Neuroanatomia - Lezione 40 (09/04/2021) PDF

**[VIE UDITIVE]** *Nella lezione precedente è stato spiegato l'organo del Corti una parte specializzata del condotto cocleare localizzata a livello della membrana basilare che presenta cellule ciliate che ne costituiscono l'elemento di trasduzione del segnale. Le ciglia sono parallele, poste in ord...

**[VIE UDITIVE]** *Nella lezione precedente è stato spiegato l'organo del Corti una parte specializzata del condotto cocleare localizzata a livello della membrana basilare che presenta cellule ciliate che ne costituiscono l'elemento di trasduzione del segnale. Le ciglia sono parallele, poste in ordine crescente di lunghezza, lateralmente sono legate le une alle altre grazie a proteine chiamate gate-links e sulla zona apicale presentano proteine chiamate tip-links che collegano le ciglia dalla più corta alla più lunga. Quando le ciglia si piegano, dalla più corta alla più lunga, vi è lo stiramento delle tip-links, l'apertura dei meccanotrasduttori (MET), l'entrata di cariche positive rappresentate dagli ioni K^+^ ed infine si ha il rilascio degli ioni Ca^++^ con conseguente depolarizzazione. Invece quando le ciglia si piegano verso la più corta, non avviene alcuno stiramento delle tip-links e si ha una diminuzione della frequenza del segnale.* *L'organo del Corti presenta:* - *Cellule ciliate interne che: sono circa 3500, sono specifiche nella trasduzione del segnale poiché innervate dagli assoni del nervo vestibolococleare (parte cocleare dell'VII nervo cranico), per ogni cellula ciliata vi sono 10 fibre nervose uditive, non sono adese alla membrana tectoria e presentano solo afferenze;* - *Cellule ciliate esterne che: sono organizzate in più file e sono dunque più numerose rispetto alle cellule ciliate interne, non sono specifiche nella discriminazione del segnale poiché ogni terminazione nervosa si pone in contatto con più cellule, sono adese alla membrana tectoria, presentano chinociglio ed una innervazione sia afferente che efferente.* *La gamma delle frequenze udibili dall'uomo è di 20 000 Hz.* **Meccanotrasduzione** Il liquido si immette prima nella scala superiore vestibolare, si abbassa la membrana tectoria (posizionata al di sopra delle cellule ciliate), avviene la deflessione delle sterociglia dalla più lunga alla più corta, non vi è la depolarizzazione e si raggiunge la posizione di riposo. Il liquido si immette poi, tramite l'elicotrema, nella scala inferiore timpanica (posizionata inferiormente), la membrana tectoria si muove in senso opposto, le stereociglia deflettono dalla più corta alla lunga, si ha l'attivazione dei canali MET, vi è l'entrata delle cariche positive rappresentate dagli ioni K^+^, avviene la depolarizzazione della cellula, vi è l'apertura dei canali Ca^2+^ che consentono il rilascio di neurotrasmettitori presenti a livello di vescicole che si dirigono poi verso lo spazio sinaptico generando l'impulso. (È fondamentale che l'endolinfa abbia caratteristiche simili al liquido intracellulare, infatti è ricca di ioni K^+^ per favorire il loro flusso in ingresso nelle cellule). Si ha infine la conversione della forza meccanica, data dal movimento dalle ciglia, nella forza elettrica, data dalla trasduzione del segnale, che genera lo stimolo nervoso. Il potenziale elettrico prodotto porta informazioni sia quantitative che riguardano l'intensità del suono (debole/forte) sia qualitative che riguardano le caratteristiche del suono (acuto/grave). È presente una differente innervazione nei due tipi di cellule ciliate. Il ganglio del Corti ospita neuroni bipolari sensitivi per la maggiore parte di tipo I ed in minor parte di tipo II. I neuroni di tipo I con il prolungamento afferente, ovvero il dendride, si dirigono ad innervare le cellule ciliate interne. Ogni cellula ciliata interna riceve contatti da circa 10 fibre ed ogni fibra entra in contatto soltanto con una cellula ciliate interna. In altri termini, ogni cellula ciliata interna possiede numerosi canali privati attraverso i quali invia il proprio segnale al sistema nervoso centrale. La cellula ciliata interna attua una