FONDAMENTI ANATOMOFISIOLOGICI DELL’ATTIVITÀ
PSICHICA
PRIMA LEZIONE
PROF. CINZIA GIULI
PROGRAMMA GENERALE
Il sistema nervoso
Organizzazione del sistema nervoso centrale, Sistema nervoso autonomo e ipotalamo
I neuroni, Le sinapsi, I neurotrasmettitori
Sistemi sensoriali
Il controllo motorio
Le funzioni cognitive
Le demenze
I deficit cognitivi, Linguaggio e afasie, Agnosia, Aprassia
Formazione reticolare, ritmo sonno-veglia
Neuropsicologia
LIBRI DI TESTO CONSIGLIATI
Kandel, Schwartz, Jessell: Principi di Neuroscienze. (3°ed), 2003. Casa Editrice
Ambrosiana
OPPURE
Bear, Connors, Paradiso: Neuroscienze. Esplorando il cervello (3°ed), 2007. Elsevier
Masson
Per l’approfondimento degli aspetti neuropsicologici e dei processi
cognitivi è consigliata la consultazione del testo:
Denes G, Pizzamiglio L: Manuale di Neuropsicologia.
Normalità e Patologia del processi cognitivi. 2000. Ed.
Zanichelli
NEUROSCIENZE
CAPIRE L’ATTIVITÀ MENTALE
MECCANISMI SECONDO CUI ABBIAMO
PERCEZIONI, RICORDI, MOVIMENTI
OGNI COMPORTAMENTO È ESPRESSIONE
DI UNA FUNZIONE CEREBRALE
NEUROSCIENZE
SPIEGANO COME IL CERVELLO GUIDI LE
PROPRIE CELLULE NEL CONTROLLO DEL
COMPORTAMENTO
SPIEGANO COME IL CERVELLO VENGA
INFLUENZATO DALL’AMBIENTE CIRCOSTANTE E
DAL COMPORTAMENTO DEGLI ALTRI
LA “MENTE” È IL RISULTATO DI UN GRUPPO DI
FUNZIONI CEREBRALI
IL SISTEMA NERVOSO
IL SN: REGOLAZIONE DELLE FUNZIONI
CORPOREE
OGNI ESPRESSIONE della nostra
personalità (pensieri, speranze, sogni,
desideri, emozioni…)
SISTEMA attraverso il quale
sperimentiamo noi stessi, interagiamo
con l'ambiente che ci circonda
ANALIZZA DATI che provengono da
diversi luoghi e distribuisce
informazioni a molte sedi remote
ASSUNZIONE, ELABORAZIONE E
TRASMISSIONE delle informazioni
relative a tutto il corpo umano
COMPRENDE TUTTO IL TESSUTO
NERVOSO del nostro organismo che
trasporta informazioni ed istruzioni da
una regione ad un'altra
Sistema nervoso
centrale (SNC)
Sistema nervoso
periferico (SNP)
Encefalo
Nervi cranici
Midollo spinale
Gangli
Nervi spinali
FUNZIONI DEL SISTEMA NERVOSO
fornire sensazioni sull'ambiente interno ed
esterno
integrare le informazioni sensoriali
coordinare le attività volontarie e
involontarie
regolare e controllare le strutture e gli
apparati periferici
3 FUNZIONI FONDAMENTALI DEL
SN
Acquisizione sensoriale: la trasmissione di impulsi dai recettori
sensoriali ai centri di elaborazione (encefalo e midollo spinale)
Integrazione: interpretazione degli impulsi sensoriali, formulazione di
risposte nei centri di elaborazione
Stimolo motorio: la conduzione degli impulsi da un centro di
elaborazione alle cellule effettrici che provvedono alle risposte del corpo
L’informazione è trasmessa come impulso, passa dai recettori ai centri di
elaborazione e infine agli effettori attraverso i NEURONI
ATTIVITÀ
CAMMINARE
RESPIRARE
PENSIERO
APPRENDIMENTO
SENTIMENTI
IL SN
CELLULE
NERVOSE
(NEURONI)
CELLULE DI
SOSTEGNO
(GLIALI O
NEUROGLIA)
NEURONI:
specializzati nella trasmissione
degli impulsi nelle varie parti del
corpo
Sono circa 100 mld
SISTEMA
NERVOSO
CELLULE DI SOSTEGNO:
proteggono, isolano e sostengono
i neuroni, hanno funzioni
nutritive e di supporto
Sono circa 1000 mld
NEURONI
