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Università degli Studi di Napoli Suor Orsola Benincasa [email protected] NEUROGENESI Corso di Laurea Triennale in Scienze e Tecniche di Psicologia Cognitiva BASI NEURALI DELLA COGNIZIONE LO ZIGOTE Durante l...

Università degli Studi di Napoli Suor Orsola Benincasa [email protected] NEUROGENESI Corso di Laurea Triennale in Scienze e Tecniche di Psicologia Cognitiva BASI NEURALI DELLA COGNIZIONE LO ZIGOTE Durante l’ovulazione, l’OVOCITA si attiva spostandosi all’interno dell’utero. Lo spermatozoo supera la barriera protettiva dell’ovocita utilizzando enzimi specifici. ANFIMISSI: i cromosomi dello spermatozoo (genoma paterno) si disperdono nel citoplasma per appaiarsi a quelli già presenti nell’ovocita (genoma materno) dando origine al nuovo individuo (ZIGOTE, cellula totipotente. *https://biofraganunes.blogspot.com/2011/10/gametogenese.html MORULA E Inizia un processo di divisione cellulare che darà BLASTOCISTI inizialmente origine a 2 BLASTOMERI (cellule pluripotenti), Il processo continua: si definisce MORULA la fase a 16 blastomeri, di cui i più esterni si appiattiscono, i più interni rimangono tondeggianti. Quando si arriva a 32 cellule si parla di BLASTOCISTI; la disposizione cellulare è tale da generare una cavità interna (blastocele) bordata da cellule piatte (TROFOECTODERMA; andrà a produrre gi annessi embrionali come la placenta) con una massa cellulare interna (NODO EMBRIONALE), composta da EPIBLASTO (che darà luogo all’embrione) e IPOBLASTO (che darà luogo al sacco vitellino). Nell’uomo, la blastocisti si impianta sulla parete dell’utero dopo circa una settimana dal concepimento. *https://tech.sina.cn/d/bk/2016-02-03/detail-ifxnzanm4054801.d.html?vt=4&cid=38718 GASTRULA Il processo di GASTRULAZIONE avviene circa dopo due settimane: le cellule che compongono la parte dorsale dell’EPIBLASTO formano un solco(STRIA PRIMITIVA) che si allunga fino a formare un avvallamento alla sua estremità (NODO PRIMITIVO o di Hensen). Questo passaggio definisce l’asse ANTERO-POSTERIORE (cioè testa-piedi) e l’asse di simmetria DESTRA-SINISTRA. Alcune cellule migrano all’interno della stria primitiva formando uno strato al di sotto dell’epiblasto che andrà a formare l’ENDODERMA. Una seconda ondata migratoria porterà delle cellule a stratificarsi tra l’endoderma e l’epiblasto formando il MESODERMA. Infine, l’epiblasto darà luogo all’ECTODERMA. Si tratta di tre foglietti di cellule multipotenti. *http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/indexmag.html?http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/artjul00/echino3.html ORGANIZZATORE DI SPEMANN Spemann ed Mangold (1924) utilizzarono uova di salamandra per studiare la funzione della semiluna grigia (omologo anfibio del nodo primitivo). Impiantarono in una gastrula una seconda semiluna grigia inducendo, in questo modo, lo sviluppo di un siamese, ossia: la seconda semiluna grigia ha dato origine ad un secondo asse secondo asse antero- posteriore. La semiluna grigia, infatti, è stata definita un ORGANIZZATORE, struttura capace di indurre il la formazione di specifiche strutture corporee. *https://blog.sciencenet.cn/blog-2237-754113.html NÈURULA Durante il processo di NEURULAZIONE, alcune cellule mesodermiche richiudendosi su se stessa forma una corda dorsale (NOTOCORDA). Questa induce un inspessimento in un’area dell’ectoderma che forma la PLACCA NEURALE; i margini della placca neurale si sollevano (PLICHE NEURALI) dando luogo alla DOCCIA NEURALE. Le pliche si avvicinano fino alla formazione del TUBO NEURALE. *https://oneclass.com/class-notes/au/monash/biomed-sci/bms1052/1983693-bms1052-lecture-23.en.html