comunicazione divergente su più neuroni del ganglio di Corti. Le cellule ciliate esterne ricevono una minor innervazione afferente con comunicazione convergente, ma possiedono anche un'ampia innervazione efferente. Data la modalità di innervazione le cellule ciliate interne svolgono l'attività di trasduzione e discriminazione del segnale mentre le cellule ciliate esterne regolano la sensibilità delle cellule ciliate interne; che si trovano in corrispondenza di una regione specifica della coclea al fine di consentire la miglior trasduzione del messaggio per una determinata frequenza in entrata. **Membrana basilare** Membrana basilare varia le caratteristiche fisiche ed elettriche dalla base verso l'apice, tale cambiamento è in accordo con la **tonotopia** secondo la quale i suoni in ingresso presentano una determinata frequenza e fanno vibrare una specifica regione della membrana basilare che ha una frequenza di risonanza (scomposizione dell'onda complessa in armoniche pure) corrispondente al suono che stimola la membrana basilare stessa. Tali caratteristiche della membrana basilare sono dunque specifiche per la captazione e la trasduzione di una specifica frequenza. La membrana basilare alla base è rigida e stretta per captare alte frequenze mentre verso la porzione apicale diventa più larga, spessa ed elastica al fine di captare basse frequenze. La membrana si comporta come il pianoforte dove le corde sono più spesse verso le note più alte e più sottili verso le note più basse. Vi sono cambiamenti anche delle cellule ciliate a seconda che siano sulla base o sull'apice della coclea. Le cellule ciliate interne sono l'organo di trasduzione del segnale mentre le cellule ciliate esterne vibrano durante l'emissione del suono (servono per affinare la percezione del sistema) con una frequenza di risonanza che corrisponde alla frequenza dell'onda sonora. La vibrazione consente il movimento della membrana tectoria permettendo il movimento dell'endolinfa presente a livello dello strato membranoso che attiva delle cellule ciliate interne che inviano l'impulso interagendo con una specifica regione della membrana basilare per quella frequenza sonora. Grazie all'innervazione efferente delle cellule ciliate esterne, il Sistema Nervoso Centrale inviando l'impulso può amplificare la frequenza sonora tramite la stimolazione della membrana tectoria attuando l''effetto cocktail party' secondo il quale al fine di concentrarsi in una frequenza specifica quando ci si trova in una stanza affollata, si annullano tutti gli altri suoni al fine di ampliare il suono di interesse. Il meccanismo viene utilizzato soprattutto per percepire suoni a bassa intensità. **Labirinto membranoso** Presente nell'orecchio interno formato da una serie di condotti comunicanti sospesi all'interno del labirinto osseo, ovvero la struttura ossea scavata nella rocca petrosa dell'osso temporale. Il labirinto membranoso è suddiviso in: 1. Labirinto cocleare: dotto cocleare nella coclea, organo di senso; 2. Labirinto vestibolare: costituito da tre dotti semicircolari che si trovano nei tre canali semicircolari e sono sensibili all'accelerazione angolare. Essi sono dotati di un'**ampolla** che presenta nuclei vestibolari mediali e superiori. I canali semicircolari sono posti ortogonalmente l'uno rispetto all'altro e presentano un orientamento nei tre piani dello spazio, in modo tale da avere una percezione accurata dell'accelerazione angolare. Il canale semicircolare posteriore si eccita quando si ha uno spostamento della testa da destra a sinistra e viceversa, il canale semicircolare inferiore si eccita quando si ha uno spostamento della testa dall'alto verso il basso (sì/no) mentre il canale semicircolare orizzontale si eccita quando si scuote la testa. 