Fisiologia Del Comportamento Appunti PDF

19/11 a nervoso Sistem S. 1. 1991951 & Sistema nervoso centrale (SNC)...

19/11 a nervoso Sistem S. 1. 1991951 & Sistema nervoso centrale (SNC) Sistema nervoso periferico (snp) Comprende il cervello e il midollo spinale. Include nervi cranici, nervi spinali e gangli Protetto da strutture ossee: scatola cranica periferici. (per il cervello) e colonna vertebrale (per il midollo spinale) Protezione e supporto del cervello MENINGI LIQUOR CEREBROSPINALE (LCS): SISTEMA VENTRICOLARE 3 strati protettivi che circondando il prodotto dei plessi corioidei nei comprende i ventricoli cervello e il midollo spinale: ventricoli laterali, il terzo ventricolo, DURA MADRE > esterno, resistente Protegge il cervello da traumi e l'acquedotto cerebrale e il MEMBRANA ARACNOIDEA intermedio, > sostiene la struttura cerebrale quarto ventricolo simile a una ragnatela contiene il LCS che protegge e PIA MADRE > interno, aderente al sostiene il cervello cervello e al midollo spinale SPAZIO SUBARACNOIDEO 2 contiene il liquor cerebrospinale (LCS) VAscolarizzazione del cervello SISTEMA ARTERIOSO Due arterie principali: Vertebrali e carotidi interne le arterie vertebrali formano l'arteria basilare e poi le arterie cerebrali posteriori le carotidi interne irrorano la porzione rostrale del cervello un'interruzione del flusso sanguigno può causare danni cerebrali in pochi secondi FUNZIONI PRINCIPALI PROTEZIONE FISICA SUPPORTO STRUTTURALE MENINGI 7 proteggono il cervello e il midollo SISTEMA VENTRICOLARE S mantiene il tono e la spinale da traumi esterni grazie ai tre strati struttura del cervello, che altrime sarebbe protettivi (dura madre, membrana aracnoidea, troppo molle, grazie alle cavità interconnesse pia madre) riempite di LCS LIQOR CEREBROSPINALE (LCS) [ Ammortizza e LIQOR CEREBROSPINALE 7 contribuisce al protegge il cervello da urti e movimenti improvvisi, sostegno fisico del cervello, mantenendolo “galleggiando” nel liquido cerebrospinale gonfio e solido contenuto nello spazio subaracnoideo APPORTO CONTINUO DI OSSIGENO E NUTRIENTI SISTEMA VASCOLARE: ARTERIE E CAROTIDI INTERNE 3 forniscono sangue ricco di ossigeno e nutrienti al cervello Il flusso sanguigno continuo è essenziale per il metabolismo rapido dei neuroni, prevenendo danni irreversibili in caso di interruzione CONDIZIONI PATOLOGICHE IDROCEFALO > espansione anomala del sistema ventricolare che può essere trattata chirurgicamente  Sviluppo del sistema nervoso Inizio: tra il 18º e il 20° giorno dopo il concepimento formazione della placca neurale: la parte dorsale dell'embrione si ispessisce formando una placca SVILUPPO EMBRIONALE Formazione del tubo neurale: tra il co e il 20º giorno, le creste della placca si arricciano e formano il tubo neurale Differenziazione: entro il 28° giorno, le creste si fondono completando il tubo neurale da cui si svilupperanno cervello e midollo spinale FORMAZIONE DELLE VESCICOLE CEREBRALI A PROENCEFALO > si differenzia ulteriormente in: 7 TELENCEFALO > forma i ventricoli laterali Estremità rostrale del tubo neurale: DIENCEFALO > forma il terzo ventricolo Si differenzia in 3 vescicole interconnesse - MESENCEFALO 7 forma l’acquedotto cerebrale ~ ROMBENCEFALO > Si differenzia in: METENCEFALO MIELENCEFALO · CRESCITA INTERNA-ESTERNA le cellule iniziano a migrare 2 verso l'esterno, formando 6 strati della corteccia CELLULE PROGENITRICI > localizzate nella zona ⑳ ventricolare, iniziano a dividersi simmetricamente (aumento della zona ventricolare e sottoventricolare) Sviluppo della corteccia cerebrale DIVISIONE ASIMMETRICA inizia 7 settimane dopo il 7 ⑧ concepimento producendo cellule progenitrici e cellule celebrali CELLULE DELLA GLIA RADIALE prime cellule prodotte 3 · durante la divisione asimmetrica; guidano i neuroni neonati verso la superficie corticale MIGRAZIONE CELLULARE neuroni migrano lungo le fibre 7 > della glia radiale, con le prime cellule a percorrere distanze brevi e gli strati esterni a completare la migrazione in circa 2 Conclusione dello sviluppo corticale settimane v APOPTOSI S segnale che segna la fine dello sviluppo corticale  Corteia Cerebrale, Aree Sensoriali e Cortee Aociative Circonvoluzioni divise in solchi (piccole pieghe) 2 e scissure (grandi pieghe) Giri 7 rilievi tra solchi o scissure adiacenti Aree funzionali Aree di Brodmann 7 52 aree funzionali, ciascuna con funzioni specifiche Aree sensoriali primarie Corteccia visiva primaria riceve informazioni dagli > organi visivi Corteccia uditiva primaria riceve info uditive - riceve Corteccia somatosensitiva primaria informazioni somatiche Cortecce associative Funzione importanti per l'apprendimento e · 7 l'elaborazione delle informazioni sensoriali Danno provoca deficit di memoria ed elaborazione > Localizzazione > spesso situate vicino alle cortecce primarie delle informazioni sensoriali specifiche  SUDDIVISIONE IN LOBI Corteccia associativa sensoriale: nella parte posteriore del cervello, coinvolta nella percezione e nel ricordo Corteccia associativa frontale: coinvolta nell'elaborazione pianificazione e dei movimenti Corteccia premotoria: controlla direttamente il comportamento Corteccia prefrontale: coinvolta nella produzione di piani e strategie motorie e nel controllo esecutivo delle funzioni cerebrali Emisfero sinistro 2 analitico, specializzato nell'elaborare elementi in sequenza, esegue attività verbali Emisfero destro 2 specializzato nella sintesi e nella percezione degli oggetti EMISFERI CEREBRALI tridimensionali Corpo calloso - connette i due emisferi, permettendo la comunicazione tra di essi. Nei casi di epilessia grave, può essere sezionato (split-brain) per ridurre le crisi Neocorteccia 2 parte più recente dello sviluppo evolutivo NEOCORTECCIA E CORTECCIA LIMBICA Corteccia limbica & Circonda il lobo limbico, include la corteccia cingolata Sistema