Cap 10 Come percepiamo il mondo: i nostri sensi

Ecco gli appunti di studio dettagliati sul testo fornito:

Come percepiamo il mondo: i nostri sensi

• La sensazione implica la capacità di trasdurre, codificare e percepire informazioni da stimoli esterni e interni.
• Gran parte del cervello supporta queste funzioni.
• I sensi di base comprendono: la sensazione somatica, la visione, l'udito, la sensazione vestibolare e i sensi chimici.
• Regole fondamentali governano il modo in cui il sistema nervoso gestisce queste diverse modalità sensoriali.
• Cellule nervose specializzate, chiamate recettori, convertono l'energia in segnali neurali.
• L'energia può provenire da forze meccaniche, luce, onde sonore, molecole odorose o sostanze chimiche.
• I segnali sensoriali afferenti attivano neuroni centrali.
• I neuroni centrali rappresentano gli aspetti qualitativi e quantitativi dello stimolo e la sua posizione nello spazio (con la sensazione somatica, la visione e l'udito).

La Vista

• L'occhio umano è costituito da un bulbo oculare pieno di una sostanza gelatinosa trasparente.
• I fotorecettori si trovano nella retina, una membrana che ricopre il fondo del bulbo oculare.
• Le parti anteriori dell'occhio raccolgono e focalizzano la luce riflessa dagli oggetti formando immagini.
• La cornea è un tessuto trasparente e convesso che contribuisce a far convergere la luce sul fondo del bulbo oculare.
• L'iride è un sottile tessuto pigmentato (opaco) che determina il colore degli occhi e si trova dietro la cornea.
• La luce entra attraverso la pupilla, la parte centrale nera dell'iride, regolata da fibre muscolari per controllare la quantità di luce.
• Dietro l'iride si trova il cristallino che partecipa al processo di focalizzazione variando il proprio diametro.
• I meccanismi di messa a fuoco di cornea e cristallino convergono i raggi luminosi in un punto della retina creando un'immagine.
• Le connessioni tra cervello e retina fanno sì che la corteccia attribuisca segnali dalla parte inferiore della retina alle parti superiori della scena visiva.
• La trasduzione della luce in segnali nervosi è svolta da due tipi di fotorecettori sulla retina: i coni e i bastoncelli.
• I coni consentono la visione nitida e a colori degli oggetti in condizioni di luce vivida.
• I bastoncelli consentono la visione quando la luce è debole.
• I coni si concentrano nella fovea, un'area specializzata per l'acuità visiva.
• I bastoncelli sono distribuiti su tutta la retina tranne nella fovea e sono concentrati a circa 20 gradi dalla fovea.
• Il segmento esterno di ogni fotorecettore contiene un pigmento fotosensibile.
• Nei bastoncelli questo pigmento è la rodopsina.
• Nei fotorecettori le variazioni di potenziale elettrico innescano reazioni culminanti in un potenziale d'azione nei neuroni del nervo ottico.
• Il punto in cui emergono gli assoni del nervo ottico è detto punto cieco a causa della mancanza di fotorecettori.
• Coni e bastoncelli formano due sistemi visivi distinti ma interagenti.
• La visione dovuta ai coni (fotopica/diurna) è specializzata per l'acuità visiva e la visione dei colori.
• La visione dovuta ai bastoncelli (scotopica/notturna) è specializzata per la sensibilità alla luce debole, permettendo di percepire la forma generale degli oggetti.
• Il sistema visivo umano si adatta alle variazioni di intensità luminose in un arco di 24 ore.
• L'adattamento è dovuto in parte all'iride che regola la quantità di luce, ma è influenzato soprattutto dalla diversa sensibilità dei fotorecettori.
• I bastoncelli con la rodopsina sono più sensibili alla luce.
• In piena luce, la rodopsina si scinde e i bastoncelli smettono di funzionare, mediando la visione diurna quasi esclusivamente i coni.
• In una stanza buia, inizialmente non si vede nulla, ma dopo un po' la rodopsina si rigenera e la sensibilità dei bastoncelli aumenta.
• Tornando alla luce solare, si è inizialmente abbagliati finché la rodopsina non si degrada, lasciando spazio alla visione dei coni.
• L'immagine passa attraverso l'iride proiettata e messa a fuoco dalla lente, risultando rovesciata sulla retina.
• I fasci di assoni dei nervi ottici si incrociano a X nel cervello (chiasma ottico) scambiandosi una parte delle fibre e diventando composito.
• Le fibre della parte nasale di ciascun occhio attraversano la linea mediana, mentre quelle dalla parte temporale continuano dallo stesso lato.
• Dopo il chiasma, le fibre diventano tratti ottici.
• Il campo visivo destro viaggia verso il lobo occipitale sinistro e viceversa.
• I tratti ottici si collegano al corpo genicolato laterale (LGN) nel talamo che elabora preliminarmente i segnali visivi prima della corteccia.
• Le informazioni visive viaggiano verso la corteccia visiva primaria (V1) nel lobo occipitale tramite proiezioni.
• Nella V1, le informazioni vengono elaborate per aspetti come colore, forma, movimento e profondità.
• L'elaborazione parallela di varie categorie di informazioni visive prosegue in percorsi corticali che alimentano aree visive nei lobi occipitale, parietale e temporale.
• Le aree visive del lobo temporale riconoscono gli oggetti, mentre quelle del lobo parietale si occupano del movimento.
• La visione normale dipende dall'integrazione delle informazioni di queste aree. Percezione non ancora chiarita al meglio.