3. Organi otolitici: costituiti dall'Utriculo e dal Saculo che sono vesciche comunicanti poste nel vestibolo del labirinto osseo sensibili all'accelerazione lineare. Essi sono dotati di **macula** che presenta nuclei vestibolari laterali ed inferiori. La macula del Saculo è posizionata a livello di un piano para-sagitale con orientamento verticale mentre la macula dell'Utriculo si trova sul pavimento ed ha un orientamento parallelo ed orizzontale alla base del cranio. Gran parte del labirinto membranoso contiene l'endolinfa, liquido simile per composizione al liquido intracellulare, che scorre da una cavità all'altra. Essa viene prodotta dai capillari del labirinto e viene drenata (se si accumula si può incorrere alla sindrome di Meniere) nel **sacco endolinfatico** localizzato al di sotto della dura madre sulla superficie posteriore petrosa dell'osso temporale. Il sistema vestibolare regola la pressione e l'accelerazione corporea, stabilizza lo sguardo tramite il controllo dei movimenti oculari e dei muscoli del collo (comunicazione sistema vestibolare ed apparato visivo) e mantiene l'equilibrio posturale (comunicazione sistema vestibolare e cervelletto). I recettori vestibolari rilevano i movimenti angolari come la rotazione e i movimenti lineari come una rapida accelerazione. Essi sono rappresentati da un epitelio sensoriale composto da cellule di sostegno e cellule ciliate che hanno lunghezze differenti a seconda della loro localizzazione. Gli stimoli generati dalla deflessione delle ciglia giungono ai neuroni sensitivi di primo ordine deputati alla percezione dando origine alla via nervosa che presenta corpi cellulari che si trovano nel ganglio vestibolare. I neuroni sensitivi primari e bipolari presentano delle fibre dendridiche che giungono ai recettori vestibolari e dei prolungamenti assonici che terminano nei nuclei vestibolari a livello del tronco encefalico. **Nervo vestibolococleare** Il Ganglio vestibolare fa riferimento all'equilibrio è in comunicazione con la coclea e i canali semicircolari. Vi sono varie componenti: 1. componente vestibolare o dell'equilibrio formata da - Corpo cellulare dei neuroni ha sede nel ganglio vestibolare o della Scarpa; - Parte centripeta: forma il nervo vestibolare che poi esce; - Parte centrifuga: si dirige verso le cellule ciliate vestibolari che vanno a percepire la traduzione. 2. La componente cocleare o uditiva: - Corpo cellulare dei neuroni ha sede nel ganglio spirale o del Corti a livello cocleare; - Parte centripeta: forma il nervo cocleare; - Parte centrifuga: si dirige verso le cellule ciliate cocleari. Come è possibile vedere nell'immagine sottostante e fibre periferiche cocleari che originano dal ganglio del Corti prendono contatto con le cellule ciliate interne ed esterne, attraversano i foramina nervina entrando nei canalicoli della lamina spirale ossea raggiungono poi il ganglio spirale o ganglio del Corti nel canale spirale da cui si originano fibre afferenti che attraversano i canalini del modiolo fino alla base della struttura della coclea. I filamenti del nervo cocleare fuoriescono dai forami dell'area cribrosa del meato acustico interno ed escono inferiormente rispetto al nervo faciale che sta entrando. *Organizzazione strutturale dell'organo del Corti. In blu sono rappresentate le cellule ciliate interne sulla sinistra ed esterne sulla destra rispetto al tunnel.* *Sezione della chiocciola che illustra le modalità di terminazione del nervo cocleare e la posizione del ganglio nel Corti nel canale spirale.* **Vie acustiche** Presentano una parte cocleare e parte vestibolare e caratteristiche tonotipiche in ogni componente (con finalità dunque ad affinale il più possibile il segnale ricevuto). 1. La **[parte cocleare]** parte dal nervo acustico che termina a livello dei **nuclei cocleari** nel tronco encefalico da cui si originano le vie acustiche che terminano poi nella corteccia telencefalica nelle aree 41-42 di Brodmann specifiche per la percezione sonora. I nuclei cocleari sono individuati grazie a coloranti specifici e sono localizzati dorsalmente e lateralmente al peduncolo cerebellare inferiore. Il **nucleo cocleare dorsale** capta le frequenze più alte, mentre il **nucleo cocleare ventrale** capta le frequenze più basse e si divide in **anteroventrale** e **posteroventrale**. È possibile localizzare la sorgente di un suono grazie alla frequenza e la fase dell'onda che ci giunge: quando la sorgente è