limbico Strutture: ippocampo, amigdala, nuclei talamici anteriori, corteccia limbica Ippocampo funzione: memorizzazione dei ricordi Amigdala funzione: elaborazione delle emozioni Nuclei talamici anteriori suddivisione: nucleo antero - dorsale e nucleo antero-mediale funzione: coinvolti nella memoria e nella regolazione dello stato d'allerta Gangli della base nuclei 2 caudato, putamen, globo pallido funzione > controllo del movimento e coordinazione motoria. Malattie come il Parkinson colpiscono questi nuclei, causando deficit motori Localizzazione Nuclei sottocorticali nel telencefalo, sotto la parte anteriore dei ventricoli laterali Diencefalo strutture principali talamo e ipotalamo > talamo: zona di interscambio di informazioni sensoriali ipotalamo: controlla il sistema nervoso autonomo e il sistema endocrino Mesencefalo tetto: contiene collicoli superiori (visivo) e inferiori (uditivo) tegmento: comprende parte della formazione reticolare, sostanza periacqueduttale, nucleo rosso, sostanza nera e area tegmentale ventrale Romboencefalo Strutture principali metencefalo (ponte e cervelletto) e mielencefalo (bulbo) cervelletto: coordinazione motoria Ponte: regolazione del sonno e della veglia Bulbo: controllo del sistema cardiovascolare e della respirazione Midollo spinale funzione > Smista le fibre motorie ai muscoli e ghiandole, riceve e distribuisce informazioni somatosensitive. Genera autonomamente alcuni riflessi  Sistema nervoso periferico Composto da gangli nervosi e nervi al Sottocategorie di fuori dell' encefalo e del midollo Struttura spinale ~ Sistema sensoriale 2 riceve informazioni sensoriali Include nervi cranici e nervi spinali Sistema motorio 2 Invia informazioni motorie Gangli nervosi 3 raggruppamenti di neuroni che ricevono informazioni dai recettori NERVI SPINALI NERVI CRANICI Trasmettono informazioni tra il sistema nervoso Attaccati alla superficie ventrale del cervello centrale (SNC) e il resto del corpo controllano la muscolatura e le sensazioni del Nervi afferenti 7 Ricevono informazioni sensoriali e le viso, capo e collo portano al SNC 12 paia di nervi cranici Nervi efferenti > Invia informazioni dal SNC alla periferia, come ai muscoli Sistema nervoso autonomo Controlla la muscolatura liscia, cardiaca e le ghiandole Funzione regola i processi vegetativi e mantiene l'omeostasi Componenti Sistema simpatico S > Sistema parasimpatico V L attiva risposte di "lotta o fuga" promuove il riposo e la digestione, avendo effetti opposti al sistema simpatico  L a corteia cerebrale II CORTECCIA ASSOCIATIVA CORTECCIA ASSOCIATIVA CORTECCIA PREMOTORIA CORTECCIA PREFRONTALE SENSORIALE FRONTALE V V localizzata rostralmente alla Coinvolts nella produzione. - Situata nella parte Coinvolta corteccia motoria primaria, di piani e strategie posteriore del cervello, nell’elaborazione e controlla direttamente il motorie, e nel controllo coinvolta nella percezione pianificazione dei comportamento esecutivo delle funzioni e nel ricordo movimenti cerebrali Emisferi cerebrali Emisfero sinistro Emisfero destro specializzato nell'analisi delle informazioni specializzato nella sintesi e nella percezione globale elabora eventi in sequenza (es. Parlare leggere, abile nel disegnare oggetti tridimensionali e scrivere) costruire oggetti complessi Corpo calloso Corteccia limbica Connette i due emisferi cerebrali, permettendo loro di seconda corteccia attorno al lobo limbico comunicare Comprende il giro del cingolo, che si estende nei casi di "split-brain" (resezione del corpo calloso ), i lungo le pareti laterali sopra il corpo calloso due emisferi funzionano separatamente, causando fenomeni particolari come l'abilità di svolgere operazioni diverse con le due mani contemporaneamente Sistema limbico CIRCUITO DI PAPEZ (1937) scoperto da James Papez, comprende un insieme di strutture cerebrali interconnesse, responsabili di emozioni, motivazione e memoria STRUTTURE PRINCIPALI IPPOCAMPO 7 specializzato nella memorizzazione dei ricordi; lesioni possono causare amnesia anterograda Gangli Della base AMIGDALA elabora le emozioni; si attiva durante 7 l'espressione e l'osservazione delle emozioni FORNICE > Fascio di assoni che collega l’ippocampo ad altre regioni del cervello, inclusi i corpi mammillari e il talamo FUNZIONI EMOZIONI > elaborate principalmente dall’amigdala MEMORIA 7 Gestita dall’ ippocampo MOTIVAZIONE 7 Coinvolge diverse strutture del sistema limbico  Anatomia del SNC posizione X intorno al petto ventricolo, tra telencefalo e mesencefalo Strutture principali: Talamo Parte dorsale, media e caudale rispetto ai gangli della base. Serve da > stazione di transito per la maggior parte degli input sensoriali diretti alla corteccia Diencefalo cerebrale Nuclei specifici: nucleo genicolato laterale Riceve input visivi dagli occhi 2 Nucleo ventricolare > Riceve input dal cervelletto per la corteccia motoria primaria Ipotalamo Sotto il talamo, controlla il sistema nervoso autonomo ed endocrino, 7 regolando comportamenti essenziali per la sopravvivenza come alimentazione e accoppiamento. Stimola l’ipofisi a produrre ormoni Posizione 7 attorno all'acquedotto cerebrale Strutture principali: Mesencefalo Tetto contiene i collicoli superiori (sistema visivo) e inferiori (sistema uditivo) 7 Tegmento Include la formazione reticolare, la sostanza periacqueduttale, il > nucleo rosso e la substantia nigra Formazione reticolare Regola il ciclo sonno-veglia, il tono muscolare e > l’attenzione Nucleo rosso e substantia nigra Componenti cruciali del sistema motorio, & collegate al morbo di Parkinson Diviso in: Metencefalo Miencefalo cervelletto Coordina i > Bulbo (midollo allungato) > Collegato Romboencefalo movimenti motori, integrando al midollo spinale, controlla funzioni vitali informazioni visive, uditive e come respirazione e sistema muscolari cardiovascolare