NEUROGENESI Dopo la quinta settimana dal concepimento, dal tubo neurale si formano inizialmente vescicole, che poi aumentano a 3 (proencefalo, mesencefalo, romboencefalo, e poi fino a 5 vescicole(telencefalo, diencefalo, mesencefalo. metencefalo e mielencefalo) che andranno a svilupparsi per dare forma alla struttura definitiva del sistema nervoso centrale. *https://amenteemaravilhosa.com.br/mesencefalo-caracteristicas-funcoes/ CORTICOGENESI La corteccia cerebrale umana è costituita da 6 strati e possiede circa 50 aree con una diversa organizzazione citoarchitettonica. Si origina dalla vescicola telencefalica (quella più rostrale) costituita inizialmente da due tipologie di cellule: GLIA RADIALE e PROGENITRICI INTERMEDIE. La stratificazione avviene secondo una modalità INSIDE TO OUTSIDE: si forma prima lo strato più basso, superato di volta in volta dalle cellule che vanno a formare gli strati superiori. *https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fncel.2015.00004/full GLIA RADIALE La GLIA RADIALE forma una impalcatura di cellule gliali disposte radialmente che fungono da progenitrici sia per la glia che per i neuroni. Nei mammiferi superiori, la glia radiale si apre a ventaglio per aumentare la quantità di cellule proliferanti e generare i solchi e i giri tipici della corteccia cerebrale. *https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnana.2016.00065/full  *https://www.pourlascience.fr/sd/genetique/reperes-glossaire-de-la-genetique-18058.php EPIGENETICA il processo differenziativo è guidato da fattori epigenetici che non modificano il genoma, ma ne modulano l’espressione attraverso trasformazioni istoniche. Cioè a seconda del grado di rilassamento o di compattazione della cromatina, il DNA sarà più o meno predisposto alla trascrizione. DIFFERENZIAMENTO NEURONI e GLIA provengono dalle stesse cellule progenitrici. I fattori che inducono il passaggio delle progenitrici da multipotenti a unipotenti (che ne specificano, cioè, la tipologia cellulare finale) sono vari. Il differenziamento dei neuroni, ad esempio, può essere favorito da una espressione non troppo intensa del gene HES (la sua sovra-espressione potrebbe infatti indurre un differenziamento gliale con espressione di GFAP) in presenza di fattori come NEUROTROPINA e NEUROGENINA. *https://medicalxpress.com/news/2021-07-cerebral-neocortex.html NEUROGENESI ADULTA Nell’essere umano, lo sviluppo del cervello è ritardato rispetto agli altri primati: durante l’infanzia esso continua ad organizzarsi in termini strutturali e funzionali per ottimizzare l’efficienza delle varie funzioni. In questo modo, attraverso fenomeni di sinaptogenesi, potatura e mielinizzazione, il cervello aumenta considerevolmente di dimensioni durante i primi anni di vita e l’espressione di informazioni genetiche si integra alle informazioni provenienti dall’esperienza nel contesto fisico e sociale garantendo un enorme margine di adattabilità. *https://www7.uc.cl/sw_educ/neurociencias/html/035.html  NEUROGENESI Nei topi c’è una notevole neurogenesi anche negli adulti, ADULTA soprattutto nel bulbo olfattivo (a cui pervengono nuovi neuroni attraverso canali di glia dalla regione subventricolare laterale, strato germinativo preservato dall’embriogenesi) e nell’ippocampo soprattutto in contesti ambientali piuttosto stimolanti. C’è un ricambio completo di neuroni nella vita di un topo; nei pesci molti di più. Negli esseri umani sembra non esserci neurogenesi postnatale già a partire dai due anni, nei delfini non c’è affatto: potrebbe essere un fenomeno associato al bulbo olfattivo, molto ridotto nell’uomo, assente nei delfini. L’evoluzione potrebbe