Metodi di Indagine Corticale (Fisiologia 87)

Metodi di Indagine della Struttura e Funzione Corticale

• L'obiettivo è esplorare le tecniche per studiare la struttura e la funzione della corteccia cerebrale e, in parte, del midollo spinale.
• Si analizzano metodi classici come l'istologia e la citoarchitettura, oltre ad approcci basati su lesioni, neuroimaging e stimolazioni magnetiche.

Tecniche di Indagine

Istologia e Citoarchitettura

• Sono fondamentali per studiare l'organizzazione cellulare della corteccia, come dimostrato dal lavoro di Broca.

Lesioni

• L'analisi delle conseguenze di lesioni cerebrali (traumatiche o naturali) fornisce informazioni sulle funzioni delle aree danneggiate.
• È importante sottolineare che non è etico provocare lesioni al sistema nervoso umano.

Tecniche di Neuroimaging

• Si suddividono in:
  • Tecniche Elettromagnetiche (EEG/MEG): Offrono alta risoluzione temporale ma bassa risoluzione spaziale.
  • Imaging Strutturale e Funzionale (MRI/fMRI, PET): Offrono alta risoluzione spaziale ma bassa risoluzione temporale.

Registrazioni di Campo

• Si effettuano durante interventi chirurgici.

Modelli Animali

• Forniscono maggiore libertà di studio del sistema nervoso.

Elettroencefalogramma (EEG)

• L'EEG registra l'attività elettrica del cervello tramite elettrodi sul cuoio capelluto, in modo analogo all'ECG.
• La fonte principale dei segnali EEG sono le correnti sinaptiche, soprattutto dei neuroni piramidali, la cui disposizione contribuisce alla registrazione.
• La depolarizzazione dendritica genera positività interna e negatività esterna.
• Le attività apicali sono più frequenti e associate a un maggiore visualizzazione della negatività nel tracciato EEG.

Magnetoencefalografia (MEG).

• Misura i campi magnetici prodotti dalle correnti elettriche cerebrali tramite magnetometri raffreddati.
• I nuclei atomici si comportano come trottole e, in presenza di un campo magnetico forte, si allineano con il proprio moto di precessione.
• La discesa dei nuclei, causa la liberazione di energia.
• Il segnale emesso varia a seconda dei tessuti in cui si trova.
• Per localizzare il segnale, vengono utilizzati gradienti di campo magnetico.

Risonanza Magnetica Funzionale (fMRI)

• Sfrutta le proprietà paramagnetiche dell'ossiemoglobina per studiare l'attività cerebrale.
• Maggiore ossiemoglobina implica un segnale MRI più intenso.

Tomografia a Emissione di Positroni (PET)

• Usa traccianti radioattivi per studiare la funzione degli organi.
• Un radionuclide viene iniettato nel paziente.
• Emette positroni che, incontrando elettroni, generano raggi gamma.
• Il pannello di cristalli rileva le radiazioni, permettendo la localizzazione del radionuclide e visualizzazione di metabolismo e aree attive.

Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS)

• Usa campi magnetici per stimolare o inibire l'attività neuronale corticale.
• Una bobina di rame genera un campo magnetico che penetra nella corteccia.
• Il campo induce correnti elettriche che depolarizzano gli assoni piramidali.
• Usata per studiare attività neuronale, flusso ematico, metabolismo e comportamento.

Registrazione Intracellulare e Studio del Movimento

• Questa lezione si concentra sulla registrazione intracellulare e sull'analisi del movimento volontario.

Movimento: Cinematica e Dinamica

• La cinematica studia la traiettoria del movimento nel tempo.
• La dinamica studia le forze necessarie per il movimento.
• Esistono tre tipologie di movimento: intenzionale, riflesso e automatico.

Organizzazione dell'Atto Motorio

• L'atto motorio è organizzato in diverse fasi: Status Quo, Status Quo con vista, propriocezione e vestibolo.

Pianificazione

• Fase Strategica: definizione dell'obiettivo.
• Fase Tattica: scelta del modo per eseguire il movimento.
• Esecuzione: attuazione del piano, gestione degli errori.

Analisi dello Status Quo

• Il centro di massa e la sua posizione sono fondamentali per iniziare un movimento.
• L'integrazione sensoriale (visiva, propriocettiva e vestibolare) è necessaria per definire l'obiettivo motorio.

Tecnica della Media Sincronizzata

• Questa tecnica studia le attività EEG associate a stimoli o movimenti sincronizzati nel tempo.
• I segnali vengono segmentati e mediati per isolare le risposte specifiche correlate ai movimenti.

Pianificazione del Movimento: Basi Neurali e Processi Coinvolti

• Si analizza il ruolo del potenziale preparatorio nell'iniziare un movimento.
• L'attivazione corticale parietale precede il movimento, seguita poi dall'attivazione corticale motoria.
• Importante è la presenza di afferenze somestesiche e la presenza di un feedforward, lavorando insieme al feedback.

Il Bereitschaftspotential: Volontà o Emozione?

• Il potenziale preparatorio è presente in attività emotive, suggerendo che esso non codifica solo la volontà ma anche la programmazione dell'atto motorio.

Modello di Organizzazione dell'Atto Motorio (Allen e Tsukahara)

• Il modello prevede tre fasi: contestualizzazione della volontà, trasformazione dell'idea in piano esecutivo ed esecuzione del movimento.

Cinematica e Dinamica del Movimento

• La pianificazione cinematica si concentra sul movimento desiderato, mentre la dinamica si concentra sulle forze necessarie.
• La flessione del dito medio serve come esempio per illustrare la necessità di coordinare i muscoli per movimenti precisi.
• Sono importanti le gerarchie di attivazione dei muscoli (prossimali prima di distali) e le sinergie muscolari.

Sinergie e Astrazione dell'Atto Motorio

• Le sinergie sono gruppi di muscoli che lavorano in modo coordinato per eseguire un movimento.
• L'astrazione del movimento aumenta via via che man mano si avvicina alla zona frontale rispetto all'area motoria primaria.
• L'esempio del sollevamento di una valigia illustra come la pianificazione del movimento includa l'attivazione di muscoli posturali per mantenere l'equilibrio.

Esecuzione del Movimento: Feedback, Feedforward e Apprendimento

• Il controllo del movimento si basa su feedback e feedforward.
• Il feedback include la sensibilità cinestesica e propriocettiva, che permettono di correggere il movimento.
• Il feedforward si basa su predizioni per anticipatamente correggere i problemi di movimento.

Controllo a Feedback vs. Controllo a Feedforward

• Il feedback corregge discrepanze tra l'obiettivo e l'esecuzione, mentre il feedforward previene i problemi in anticipo.

Apprendimento Motorio: Implicito ed Esplicito

• L'apprendimento implicito si basa su prove ed errori, mentre l'apprendimento esplicito si basa sulla comprensione dei meccanismi del movimento
• Esempi: Polpo, cubo di Rubik e molti altri.

Questo quiz esplora le tecniche per studiare la struttura e la funzione della corteccia cerebrale e del midollo spinale. Saranno analizzati metodi classici come l'istologia e la citoarchitettura, oltre a tecniche moderne di neuroimaging e approcci basati su lesioni. Mettiti alla prova per scoprire quanto conosci su questi metodi fondamentali.