Ponte > Contiene nuclei della formazione reticolare e trasmette informazioni tra corteccia e cervelletto Funzione Smista le fibre motorie verso i muscoli e riceve informazioni 2 somatosensitive dagli organi di senso Struttura 7 Corre all’interno della colonna vertebrale e genera riflessi autonomi midollo spinale (es: riflesso patellare) Componenti: Sostanza grigia interna 7 Corpi cellulari non mielinizzati Sostanza bianca esterna 7 Assoni mielinizzati Protezione > Circondato da pia madre, dura madre e liquido cerebrospinale  Sistema nervoso periferico (SNP) Nervi spinali e cranici: funzione generale: ricevono informazioni sensoriali dagli organi di senso e controllano la muscolatura scheletrica e le ghiandole Nervi spinali NERVI CRANICI 31 paia 12 paia Cervicali (8 paia) S C1-C8 controllano la muscolatura del viso, del capo e Toracici (12 paia) 7T1-T12 del collo Lombari (5 paia) 2 L1-L5 Ricevono informazioni propriocettive e Sacrali (5 paia) > S1-S5 dolorifiche Coccigei (1 paio) NERVO OLFATTIVO Prolungamenti delle cellule > Funzione T Innervano segmenti del corpo e trasmettono sensoriali della mucosa olfattiva informazioni: NERVO OTTICO 7 tratto di fibre cerebrali Assoni afferenti Portano informazioni sensoriali al 3 collegato alla reatina SNC Assoni efferenti Trasmettono comandi motori dal SNC 7 ai muscoli e ghiandole  Sistema nervoso autonomo (SNA) Funzione 7 regola muscolatura liscia, cardiaca e ghiandole, mantenendo l'omeostasi Divisioni L > SIMPATICA PARASIMPATICA attivata in situazioni di emergenza (attacco o Favorisce attività digestive e risparmio fuga), aumenta battito cardiaco, flusso sanguigno, energetico (salivazione, secrezione succhi secrezione di adrenalina e noradrendina, digestivi ) piloerezione, produzione di glucosio RUOLO DEGLI ORMONI V Adrenalina e Noradrenalina Aumentano la frequenza cardiaca, flusso sanguigno e 7 livelli di zucchero nel sangue, inibiscono l’insulina per massimizzare l’energia disponibile MODULO 2 Psicofmacologia Studio degli effetti deve sostanze psicoattive sul sistema nervoso e sul comportamento SOSTANZA PSICOATTIVA include farmaci, droghe e sostante stupefacevi; può S causare dipendenza se abusata FARMACO composto chimico esogeno che altera funzioni cellulari anche a bassi dosaggi S agendo sul sistema nervoso centrale CARATTERISTICHE DEI FARMACI EFFETTI cambiamenti nei processi fisiologici e comportamentali (es: oppiacei 2 riducono il dolore, causano rilassamento muscolare ed euforia) SITI D’AZIONE 7 punti specifici nei quali le molecole del farmaco agiscono (es: recettori sui neuroni per gli oppiacei)  Fmacocinetica e Fmacodinamica Descrive il percorso del farmaco nel 1 Effetto biochimico e fisiologico del corpo (assorbimento, distribuzione, farmaco sull'organismo metabolizzazione, espulsione) Modalita’di somministrazione Endovenosa (EV): metodo più rapido ed efficace. Farmaco entra direttamente 7 nel circolo sanguigno 7 Intraperitoneale (IP): iniezione nella cavità peritoneale, meno veloce dell’EV 1. INIEZIONE ~ Intramuscolare (IM): iniezione nel muscolo, effetto più lento - Sottocutanea (SC): iniezione nel tessuto adiposo, usata per capsule a lento rilascio Metodo più comune, ma più lento. Alcuni farmaci, come l’insulina, 2. SOMMINISTRAZIONE ORALE [ non possono essere somministrati per via orale 7 Intrarettale: per evitare irritazione gastrica Inalazione: attraverso i polmoni (es: marijuana), effetto lento 7 e difficile da dosare 3. ALTRE MODALITA ~ Topica: applicazione sulla pelle - Intracerebrale: iniezione diretta nel cervello,usata raramente  Distribuzione ed Escrezione dei Fmaci Siti d’azione: i farmaci agiscono su specifici punti, spesso nel 7 Sistema Nervoso Centrale 7 Passaggio dal sangue al SNC: Dopo la somministrazione, i farmaci devono attraversare la barriera ematoencefalica, che filtra le molecole idrosolubili e lascia passare quelle liposolubili (Importanza della liposolubilità e del legame con DISTRIBUZIONE DEI FARMACI proteine come l’albumina) -LIPOSOLUBILITÀ: Maggiore liposolubilità implica una maggiore e più rapida azione nel SNC, come eroina vs. morfina ~ Legame con tessuti e proteine del sangue: -Alcuni farmaci si legano a proteine come l’albumina ritardando l’effetto iniziale. -Dopo saturazione delle proteine di trasporto, l’effetto del farmaco può aumentare, con una penetrazione più rapida nel cervello 7 dopo il tempo di azione, i farmaci vengono disattivati da enzimi presenti nel corpo ESCREZIONE DEI FARMACI > Escrezione principale: avviene attraverso i reni (urina) e il fegato Anche il sistema nervoso possiede enzimi che processano ed - espellono i farmaci Efficacia, Tolleranza, astinenza Efficacia: Varia tra farmaci; alcuni agiscono con basse dosi, altri necessitano di dosi maggiori Curva dose-risposta: Misura l’efficacia rispetto alla dose. Oltre una certa EFFICACIA DEI FARMACI dose, l’effetto non aumenta (effetto tetto) Margine di sicurezza: Intervallo di dose tra effetto terapeutico e tossico. Ampio per alcuni farmaci, ristretto per altri come i barbiturici Affinità: Capacità del farmaco di legarsi ai recettori. Alta affinità = maggiore efficacia terapeutica Effetti multipli: Farmaci con più siti d’azione possono produrre sia effetti positivi che collaterali. La tolleranza si sviluppa con l’uso ripetuto di un farmaco, riducendo l’efficacia e TOLLERANZA richiedendo dosi maggiori per ottenere lo stesso effetto Coinvolge il meccanismo di omeostasi del corpo, che regola la produzione di sostanze in risposta all’uso di farmaci SENSIBILIZZAZIONE Opposto della tolleranza, l’efficacia aumenta con l’uso ripetuto. È rara nei farmaci; spesso tolleranza e sensibilizzazione coesistono su diversi effetti del farmaco. Si verifica quando si interrompe l’assunzione di un farmaco dopo tolleranza. I sintomi sono opposti agli effetti del farmaco (ad es. disforia dopo uso di