spostata rispetto al piano mediano nell'orecchio posto nel lato della sorgente dell'onda giunge una frequenza più intensa rispetto all'orecchio dal alto opposto. Allo stesso modo, in questa situazione l'onda orriva con una differente fase nelle orecchie. Per localizzare la sorgente occorre dunque sfruttare sia la differenza di fase che la differenza di frequenza percepite. - [Sul piano orizzontale]: il nucleo cocleare anteroventrale manda verso nuclei posti nella metà più caudale del **complesso olivale**, o dell'oliva, **superiore** (da non confondere con il complesso olivale inferiore, costituito da neuroni motori). L'oliva contiene tre nuclei: superiore laterale, superiore mediale e il nucleo corpo trapezioide. Il copro trapezoide è costituito da fascio di fibre che si estende dal nucleo cocleare anteroventrale fino al complesso olivale superiore bilateralmente sia per il controlaterale che per l'omolaterale.Il nucleo anteroventrale presenta conformazione tonotopica: i neuroni che codificano per alte frequenze mandano fibre al nucleo del corpo trapezoide controlaterale ed al nucleo olivale superiore laterale omolaterale, dal controlaterale partono poi un insieme di neuroni inibitori che innervano il nucleo olivale superiore laterale dello stesso lato quindi controlaterale rispetto all'orecchio di partenza (se la sorgente è a destra vi debbono essere degli inibitori del segnale poichè il segnale deve essere percepito più chiaramente a destra); i neuroni che codificano per le basse frequenze partono dal nucleo cocleare anteroventrale e proiettano omolateralmente e controlateralmente al nucleo olivale superiore mediale. A causa del percorso che i neuroni devono seguire per giungere al complesso dell'oliva omolaterale e controlaterale, lo stimolo a livello del nucleo olivale superiore mediale può arrivare in fase o meno rispetto alla frequenza che è in entrata dallo stesso lato. A livello dei nuclei vi è una sovrapposizione della mappa tonotopica, nella quale le alte frequenze rispondono dorsalmente e basse frequenze ventralmente, e della mappa spaziale che considera la localizzazione della sorgente del suono sul piano orizzontale. Inoltre, il complesso dell'oliva superiore proietta il **collicolo inferiore della lamina quadrigemina** tramite un fascio chiamato **lemnisco laterale** che fa parte delle vie uditive. Il lembisco laterale è un fascio di fibre che si porta dal complesso olivale superiore e dal nucleo cocleare dorsale fino al nucleo centrale del collicolo inferiore stesso. Nel complesso dell'oliva superiore vi sono dei neuroni che non sono coinvolti nella localizzazione orizzontale della sorgente dell'onda sonora ma ricevono informazioni dal nucleo cocleare posteroventrale dando origine ad assoni che riproiettano, attraverso il nervo vestibolococleare, alla coclea dell'organo del Curti. Sono rappresentati dalle fibre efferenti che regolano la sensibilità e che agiscono sulle cellule ciliate esterne e controllando il nucleo del V, tramite il martello, la tensione del timpano e il nucleo del VII lo stapedio che gestisce il 'movimento rock and roll'. - [Sul piano verticale] è coinvolto il nucleo cocleare dorsale che processa l'informazione dell'onda diretta e quella che rimbalza, Poiché la componente dell'onda che entra nel meato acustico esterno ha un'ampiezza superiore rispetto all'altra componente che rimbalza sul padiglione, con forma a spirale logaritmica, che va a 'sporcare' l'onda che entra direttamente nel meato acustico esterno. Il nucleo cocleare dorsale proietta il collicolo inferiore della lamina quadrigemina che può essere diviso in tre parti: il nucleo centrale, la corteccia dorsale ed esterna. Delle ultime due componenti non è ancora conosciuta la loro funzione mentre il nucleo centrale è il punto di arrivo lemnisco laterale. A livello dei nuclei si ripresenta la sovrapposizione della mappa tonotopica, nella quale le alte frequenze sono localizzate ventralmente e medialmente e le basse frequenze lateralmente e dorsalmente, e della mappa spaziale che comprende sia la localizzazione verticale che orizzontale del