Neuroanatomia Lezione 53 20/04/2021 PDF

**Neuroanatomia, lezione 53, 20/04/2021** **Prof. Celeghini Claudio** **[IL SISTEMA LIMBICO]** Innanzitutto si parla di sistema e non di lobo limbico (come riportano alcuni libri) perché effettivamente sono varie le strutture che partecipano a questo sistema. Sono strutture di origine sia cortic...

**Neuroanatomia, lezione 53, 20/04/2021** **Prof. Celeghini Claudio** **[IL SISTEMA LIMBICO]** Innanzitutto si parla di sistema e non di lobo limbico (come riportano alcuni libri) perché effettivamente sono varie le strutture che partecipano a questo sistema. Sono strutture di origine sia corticale che sottocorticale e svolgono funzioni molto importanti per la sopravvivenza dell'organismo. È responsabile infatti: - Del circuito della memoria operativa, che rappresenta un aspetto importantissimo per il funzionamento del nostro SNC - Della processazione delle emozioni e del loro raccordo con opportuni comportamenti somatici, ovvero una sorta di interscambio tra la parte cognitiva ed emotiva del nostro cervello. Infatti, condiziona la personalità di tutti noi, soprattutto per quello che riguarda le nostre motivazioni, cioè gli impulsi che ci portano ad agire e prendere un certo tipo di decisioni - Dell'apprendimento, perché tutte le informazioni a contenuto emozionale, in realtà, sono quelle che si imprimono nella memoria. Questo ha un significato evolutivo poiché spesso le emozioni principali (tra cui la paura) hanno proprio il significato di preservare l'organismo da situazioni potenzialmente pericolose. Si sono evoluti, quindi, sistemi per far sì che le situazioni pericolose o a contenuto emozionale forte avessero un maggior radicamento nella nostra memoria. Tutte le patologie psichiatriche maggiori sono associate a disfunzioni di questo sistema, che ha quindi un'importanza centrale in medicina Il termine di limbico, da *limbus*, che vuol dire anello o bordo in latino, si deve a Paul Broca, studioso francese che ha dato il nome anche all'area effettrice del linguaggio. Broca, per primo, intuì che una serie di strutture poste ad anello fra il corpo calloso, il diencefalo e la restante parte della corteccia del telencefalo avessero una unitarietà funzionale, che per primo descrisse e che da allora è stata poi sviluppata. *Nel corso della lezione si parlerà soprattutto della formazione dell\'ippocampo, una struttura che si organizza a seguito di un ripiegamento della corteccia del lobo temporale primitivo, che è implicata anche nel circuito della memoria operativa, e dell\'amigdala, che rappresenta la centralina emozionale del nostro cervello ed è suddivisa in vari nuclei con funzioni differenti* *Dall'immagine a lato si può vedere come varie strutture partecipino al sistema limbico. Queste strutture che si trovano proprio ad anello attorno al corpo calloso fra il diencefalo e il telencefalo.* Alcune zone della corteccia telencefalica, la corteccia del polo temporale e la vicina corteccia orbitofrontale del lobo frontale, sono parti del sistema limbico. Queste due zone (corteccia orbitofrontale e corteccia temporale polare) fanno parte della cosiddetta **corteccia associativa limbica**, cioè hanno delle interconnessioni reciproche con il sistema limbico e con le altre strutture e rappresentano una corteccia di ordine superiore e soprattutto, per quanto riguarda la corteccia orbitofrontale, rende coerenti i nostri comportamenti somatici con quelli viscerali, integrando le informazioni viscerali e somatiche e rendendole coerenti fra loro. Un'importante parte del sistema è rappresentata dalla zona di neocortex *(nell'immagine in viola)* che si trova sulla superficie mediale di ciascun emisfero e che fondamentalmente contorna il corpo calloso. Questa zona prende il nome di **giro o circonvoluzione del cingolo** e contiene al suo interno, nella profondità di questa circonvoluzione, un fascio importantissimo di sostanza bianca che prende il nome di **fascio del cingolo**, importante nel circuito della memoria. La circonvoluzione del cingolo contorna tutto il corpo calloso, si continua a livello del lobo temporale passando fra il lobo parietale e il lobo temporale, nella cosiddetta circonvoluzione paraippocampica, che ne rappresenta