oppiacei). ASTINENZA Dovuta alla ridotta produzione endogena di sostanze da parte dell’organismo, che si ripristina nel tempo. Il placebo è una sostanza priva di principi attivi che può indurre effetti reali EFFETTO PLACEBO tramite suggestione. Viene spesso usato per confrontare l’efficacia dei farmaci Il placebo può aumentare la produzione di neurotrasmettitori, migliorando condizioni come il dolore o l’ansia  Fmaci e siti d’azione Effetti dei farmaci sui siti d'azione Farmaci e sistema nervoso molti farmaci che influenzano il comportamento agiscano sul sistema S nervoso centrale intervenendo sulla trasmissione sinaptica Categorie di farmaci agonisti: facilitano e potenziano gli effetti postsinaptici antagonisti: bloccano o inibiscono gli effetti postsintetici Fasi della trasmissione sinaptica 1. Sintesi dei neurotrasmettitori I neurotrasmettitori sono prodotti nel soma del neurone 7 presinaptico 2. Immagazzinamento I neurotrasmettitori vengono conservati in vescicole sinaptiche 7 3. Rilascio 7 Quando il neurone si attiva, i neurotrasmettitori vengono rilasciati nella fessura sinaptica 4. Legame > I neurotrasmettitori si legano ai recettori postsinaptici, causando potenziali postsinaptici eccitatori o inibitori Eliminazione 7 I neurotrasmettitori vengono metabolizzati da enzimi o riassorbiti dal neurone presinaptico per liberare la sinapsi Meccanismo d’azione dei farmaci I farmaci possono influenzare una o più fasi della trasmissione > sinaptica, alternando la sintesi, rilascio, legame o eliminazione dei neurotrasmettitori Effetti dei farmaci sui neurotrasmettitori 1. PRODUZIONE DI NEUROTRASMETTITORI FARMACI AGONISTI Aumentano la produzione di neurotrasmettitori incrementando i precursori 7 necessari alla sintesi FARMACI ANTAGONISTI Inibiscono la produzione disattivando gli enzimi responsabili della sintesi > 2. Immagazzinamento e Rilascio FARMACI AGONISTI Facilitano il rilascio del neurotrasmettitore attivando le molecole che > permettono la fusione delle vescicole con la membrana. FARMACI ANTAGONISTI Bloccano le molecole trasportatrici che riempiono le vescicole o > impediscono la fusione delle vescicole, riducendo o impedendo il rilascio. 3. RECETTORI PRESINAPTICI E POSTSINAPTICI: AGONISTI DIRETTI Mimano i neurotrasmettitori e attivano direttamente i recettori. 3 ANTAGONISTI DIRETTI S loccano i recettori senza attivarli, impedendo l'azione del neurotrasmettitore. AGONISTI/ANTAGONISTI INDIRETTI Si legano a recettori specifici, lasciando altri recettori liberi. > 4. METABOLIZZAZIONE: AGONISTI Bloccano la ricaptazione o l'azione degli enzimi che distruggono i neurotrasmettitori, > prolungandone l'azione nella sinapsi.  I neurotrasmettitori Funzioni e tipologie di neurotrasmettitori I neurotrasmettitori sono messaggeri chimici fondamentali per lo scambio di informazioni tra neuroni. Essi Influenzano l’attività di altri neuroni, sia eccitando che inibendo la loro azione. Nel SISTEMA NERVOSO CENTRALE (SNC), i due principali neurotrasmettitori sono: GLUTAMMATO 7 con effetti eccitatori GABA 2 con effetti inibitori Acetilcolina (ACh) L’ACh è il neurotrasmettitore principale dei neuroni efferenti del SNC, responsabile dei movimenti muscolari e presente anche nel sistema nervoso autonomo. Le sinapsi che rilasciano ACh sono dette acetilcolinergiche, e l’acetilcolina ha prevalentemente effetti facilitatori nel SNC 7 Ponte dorsolaterale: Modula il sonno REM. Aree Cerebrali Coinvolte nell’ACh: C Mesencefalo basale: Coinvolto nell’apprendimento percettivo. - Setto mediale: Controlla l’ippocampo, facilitando l’apprendimento di memorie specifiche. T Tossina botulinica: Impedisce il rilascio di ACh, causando paralisi muscolare. Farmaci e Veleni che Interagiscono con l’ACh: - Veleno del ragno vedova nera: Stimola eccessivamente il rilascio di ACh. Neostigmina: Inibisce l’enzima che distrugge l’ACh, aumentandone la - permanenza nella sinapsi; utile nel trattamento della miastenia gravis. > Recettori nicotinici: Stimolati dalla nicotina e bloccati dal curaro Recettori dell’ACh: (usato in chirurgia per paralizzare i muscoli). - Recettori muscarinici: Stimolati dalla muscarina e bloccati dall’atropina (usata anche in oftalmologia per dilatare le pupille).  Le Monoamine Le monoamine sono neurotrasmettitori neuromodulatori che comprendono quattro principali composti: dopamina, epinefrina, norepinefrina e serotonina. Si dividono in: Catecolamine: Dopamina, epinefrina (adrenalina) e norepinefrina (noradrenalina). Indolamine: Serotonina. Le monoamine influenzano vaste aree del cervello, modulando attività comportamentali e fisiologiche. Dopamina (DA) La dopamina può avere effetti eccitatori o inibitori a seconda del recettore postsinaptico coinvolto. È fondamentale per diverse funzioni cerebrali: Controllo motorio. Attenzione. Apprendimento. Rinforzo comportamentale legato all’abuso di sostanze. I neuroni dopaminergici si trovano in due nuclei del mesencefalo: la substantia nigra e l’area tegmentale-ventrale. Da qui, proiettano in tre principali sistemi: 1. Nigrostriatale: Coinvolto nel controllo del movimento. La sua degenerazione causa malattie come il morbo di Parkinson, trattato con L-DOPA, un agonista della dopamina. 2. Mesolimbico: Associato alla memoria e al rinforzo positivo, incluso l’abuso di sostanze. 