Sistema Gustativo e Olfattivo - Lezione 42 PDF

90Neuroanatomia, Lezione 42, 08/04/2021 Prof. Claudio Celeghini **[SISTEMA GUSTATIVO E OLFATTIVO]** **Caratteristiche della via gustativa e olfattiva** In questa lezione vengono trattati insieme i due sensi chimici, anche se dal punto di vista anatomico sono in realtà vie piuttosto distinte, anc...

90Neuroanatomia, Lezione 42, 08/04/2021 Prof. Claudio Celeghini **[SISTEMA GUSTATIVO E OLFATTIVO]** **Caratteristiche della via gustativa e olfattiva** In questa lezione vengono trattati insieme i due sensi chimici, anche se dal punto di vista anatomico sono in realtà vie piuttosto distinte, anche filogeneticamente perché condividono alcune caratteristiche alcune caratteristiche importanti e lavorano insieme. Infatti, si parla di sensibilità chimica, in quanto sia le molecole sapide che le molecole odorose sono delle molecole che giungono ai rispettivi recettori immersi in un film liquido ed evocano appunto le relative forme di sensibilità. Condividono anche il fatto di essere filogeneticamente antiche, in particolar modo l'olfatto è la prima modalità sensoriale che si sviluppa; tant'è vero che in certi tipi di animali parliamo di rinencefalo, per identificare il fatto che la prima specializzazione del telencefalo sembra si sia evoluta proprio per decriptare queste informazioni chimiche di natura olfattiva che provenivano dall'ambiente circostante. L'uomo è considerato (forse non del tutto a ragione) un animale **microsmatico**, cioè in cui il senso dell'olfatto è sicuramente meno affinato rispetto ad altri tipi di animali, e certamente il mondo artificiale in cui attualmente viviamo ha ancor più reso meno educata questa forma di sensibilità, che viceversa in altre fasi storiche della nostra specie aveva sicuramente più rilevanza. Un aspetto molto importante che ha rilevanza in medicina è il fatto che queste proiezioni, sia gustative che olfattive, sono generalmente **omolaterali** e questo è un'eccezione rispetto alle modalità sensoriali più recenti filogeneticamente. Oltre ad arrivare alle aree specifiche in cui viene evocata la percezione cosciente gustative ed olfattive, quindi saranno aree specifiche della nostra corteccia cerebrale, parte di queste informazioni pervengono a quel sistemache prende il nome di **sistema limbico**(verrà trattato nelle lezioni successive).Questo è un sistema molto complesso che si compone di varie strutture e rappresenta la centralina emozionale e, soprattutto, motivazionale del cervello: tutti gli atti che noi compiamo sono in qualche modo evocati da stimoli che nascono nel sistema limbico, che quindi ha grande ha grandissima importanza nel nostro cervello. Queste due modalità sensoriali vengono trattate insieme perché sono intimamente connesse fra di loro. Come esperienza comune di tutti noi, quando abbiamo problemi di natura olfattiva anche transitori, ad esempio in seguito a riniti, questo comporta anche un'alterazione della capacità percettiva dei sapori. Dal punto di vista anatomico, queste vie in realtà sono piuttosto diverse fra di loro. **\ ** **SISTEMA GISTATIVO** *Si riprende la via gustativa già iniziata ad affrontare con alcuni dei nervi cranici implicati. Si ricorda che sono tre i nervi encefalici che partono dal tronco dell'encefalo e che sono in grado di mediare la via gustativa.* 1. Il più importante di tutti è il **nervo faciale**(VII) che con i suoi due rami (corda del timpano e nervo grande petroso superficiale) media informazioni di natura gustativa. 2. Il secondo come importanza è il **nervo grosso-faringeo**(IX) che media le informazioni gustative dal terzo posteriore della lingua, incluse le papille circumvallate. 