suono. Infine, il collicolo inferiore proietta a livello nel **nucleo genicolato mediale** **del talamo** che è adibito alla trasmissione del sistema uditivo, poi vi è il **braccio del collicolo inferiore** che lo collega al talamo ed infine la **corteccia** nell'area **uditiva primaria** che corrisponde alle **aree** **41-42 di Brodmann** nel lobo temporale. La sordità può essere causata da una lesione monolaterale periferica che comporta sempre una ipoacusia (non si percepiscono con chiarezza i suoni) denominata anche sordità monolaterale oppure può essere causata da una lesione monolaterale centrale che comporta a volte una ipoacusia monolaterale. La sordità può essere di due tipologie: la prima è meccanica o di conduzione scaturita da patologie all'orecchio esterno e medio e la seconda è neurosensoriale scaturita da patologie all'orecchio interno, del nervo VII e delle vie acustiche. meccanico o neurosensoriale. 2. **[La parte vestibolare]** è caratterizzata dal nucleo vestibolare che è localizzato sul pavimento del quarto ventricolo che si trova al confine tra il ponte ed il bulbo. Vi sono quattro nuclei che vengono classificati in base alle caratteristiche citoarchitettoniche, vi è il nucleo superiore, il mediale, il laterale o deiters e l'inferiore o discendente. Il nucleo vestibolare fa parte di un sistema integrante che coinvolge anche il cervelletto quindi il **sistema vestibolo cerebellare**. Il **vestibolo cerebello** riceve fibre da nuclei vestibolari discendenti e dai neuroni sensitivi primari del sistema vestibolare che hanno direttamente i corpi cellulari nel ganglio vestibolare. Questi ultimi sono gli unici neuroni sensitivi primari che hanno accesso diretto ed evidenziano il ruolo fondamentale nel controllo del movimento degli arti, del tronco e degli occhi. A loro volta i nuclei vestibolari ricevono un'innervazione dalle cellule di Purkinje della corteccia cerebellare quindi vi è una comunicazione bidirezionale tra i nuclei. Dal nucleo vestibolare mediale e superiore si originano fibre che percorrono un fascio longitudinale mediale destinato ai nuclei della oculomozione a livello del tronco encefalico. Dalla connessione nascono dei movimenti oculari compensatori rispetto all'accelerazione della testa che si può verificare su qualsiasi punto. Il movimento della testa verso destra, per esempio, provoca l'eccitazione dei moto neuroni del muscolo retto laterale di sinistra che spostano l'occhio verso sinistra, e dei moto neuroni del muscolo retto mediale di destra che fanno sì che l'occhio di destra si sposti a sinistra. I motoneuroni sono attivati dai neuroni vestibolari. Le proiezioni dei muscoli agonisti, attivati dall'azione dei nuclei vestibolari, devono inibire i muscoli antagonisti, che hanno locomozione opposta rispetto ai primi, mediante collegamenti di natura inibitoria con i motoneuroni dei muscoli antagonisti. Tale **riflesso** viene chiamato **oculovestibolare** ed in altre parole è il movimento compensatorio oculare in egual misura ma in senso opposto rispetto all'accelerazione che la testa imprime al fine di mantenere lo sguardo fisso verso il bersaglio. Vi sono i fasci vestibolospinali discendenti possono essere: - mediale ed originare da nuclei vestibolari mediali discendendo in modo bilaterale nella sostanza bianca presente nella parte cervicale toracica superiore del midollo spinale. Influisce sull'orientamento tramite il controllo dello lo sguardo e sul posizionamento della testa; - laterale ed originare dai nuclei vestibolari laterali e discendere omolateralmente nella sostanza bianca percorrendo interamente il midollo spinale. È importante per il controllo della postura e dell'equilibrio del corpo. Sono presenti le proiezioni ascendenti talamocorticali che partono dal nucleo ventrale posteriore del talamo e giungono all'area 2 dove vi è la corteccia temporo-parietale con integrazione propriocettiva e alla corteccia insulare con reazioni neurovegetative. Infine, sono presenti le proiezioni discendenti corticovestibolari che partono dal V strato piramidale interno e forniscono proiezioni cortico-sottocorticali.