Neuroanatomia, lezione 40, 31/03/2021 PDF

CONeuroanatomia, lezione 40, 31/03/2021\ Prof. Claudio Celeghini [ORGANOGENESI DELLA RETINA] LE VIE VISIVE: Organogenesi dell'occhio L'occhio e la retina nervosa sono organi particolari.\ Il nervo ottico e la retina nervosa rappresentano un'etroflessione della\ seconda vescicola del tubo neurale...

CONeuroanatomia, lezione 40, 31/03/2021\ Prof. Claudio Celeghini [ORGANOGENESI DELLA RETINA] LE VIE VISIVE: Organogenesi dell'occhio L'occhio e la retina nervosa sono organi particolari.\ Il nervo ottico e la retina nervosa rappresentano un'etroflessione della\ seconda vescicola del tubo neurale ossia del diencefalo, una parte\ evertita del cervello (in quanto il diencefalo assieme al telencefalo costituirà nell'adulto il cervello) e vengono a formarsi in uno stadio estremamente precoce della vita embrionale.(30esimo gg) L'estroflessione del diencefalo prende il nome di **vescicola ottica** e si costituisce già dopo 30 giorni dal concepimento. La formazione di quest'ultima, a partire dal tubo neurale primitivo, induce un ispessimento dell'ectoderma corrispondente embrionale, che prende il nome di **placoge lentogeno**.\ A partire da questo ispessimento, si forma una struttura che inizialmente si introflette, trovandosi quindi in rapporto topografico intimo con la vescicola ottica, e successivamente si stacca completamente dall'ectoderma embrionale andando a costituire il **cristallino**, (la lente dell'occhio).\ Nel frattempo anche la vescicola ottica modifica la sua morfologia trasformandosi in **calice ottico** primitivo, inizialmente formato da un epitelio bistratificato che darà poi origine alla retina nervosa.\ Il processo di formazione di cristallino e calice ottico si completa in tre giorni, quindi già alla 33\^ giornata di vita embrionale si ha il primo abbozzo delle strutture fondamentali dell'occhio. *In quest'immagine, già trattata in precedenza, si nota una dipendenza dello spazio subaracnoideo che accompagna il nervo ottico fino alla superficie posteriore del globo oculare, dove termina lo spazio subaracnoideo stesso.* *La presenza dello spazio subaracnoideo che accompagna il nervo ottico, ha importanza clinica in quanto, attraverso l'esame del fondo dell'occhio, possiamo ricavare informazioni circa la situazione della pressione intracranica.\ Nel caso dell'immagine A1 e A2, si ha l'emergenza dei rami dell'arteria e della vena centrale della retina a partire della papilla ottica, la quale risulta leggermente concava. (Condizione fisiologica)\ Nel caso dell'immagine B1 invece, quando aumenta la pressione endocranica, si ha un aumento della pressione a livello dello spazio subaracnoideo, comportando un cambiamento della morfologia della papilla che diventa piatta o addirittura bombata/convessa. L'aumento di pressione comporta inoltre una difficoltà nello scarico del sangue tramite i rami nasali e temporali della vena centrale della retina, che appaiono quindi più grossi e tortuosi.* *Nel caso dell'immagine B2, si ha la condizione patologica del [distacco retinico], che risulta molto grave soprattutto quando ha luogo in corrispondenza della fovea centrale (punto della visione distinta).\ La spiegazione embriologica di questa condizione si ritrova nel fatto che il distacco avviene fra i due strati del calice ottico primitivo (ossia tra il foglietto più interno che diventerà la retina nervosa propriamente detta e il fogliet**to esterno che dara luogo all'epitelio pigmentato della retina adulta).\ La retina nasce quindi come un epitelio bistratificato quando si forma il calice ottico, perché una patologia temibile come il distacco retinico, ha luogo proprio tra i derivati embrionali di questi due epiteli primitivi: il foglietto interno ed esterno dell'epitelio retinico.\ * APPARATO DIOTTRICO DELL'OCCHIO L'apparato diottrico dell'occhio, comprende tutti gli elementi del bulbo oculare in grado di trasmettere la luce e rifrangerla in parte.