3. Mesocorticale: Proietta alla corteccia frontale, influenzando la memoria a breve termine, pianificazione e problem-solving. Farmaci come anfetamine, cocaina e metilfenidato (Ritalin) agiscono come potenti agonisti della dopamina, aumentando la sua presenza nelle sinapsi. Tuttavia, un eccesso di dopamina è legato a disturbi come la schizofrenia, trattata con antagonisti come la clorpromazina. Epinefrina (Adrenalina) e Norepinefrina (Noradrenalina) Epinefrina: Agisce prevalentemente a livello periferico come ormone. Norepinefrina: Agisce come neurotrasmettitore nel sistema nervoso centrale. Il principale nucleo noradrenergico è il locus coeruleus, situato nel ponte. Questo nucleo ha proiezioni diffuse e controlla l’arousal e la vigilanza. Farmaci come la denopamina agiscono come agonisti della norepinefrina, stimolando la vigilanza e l’attenzione. Serotonina (5-HT) La serotonina ha effetti complessi su: I neuroni serotoninergici sono situati nei nuclei del rafe del tronco encefalico e proiettano verso la corteccia, i gangli della base e l’ippocampo. Umore. La serotonina modula vari comportamenti e processi psicologici. Controllo dell’alimentazione. Sonno. Farmaci come la fluoxetina (Prozac) inibiscono la ricaptazione della Arousal. serotonina, aumentando la sua presenza nella sinapsi e sono utilizzati nel Regolazione del dolore. trattamento di depressione, ansia e disturbi ossessivo-compulsivi. Droghe allucinogene come l’LSD agiscono come agonisti della serotonina, legandosi ai recettori 5-HT2a nel proencefalo, producendo effetti allucinatori. Riassunto Essenziale Dopamina: Controlla movimento, attenzione, apprendimento e rinforzo. È implicata nel Parkinson e nella schizofrenia. Norepinefrina: Modula vigilanza e arousal, con origine nel locus coeruleus. Serotonina: Regola umore, sonno, appetito e percezione del dolore. Implicata in depressione e ansia. Aminoacidi Gli aminoacidi che fungono da neurotrasmetitori nel sistema nervoso centrale (snc) sono molecole semplici usate da molte cellule cerebrali. I tre principali neurotrasmettitori aminaci di sono: Glutammato: neurotrasmettitore eccitatorio. GABA: neurotrasmettitore inibitorio. Glicina: meno comune, ma con funzioni simili nel SNC. Questi aminoacidi sono fondamentali per la trasmissione di segnali tra i neuroni e sono considerati i primi neurotrasmettitori apparsi nell’evoluzione. Glutammato e GABA regolano rispettivamente l’eccitazione e l’inibizione neuronale, modulando la frequenza e il ritmo dei potenziali d’azione. Glutammato Il glutammato è il principale neurotrasmettitore eccitatorio del cervello e viene prodotto dalle cellule metaboliche cerebrali. A causa della sua importanza per altre funzioni cellulari, è impossibile inibirne la sintesi senza compromettere altre attività vitali. I principali recettori per il glutammato sono quattro: 1. Recettore NMDA 2. Recettore AMPA 3. Recettore cainato 4. Recettore metabotropico del glutammato Recettore AMPA: il più comune, controlla i canali del sodio e induce un potenziale d’azione eccitatorio (EPSP) quando il glutammato vi si lega. Recettore cainato: simile all’AMPA, con effetti eccitatori. Recettore NMDA: più complesso, contiene sei siti di legame per diverse sostanze e si attiva solo con la combinazione di tutti i siti. Il recettore NMDA è implicato nei processi di apprendimento e plasticità sinaptica a lungo termine, poiché altera le proprietà biochimiche e strutturali delle cellule neuronali. NMDA, AMPA e cainato: farmaci che prendono il nome dai recettori, agiscono Farmaci Agonisti del Glutammato S come agonisti diretti del glutammato, attivandoli artificialmente e aumentando l’eccitazione neuronale. Il glutammato è il principale neurotrasmettitore eccitatorio, fondamentale per l’apprendimento e la plasticità sinaptica. Sintesi Essenziale per l’Esame GABA svolge un ruolo inibitorio cruciale per bilanciare l’eccitazione nel SNC. I recettori NMDA, AMPA e cainato regolano la trasmissione glutamatergica e sono bersagli di farmaci agonisti.  GABA Il GABA (acido gamma-amminobutirrico) è il principale neurotrasmettitore inibitorio nel cervello e nel midollo spinale, essenziale per mantenere sotto controllo l’eccitazione neuronale. Senza l’azione inibitoria del GABA, le sinapsi eccitatorie potrebbero causare scariche neurali incontrollate, come avviene durante gli attacchi epilettici. Esistono due principali recettori del GABA: Recettori del GABA 1. Recettore GABAa: Complesso e con cinque siti di legame differenti. 2. Recettore GABAb: Meno trattato in questa sezione. Questo recettore controlla l’inibizione neuronale, ed è il principale bersaglio di numerosi farmaci: Recettore GABAa Muscimolo: Agonista diretto del GABA, stimola direttamente il recettore GABAa. Bicucullina: Antagonista diretto, blocca il sito di legame del GABA sul recettore. Benzodiazepine (es. Valium, Librium): Agonisti indiretti del GABA, agiscono sul recettore GABAa aumentando l’effetto inibitorio. Sono usati per ridurre ansia, favorire il sonno, ridurre attacchi epilettici e rilassare i muscoli. Farmaci che interagiscono Barbiturici: Agiscono come agonisti indiretti, ma hanno un indice terapeutico con il recettore GABAa basso. A dosi elevate, possono deprimere i sistemi cardiovascolare e respiratorio, portando alla morte. Steroidi: Alcuni sono usati come anestetici generali, agendo sui recettori GABAa. Picrotossina: Antagonista indiretto, blocca il recettore GABAa e, a dosi elevate, provoca convulsioni simili agli attacchi epilettici. Alcol: Probabilmente agisce sul sito di legame delle benzodiazepine, amplificando gli effetti depressivi del GABA. È pericoloso combinare alcol e barbiturici poiché il rischio di overdose aumenta. Funzione inibitoria: Regola il livello di eccitazione neuronale, prevenendo l’attività eccessiva che potrebbe causare convulsioni o instabilità cerebrale. Farmaci GABAergici: Come benzodiazepine e barbiturici, hanno un ruolo Importanza del GABA calmante, ma presentano rischi di overdose se combinati con alcol o altri depressivi. Implicazioni cliniche: Il GABA è correlato a patologie come l’epilessia, trattata con farmaci che ne aumentano l’attività inibitoria.  