L'Udito

• Il sistema uditivo, racchiuso in uno spazio piccolo, trasduce vibrazioni di dimensioni atomiche e risponde rapidamente.
• Facilita l'orientamento verso nuovi stimoli, anche fuori dal campo visivo.
• La perdita dell'udito è debilitante quanto la cecità.
• È essenziale per la comprensione del parlato e per la musica.
• Il suono si riferisce alle onde di pressione generate dalla vibrazione delle molecole d'aria.
• Le onde sonore hanno quattro caratteristiche principali: forma d'onda, fase, ampiezza (dB) e frequenza (Hz).
• L'ampiezza e la frequenza corrispondono approssimativamente all'intensità e all'altezza per la percezione umana.
• Gli umani percepiscono suoni da circa 20 Hz a 20 kHz.
• Pipistrelli percepiscono toni fino a 200 kHz a causa delle ridotte dimensioni delle loro strutture uditive.
• Gli animali ecolocalizzatori usano suoni ad alta frequenza mentre quelli che evitano i predatori usano sistemi uditivi sintonizzati sulle basse frequenze.
• L'organo di senso è l'orecchio, diviso in esterno, medio e interno.
• L'orecchio esterno ha il padiglione auricolare e il condotto uditivo.
• L'orecchio esterno raccoglie le onde sonore dirigendole verso l'interno.
• L'aria esterna produce vibrazione che a sua volta fa vibrare la membrana timpanica. L'orecchio esterno serve ad incanalare la vibrazione.
• L'orecchio medio ha tre ossicini (martello, incudine e staffa) che formano un ponte tra timpano e finestra ovale.
• Gli ossicini amplificano la pressione sonora circa 30 volte rispetto al timpano.
• L'orecchio interno ha la chiocciola (coclea) con un dotto esterno che termina nella finestra rotonda.
• All'interno del dotto esterno viene contenuto il dotto interno che ospita la membrana basilare contenente le cellule ciliate.
• Le cellule ciliate sporgono nel dotto interno con le ciglia che terminano nella membrana tettoria.
• Ogni cellula ciliata è in contatto con neuroni uditivi il cui assone da origine al nervo acustico.
• Le onde sonore vengono convertite in segnali elettrici che il cervello può interpretare.
• Il suono entra nell'orecchio esterno composto da padiglione e canale uditivo.
• Le vibrazioni del timpano sono trasmesse agli ossicini (martello, incudine e staffa) che le amplificano a conducendole verso la finestra ovale.
• Nell'orecchio interno, le vibrazioni passano dalla finestra ovale alla coclea che ospita l'organo del Corti.
• Le vibrazioni nel fluido cocleare fanno oscillare le cellule ciliate. I canali ionici nelle cellule ciliate permettono agli ioni di fluire generando un potenziale elettrico.
• Il potenziale elettrico nelle cellule ciliate provoca il rilascio di neurotrasmettitori che stimolano le terminazioni del nervo cocleare (cranial VII/acustico).
• Il segnale meccanico si trasforma in un segnale elettrico trasmissibile al cervello.
• Il segnale elettrico viaggia lungo il nervo cocleare arrivando ai nuclei cocleari nel tronco encefalico, poi al collicolo inferiore nel mesencefalo, al corpo genicolato mediale del talamo e infine alla corteccia uditiva nel lobo temporale.
• Il cervello interpreta i segnali come suoni con tono, volume e direzione specifici.