\ Questi apparati diottrici dell'occhio sono costituiti da una serie di strutture che si susseguono antero- posteriormente : **CORNEA**: la parte anteriore della tonaca più esterna del globo oculare; **UMORE ACQUEO**: un liquido limpido che segue alla cornea e si trova nelle camere anteriore e\ posteriore dell'occhio; **CRISTALLINO**: è la lente dell'occhio e si costituisce in una fase molto precoce della vita embrionale; **CORPO VITREO**: una sostanza gelatinosa che si trova nella parte posteriore del globo oculare che la riempie dandole forma. Tutte queste strutture devono essere attraversate dai fotoni luminosi incidenti per giungere fino alla retina nervosa. Tutte le patologie che alterano la cornea, l'umore acqueo, il cristallino, il corpo vitreo, hanno ripercussioni sulla nostra acuità visiva. I mezzi diottrici Nel globo oculare distinguiamo:\ - una cavità anteriore, suddivisa a una volta in una camera anteriore e posteriore;\ - una cavità posteriore o camera vitrea. La **sclera** (il bianco dell'occhio, costituisce i 5/6 posteriori del globo oculare) fa parte della struttura esterna più robusta del globo oculare, ed è ricoperta in superficie da una struttura epiteliale vascolarizzata chiamata congiuntiva, che termina nel punto in cui la sclera si trasforma anteriormente in una struttura trasparente: la **cornea.** Questa trasformazione dalla sclera bianca alla cornea trasparente, è dovuta ad una disposizione diversa delle fibre di collagene. Accompagnata a questa trasformazione, si nota anche una diminuzione via via del raggio di curvatura, l'1/6 anteriore della tonaca esterna rappresentata dalla cornea sembra essere infatti più bombato rispetto ai 5/6 posteriori rappresentati dalla sclera.\ Un'altra struttura importante che si estende per tutta la circonferenza nel punto di passaggio sclero-corneale, è il **Canale di Schlemm,** importante in quanto al suo livello avviene il riassorbimento dell'umore acqueo.\ Una patologia importante che prende il nome di "glaucoma", prevede un aumento della pressione intraorbitaria che spesso è dovuto ad un'anormalità nel riassorbimento dell'umore acqueo proprio a livello del canale di Schlemm. La camera anteriore dell'occhio, si trova tra la superficie posteriore della cornea e la superficie anteriore della parte colorata dell'occhio, l'**iride**. La camera posteriore si trova anch'essa riempita, come la camera anteriore, da umore acqueo, che si trova in corrispondenza della superficie posteriore dell'iride e si porta posteriormente fino alla camera vitrea, all'inizio del corpo vitreo. Essa rappresenta più dei 3/5 e dà la forma all'intero globo oculare. La camera posteriore dell'occhio comprende anche i **legamenti sospensori del cristallino**, che originano dal **corpo ciliare**, entrambi localizzati a 360 gradi attorno al cristallino. Il corpo ciliare presenta al suo interno due tipi di strutture: il **muscolo ciliare** (uno dei muscoli intrinseci dell'occhio) e i **capillari ciliari**.\ Dietro alla cavità anteriore con le due camere anteriore e posteriore, si trova la **camera vitrea o corpo vitreo**, costituito da un gel mucopolisaccaridico. *L'immagine rappresenta il cristallino, mettendo in luce il suo grande potere di ingrandimento. Il cristallino viene infatti anche denominato "lente dell'occhio". L'equatore del cristallino (numero 16 in figura) è il punto in cui il cristallino è collegato al corpo ciliare attraverso i legamenti sospensori, che quindi lo ancorano a 360 gradi alle pareti del globo oculare.* La quantità di luce data dai fotoni luminosi, che attraversa i mezzi diottrici dell'occhio, viene regolata da un foro centrale, rappresentato dalla **pupilla** dell'occhio. Essa ha la funzione essenziale di regolare la quantità di illuminazione che perviene alla retina nervosa e puó variare grandemente la quantità di luce verso la retina attraverso l'azione di due muscoli lisci:\ -**muscolo sfintere della pupilla**, in grado di restringere il diametro pupillare ([MIOSI])\ -**muscolo dilatatore della pupilla**, antagonista del precedente in grado di dilatare la pupilla ([MIDRIASI]). Per guardare il fondo dell'occhio e vedere lo stato della papilla ottica e delle vene e arterie centrali della retina, è necessario indurre midriasi con farmaci come l'atropina che inibiscono il muscolo sfintere della pupilla. *Molti tipi di sostanze stupefacenti come la cocaina e l'ecstasy, inducono anomalie del diametro pupillare, quindi individui con dilatazione/midriasi abnorme non giustificata da una scarsa illuminazione ambientale, potrebbero essere sospetti relativamente all'assunzione di tali sostanze.