la continuazione piena. Quest'ultima è in collegamento con l\'ippocampo propriamente detto *(nell'immagine in azzurro)* il quale rappresenta una parte fondamentale del sistema. Inoltre, c\'è una zona di sostanza grigia *(nell'immagine in verde)* che prende il nome di **setto pellucido**. Questo si trova all\'interno di una struttura che si trova tra il fornice (che deriva dal Ippocampo propriamente detto) e il corpo calloso. Nella parte più caudale del setto pellucido sono presenti i **nuclei settali** che sono importanti soprattutto come centri della gratificazione o del piacere. Il talamo è intercalato con i suoi **nuclei di reley** in tutte le forme di sensibilità e partecipa anche al sistema limbico. Infatti i nuclei anteriori del talamo e il nucleo mediale dorsale del talamo sono due nuclei che partecipano al sistema. Quindi è un sistema complesso che prevede sia componenti telencefaliche che diencefaliche e, secondo alcuni autori, anche parti del tronco dell\'encefalo partecipano al sistema limbico.  Il sistema limbico, che vediamo punteggiato nell'immagine a lato, è una struttura ricorrente che si organizza prevalentemente nella superficie mediale degli emisferi, attorno al diencefalo ed attorno al corpo calloso. Si vede anche bene la circonvoluzione del cingolo che si continua nel lobo temporale nella circonvoluzione o giro paraippocampico. *In questa immagine si vede quali sono le cortecce associative, la circonvoluzione orbitofrontale e le porzioni polari e mediali del lobo temporale*. Questa è una classificazione che prevede la partecipazione di vari tipi di strutture, ma verranno trattate solo le strutture fondamentali e come sono fra di loro interconnesse. Per quanto riguarda le aree degli emisferi telencefalici: alcune sono aree di ordine superiore, e sono la corteccia orbitofrontale e la corteccia del polo temporale, poi ci sono alcune strutture, come la circonvoluzione paraippocampica e il giro del cingolo, che sono in collegamento fra di loro e fanno parte del circuito della memoria o circuito di Papez, dal nome del neurologo statunitense che la descrisse per primo. La formazione dell\'ippocampo, che rappresenta la struttura centrale per la memorizzazione della memoria operativa, non è da confondere con l\'ippocampo propriamente detto (o corno d'Ammone), che comunque fa parte della formazione dell\'ippocampo, insieme ad altre due strutture che originano sempre dalla corteccia primitiva del lobo temporale mediale, ossia il subiculum e il giro dentato. Queste due strutture sono in continuità anatomica tra loro e con il corno d\'Ammone, costituendo nell\'insieme la formazione dell\'ippocampo, che ha anche la caratteristica di avere la produzione di neuroni per tutta la durata della vita adulta. Quindi a livello della Formazione dell\'ippocampo ci sono delle popolazioni di neuroblasti che proliferano attivamente (come si era visto a livello dell\'epitelio olfattivo). Infine c'è l\'amigdala, la centralina emozionale del nostro cervello. All'interno di essa sono presenti tre nuclei: il nucleo cortico mediale, il nucleo basolaterale e nucleo centrale. Questi tre nuclei hanno funzioni distinte, tanto che sarebbe meglio parlare di complesso amigdaloideo (come viene definito in alcuni testi). Lo striato ventrale non verrà trattato perché è di interesse più specialistico. Per quanto riguarda il talamo, verranno trattati il nucleo anteriore e lucro dorso mediale del talamo, che sono implicati in circuiti che riguardano rispettivamente la memoria e il controllo delle emozioni. Anche strutture ipotalamiche, in particolar modo i nuclei mammillari, sono implicati in circuiti della memoria. **Formazione dell'ippocampo** Questa formazione dell\'ippocampo ha un ruolo fondamentalmente perché è un po\' la memoria RAM del nostro cervello, in quanto rappresenta una via obbligata attraverso cui la nostra memoria a breve termine si consolida per diventare memoria a lungo termine; in altre parole l\'ippocampo è la sede della cosiddetta memoria operativa: quel tipo di memoria che ci fa trattenere in mente gli accadimenti degli ultimi minuti e poi fa da filtro selettivo per far sì che alcuni di questi accadimenti facciano parte della memoria lungo termine, mentre una