Gusto e Olfatto

• Il gusto, insieme all'olfatto, saggia la qualità chimica del mondo.
• La funzione del gusto per l'autoregolamentazione alimentare umana è culturalmente mediata.
• Le cellule recettoriali del gusto si raccolgono nei "bottoni gustativi" sulle papille linguali, velo palatino, faringe e guance.
• Esistono recettori per quattro gusti fondamentali: dolce sulla punta della lingua, salato sui bordi anteriori, aspro sui bordi posteriori e amaro sul dorso.
• La topografia dei recettori presenta sovrapposizioni.
• Fibre nervose trasportano segnali riferiti ad altezze tonali distinte.
• La proiezione dei segnali gustativi è collocata sulla neocorteccia nell'area 43 di Brodman.
• La soglia gustativa è bassa, ma la gamma di sostanze non è molto estesa.
• L'adattamento è rapido e poco efficiente senza altre integrazioni.
• Il sapore percepito deriva dalla miscela dei gusti fondamentali integrata con odore, tatto e stimolazione dolorifica.
• La sensazione condizionata di disgusto può correlarsi alla presenza di particolari.
• All'apice di ogni cellula gustativa vi sono estensioni sensoriali simili a ciglia che contengono siti di legame per le sostanze.
• Il legame produce un potenziale d'azione nelle cellule e nei neuroni sensoriali gustativi.
• Gli esseri umani hanno da 2000 a 10000 calici gustativi: più se ne hanno e maggiore è la sensibilità soprattutto all'amaro.
• Le sensazioni gustative si distinguono in base all'attivazione di recettori e fibre afferenti che terminano nel nucleo del tratto solitario nel bulbo.
• Le proiezioni raggiungono il nucleo ventro-postero-mediale del talamo e proiettano alla corteccia gustativa primaria nella corteccia dell'insula e dell'opercolo frontale.
• La corteccia primaria proietta alla corteccia orbito-frontale che integra informazioni gustative, olfattive, viscerali e dagli altri sistemi.
• L'organizzazione gustativa è prevalentemente non crociata causando disturbi del gusto su disturbi encefalici unilaterali colpisce la metà della lingua.
• Le aree corticali ricevono informazioni anche dalla metà controlaterale della lingua tramite proiezioni ascendenti e assicurate dal corpo calloso.
• L'olfatto, meno studiato, ha recettori costituiti da cellule pluriciliate impiantate in un epitelio della cavità nasale.
• L'annusamento porta l'aria a contatto con la regione olfattoria altrimenti tranquilla.
• Le sostanze odorose eccitano attraverso la mediazione chimica di enzimi nella sostanza gelatinosa.
• Gli stimoli odorosi sono molecole chimiche che penetrano insieme all'aria e si sciolgono nel muco che ricopre l'epitelio olfattivo.
• Il tessuto sensoriale riceve terminazioni sensoriali di 6 milioni di neuroni olfattivi.
• Le terminazioni contengono recettori costituiti da proteine che legano molecole odoranti.
• Il legame produce cambiamenti strutturali ed elettrici nella membrana innescando potenziali d'azione.
• Un alto numero di recettori attivati causa alta frequenza dei potenziali d'azione.
• Il nervo olfattivo ha assoni di 350 tipi di neuroni con recettori specifici a livello dell'epitelio.
• Un recettore lega più odoranti, ma con diverse affinità, risultando in neuroni olfattivi con sensibilità differente per particolari odoranti.
• Formano sinapsi con altri neuroni nei glomeruli nel bulbo olfattivo.
• L'organizzazione è ordinata con un glomerulo ricevente per ogni tipo di neurone.
• I glomeruli inviano proiezioni alla corteccia olfattiva primaria (piriforme) e alla corteccia orbitofrontale, le due aree sono essenziali per l'esperienza conscia degli odori e per distinguere le differenze.
• Il bulbo olfattivo ha forti connessioni con le strutture del sistema limbico e dell'ipotalamo influenzando le pulsioni e gli stati motivazionali ed emozionali.
• L'influenza dell'olfatto sui processi emotivi è accentuata rispetto alla ragione.

Tatto, posizione ed equilibrio

• La percezione tattile deriva dall'esplorazione dell'ambiente con le mani.
• Quattro tipi di recettori sotto la pelle percepiscono pressione, tessitura, pattern e vibrazione.
• I termorecettori rispondono ai cambiamenti di temperatura.
• La percezione del tatto inizia con la trasduzione di sensazioni in segnali neurali.
• I recettori tattili hanno zone di eccitazione e zone inibitorie.
• La rappresentazione del tatto segue uno schema topografico con diverse localizzazioni che inviano segnali diverse.
• Il controllo è controlaterale per le sensazioni tattili.
• Le regioni estese della corteccia somatosensoriale con maggiore sensibilità hanno un'elevata densità di recettori.
• Il corpo ha bisogno di percepire la propria posizione nello spazio anche.
• I recettori sensoriali nei muscoli, tendini e articolazioni inviano le informazioni per percepire la posizione e il movimento.
• Serve anche il feedback per un movimento volontario o per adattare la forza a un oggetto.
• L'equilibrio dipende dal sistema vestibolare con tre canali semicircolari pieni di liquido.
• I canali contengono cellule ciliate orientate in tre direzioni perpendicolari per recepire il movimento del fluido con il movimento.
• Oltre al sistema vestibolare, le informazioni visive contribuiscono a mantenere l'equilibrio.
• Uno sfasamento tra visione e feedback vestibolare genera malessere dovuto al movimento.