drena in una vena chiamata seno sagittale superiore.

L’encefalo

•Il tronco encefalico è la parte dell’encefalo compresa tra il midollo spinale e il diencefalo.•Consiste di tre regioni:•il midollo alllungato;•il ponte;•il mesencefalo.

4. L’encefalo

•Il midollo allungato è la continuazione del midollo spinale e forma la parte inferiore del tronco encefalico.•Nella sostanza bianca del midollo allungato si trovano tutte le vie sensitive e motorie che si estendono tra il midollo spinale e le altre parti encefaliche. I due nuclei qui contenuti sono •il centro cardiovascolare;•il centro respiratorio.

4. L’encefalo

•Il ponte è collocato al di sopra del midollo allungato e anteriormente al cervelletto. Comprende sia nuclei sia fasci. Connette tra loro le parti dell’encefalo.

4. L’encefalo

•Il mesencefalo collega il ponte al diencefalo. La parte anteriore del mesencefalo è composta da una coppia di grossi fasci di fibre detti peduncoli cerebrali.

4. L’encefalo

•Sulla superficie posteriore, il mesencefalo contiene dei nuclei detti tubercoli quadrigemini.•Oltre ai nuclei, gran parte del tronco encefalico è costituita da piccoli raggruppamenti di corpi cellulari neuronali. Questa regione è nota come formazione reticolare.

4. L’encefalo

•Le principali regioni del diencefalo sono: il talamo, l’ipotalamo e la ghiandola pineale o epifisi.

4. L’encefalo

•Il talamo consiste di masse ovali di sostanza grigia accoppiate, organizzate in nuclei, con tratti intercalati si sostanza bianca. Il talamo contribuisce alle funzioni motorie trasmettendo l’informazione.

•L’ipotalamo è la piccola parte del diencefalo che si trova inferiormente al talamo e superiormente alla ghiandola pituitaria.

4. L’encefalo

•Le principali funzioni dell’ipotalamo sono:•controllo del SNA;•controllo dell’ipofisi e produzione di ormoni;•produzione di emozioni e impulsi comportamentali;•regolazione dell’assunzione di cibi e bevande;•controllo della temperatura corporea;•regolazione dei ritmi circadiani e dello stato di veglia.

4. L’encefalo

•Il cervelletto è formato da due emisferi cerebellari, ubicati posteriormente al midollo allungato e al ponte e inferiormente al cervello. La superficie, detta corteccia cerebellare, consiste di sostanza grigia. È collegato al tronco encefalico da fasci, detti peduncoli cerebellari.

•Il cervelletto ha il compito di valutare i movimenti intenzionali programmati dalla corteccia cerebrale con quanto accade realmente.

4. L’encefalo

•Il cervello o (telencefalo) è composto dalla corteccia cerebrale: una regione interna di sostanza cerebrale bianca e nuclei di sostanza grigia all’interna di questa.

4. L’encefalo

•Durante lo sviluppo embrionale, la sostanza grigia si sviluppa più rapidamente della sostanza bianca e si avvolge e si ripiega su se stessa, formando delle pieghe dette circonvoluzioni. I profondi solchi tra le pieghe sono le scissure e le leggere scanalature sono i solchi.

4. L’encefalo

•La scissura longitudinale divide il cervello in due metà, destra e sinistra, dette emisferi cerebrali.•Questi sono collegati tra loro dal corpo calloso.

4. L’encefalo

•In profondità in ogni emisfero si trovano tre nuclei, chiamati nuclei della base e sono il globo pallido, il putamen e il nucleo caudato.

4. L’encefalo

•Il sistema limbico è costituito da un anello di strutture che avvolge la parte superiore del tronco encefalico e del corpo calloso.•Elabora e controlla gli aspetti emozionali del comportamento.

4. L’encefalo

Il sistema limbico è una complessa rete di tratti e di nuclei nervosi che incorpora anche porzioni dei lobi cerebrali, dei nuclei basali e del diencefalo. Nel sistema limbico le funzioni mentali superiori e le emozioni primarie si intrecciano.Due strutture significative del sistema limbico sono l’ippocampo e l’amigdala, essenziali per l’apprendimento e la memoria. L’amigdala, in particolare, è responsabile delle sfumature delle emozioni.

Il sistema limbico modula la memoria, l’apprendimento e le emozioni

Specifiche aree cerebrali sono coinvolte nell’apprendimento e nella memoria

L’amigdala e l’ippocampo sono regioni cerebrali coinvolte nell’apprendimento e nella memoria a breve e a lungo termine.

Comprensione e produzione del linguaggio sono gestite da aree cerebrali dell’emisfero sinistro

L’area di Broca controlla la produzione del linguaggio, mentre l’area di Wernicke è associata alla sua comprensione.