buona parte degli accadimenti che non hanno rilevanza per l\'organismo vengano perduti. Il motivo per cui i pazienti che subiscono alcuni traumi cranici di una certa entità, ossia commotivi, dove si ha una commozione cerebrale, cioè uno scuotimento del cervello all\'interno della scatola cranica, che presentano un'amnesia retrograda, cioè vale a dire che spesso non si ricordano l\'incidente che ha causato la commozione cerebrale, è dovuto al fatto che questo scuotimento del cervello dentro la scatola cranica colpisce particolarmente la formazione dell\'ippocampo bilateralmente. Infatti, essendo in posizione mediale l\'ippocampo, viene ad essere interessato in questi traumi cranici (come staccare la spina a un computer, mentre si sta scrivendo, prima di aver salvato) L\'ippocampo ha delle connessioni bilaterali sia in entrata che in uscita con numerose aree corticali e, fondamentalmente, le efferenze dell'ippocampo le seguiremo in maniera specifica perché fanno parte del circuito della memoria, che è un circuito riverberante, che presenta varie stazioni. Non è ben chiaro come avvenga il passaggio dalla memoria operativa alla memoria a lungo termine. La memoria a lungo termine, a differenza delle funzioni cerebrali già trattate nel corso delle lezioni scorse, non ha una sua sede anatomica definita o almeno non è stata ancora trovata; sembra quindi che risieda in varie parti dell'encefalo. Per quanto riguarda la memoria a lungo termine sembra più operativo il "principio di massa" cioè, probabilmente, la memoria a lungo termine viene scomposta in varie aree (in particolar modo anche nelle aree sensoriali trattate) e viene compromessa solamente quando si hanno gravi perdite della corteccia telencefalica. Sembra però che il passaggio dalla memoria a breve termine a quella a lungo termine preveda la partecipazione delle aree associative limbiche quindi dell\'area orbitofrontale e dell\'area del polo temporale. La formazione dell\'ippocampo è formato da tre strutture: - **Giro dentato** - **Ippocampo propriamente detto o corno di Ammone** - **Subiculum** Queste strutture si vengono a costituire da un'introflessione della superficie mediale del lobo temporale primitivo, che crea la struttura nota come formazione dell\'ippocampo *(nell'immagine in trasparenza)*, la quale nell\'encefalo adulto viene a costituirsi in corrispondenza del pavimento del corno inferiore o corno temporale del ventricolo laterale. Il processo schematizzato nell'immagine rappresenta lo sviluppo dell'ippocampo. Ha luogo da una introflessione della superficie mediale del lobo temporale primitivo, che crea questo aspetto (in sezione trasversa assomiglia a un cavalluccio marino), costituito da varie parti di archicortex in contatto fra di loro. Queste sono: il giro dentato *(in rosa)*, che è una porzione prevalentemente afferente, cioè riceve prevalentemente assoni da altre regioni del SNC; l\'ippocampo propriamente detto *(colorato in giallo)* e infine il subiculum, che è una corteccia di transizione fra la archicortex a tre strati (che costituisce il giro dentato e il corno di Ammone) e la isocortex o neocortex a 6 strati del giro o circonvoluzione paraippocampica. *I 6 strati della isocortex sono stati già trattati, mentre adesso verranno spiegati come sono i tre strati della archicortex del giro dentato e del corno di Ammone*. In corrispondenza della superficie superiore di queste strutture c'è uno **strato molecolare** che assomiglia allo strato molecolare visto per la isocortex. Essendo una corteccia a tre strati è più semplificata e, nel caso del giro dentato, che è una corteccia afferente recettrice, è presente uno **strato granulare** a cui segue più profondamente uno **strato delle cellule polimorfe o pleomorfe**. Quindi la archicortex a tre strati presenta il primo e il terzo strato che sono identici al primo e al sesto strato della isocortex (strato molecolare e strato delle cellule pleomorfe); lo strato del giro dentato è uno strato che viene definito granulare. Nel caso del corno di Ammone (ippocampo propriamente detto), lo strato intermedio è rappresentato dallo **strato delle cellule piramidali**. Infatti il corno di Ammone è un tipo di corteccia prevalentemente effettrice e quindi