\ * IL SISTEMA VISIVO Il sistema visivo rappresenta la parte nervosa che a partire dal globo oculare si porta verso la corteccia\ occipitale. Esso è organizzato in maniera analoga al sistema somato-sensitivo (in quanto ci sono similarità tra tutti i sistemi sensitivi) cioè esistono una serie di vie nervose che viaggiano in parallelo e che quindi differiscono le une dalle altre mediando attributi specifici della visione. La **forma,** la **posi****zione**, il **movimento** e il **colore**, vengono percepiti contemporaneamente nel campo visivo , in quanto possediamo un "senso olistico" della visione. In realtà questi attributi viaggiano su canali nervosi distinti, cioè esiste una via per decodificare la forma degli oggetti, un'altra per la posizione, un'altra per il movimento (via definita "magnocellulare", prima che si sviluppa nel corso della filogenesi) e una infine per il colore degli oggetti. Solo a livello corticale, nemmeno a livello dell'area visiva primaria, tutti questi attributi della visione si fondono e si integrano (analogamente alla somatoestesia che presentava vie sensitive diverse per il tatto discriminatorio, la propriocezione, il dolore, etc...). Un corollario essenziale inoltre per il buon funzionamento dell'apparecchio visivo, è il sistema dell'oculomozione (precedentemente trattato), in grado di regolare in maniera estremamente fine, la posizione e l'orientamento dello sguardo. Innervazione dell'occhio L'occhio presenta tre tipi di innervazione: INNERVAZIONE SENSITIVA: fa parte delle vie sensoriali che mediano la percezione visiva ovvero la sensazione cosciente della vista. *(In questa lezione verrà trattata solo questa via)* INNERVAZIONE MOTRICE SOMATICA: per i muscoli oculari estrinseci (già trattata) INNERVAZIONE MOTRICE VISCERALE: per l'accomodazione (variazione del diametro antero-\ posteriore del cristallino) e la regolazione del diametro dello sfintere/pupilla dell'occhio tramite i due muscoli sfintere e dilatatore della pupilla. **Innervazione sensitiva** L'innervazione sensitiva è anche detta "visione", "percezione cosciente della vista".\ L'occhio funziona, per certi aspetti, come una macchina fotografica: le immagini del campo visivo di fronte a noi vengono, ad opera della presenza del cristallino, riportate sul fondo dell'occhio quindi alla retina, invertite e capovolte (questo significa che ciò che nel campo visivo è in alto, finisce in basso nella retina e ciò che è a destra finisce a sinistra).\ Il globo oculare è formato, oltre ai mezzi diottrici, da tre tonache che si susseguono dall'esterno all'interno: [tonaca esterna] dell'occhio : posteriormente è formata dalla **sclera** e anteriormente dà luogo alla **cornea**; [tonaca intermedia] dell'occhio : prende vari nomi a seconda delle porzioni considerate.\ È detta **coroide** nei 3/5 posteriori dell'occhio, diventa **corpo ciliare** e infine **iride,** man mano che si prosegue anteriormente.\ Lungo la coroide si distribuiscono i vasi sanguigni nutrizi per il globo oculare. [tonaca interna] dell'occhio : rappresentata dalla **retina**. La retina nervosa non è uniformemente in grado di percepire gli stimoli visivi e ciò è dovuto alla qualità e alla numerosità dei fotorecettori. Ha grande importanza per la visione distinta, tenere conto dell'asse visivo che è approssimativamente l'asse anteroposteriore del globo oculare. Anteriormente, dal punto più sporgente della cornea, l'asse visivo si porta posteriormente verso il fondo del globo oculare e a questo livello si trova la **fovea centralis**, una zona larga appena 1,5 mm, punto della visione distinta. "Foveare" vuol dire muovere gli occhi , grazie al sistema oculomotore, per poter vedere in maniera distinta l'oggetto facendo si che esso venga a cadere esattamente a livello della fovea centralis.\ La papilla ottica, punto in cui origina il nervo ottico, si trova nasalmente/medialmente rispetto alla fovea centralis (NON CONFONDERE la "fovea centrale " che si trova in corrispondenza dell'asse visivo, con il disco \"papilla ottica", punto d'origine del nervo ottico, spostata mediamente rispetto alla fovea centrale). La fovea centrale, nell'esame del \"fundus oculis", appare all'interno di una zona giallastra, da qui il nome di **macula lutea.** *Immagine in cui è possibile osservare l'asse visivo (freccia\ bianca), approssimativamente antera-posteriore del globo oculare e la papilla ottica, mediamente all'asse visivo.