aver sfavorito la neurogenesi in favore della presenza di neuroni immaturi i quali rimangono inattivi fin dalla nascita per maturare successivamente quando necessario. Nei mammiferi superiori sono presenti anche nella corteccia. La gliogenesi, al contrario, permane negli adulti. *https://www.researchgate.net/figure/Cortical-immature-neurons-nng-INs-brown-are-more-abundant-and-widespread-in_fig3_333119632 LA GLIA Le CELLULE GLIALI, nel corso dell’evoluzione hanno superato il numero dei neuroni: gli invertebrati presentano un rapporto di 3/4 in favore dei neuroni; nei ratti il rapporto è 1/3 e nell’uomo 1/4 in favore della glia. All’aumentare della complessità dei circuiti nervosi, aumenta la quantità di glia. *https://healthywaymag.com/biology-and-anatomy/glial-cells-neuroglia  LA GLIA CELLULE DI SCHWANN: si trovano nel sistema nervoso periferico; ciascuna cellula si avvolge attorno ad un unico assone (anche con decine di giri) facendo da rivestimento mielinico. La MIELINA è una struttura multilamellare costituita da acqua e lipidi con una scarsissima componente proteica (che svolgono una funzione stabilizzante per la guaina mielinica stessa; isola l’assone, gli garantisce fattori per riparazione e sopravvivenza e provvede alle funzioni trofiche. La mielina viene depositata in maniera concentrica, e discontinua, lasciando alcuni segmenti dell’assone nudi (NODI DI RANVIER). *https://www.pinterest.com.mx/pin/22869910586298268/ LA GLIA OLIGODENDROCITI: ciascuna cellula possiede pochi processi (massimo 6) che entrano in contatto con uno o più assoni (fino a 30) per depositarvi la guaina mielinica (in questo processo, il supporto citoscheletrico è fondamentale). OLIGODENDROCITI SATELLITI: regolano l’ambiente circostante. Possono modificare la propria funzione a seconda delle condizioni del tessuto. *https://www.medicalsciencenavigator.com/oligodendrocytes/  *https://www.researchgate.net/figure/Expression-of-the-astroglial-reporter-EGFP-in-NG2-glia-of-the-pons-Confocal-microscopic_fig2_223696054 LA GLIA NG2: sono un peculiare tipo di glia in grado di produrre altre cellule gliali tra cui oligodendrociti e astrociti protoplasmatici. La loro natura è ancora oggetto di ricerche.  LA GLIA MICROGLIA: ha una funzione prevalentemente immunitaria: si tratta di cellule di derivazione mesodermica, come le cellule mononucleate del sangue (caso unico in tutto il sistema nervoso che ha un’origine ectodermica). Aumenta con l’invecchiamento (al diminuire dei neuroni) per monitorare processi neuroinfiammatori. A livello sinaptico sostiene fenomeni di sinaptogenesi e migrazione di interneuroni. La morfologia di queste cellule cambia durante stati infiammatori; a partire da uno stato di RESTING, se il sistema richiede un processo infiammatorio per la presenza di agenti estranei, si attiva un processo di trasformazione morfo-funzionale della microglia che passa ad uno stato PRIMED e poi ACTIVATED assumendo un ruolo marcatamente immunitario. *https://www.abcam.com/en-it/products?keywords=microglia+markers&&msclkid=f6883dbfbb611055677d58a32df0563a&utm_source=bing&utm_medium=cpc&utm_campaign=EMEA_Other_Primary_Top_Desktop_Exact&utm_term=Microg LA GLIA ASTROCITI: cellule piuttosto voluminose che intervengono nella neurogenesi e nella sinaptogenesi; hanno una funzione trofica, partecipano alla barriera ematoencefalica; svolgono un ruolo regolatore nella neurotrasmissione modulando la densità di cationi disponibili e la quantità di neurotrasmettitore nello spazio sinaptico. Possono sostituire neuroni morti, anche perché godono di elevata proliferazione e possono formare materiale cicatriziale in corrispondenza di lesioni. Sono di