Peptidi I peptidi sono una vasta famiglia di molecole che svolgono ruoli importanti come neurotrasmettitori e neuromodulatori nel sistema nervoso centrale (SNC). Dopo essere stati rilasciati, vengono rapidamente distrutti da enzimi specifici e agiscono su più neuroni vicini al sito di rilascio, estendendo il loro effetto. Tra i peptidi, i peptidi oppioidi endogeni sono particolarmente importanti. Questi peptidi imitano l’azione degli oppiacei esogeni come l’oppio, la morfina e l’eroina, Oppioidi Endogeni legandosi a specifici recettori oppioidi nel cervello. Sono stati scoperti negli anni ‘70 e i loro ligandi naturali sono chiamati encefaline, prodotte naturalmente nell’encefalo. I recettori per gli oppioidi nel SNC attivano diversi sistemi neurali, tra cui: Funzioni dei Recettori Oppioidi Analgesia: Riduzione del dolore. Inibizione delle risposte difensive: Come la fuga o il nascondersi. Rinforzo positivo e gratificazione: Coinvolto nella dipendenza da oppiacei, spiegando il loro potenziale di abuso. Agonisti diretti: Farmaci come l’eroina e la morfina, usati come analgesici. Farmaci Correlati agli Oppioidi Antagonisti: Come il Naloxone, che blocca i recettori oppioidi e viene utilizzato per trattare l’intossicazione da oppiacei, invertendo gli effetti di sostanze come l’eroina. Oltre a funzionare come neurotrasmettitori, i peptidi agiscono spesso come neuromodulatori, influenzando l’effetto di altri neurotrasmettitori: Peptidi come Neuromodulatori Alcuni neuroni rilasciano acetilcolina (ACh) insieme a un peptide durante le scariche ad alta frequenza. Il peptide aumenta la sensibilità del neurone postsinaptico all’ACh, amplificando la trasmissione sinaptica. I peptidi quindi svolgono un ruolo “turbo” nel migliorare la trasmissione e modulare l’attività neuronale, influenzando l’efficienza della comunicazione sinaptica e il comportamento dell’organismo.  MODULO 3 Tecniche di studio invasive - Ablazione sperimentale ABLAZIONE SPERIMENTALE L’ablazione sperimentale è una delle tecniche invasive più antiche e utilizzate nelle neuroscienze. Essa consiste nella distruzione di una parte del cervello per studiare i cambiamenti comportamentali che ne derivano. Il principio è semplice: se una lesione in un’area specifica causa la perdita di una funzione, quella zona è probabilmente coinvolta nel controllo di tale comportamento. Tuttavia, questo metodo richiede cautela, poiché il cervello è un sistema complesso in cui più aree contribuiscono a ogni comportamento. Inoltre, una lesione potrebbe colpire fibre di collegamento tra aree cerebrali, influenzando i risultati. Complessità delle funzioni cerebrali: Nessuna area cerebrale controlla autonomamente un comportamento; più aree e circuiti sono coinvolti in Limitazioni e Considerazioni ogni funzione. Lesione di fibre di collegamento: Una lesione può interrompere la comunicazione tra aree cerebrali, influenzando indirettamente il comportamento e falsando i risultati. Tecniche di Lesione Lesioni corticali: Sulla superficie cerebrale, si rimuovono sezioni del cervello con strumenti di aspirazione. Lesioni profonde: Si utilizza un ago dotato di elettrodo che trasmette corrente ad alta frequenza per distruggere aree specifiche. Lesioni chimiche: Tecniche più raffinate utilizzano sostanze come l’acido cainico, che distrugge solo i corpi cellulari dei neuroni, preservando le fibre assonali circostanti. Anestesia reversibile: Somministrazione di anestetici per disattivare Lesioni Temporanee temporaneamente aree cerebrali. Congelamento: Strumenti chirurgici congelano temporaneamente una regione del cervello, permettendo il recupero funzionale dopo lo scongelamento. Due gruppi di animali da laboratorio vengono solitamente utilizzati: Paradigmi Sperimentali 1. Gruppo sperimentale: Gli animali subiscono la lesione. 2. Gruppo di controllo: Gli animali subiscono la stessa procedura chirurgica ma senza la lesione. Questo serve per isolare l’effetto della lesione dalle conseguenze dello stress o dell’intervento chirurgico stesso. Dopo la lesione, i ricercatori devono verificare l’esatta localizzazione della lesione tramite metodi istologici: Conferma della Lesione Il cervello viene asportato, fissato con sostanze come la formalina, sezionato e colorato per evidenziare i corpi cellulari. Il blu di metilene è un colorante utilizzato per rendere visibili i neuroni. Successivamente, le sezioni vengono esaminate al microscopio ottico o, per dettagli più fini, al microscopio elettronico. Microscopio ottico: Limite di ingrandimento di 1500x, usato per studi macroscopici. Microscopio elettronico: Permette di ingrandire le strutture microscopiche come Microscopia sinapsi e neuroni oltre le capacità del microscopio ottico. Microscopio elettronico a scansione: Offre immagini tridimensionali delle strutture cerebrali. Comprensione delle funzioni cerebrali: Aiuta a identificare quali aree del cervello sono coinvolte in determinati comportamenti. Vantaggi delle Tecniche di Lesione Precisione: Le tecniche chimiche e temporanee permettono di distinguere gli effetti della distruzione neuronale da quelli legati all’interruzione delle fibre assonali. Complessità delle interazioni cerebrali: La distruzione di un’area non colpisce Limiti delle Tecniche di Lesione solo quella specifica funzione, ma influisce su più comportamenti. Effetti indiretti: Le lesioni possono colpire fibre di collegamento tra aree, complicando l’interpretazione dei risultati.  Traiamento TAC e RMN Introduzione Le tecniche di ablazione sperimentale permettono di studiare le funzioni cerebrali identificando aree specifiche coinvolte nel comportamento. Tuttavia, è anche fondamentale comprendere i circuiti neurali in cui queste aree sono inserite, ovvero gli input e output delle varie zone del cervello. Per questo, i ricercatori utilizzano tecniche di tracciamento degli assoni. Tracciamento delle Vie Neurali Per comprendere come le informazioni fluiscono tra le aree cerebrali, esistono due metodi principali di tracciamento: Vie efferenti (anterograde): Tracciano i segnali che escono da una determinata area cerebrale. Vie afferenti (retrograde): Tracciano i segnali che arrivano a una determinata area cerebrale. 