* *In questa immagine è visibile il disco ottico (papilla ottica) e la fovea centrale, che nell'esame del fondus oculi appare all'interno di una zona giallastra, macula lutea.\ La fovea centralis è facilmente riconoscibile prendendo come riferimento la papilla ottica, spostandosi lateralmente si riconosce una macchietta giallastra, appunto la macula lutea che contiene la fovea centralis.* La fovea centralis ha inoltre una zona, che corrisponde al suo fondo, un punto più profondo ed escavato che prende il nome di **foveola**, caratterizzata dall'esclusiva presenza di un tipo di fotorecettori chiamati [coni], deputati proprio alla visione distinta. **La retina** *(È importante conoscere il nome solo del primo dei dieci strati)* La retina è formata da dieci strati.\ L'[epitelio pigmentato], il più esterno è monostratificato, poggia sulla coroide e deriva dall'epitelio esterno del calice ottico.\ Nella retina adulta costituisce la **camera oscura dell'occhio** (che ha funzione di assorbire i fotoni in eccesso e trofica nei confronti dei fotorecettori).\ Gli altri nove strati invece, costituiscono la **retina nervosa** e derivano dall'originario strato epiteliale più interno del calice ottico che si è quindi differenziato a formare una serie notevole di neuroni.\ I nove strati, presentano vari tipi di cellule: CONI e BASTONCELLI : cellule più esterne, a contatto con l'epitelio pigmentato.\ Sono due tipi di fotorecettori. CELLULE BIPOLARI, GANGLIARI, ORIZZONTALI, AMACRINE : cellule più interne A differenza dell'occhio degli insetti, la retina dei mammiferi presenta un grado di complicazione in più: la luce non solo deve attraversare i vari mezzi diottrici dell'occhio (cornea, umore acqueo, cristallino, umor vitreo) ma, giunta a livello della retina, anziché trovarsi come negli insetti i fotorecettori in superficie retinica, deve invece attraversare una serie di cellule (gangliari, amacrine, bipolari,...) per giungere ai fotorecettori. Questa particolare disposizione della retina dei mammiferi prende il nome di "**[retina inversa]**" proprio perché i fotorecettori sono più profondi. Non è peró ben noto il motivo per cui in certi animali si è evoluta questa particolare forma di retina, forse è collegato con una maggior prestazione, legata alla contiguità con l'epitelio pigmentato della retina. La presenza della retina invertita comporta il fatto che tutte le cellule e tutte le fibre nervose, devono essere trasparenti, quindi non devono interferire con il passaggio dei fotoni luminosi; per questo motivo le fibre sono amieliniche in quanto la mielina non è trasparente e quindi la mielinizzazione avverrà solo a livello della papilla del nervo ottico, mentre tutte le altre parti della retina sono amieliniche (anche il tratto iniziale delle fibre gangliari è amielinico, esse verranno a mielinizzarsi solo a livello del disco ottico). **Coni e Bastoncelli** Ciascuna retina umana, dispone di circa 7 milioni di coni e circa 120 milioni di bastoncelli.\ Essi presentano similarità morfologiche, entrambi possiedono: un **segmento esterno**, a contatto con l'epitelio pigmentato, in cui sono presenti delle specializzazioni di membrana che formano dei dischi impilati, dove è contenuto il pigmento visivo. una strozzatura, al cui interno è presente un **ciglio**. un **segmento interno**, che rappresenta il centro trofico del fotorecettore, contiene nucleo, mitocondri, ribosomi,.. in profondità la **terminazione sinaptica**, dove rilasciano i neurotrasmettitori per mettersi in contatto con le cellule bipolari, il secondo neurone della via nervosa visiva. Per quanto riguarda le differenze oltre al fatto di essere 7 milioni contro 120, i coni sono concentrati nella fovea centralis, (a livello della foveola sono presenti esclusivamente coni).\ Per non disturbare la visione distinta, anche gli altri neuroni della via sono tutti spostati lateralmente. I coni si diradano mano a mano, procedendo lateralmente lungo la retina nervosa, a partire dalla fovea centralis, fino a scomparire. Per i bastoncelli invece, accade l'opposto, sono totalmente assenti a livello della fovea e aumentano progressivamente in periferia. Questa disposizione è molto importante, in quanto coni e bastoncelli sono specializzati per aspetti diversi della vista. La [sensibilità] è maggiore nei bastoncelli (anche in relazione alla più ingente quantità di dischi e quindi di pigmento visivo/fotopigmento a livello del segmento esterno) e hanno inoltre un'[amplificazione] elevata, (sono in grado di percepire molta luce, anche uno o due fotoni luminosi e sommare le informazioni che via via giungono ad essi), per questo si sono specializzati per la visione notturna (bassa illuminazione).