3. Infine, vi è il **nervo vago**(X) che ha invece una funzione residuale, mediando informazioni gustative soprattutto dall'epiglottide e in parte dalla faringe. Esistono quattro submodalità primarie, le quali mescolandole si hanno le forme di sensibilità gustative di cui la nostra specie è dotata. Quindi le quattro modalità gustative primarie sono: 1. La sensibilità per il dolce; 2. La sensibilità per l'amaro; 3. La sensibilità per il salato; 4. La sensibilità per l'acido. Recentemente poi è stato identificato un quinto gusto fondamentale, al quale è stato dato il nome di **umani**, che viene suscitato da alcuni aminoacidi e in particolar modo dal glutammato monosodico. Quindi queste sono le modalità che in qualche modo assomigliano a quanto detto per la sensibilità somatico per la vista: il senso olistico di queste modalità è dovuto alla composizione di submodalità. **Bottoni o calici gustativi** Il recettore in grado di mediare questa particolare modalità sensoriale è rappresentato da delle specializzazioni epiteliali che prendono il nome di **bottoni** o **calici gustativi**, che si trovano intercalati nell'ambito della mucosa della lingua e della cavità buccale e faringea, in genere. Questi bottoni gustativi sono originati da **cellule staminali**, che si trovano in corrispondenza della porzione basale del bottone e che danno luogo a due tipologie di cellule distinte: una è una cellula sensoriale gustativa vera e propria e la seconda cellula rappresenta cellule di supporto. Quindi le cellule staminali, che si trovano in posizione basale, hanno la capacità di dar luogo a queste due tipologie di cellule: cellule recettoriali gustative e cellule di supporto. - Le **cellule recettoriali gustative** presentano in superficie apicale dei microvilli, con dei recettori specializzati per captare le molecole sapide che vengono disciolte nella saliva e che quindi giungono a questa struttura che prende il nome di **poro gustativo**; quindi, prevede come specializzazione apicali i microvilli. - Viceversa, nella porzione baso-laterale delle **cellule gustative** è presente una **giunzione citoneurale** (che dal punto di vista strutturale non è dissimile dalle comuni sinapsi). Quando una molecola sapida arriva al poro gustativo, questo induce il rilascio di neurotrasmettitori a livello della giunzione citoneurale e quindi l'eccitazione delle fibre nervose afferenti a queste cellule specializzate per il gusto. *Dove si trovano i bottoni gustativi?* I bottoni gustativi si trovano nell'ambito della cavità buccale e non solo. L'organo principale del gusto è la lingua e, infatti, i calici gustativi si trovano presenti abbondantemente e diffusamente nel dorso della lingua, in strutture specializzate che prendono il nome di **papille**. Le papille possono essere: - **Fungiformi**, che sono più le più frequenti nella lingua umana e si trovano diffusamente sul dorso e, in particolar modo, sulla punta della lingua; - **Circumvallate**, che si trovano a livello del V linguale, cioè il confine fra i 2/3 anteriori e il terzo posteriore della lingua; - **Foliate** (in alcuni testi anche descritte nella lingua umana), che si trovano nella porzione laterale della lingua, ma sono residuali nell'uomo e sono più sviluppati in altre specie soprattutto di piccoli roditori. Oltre che sulla lingua troviamo dei bottoni gustativi in altre zone: nel palato, soprattutto nel palato molle, a livello dell'epiglottide e, molto più rari e meno rilevanti dal punto di vista funzionale, a livello del vestibolo faringeo e a livello della faringe. Quindi, la maggioranza dei calici gustativi sono sul dorso della lingua (sui 2/3 anteriori del dorso della lingua e sul V linguale,ovvero al confine tra i 2/3 anteriori e il terzo posteriore) esistono poi piccoli calici sparsi soprattutto nel palato molle e in altre zone dove hanno assunto almeno importanza. **Vie di proiezione** *Vengono ripresi i nervi che veicolano queste informazioni gustative.* Il primo neurone della via gustativa non coincide con il recettore in questo caso, perché il recettore è di origine ectodermica (quindi i bottoni gustativi sono di origine ectodermica). Il primo neurone è un neurone pseudo unipolare (schematizzato nell'immagine in alto) che si trova annesso a tre gangli sensitivi (trattati a proposito dei nervi encefalici che emergono dal tronco): 1. il più importante funzionalmente è il ganglio genicolato, annesso al settimo paio di nervi cranici (VII); 2. il secondo per importanza è il ganglio inferiore del glosso-faringeo (IX); 3. il terzo, che ha poca rilevanza dal punto di vista funzionale,è il ganglio inferiore del nervo vago (X). Nell'immagine si può vedere quali sono i rami di questi nervi che contengono queste fibre sensitive viscerali speciali, cioè le fibre gustative. 