ha senso che il suo strato intermedio sia rappresentato dallo strato delle cellule piramidali. Come già accennato nella lezione precedente, anche se si chiama archicortex, non si deve pensare che sia una corteccia primitiva e rudimentale nell\'uomo (questa era l\'idea che si erano fatti i primi anatomici). Si è visto da studi di anatomia comparata dell\'uomo con gli altri primati che le dimensioni relative alla formazione dell\'ippocampo nell\'uomo sono molto superiori rispetto allo scimpanzé e i bonobo, che sono i nostri parenti più stretti dal punto di vista genetico. Quindi, nonostante sia costituita solo da tre strati, in realtà ha una funzione molto importante, cioè quella di controllare l\'influsso delle informazioni mesiche. Il subiculum è una corteccia di transizione per cui, nella porzione prospiciente al corno di Ammone, è formata da tre strati che diventano a 4 o a 5 strati quando ci portiamo più esternamente verso la isocortex della circonvoluzione paraippocampica. Dall'immagine sopra riportata, dell'ippocampo pienamente sviluppato, si possono notare altre strutture: la fimbria e i due solchi che si trovano nella superficie, che rappresenta il pavimento del corno temporale del ventricolo laterale. Al di sopra del corno d\'Ammone si crea una struttura che prende il nome di **fimbria**. La fimbria è l'insieme degli assoni che originano dalla formazione dell\'ippocampo, in particolar modo originano dal corno d\'Ammone. Ci sono poi due solchi che possono essere morfologicamente identificati quando si osserva il pavimento del corno temporale del ventricolo laterale. Questi sono: - Il **solco fimbriodentato**: tra la fimbria e il giro dentato - Il **solco dell\'ippocampo**: inferiore rispetto al solco fimbriodentato, che rappresenta il sito di originaria invaginazione della corteccia della superficie mediale del lobo temporale, che si è invaginata e arrotolata per formare la formazione dell\'ippocampo. *Dal punto di vista morfologico, questa è un\'immagine della formazione dell\'ippocampo in situ. Alla isocortex della formazione paraippocampica (segnata in rosso in figura), che fa parte della superficie laterale vedete del lobo temporale, segue il subiculum (in giallo). Infine abbiamo il corno di Ammone o ippocampo propriamente detto (in verde) e il giro dentato (in blu).* *Si può anche notare la formazione della fimbria (in viola) che è una struttura molto importante per il circuito della memoria. È costituita da sostanza bianca e deriva dalla formazione dell\'ippocampo.* *È apprezzabile come questa corteccia ripiegata si trovi all\'interno, ben nascosta, dentro il corno temporale del ventricolo laterale, di cui costituisce il pavimento. È in rapporto al plesso corioideo del ventricolo laterale e ci sono anche rapporti topografici con parte della radiazione ottica (l'ansa di Meyer), che si trova a costituire parte del tetto del corno temporale del ventricolo laterale, e infine anche con la coda del nucleo caudato, uno dei nuclei della base che analogamente partecipa alla costituzione del tetto del corno temporale del ventricolo laterale.* *Il professore fa presente che l'ippocampo si scompone in vari campi (CA1, CA2, CA3 ecc.); questi verranno però affrontati meglio nel corso di fisiologia. Per lui è sufficiente che si sappia la sua ubicazione.* *In quest'altra immagine è stato fondamentalmente liberato il corno temporale del ventricolo laterale per mostrare la formazione dell'ippocampo, che origina come una sorta di zampa. La formazione dell'ippocampo si trova proprio nel recesso anteriore del corno temporale del ventricolo laterale e la linea sulla superficie superiore dell'ippocampo è la fimbria.* La fimbria va a costituire una struttura di collegamento molto importante formata da circa 900 mila fibre (paragonabile al nervo ottico e agli altri sistemi sensoriali già trattati), che prende il nome di **fornice**, ed è il sistema di fibre associative più importante nell\'ambito del sistema limbico. Nell'immagine a fianco si possono vedere bilateralmente le due formazioni dell'ippocampo e la fimbria *(in blu)* da ciascun lato, che dà origine al fornice *(in rosso)*. Il fornice quindi è una banda di sostanza bianca che si costituisce a partire dalla fimbria ed è formata da varie porzioni. Alla fimbria fa seguito la **gamba del fornice** che è la struttura che si porta insieme con la gamba del fornice controlaterale a costituire il **corpo del fornice** formando la volta del terzo ventricolo. Anteriormente (non visibile in questa immagine) il corpo del fornice, da ciascun lato, dà luogo a due strutture, che si approfondiranno in avanti, che prendono il nome di **colonne del fornice.