Nella maggior parte delle persone queste funzioni sono controllate dall’emisfero sinistro.

•In regioni specifiche della corteccia cerebrale (aree sensitive) vengono elaborati tipi specifici di segnali sensoriali, motori e integrativi.•Il segnale sensitivo in arrivo alla corteccia cerebrale scorre verso la parte posteriore degli emisferi. •Queste aree sono in connessione più diretta con in recettori sensitivi periferici.

4. L’encefalo

•Nelle aree motorie il segnale motorio in uscita parte dalla parte anteriore di ogni emisfero. Le più importanti sono l’area motoria primaria e l’area del linguaggio di Broca.

•Le aree associative sono composte da alcune aree motorie e sensitive. Sono collegate tra loro da fasci.

4. L’encefalo

•I neuroni cerebrali generano milioni di impulsi nervosi che costituiscono le onde cerebrali.•La registrazione di queste onde si chiama elettroencefalogramma (EEG).

Il diencefalo comprende talamo, ipotalamo ed epifisi.

Il tronco encefalico (mesencefalo, ponte e midollo

allungato) è posto tra il midollo spinale e il diencefalo.

Il cervelletto è posizionato sotto al cervello, controlla la

postura e coordina i movimenti.

Le altre porzioni dell’encefalo

Il telencefalo (o cervello) è composto da due emisferi cerebrali, ricoperti dalla corteccia cerebrale e uniti dal corpo calloso.

La porzione evolutivamente più antica è il sistema limbico.

Il telencefalo

Il liquor

• Il liquido cefalorachidiano (denominato anche liquor, liquido cerebro spinale o liquido rachido-spinale o LCR, in inglese cerebrospinal fluid con acronimo CSF) è un fluido corporeo che si trova nel sistema nervoso centrale e ha, tra le varie funzioni, quella di ridurre il peso dell'encefalo e di consentirne la perfusione a pressioni costanti, trovandosi al di sopra della pompa cardiaca.

La corteccia

La corteccia cerebrale umana è un grande mantello grigio con estesa superficie

- E’ fortemente convoluta;

- presenta circonvoluzioni (o giri), alternati a

- solchi e fessure (scissure).

AREE CORTICALI

La mappa corticale di più largo uso è quella di Brodmann, che suddivise la corteccia in circa 50 aree sulla base di differenze citoarchitettoniche (dimensioni e forma dei neuroni, spessore della corteccia)Korbinian Brodmann, anatomico tedesco (1868-1918)Nel 1909 pubblicò la sua ricerca originale sullacitoarchitettura corticale"Vergleichende Lokalisationslehre der Großhirnrinde in ihren Prinzipien dargestellt auf Grund des Zellenbaues"(Comparative Localization Studies in the Brain Cortex, its Fundamentals Represented on the Basis of its Cellular Architecture).Conobbe Alzheimer……

Aloysius "Alois" Alzheimer1864-1915

Funzioni principali del lobo frontale

• Nella superficie basale risiede il proencefalo basale

• Pierre Broca

• La circonvoluzione precentrale (area motrice primaria, area 4 )• regola la componente meccanica del movimento (direzione,

rapidità)• La corteccia premotoria è coinvolta nelle decisioni motorie e

nella pianificazione del movimento (area 6)• Nel lobo sinistro, area di Broca (44, 45) per l’articolazione del

• linguaggio• Gran parte della corteccia del lobo frontale è costituita da aree

associative, dedicate a funzioni superiori, (emozioni,comportamenti, pensieri, memoria, …..)

Funzioni principali del lobo parietale

• Area somatosensitiva primaria per la percezione del tatto, della posizione degli arti, del dolore (circonvoluzione postcentrale) (aree 3,1,2)

• Circonvoluzione parietale inferiore per il linguaggio (elaborazione parole udite: aree 39, 40), pensiero matematico

Funzioni principali del lobo occipitale

Percezione visiva• Area 17 - corteccia visiva primaria (V1)• Aree 18 e 19 - corteccia visiva associativa (V2-V5)

Funzioni principali del lobo temporale

lobo frontale).

Karl Wernicke

• Circonvoluzioni temporale superiore e media per la percezione e localizzazione dei suoni (41, 42);

• Area di Wernicke per la comprensione del linguaggio parlato (22);• Polo temporale per le emozioni ( insieme alle zone adiacenti del

Struttura della corteccia cerebrale

La corteccia cerebrale, cortex o pallium (dal Latino: mantello), varia in spessore da 2 a 4 mm

Essa è più sottile nelle aree sensitive primarie e piùspessa nelle aree motorie e associative.

Più della metà della superficie corticale è nascosta all'interno dei solchi.

La corteccia contiene 50-100 miliardi di neuroni, oltre 500 miliardi di cellule neurogliali e un esteso letto capillare.