1. Per quanto riguarda le fibre che originano dal ganglio genicolato i neuriti centrifughi viaggiano lungo la **corda del timpano**, che è il nervo principale gustativo, il quale si anastomizza con il nervo linguale del quinto (V) e fornisce l'innervazione sensitiva gustativa per i 2/3 anteriori della lingua, escluso il V linguale. 2. Per quanto riguarda invece il glosso-faringeo, le fibre periferiche del glosso-faringeo che si portano alla lingua costituiscono il **nervo linguale o ramo linguale del glosso-faringeo** che si porta ad innervare il terzo posteriore della lingua, incluse le papille circumvallate; è un nervo che ha importanza funzionale perché le papille vallate sono ricche di bottoni gustativi. 3. Infine, il nervo vago ha una piccola quota di fibre gustative che nascono dal suo ganglio inferiore e si portano all'epiglottide e in piccola parte alla faringe, tramite il **nervo laringeo superiore**, un nervo prevalentemente sensitivo (a differenza del nervo laringeo inferiore). Quindi, queste varie informazioni vengono veicolate da tre distinti nervi cranici, penetrano nel nevrasse, nel punto di emergenza (origine apparente) dei relativi nervi, che sarà quindi il solco bulbo-pontino per il settimo (VII), infatti le fibre gustative viaggiano con il nervo intermedio del complesso del settimo, e sarà il solco dorso-laterale per il nono (IX) e per il decimo (X). Poi terminano nel secondo neurone della via gustativa (già trattato con i nuclei delle colonne dei nervi cranici): terminano nella porzione rostrale del sesto superiore del **nucleo del tratto solitario**; il sesto superiore costituisce la colonna afferente viscerale speciale, appunto gustativa. Figura in alto a destra. Mostra una schematizzazione completa delle fibre in entrata nel nevrasse. Si può notare come dal nucleo gustativo, il nucleo del tratto solitario (sesto superiore), le fibre si portano omolateralmente con un'eccezione rispetto agli altri sistemi che decussano. In realtà, non è noto perché gli altri sistemi decussino, probabilmente è legato al fatto che l'uomo è un animale a simmetria bilaterale, per cui per mantenere l'unitarietà si sono sviluppati gli incrociamenti delle fibre sensitive. Questo non accade per le forme di sensibilità più ancestrali, la via gustativa e la via olfattiva, quindi gli assoni a partire dalla parte rostrale del nucleo del tratto solitario ascendono nel **fascio tegmentale centrale**, che contiene varie fibre, non solo quelle gustative; anche le fibre viscerali generali viaggiano verso l'alto lungo questo fascio tegmentale centrale. Gli assoni del nucleo del tratto solitario si portano al talamo, dove è localizzato il terzo neurone della via che si chiama **nucleo ventrale posteriore mediale**(**VPM**) del talamo (già trattato per le proiezioni trigeminali). Però dovete fare attenzione, nel senso che il nucleo in questione è un nucleo piuttosto complesso che riceve varie tipologie di forme di sensibilità.  La via gustativa che giunge al talamo non termina negli stessi neuroni che ricevono le informazioni tattili e le informazioni di altra natura; infatti,viene definita questa porzione del nucleo VPM come **parvi cellulare** (acronimoVPMPC, nucleo ventrale posteriore mediale parvi cellulare), cioè costituito da neuroni di piccole dimensioni, rispetto agli altri. Quindi, concetto importante è che **non si ha una commistione di informazioni a livello del talamo in questo complesso nucleo** che, in realtà, media varie tipologie di sensibilità, tutte provenienti dal territorio della testa (sia le informazioni tattili che quelle vestibolari che quelle di altra natura). **Corteccia dell'insula** Una volta raggiunto il livello del talamo (nucleo ventrale posteriore mediale parvi cellulare), bisogna giungere alla corteccia per avere la percezione cosciente gustativa. *Qual è quindi la corteccia che riceve queste informazioni gustative?