1. Tracciamento delle Vie Efferenti (Anterograda) Le vie efferenti trasportano le informazioni dal soma dei neuroni fino ai bottoni terminali degli assoni. Per tracciare questo percorso, viene utilizzata una proteina specifica chiamata PHA-L, che viene iniettata in una determinata area del cervello. La PHA-L viene assorbita dal soma e trasportata lungo gli assoni fino ai bottoni terminali. Dopo pochi giorni, si preleva il cervello dell’animale per essere sezionato, colorato e osservato al microscopio tramite un metodo immunoistochimico. Questa tecnica consente di visualizzare le connessioni efferenti, ossia le destinazioni finali delle informazioni elaborate in una determinata area del cervello. 2. Tracciamento delle Vie Afferenti (Retrograda) Per individuare da dove provengono le informazioni che arrivano in una specifica area del cervello, si utilizza la tecnica di tracciamento retrogrado. Si inietta una sostanza chiamata fluorogold nei bottoni terminali degli assoni in un’area cerebrale di interesse. La sostanza viene assorbita dai bottoni terminali e viaggia indietro verso il soma. Successivamente, le sezioni cerebrali vengono analizzate con una luce particolare che fa brillare le molecole di fluorogold, rivelando i percorsi afferenti. Analisi dell’Attivita Cerebrale in Vivo Oltre alle tecniche invasive, esistono metodi non invasivi per analizzare l’attività cerebrale, come la tomografia assiale computerizzata (TAC) e la risonanza magnetica nucleare (RMN), che possono essere utilizzati anche sugli esseri umani. Queste tecniche sono particolarmente utili per diagnosticare lesioni o malattie neurodegenerative e per studiare le funzioni superiori senza danneggiare il soggetto. TAC (Tomografia Assiale Computerizzata) La TAC utilizza una serie di immagini radiografiche per creare una visione tridimensionale del cervello. È utile per individuare lesioni, tumori o sanguinamenti cerebrali. Viene spesso usata per emergenze mediche o per visualizzare alterazioni strutturali. RMN (Risonanza Magnetica Nucleare) La RMN utilizza campi magnetici e onde radio per ottenere immagini dettagliate del cervello. A differenza della TAC, la RMN non utilizza radiazioni ionizzanti ed è particolarmente efficace nel visualizzare i tessuti molli. Permette di identificare con precisione danni cerebrali, malformazioni, e alterazioni delle sostanze bianche. Le tecniche di tracciamento anterogrado e retrogrado permettono di visualizzare le connessioni tra le aree cerebrali, tracciando le vie efferenti e afferenti degli assoni. Le tecniche di TAC e RMN permettono di analizzare l’attività cerebrale e diagnosticare lesioni o malattie neurodegenerative in vivo, senza bisogno di procedure invasive, e sono strumenti fondamentali sia nella ricerca che nella pratica clinica.  Tomografia Assiale Computerizzata (TAC) e Risonanza Magnetica (RM) Tomografia Assiale Computerizzata (TAC) Descrizione: La TAC è stata la prima tecnica di analisi in vivo usata per ottenere immagini dettagliate del cervello e di altre parti del corpo. Si basa sull’uso di raggi X proiettati attraverso il cervello del paziente, combinati con un mezzo di contrasto (iniettato endovena, per via orale o rettale), per migliorare la visualizzazione delle strutture interne. Macchinario: La TAC utilizza un anello cilindrico contenente un tubo a raggi X, e un rilevatore di radioattività dall’altro lato dell’anello. Questo rilevatore cattura le radiazioni non assorbite dal corpo e le trasforma in immagini dettagliate. Modalità di scansione: La tecnologia moderna utilizza una tecnica “spirale”, che consente di ottenere immagini tridimensionali molto dettagliate, migliorando la risoluzione rispetto alle prime TAC che producevano immagini solo assiali (cioè lungo un solo asse). Utilizzo clinico: La TAC fornisce immagini veloci e precise, utili per diagnosticare patologie come tumori, emorragie, e malformazioni cerebrali. Risonanza Magnetica (RM) Descrizione: La RM è un’altra tecnica per visualizzare l’interno del cervello e del corpo, ma invece di utilizzare radiazioni ionizzanti come la TAC, impiega un campo magnetico potente e onde radio. Funzionamento: Il campo magnetico orienta le molecole di idrogeno presenti nei tessuti del corpo, che emettono specifiche radiofrequenze. Queste frequenze vengono rilevate dal dispositivo di RM per costruire immagini dettagliate del cervello o di altre parti del corpo. Vantaggi: Sicurezza: Non emette raggi X, quindi può essere usata ripetutamente senza rischi associati alle radiazioni. Immagini dettagliate: Consente di ottenere immagini su tutti i piani (orizzontale, sagittale e frontale), offrendo una rappresentazione più completa delle strutture interne rispetto alla TAC, che generalmente fornisce immagini principalmente sul piano orizzontale. Evoluzione e Utilizzo della TAC La TAC si è evoluta in Tomografia Computerizzata (TC), che ora consente di visualizzare non solo organi e tessuti, ma anche il sistema vascolare (arterie e vene). Questo miglioramento rende la TC uno strumento più versatile rispetto alla precedente TAC.  