STRUTTURA

La corteccia presenta una struttura laminare

Le caratteristiche citoarchitettoniche variano da una regione all'altra, consentendo così di individuare un’ampia varietà di 'aree' istologicamente differenti.

Sebbene si siano ottenuti notevoli progressi nell'assegnare singole 'aree' a specifiche funzioni, ogni area deve essere considerata un punto nodale con estese connessioni con altre parti del cervello.

ORGANIZZAZIONE LAMINARE

Su sezioni prese in ogni punto della corteccia è possibile osservare un'organizzazione laminare (in strati)

A) 6 strati cellulari sono riconoscibili nella neocortex, checopre la quasi totalità (95%) del telencefalo.

B)Porzioni della corteccia filogeneticamente più antiche, presenti nel lobo temporale, presentano un minor numero di strati paleocortex dell’uncus (correlata all’olfatto) archicortex dell’ippocampo del lobo temporale (correlata

alla memoria)Esse corrispondono a circa il 5% della corteccia umana

• Isocortex (= neocortex) 6 strati95 % della corteccia

• Allocortex (=archicortex e paleocortex) numero inferiore di strati (fino a 5)5% della corteccia (olfatto, memoria)

Cellule della corteccia cerebrale

Due tipi fondamentali dicellule

Cellule dei granuli (o stellate) Cellule piramidali

ASIMMETRIE EMISFERICHE

I due emisferi cerebrali sono per certi versiasimmetrici.

Alcune asimmetrie riguardano la preferenza manuale, il linguaggio e attività motorie complesse; altre differenze, più sottili, riguardano ciò che va sotto il nome generico di stile cognitivo

ASIMMETRIE EMISFERICHE

PREFERENZA MANUALE E LINGUAGGIO

• La preferenza manuale indica l'emisfero che è dominante per il controllo motorio.

• Emisfero sinistro/dominanza della mano destra è la regola.

• Il miglior indicatore disponibile per stimare la preferenza manuale nella popolazione è la mano preferita nello scrivere; questo criterio indica una dominanza emisferica sinistra per il controllo motorio in circa il 90% della popolazione nelle comunità alfabetizzate.

ASIMMETRIE EMISFERICHE PREFERENZA MANUALE E LINGUAGGIO

• Nel 90% degli individui l'emisfero sinistro è dominante per le funzioni linguistiche.

• Nel 7,5% della popolazione di entrambi i sessi l'emisferodominante è il destro

• Nel 2,5% i due emisferi sono tra loro equivalenti.

Sebbene l'emisfero sinistro sia generalmente dominante tanto per il controllo motorio che per il linguaggio, le due caratteristiche non sono dipendenti l'una dall'altra: molti mancini hanno le aree del linguaggio nell'emisfero sinistro.

Principali aree del linguaggio

Sebbene molte aree della corteccia, specialmente nel lobo frontale, siano attive durante l'eloquio, due sono le aree specifiche per il linguaggio.

• Area di BrocaIl patologo francese Pierre Broca nel 1861 ha designato la circonvoluzione frontale inferiore del lato sinistro come area dotata di funzione motoria per il linguaggio.La principale area premotoria per il linguaggio occupa le parti opercolare e triangolare della circonvoluzione frontale inferiore, corrispondenti alle aree 44 e 45 di Brodmann.Entrambe le aree sono più grandi sul lato sinistro nei destrimani. La principale proiezione dell'area di Broca è diretta verso colonne cellulari nella regione della faccia e della lingua nella corteccia motoria.

• Area di WernickeIl neurologo tedesco Karl Wernicke ha fornito un notevole contributo alla comprensione delle funzioni linguistiche negli ultimi anni del diciannovesimo secolo.Egli ha designato la parte posteriore dell'area 22 nella circonvoluzione temporale superiore dell'emisfero sinistro come area sensoriale per la comprensione del linguaggio parlato.L'area di Wernicke è collegata con l'area di Broca per mezzo delle fibre associative del fascicolo arcuato e attraverso l’insula.

Aree del linguaggio

Principali territori corticali per la comunicazione

verbale

• Nel lobo sinistro, area di Broca (44, 45 di Brodmann) per l’articolazione del linguaggio

• Circonvoluzioni temporale superiore e media per la percezione e localizzazione dei suoni (41, 42)

• Circonvoluzione parietale inferiore per il linguaggio (elaborazione parole udite: aree 39, 40)

• Nel lobo sinistro, area di Wernicke per la comprensionedel linguaggio parlato (area 22)

Alcune aree uditive sono importanti per il linguaggio (emisfero sinistro)Wernicke: comprensione del linguaggioBroca: area motoria del linguaggio (linguaggio parlato)

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