** L'andamento ricurvo segue l\'andamento dei ventricoli laterali. C'è anche da notare che, nonostante le gambe del fornice di destra e di sinistra vadano ognuno per la propria strada (infatti sono fibre associative, cioè fibre che si mantengono omolaterali nello stesso emisfero), nel punto in cui le due gambe del fornice si avvicinano per costituire il corpo del fornice si ha uno scambio di fibre da destra a sinistra e viceversa in quello che viene definito **commessura del fornice** **o psalterium**. Nell'immagine è possibile osservare le diverse parti che costituiscono il fornice. La fimbria forma le gambe del fornice, che si avvicinano per formare il corpo e si allontanano nuovamente per formare le colonne del fornice. Da notare anche come queste strutture abbiano un aspetto ricurvo proprio perché seguono il ventricolo laterale. Questo sistema in figura è molto importante perché è il più grande sistema di fibre associative e commessurali del sistema limbico oltre ad essere implicato nel circuito della memoria. **Le principali afferenze della formazione dell\'ippocampo** Alla formazione dell\'ippocampo le afferenze giungono dalla **circonvoluzione paraippocampica**, quindi da quella isocortex del lobo temporale che si trova sulla superficie mediale visibile però in superficie del lobo temporale stesso, e da aree vicine del lobo temporale (ad esempio la **corteccia entorinale** facente parte dell'area olfattiva primaria). Altre afferenze derivano dalla cosiddetta **corteccia associativa temporale**, quindi dalla corteccia limbica di ordine superiore che media tutta una serie di informazioni all\'ippocampo propriamente detto. Infine il quarto contingente è quello che viene dall\'**amigdala**; questo è fondamentale perché la connessione che dall'amigdala giunge alla formazione dell\'ippocampo è in grado di modulare in maniera eccezionale la nostra capacità di trattenere i ricordi. L\'amigdala è la parte emozionale del nostro cervello, la centralina emotiva del cervello, per cui è in grado di "colorare" i ricordi ed imprimerli nella nostra memoria. Quindi i ricordi a contenuto affettivo vengono ricordati meglio di quelli a contenuto emotivo neutro e questo è proprio dovuto a questi collegamenti fra l\'amigdala e la formazione dell\'ippocampo. **Il circuito della memoria** Questo circuito, piuttosto complesso a prima vista, è molto importante perché riassume effettivamente quali sono i collegamenti più importanti. È un circuito chiuso, riverberante, nel senso che è formato da strutture fra loro in collegamento, che poi però sono in collegamento con le cortecce associative limbiche. Per convenzione e per praticità si parte a descriverlo dalla formazione dell\'ippocampo, che rappresenta l\'origine del circuito in questa trattazione. A partire dall**\'ippocampo** si origina il più grande sistema di fibre associative del sistema limbico, il fornice, ed essendo il sistema chiuso si dovrà considerare l\'alternarsi di sostanza grigia e di sostanza bianca. Il fornice è un grande fascio di sostanza bianca che anteriormente forma le colonne del fornice che terminano nei **corpi mammillari**, i quali rappresentano la seconda stazione del circuito della memoria. I corpi mammillari fanno parte anatomicamente dell\'ipotalamo. A partire dai corpi mammillari parte un grosso fascio di assoni che deriva dai corpi mammillari stessi, formato da oltre 600.000 fibre che prende il nome di **fascio mammillotalamico** che, a partire dal corpo mammillare di ciascun lato, si porta al talamo. Anche in questo caso abbiamo dei nuclei specifici del talamo ossia un gruppo di nuclei preposti proprio a processare informazioni relative alla memoria. Questi sono i **nuclei anteriori del talamo** che rappresentano la terza stazione del circuito della memoria operativa