natura astrocitaria le cellule che compongono la GLIA RADIALE che supporta la formazione della citoarchitettura del cervello; nel cervelletto la glia radiale si conserva anche nell’adulto dando origine alla GLIA DI BERGMANN che modula le sinapsi delle cellule di Purkinje. Possono essere implicati in processi infiammatori e di clearance. *https://jonlieffmd.com/blog/astrocytes-control-synapse-function  *https://www.nikonsmallworld.com/galleries/2020-photomicrography-competition/connections-between-hippocampal-neurons-brain-cells I NEURONI Le cellule neuronali posseggono una membrana particolarmente densa di proteine (fino al 70%) con una importante presenza di CANALI IONICI. I NEURONI I DENDRITI sono protuberanze più o meno numerose e arborizzate a seconda del tipo di neurone; il numero e lo spessore possono variare durante la vita del neurone (PLASTICITÀ SINAPTICA); Talvolta presentano SPINE DENDRITICHE (che aumentano il numero di potenziali sinapsi). Tendenzialmente, specie più evolute presentano un maggior numero di dendriti. Hanno la funzione di ricevere stimoli e trasmetterli al resto della cellula: rappresentano il versante postsinaptico della neurotrasmissione. Contengono reticolo endoplasmatico, ribosomi, apparato di Golgi, mitocondri e citoscheletro con un intenso transito di vescicole ed mRNA. Questo perché la densità proteica a questo livello è molto elevata, sia nella membrana che nel citoplasma e l’attività di neurotrasmissione implica un grande dispendio energetico. *https://www.sohu.com/a/7132046_114810  I NEURONI L’ASSONE è prolungamento del corpo cellulare (a partire dalla regione definita MONTICOLO ASSONICO o CONO DI EMERGENZA). Può presentare delle ramificazioni (COLLATERALI RICORRENTI) con dei rigonfiamenti finali (TERMINALI SINAPTICI). Può essere mielinizzato, rivestito, cioè, della guaina mielinica conferita dalle cellule gliali. La lunghezza raggiunge in alcuni casi una misura notevole: nell’essere umano possono raggiungere anche 1m. Questo implica un ingente transito a partire dal soma di sostanze trofiche e proteine: per questa ragione il citoscheletro e il trasporto di vescicole mediato dalle proteine motrici assumono un’importanza cruciale. Si tratta di una struttura altamente energivora, presenta mitocondri, reticolo endoplasmatico, lisosomi, ribosomi ed mRNA che consentono anche una sintesi proteica locale. *https://medicine.umich.edu/dept/human-genetics/developmental-genetics-0  I NEURONI CLASSIFICAZIONE MORFOLOGICA NEURONI UNIPOLOARI: un assone unico e assenza di dendriti: il corpo cellulare fa da substrato post-sinaptico NEURONI PSEUDOUNIPOLARI: un assone che si biforca a formare una T: un ramo avrà funzione dendritica, l’altro assonica NEURONI BIPOLARI: un unico assone ed un unico dendrite che si sviluppa sul versante opposto del corpo cellulare NEURONI MULTIPOLARI: vari dendriti che emergono da punti diversi del corpo cellulare; unico assone *https://nl.dreamstime.com/vectordieneuronentypes-op-witte-achtergrond-worden-ge%C3%AFsoleerd-vectordieillustratie-van-neuronentypes-image155443008  I NEURONI CLASSIFICAZIONE FUNZIONALE NEURONI SENSORIALI: portano informazioni dagli organi di senso al sistema nervoso centrale, generano fibre afferenti NEURONI MOTORI (motoneuroni): Innervano muscoli volontari e involontari per controllarne il movimento, generano fibre efferenti INTERNEURONI: ricevono informazione da neuroni e inviano informazioni ad altri neuroni *https://www.alamy.com/three-main-types-of-neurons-sensory-interneuron-and-motor-image433719562.html I NEURONI NEURONI PIRAMIDALI: componente principale della corteccia cerebrale, ippocampo e amigdala; presenta un corpo conico