Registrazione e stimolazione dell’attività elettrica neurale Registrazione dell’attivita elettrica neurale La registrazione dell’attività elettrica del cervello è una tecnica usata per capire come determinati pattern di attivazione neurale corrispondano a specifici comportamenti o processi cognitivi. Asso di base: Gli assoni producono potenziali d’azione, mentre i bottoni terminali generano potenziali postsinaptici (eccitatori o inibitori). Registrazione con microelettrodi: Si usano microelettrodi di vetro per registrare l’attività di singoli neuroni, una tecnica detta registrazione di unità singole. Utilizzata per studiare gruppi di neuroni situati in profondità, come quelli serotoninergici e noradrenergici che influenzano il sonno REM. Sugli animali svegli si impiegano microelettrodi di metallo fissati al cranio, capaci di registrare il potenziale d’azione e la frequenza di scarica del neurone. Registrazione con macroelettrodi: Utilizzati per studiare l’attività di popolazioni di neuroni, registrando i potenziali postsinaptici di milioni di neuroni contemporaneamente. Dispositivi come l’elettroencefalogramma (EEG) misurano l’attività elettrica di ampie aree corticali tramite elettrodi posizionati sul cuoio capelluto. L’EEG è non invasivo e permette di studiare soggetti umani svegli, ma richiede un forte livello di amplificazione per catturare segnali deboli provenienti dal cervello. L Stimolazione dell’attivita neuronale STIMOLAZIONE CHIMICA Si iniettano aminoacidi eccitatori, come l’acido cainico, in parti specifiche del cervello per attivare i neuroni. Le dosi devono essere accuratamente controllate per evitare la morte dei neuroni. STIMOLAZIONE ELETTRICA Si utilizzano fili che trasmettono una corrente alternata ad alta frequenza per stimolare i neuroni. La stimolazione elettrica ha l’inconveniente di attivare anche gli assoni nelle vicinanze, oltre ai corpi cellulari. Al contrario, la stimolazione chimica agisce solo sui corpi cellulari, risultando più precisa. Esperimenti clinici: ESPERIMENTI DI PENFIELD Negli anni ’50, Penfield stimolava elettricamente la corteccia cerebrale di pazienti epilettici durante interventi neurochirurgici. Questi pazienti erano svegli e riferivano gli effetti della stimolazione, che includevano movimenti, percezioni sensoriali, suoni e visioni. I risultati di questi esperimenti permisero di identificare le aree epilettiche da rimuovere, senza danneggiare le funzioni cognitive o motorie vitali. Le tecniche di registrazione e stimolazione dell’attività elettrica neurale forniscono strumenti chiave per comprendere la relazione tra attivazione neurale e comportamento, nonché per trattare patologie come l’epilessia.  Metodi Neurochimici Obiettivo della ricerca neurochimica Uno degli obiettivi principali della ricerca fisiologica è localizzare le aree del cervello dove i neurotrasmettitori vengono prodotti e i siti dove essi agiscono (i recettori). Questo permette di comprendere come i neurotrasmettitori influenzino il comportamento e le funzioni cognitive, tracciando i percorsi delle loro azioni nel cervello. Localizzazione dei neurotrasmettitori Per individuare i neuroni che producono un dato neurotrasmettitore, si utilizzano tecniche immunocitochimiche, basate sull’uso di anticorpi specifici. Gli anticorpi sono colorati con sostanze fluorescenti e iniettati nel cervello. Questi anticorpi si legano agli enzimi responsabili della sintesi del neurotrasmettitore. Il cervello viene poi sezionato e analizzato al microscopio, permettendo di visualizzare le aree del cervello in cui sono concentrati i neurotrasmettitori in esame. Localizzazione dei recettori dei neurotrasmettitori I neurotrasmettitori e neuromodulatori portano i loro messaggi legandosi a specifici recettori. Due tecniche sono utilizzate per localizzare i recettori: 1. Autoradiografia: Si usano ligandi radioattivi che si legano ai recettori. Dopo aver iniettato i ligandi nel cervello e sezionato il tessuto, si utilizza una radiografia per localizzare i siti di legame radioattivi e, quindi, i recettori. 2. Immunoistochimica: Gli anticorpi marcati con coloranti fluorescenti sono creati per legarsi ai recettori specifici. Una volta iniettati, gli anticorpi si legano ai recettori, rendendoli visibili tramite microscopio sotto una particolare luce fluorescente. Questi metodi permettono di mappare con precisione le zone del cervello in cui vengono prodotti i neurotrasmettitori e i loro recettori, aiutando a capire meglio come avvengono le comunicazioni neuronali e a sviluppare farmaci che agiscono su specifiche funzioni cerebrali.  Metodi genetici Obiettivo I metodi genetici nelle neuroscienze cercano di determinare se alcuni comportamenti o patologie siano il risultato di fattori ambientali o genetici. L’obiettivo è comprendere il ruolo del DNA nell’ereditarietà di tratti comportamentali o nella predisposizione a determinate malattie, come i disturbi mentali. Studi sui gemelli Uno dei principali metodi utilizzati è il confronto tra gemelli monozigoti e dizigoti: Gemelli monozigoti: hanno lo stesso DNA, poiché derivano da un’unica cellula uovo fecondata. Gemelli dizigoti: condividono solo il 50% del DNA, poiché derivano da due cellule uovo fecondate da due spermatozoi diversi. Gli studiosi confrontano la percentuale di concordanza di un tratto comportamentale (es. una patologia) tra gemelli monozigoti e dizigoti. Se un disturbo ha una base genetica, la percentuale di concordanza nei gemelli monozigoti sarà più alta rispetto a quella nei gemelli dizigoti. Esempio: Studi sui gemelli con schizofrenia hanno dimostrato che la concordanza è quattro volte maggiore nei gemelli monozigoti rispetto ai dizigoti, suggerendo una forte componente genetica. Studi su adozioni Gli studi genetici includono anche il confronto di tratti comportamentali tra figli adottivi e: Genitori biologici: Se il tratto o patologia è presente nei genitori biologici ma non nei genitori adottivi, è probabile che vi sia una componente genetica. Genitori adottivi: Se il tratto non è presente nei genitori biologici ma compare nei genitori adottivi, potrebbe indicare una maggiore influenza dell’ambiente. Importanza della predisposizione genetica La genetica può predisporre a un comportamento o una malattia, ma non è sempre la causa diretta. È importante ricordare che la predisposizione genetica non determina inevitabilmente l’insorgere di una patologia, ma aumenta la probabilità che essa si manifesti.