\ I coni invece hanno una sensibilità e un'amplificazione assai inferiori e sono quindi specializzati per la visione diurna. I bastoncelli lavorano lentamente, hanno una bassa r[isoluzione temporale] (risposta lenta ai fotoni, in quanto sono estremamente sensibili ma richiedono tempi lunghi di risposta) mentre i coni, presentano una risoluzione temporale elevata (risposte rapide, proprio perché lavorano in presenza di una maggiore illuminazione). I bastoncelli sono inoltre più sensibili alla [luce diffusa] mentre i coni alla [luce diretta assialmente] (trovandosi in corrispondenza dell'asse visivo).\ Il sistema dei bastoncelli risulta possedere una **[bassa acuità visiva]** (dovuta anche al fatto che le vie retiniche conseguenti ai bastoncelli sono molto convergenti, ovvero vari bastoncelli convergono su singole cellule bipolari, etc...) e costituiscono il sistema della **[visione acromatica]** (è presente un solo tipo di fotopigmento al loro interno). Il sistema dei coni presenta un'**[elevata acuità visiva]** , particolarmente concentrato nella fovea soprattutto nella foveola, le vie retiniche sono poco convergenti e questo spiega la maggiore acuità visiva quindi la maggiore capacità di catturare i particolari del campo visivo di fronte a noi) e costituisce il sistema della visione tricromica che si basa sulla presenza di tre fotopigmenti (indaco, verde, rosso) che combinati tra loro, sono alla base alla **[visione cromatica]** umana. **Cellule bipolari, Cellule gangliari, Cellule orizzontali, Cellule amacrine** I fotorecettori inviano poi segnali alle cellule che costituiscono la retina nervosa sottostante. Vi sono altre due tipologie di cellule che costituiscono i nove strati *(immagine 26.6)* È presente un flusso verticale e un flusso orizzontale di informazioni. Il [flusso verticale] fa si che le terminazioni di 7-10 bastoncelli convergano e sinaptino con i dendriti delle **cellule bipolari** che rappresentano i secondi neuroni della via visiva, quindi il rapporto bastoncelli-cellule bipolari è di circa **7-10:1** (alta convergenza del sistema dei bastoncelli). Viceversa, soprattutto a livello della fovea centralis, ciascuna terminazione nervosa di un singolo cono, sinapta con i dendriti di una singola cellula bipolare, quindi il rapporto coni-cellule bipolari è di **1:1** (bassa convergenza del sistema dei coni). A loro volta, l'assone delle cellule bipolari, prende sinapsi con i dendriti della terza cellula/neurone della via sensitiva, rappresentata dai neuroni o **cellule gangliari**. Di nuovo si ha che diverse cellule bipolari dei bastoncelli, convergeranno in una singola cellula gangliare (alta convergenza del sistema dei bastoncelli). Viceversa, una singola cellula bipolare dei coni tenderà a sinaptare solo con una cellula gangliare dei coni (bassa convergenza del sistema dei coni). L'assone delle cellule gangliari, che inizialmente è amielinico, si porta poi al disco ottico, a partire da tutta la retina nervosa, e costituisce l'inizio del nervo ottico. Il [flusso orizzontale] è molto importante per il funzionamento della retina ed è costituito da due classi distinte di interneuroni inibitori :\ -**cellule orizzontali**, si trovano con i loro neuriti in posizione strategica, in corrispondenza del punto in cui le terminazioni nervose dei coni e dei bastoncelli si pongono in rapporto con i neuroni bipolari;\ -**cellule amacrine** hanno neuriti che si trovano in corrispondenza del contatto sinaptico fra l'assone delle cellule bipolari e i dendriti delle cellule gangliari. Questo flusso orizzontale/laterale di informazioni, vede le cellule orizzontali e amacrine svolgere un ruolo importantissimo nei confronti dell'"inibizione laterale" ossia un fenomeno fondamentale per il buon funzionamento delle vie sensitive: quando si ha un impulso nervoso preponderante lungo una data via verticale, si ha contestualmente l'inibizione delle vie contigue. Questa inibizione laterale serve per rendere più definito il segnale e per abbassare il rumore di fondo, generato dal flusso di informazioni sensoriali che ci pervengono.