con un dendrite apicale molto arborizzato e non più di 5 dendriti basali più corti; nell’essere umano sono piuttosto grandi *https://www.cell.com/current-biology/comments/S0960-9822(11)01198-5 I NEURONI CELLULA DI PURKINJE: corpo cellulare oblungo, uno o due dendriti primari dai quale diparte una fittissima arborizzazione che danno luogo a migliaia di sinapsi. Reticolo endoplasmatico rugoso, mitocondri e ribosomi sono particolarmente densi. L’assone presenta rami ricorrenti che formano sinapsi asso-assoniche, asso- dendritiche e asso-somatiche con le cellule circostanti. *https://lookfordiagnosis.com/mesh_info.php?term=purkinje+cells&lang=1 I NEURONI CELLULA DEL GOLGI: anche dette grandi granuli per via delle dimensioni del corpo cellulare; presentano arborizzazioni dendritiche in ogni direzione. *https://www.researchgate.net/figure/Representatives-of-the-four-subtypes-of-cells-showing-complexity-of-dendritic-branching_fig3_51569686 I NEURONI CELLULA GRANULARE: piccoli neuroni tondeggianti con da 3 a 5 dendriti *https://jeesusjalutasallveelaeval.blogspot.com/2014/11/the-effects-of-bacopa-monnieri.html I NEURONI CELLULE BASKET: interneuroni con moderata arborizzazione dendritica; le ramificazioni assoniche avvolgono in una sorta di canestro i corpi cellulari delle cellule di Purkinje nel cervelletto. *https://www.researchgate.net/figure/Drawings-of-two-basket-cells-located-in-lamina-V-I-of-the-primary-somatosensory-cortex_fig13_13984003 I NEURONI NEURONI FUSIFORMI (o di Von Economo): presenti nei primati e in pochi altri mammiferi, nel cervello umano ce ne sono circa 300mila; sono neuroni bipolari di grandi dimensioni. Associati a funzioni sociali ed esecutive superiori. *keplarllp.com/von-economo-neurons-consciousness.html LA CORTECCIA NEOCORTEX: CEREBRALE Organizzazione laminare: 6 strati 1) STRATO MOLECOLARE: contiene porzioni distali dei dendriti dei neuroni piramidali e terminazioni assoniche 2) STRATO GRANULARE ESTERNO: con piccole cellule piramidali e cellule stellate 3) STRATO PIRAMIDALE ESTERNO: con cellule piramidali di media dimensione e cellule stellate 4) STRATO GRANULARE INTERNO: contiene cellule stellate 5) STRATO PIRAMIDALE INTERNO: con grandi cellule piramidali 6) STRATO POLIMORFO: con cellule piramidali fusiformi *https://neupsykey.com/cerebral-cortex-2/  LA CORTECCIA CEREBRALE ALLOCORTEX: più antica filogeneticamente, si compone di un numero inferiore di strati, da 3 a 5. Comprende PALEOCORTEX, caratteristica delle aree olfattive come la CORTECCIA PIRIFORME e ARCHICORTEX, la più antica in assoluto, si localizza nell’ippocampo *https://www.unife.it/medicina/riabilitazionepsichiatrica/minisiti/anatomia-umana-e-istologia/anatomia-speciale/3b%20telencefalo-%20organizzazione%20interna.pdf  LA CORTECCIA Il CERVELLETTO rappresenta il 10% dell’encefalo, ma ne contiene il 50% dei neuroni. CEREBELLARE La CORTECCIE CEREBELLARE si compone di 3 strati: 1) MOLECOLARE – povero di corpi cellulari (cellule a canestro, stellate e fusiformi), si compone delle arborizzazioni dendritiche delle cellule di Purkinje e di Golgi e da fibre parallele (terminazioni assonali delle cellule dei granuli) e rampicanti (terminazioni assonali di cellule che provengono dalle olive); include la glia di Bergmann. 2) CELLULE DI PURKINJE – corpi cellulari delle cellule di Purkinje disposti linearmente, con alcuni dendriti delle cellule di Golgi 3) GRANULARE – contiene le cellule del Golgi e le cellule granulari; presenta GLOMERULI ( formazione costituita da una terminazione muscoide, le terminazioni assonali di una cellula del Golgi e i dendriti del granulo *https://basicmedicalkey.com/cerebellum/ GRAZIE PER L’ATTENZIONE