* Per lungo tempo non è stato noto e solo studi relativamente recenti dell'ultimo ventennio hanno stabilito in maniera, ormai inequivoca, che nei primati (uomo incluso) la corteccia gustativa corrisponde alla **corteccia dell'insula**: si ricorda che è quella parte di corteccia cerebrale che ha una crescita più lenta rispetto alle altre e che quindi viene completamente soverchiata dalla neocortex dei lobi frontale, parietale, temporale. La corteccia dell'insula si trova nella profondità della scissura laterale. A questo livello giungono informazioni di natura gustativa che vengono processate, inoltre la corteccia dell'insula ha grande importanza nell'ambito del sistema limbico, proprio per integrare informazioni gustative con informazioni di natura viscerale generale, cioè che provengono dai nostri visceri, soprattutto dall'apparato gastroenterico. Tuttavia, l'integrazione della sensibilità gustativa e della sensibilità olfattiva avviene in un'altra sede anatomica, cioè vale a dire che la corteccia dell'insula e la corteccia dell'opercolo fronto-parietale proiettano anteriormente alla superficie inferiore del lobo frontale la cosiddetta **corteccia orbito-frontale** (che si trova sulla superficie inferiore di ciascun lobo frontale) che fa parte anch'essa del sistema limbico ed è la sede dell'integrazione fra il gusto e l'olfatto. Quindi solo a questo livello si ha la percezione dei sapori complessi, mentre a livello dell'insula i sapori sono ancora nelle loro submodalità primarie, quindi vengono integrate con informazioni olfattive solo a livello della corteccia orbito-frontale che rappresenta una corteccia di ordine superiore per il gusto e per l'olfatto. **SISTEMA OLFATTIVO** La via olfattiva è l'altra modalità sensoriale chimica e ha una peculiarità, vale a dire che, essendo la più antica dal punto di vista filogenetico, è l'unica via che giunge alla corteccia telencefalica bypassando il talamo; anche se poi il talamo, in realtà, riceve informazioni sia dirette che indirette dalla via olfattiva. La gran parte delle informazioni olfattive arrivano alla cosiddetta **area olfattiva primaria**(o **area olfattiva laterale** o **corteccia olfattiva laterale**) bypassando il talamo; solo un 10% circa delle fibre della via olfattiva raggiungono il talamo. L'antichità di questa via olfattiva è testimoniata dal fatto che il tipo di corteccia, cui giungono queste informazioni di natura olfattiva, prende il nome di **allocortex**(o paleocortex) che è un tipo filogeneticamente più antico; in quanto, non sono ben rappresentati i sei strati della neocortex, che è la corteccia più recente filogeneticamente che rappresenta la tipologia più diffusa nei nostri emisferi cerebrali. **Epitelio olfattivo**  I recettori olfattivi sono posti nella volta e nella parte alta delle cavità nasali e costituiscono quello che viene definito **epitelio olfattivo**, molto interessante, anche dal punto di vista della ricerca in ambito di neuroscienze. Il primo neurone della via olfattiva coincide con il recettore. Questi neuroni olfattivi, di origine neuroectodermica hanno una caratteristica importantissima. I **neuroni olfattivi** sono dei neuroni molto semplici dal punto di vista morfologico, sono dei classici neuroni opposito polari o **bipolari** che presentano verso la cavità nasale un neurite con delle specializzazioni che prendono il nome di **vescicole olfattive con ciglia**, in cui si vengono a specializzare i recettori per le molecole odorose. Le molecole odorose giungono in un film liquido, a seguito della presenza di ghiandole che si chiamano **ghiandole olfattive di Bowman** intercalate nella mucosaolfattoria, e che rilasciano un liquido sieroso (non mucoso); il muco interferisce con la capacità olfattiva ed è il motivo per cui nelle patologie delle vie aereela capacità olfattori