o circuito di Papez. Questi nuclei si trovano all\'interno delle due lamine della lamina midollare interna nel talamo stesso. I nuclei anteriori del talamo hanno i loro assoni che passano attraverso il braccio anteriore della capsula interna, costituendo la radiazione talamica anteriore, e si portano alla quarta stazione del circuito di Papez, che sarebbe la **porzione anteriore del giro o circonvoluzione del cingolo**. A partire dalla porzione anteriore della circonvoluzione del cingolo nasce un grande sistema associativo di fibre nervose che si trova in profondità, nella sostanza bianca, quindi in profondità rispetto alla circonvoluzione del cingolo, che prende il nome di **fascio del cingolo** o cingolo Tucur. Non si deve confondere il giro del cingolo, che è la sostanza grigia che si trova tutto attorno al corpo calloso, con il fascio del cingolo il quale si trova, invece, nella profondità nella sostanza bianca. Il fascio del cingolo percorre non solo la circonvoluzione del cingolo in profondità ad essa, ma anche contorna lo splenio del corpo calloso e si porta nella profondità della circonvoluzione paraippocampica, che continua rispetto la circonvoluzione del cingolo, e giunge alla formazione dell\'ippocampo chiudendo il cerchio. Riassumendo: A partire dalla formazione dell\'ippocampo gli assoni, soprattutto dei neuroni piramidali di questa formazione dell\'ippocampo, creano la fimbria che a sua volta si continua e costituisce il fornice il quale, tramite le sue colonne, termina nei corpi mammillari (seconda stazione del circuito della memoria). A partire dai corpi mammillari dell\'ipotalamo si hanno degli assoni che costituiscono un cospicuo tratto, che prende il nome di tratto o fascio mammillotalamico, che si porta ai nuclei talamici anteriori; dai nuclei talamici anteriori parte la radiazione talamica anteriore *(non visibile nell'immagine)* e passa attraverso il braccio anteriore della capsula interna raggiungendo la parte anteriore della circonvoluzione del cingolo. A partire dalla porzione anteriore della circonvoluzione del cingolo parte il fascio del cingolo che si porta a ritroso fino alla circonvoluzione paraippocampica, la quale rappresenta una delle strutture che poi innervano la formazione dell\'ippocampo. *Ma come fanno i ricordi ad essere immagazzinati nelle altre parti del cervello se è un circuito chiuso?* A un certo punto l\'informazione, che riverbera nel sistema, deve trovare la possibilità di essere allocata altrove. Allora viene allocata in prima battuta alle circonvoluzioni orbitotali (quindi nell\'area associativa limbica orbitofrontale che si trova nella superficie inferiore dei lobi frontali) tramite la circonvoluzione del cingolo. L'isocortex del cingolo ha una duplice funzione: da un lato partecipa alla costituzione del circuito chiuso, dall\'altro è in contatto con la corteccia associativa orbitofrontale, che rappresenta la prima porzione del nostro telencefalo in cui vengono immagazzinate le informazioni mnesiche, per poi essere sparse a tutto il telencefalo. *In questa immagine è riassunto il circuito di Papez* In realtà l'ippocampo ha anche altri tipi di collegamento oltre alla gran parte delle fibre del fornice, che terminano nei corpi mammillari tramite le colonne del fornice. Tuttavia, una parte delle fibre si portano ad un gruppo di nuclei di sostanza grigia che si trovano in corrispondenza del setto pellucido, che è quella struttura membranosa che collega la superficie inferiore del corpo calloso alla superficie superiore del fornice, e che contiene delle masserelle di sostanza grigia alla sua base che prendono il nome di **nuclei settali**. Si è visto che questi nuclei settali, che ricevono delle informazioni dalla formazione dell\'ippocampo, sono implicati nei comportamenti di gratificazione di varia natura, tanto che alcuni fisiologi ritengono che questi nuclei settali costituiscano il centro del piacere. Di conseguenza è importante ricordare che questi nuclei settali vengono innervati a partire da fibre del fornice in quanto le tracce mnesiche di eventi piacevoli sono in grado di rinforzare il sistema, proprio tramite questi collegamenti che esistono fra la formazione dell\'ippocampo e i nuclei settali stessi.