è ridotta. Quindi, le ghiandole di Bowman secernono un liquido sieroso che è ottimale per disciogliere le molecole odorose e per presentarle alle vescicole infettive ciliate della porzione terminale dell'epitelio olfattivo. Nell'epitelio olfattivo i recettori sono intercalati a **cellule di sostegno**, che compartimentalizzano lo spazio fra i recettori. Importante è il fatto che, in analogia ai bottoni gustativi,vi sono delle **cellule staminali** in posizione basale, le quali possono dare origine a entrambe le tipologie di cellule: sia alle cellule di sostegno che ai neuroni bipolari. La cosa estremamente sorprendente, che ha aperto un campo di studio sulle cellule staminali neuronali, è proprio rappresentata dal fatto che questi neuroni bipolari hanno una vita determinata e vengono continuamente rimpiazzati nel corso della vita adulta dell'individuo; l'efficienza cala progressivamente con l'età. Infatti, uno dei motivi per cui le persone anziane perdono progressivamente il senso dell'olfatto risiede anche nella minore capacità rigenerativa delle cellule staminali basali. Tuttavia la possibilità stessa quindi che dei neuroni vengano continuamente riformati e continuamente con il loro neurite centripeto (che si porta verso il secondo neurone della via) ristabiliscono correttamente i contatti sinaptici è stato concettualmente una pietra miliare nello studio delle neuroscienze, perché ha fatto capire per la prima volta che il dogma,che ci siamo portati dietro per decenni, sul fatto che le cellule neuronali nell'adulto non proliferassero era falso. Quindi, le cellule neuronali in certi distretti del nostro cervello del nostro nevrasse proliferano anche nell'adulto, il che apre implicazioni estremamente importanti in medicina. - Curiosità. Si tende a utilizzare non tanto l'epitelio effettivo quanto il bulbo olfattivo, dove si trova il secondo neurone della via, da cadavere o comunque reperito a seguito di interventi chirurgici, per produrre neuroni dopaminergici nel tentativo di curare il *morbo di Parkinson*, malattia in cui si può seriamente al giorno d'oggi pensare che ci sarà un'applicazione dell'uso delle cellule staminali in neuroscienze. **Bulbo olfattivo** Il secondo neurone della via si trova in una struttura che prende il nome di **bulbo olfattivo**. Nell'immagine si vede in basso l'epitelio olfattivo che si trova nella volta della cavità nasale, i neuriti o gli assoni dell'epitelio olfattivo sono piccoli assoni amielinici piuttosto fragili, che attraversano la componente ossea della fossa cranica anteriore (lamina cribrosa dell'etmoide), che si trova sovrastante ad essi. Quindi, gli assoni attraversano la lamina cribrosa dell'etmoide formando i cosiddetti **filuzzi olfattivi**. - Si tenga presente che sono **amielinici** e il fatto che non necessitano di mielina e perché fanno poca strada.Il problema è che sono fragili, per cui in traumi succussividel cranio a volte vengono strappati e quindi si possono avere fenomeni di *anosmia*, che possono essere più o meno gravi o più o meno permanenti, proprio perché vengono strappati i filuzzi olfattori nel loro passaggio attraverso la lamina cribrosa dell'etmoide. Giungono poi in fossa cranica anteriore e terminano in una struttura leggermente slargata che prende il nome di bulbo olfattivo.  Gli assoni dei neuroni olfattivi terminano in strutture particolari (presenti anche in altre parti del sistema nervoso centrale) che prendono il nome di **glomeruli**: quindi, i glomeruli rappresentano delle sinapsi asso-dendritiche fra il primo neurone della via olfattiva,cioè l'epitelio olfattorio con cellule bipolari, con i dendriti del secondo neurone della via. 1. Questi neuroni di secondo ordine (colorati in blu) sono le cosiddette **cellule mitrali**, che rappresentano la cellula principale del bulbo olfattivo; deve il loro nome al fatto che assomiglia alla mitra cardinalizia. 2. Il secondo tipo di cellule che ricevono il contatto sinaptico, i cui assoni poi si porteranno alle stazioni più rostrali del sistema,sono le cosiddette **cellule a ciuffo**. Quindi due tipologie di neuroni vengono eccitati dagli assoni dell'epitelio olfattivo: le cellule mitrali e le cellule a ciuffo. 3. Esiste un terzo tipo di cellule importante (in grigio) che ha un significato del tutto analogo alle cellule orizzontali e alle cellule amacrine della retina: costituisce una classe di interneuroni inibitori e queste cellule prendono il nome di **cellule periglomerulari**, perché si trovano fra glomeruli contigui. **Corteccia olfattiva primaria (allocortex, paleocortex)** Gli assoni delle cellule mitrali e delle cellule ciuffo formano un nastro appiattito che si porta posteriormente eche prende il nome di **tratto olfattorio**: "tratto" perché costituito da assoni mielinici. Quindi, gli assoni del tratto olfattivo hanno acquisito la mielina, sono generalmente fibre mieliniche di piccole o medie dimensioni, anche perché non devono fare troppa strada per giungere a destinazione. Le aree in cui questi assoni terminano sono una serie di aree che si trovano in corrispondenza della superficie infero-mediale del lobo temporale. I nuclei da ricordare sono: - Il primo nucleo che si trova verso la porzione terminale del tratto olfattorio prende il nome di **nucleo olfattorio anteriore**. Questo nucleo rappresenta un servomeccanismo per il controllo del bulbo olfattorio e ha degli assoni che controllano l'input a livello del bulbo olfattivo, quindi delle vie olfattive. - Vi sono poi altre aree (nell'immagine segnate con 2, 3, 4, 5) che hanno un nome in comune:**area olfattiva primaria** o **area olfattiva laterale**, che costituisce la terminazione della via olfattiva a livello del nevrasse. **Significato della corteccia olfattiva primaria** - Il **nucleo olfattivo anteriore**, che si trova lungo il decorso del tratto olfattivo,è un servomeccanismo, infatti retroproietta al bulbo olfattivo (gli assoni si portano al bubo olfattivo) per controllare e modulare gli input delle vie olfattive. Questi servomeccanismi servono per sintonizzare e per migliorare la differenza fra il rumore di fondo e l'afferenza. - L'**amigdala** e il **tubercolo olfattivo**, che fanno parte del sistema limbico, sfrutta queste informazioni di natura olfattiva per regolare il comportamento dell'organismo. *Quando verrà affrontato il sistema limbico sarà esplicitata una delle funzioni principali ovvero quella di influenzare il comportamento:"sento un buon odore, allora mi oriento a mangiare","sento un pessimo odore, me ne scappo via".* - Infine,vi sono le cortecce più posteriori, ovvero la **corteccia entorinale** e la **corteccia piriforme** e **periamigdaloidea** che hanno a che fare con funzioni di appannaggio del sistema limbico. **Vie olfattive ed area olfattiva primaria**  In questa immagine si può notare il bulbo olfattivo, il peduncolo o tratto olfattivo che termina posteriormente nel trigono olfattivo, dove è presente il tubercolo olfattivo. Tutte queste aree, inclusa la sostanza perforata anteriore, costituiscono la corteccia olfattiva primaria con le sue varie subaree (entorinale, amigdaloideaetc). Le fibre giungono all'area olfattiva primaria tramite la cosiddetta **stria olfattiva laterale**, che è la via che porta gli assoni provenienti dal bulbo olfattivo verso la corteccia olfattiva primaria. Parte delle fibre però che giungono con il tratto o peduncolo olfattivo posteriormente, circa un 10%, anziché terminare in queste aree hanno un altro destino, si impegnano medialmente nella cosiddetta **stria olfattiva mediale**. Le fibre della stria olfattiva mediale, che originano dal bubo olfattivo, giungono a un nucleo talamico, il nucleo MD o nucleo medio dorsale del talamo;quindi uno dei nuclei talamici in realtà riceve informazioni di natura olfattiva. Il nucleo MD non ha la funzione essenziale per ritrasmetterla all'area olfattiva primaria, bensì il nucleo MD del talamo ritrasmetterà le informazioni dopo averle elaborate all'area olfattiva di ordine superiore, cioè alla corteccia orbito-frontale che si trova sulla superficie inferiore degli emisferi telencefalici.