Trasmettono informazioni
Registrano le modificazioni
dell’ambiente esterno e le inviano ad
altri neuroni (es. alla periferia, muscoli)
STRUTTURA DEL SISTEMA
NERVOSO
Ogni neurone crea reti di
connessioni con le altre
cellule nervose per lo
svolgimento di ogni azione
(apprendimento, ricordi,
movimento…)
LA STRUTTURA DEL NEURONE
TIPICA STRUTTURA DEL NEURONE
DENDRITI: ricevono gli input dall’esterno o da altri neuroni
CORPO CELLULARE o SOMA o PERICARIO (parte principale del neurone, contenente
NUCLEO e ORGANULI CITOPLASMATICI)
NUCLEO: contiene il PATRIMONIO GENETICO (DNA)
CITOPLASMA: intorno al NUCLEO che contiene il CITOSOL (parte fluida) e degli
ORGANULI (es. APPARATO DI GOLGI)
MITOCONDRI (per la RESPIRAZIONE CELLULARE)
RETICOLO ENDOPLASMATICO E RIBOSOMI (sintesi proteica)
ASSONE: porzione cilindrica del neurone atta al trasporto dell’impulso bio-chemio
elettrico
Terminazione sinaptica (BOTTONE SINAPTICO) REGIONE COMUNICAZIONE DI
CONTATTO CON ALTRI NEURONI
IL NUCLEO
Centro direttivo della cellula
Sede delle informazioni che determinano i
caratteri che saranno trasmessi
Avviene la duplicazione del DNA e la
TRASCRIZIONE DEL DNA NELL'RNA
MESSAGGERO
APPARATO DEL GOLGI
Organulo di composizione lipo-proteica scoperto da Camillo
Golgi nel 1898 , che lo identificò come una delicata struttura
localizzata nella cellula in posizione paranucleare
Viene detta zona di Golgi la zona di citoplasma nella quale
risiede l'apparato reticolare interno
Ha funzioni di rielaborare, selezionare ed esportare i prodotti
cellulari
Si evidenzia con sali d'argento
I MITOCONDRI
Organuli a forma di fagiolo
Dispensano energia alla cellula e tramite essi la cellula respira
Delimitati da una doppia membrana
L’ossigeno serve per bruciare gli zuccheri e liberare da essi
l’energia contenuta, che viene immagazzinata in una sostanza
ATP
DAL CORPO CELLULARE SI DIRAMANO
DUE TIPI DI FIBRE
DENDRITI
ASSONE
• Fibre del primo tipo: trasmettono i
messaggi provenienti da una cellula
sensoriale o da un neurone vicino dalla loro
estremità verso l’interno del neurone,
hanno spine dendritiche (dove arrivano
informazioni da altri neuroni: SINAPSI)
• Fibre del secondo tipo:
conduzione dei messaggi verso
un altro neurone o un effettore
ASSONE
Avvolto da una
densa sostanza
isolante
GUAINA
MIELINICA
termina con alcune
RAMIFICAZIONI
• catena di cellule di Schwann
(cellule di sostegno)
ciascuna arrotolata intorno
all’assone
•ciascuna ha un rigonfiamento
“BOTTONE SINAPTICO”
•trasmette gli impulsi a un altro
neurone o a un effettore
Gli spazi tra le cellule di Schwann
sono NODI DI RANVIER (avviene la
trasmissione dei segnali)
Quando un messaggio viaggia lungo
un ASSONE MIELINIZZATO
l’impulso si propaga più velocemente
La sinapsi
I neuroni comunicano attraverso la sinapsi
Giunzione tra due neuroni o tra o tra un neurone e
una cellula effettrice (che ha funzione di secrezione)
Due tipi :
la sinapsi elettrica
la sinapsi chimica
Nella sinapsi elettrica lo stesso potenziale d’azione passa da un
neurone all’altro
Nel corpo umano esse sono presenti a livello di cuore e tubo digerente
dove mantengono costanti le contrazioni muscolari
Le sinapsi chimiche presentano al loro interno uno spazio sinaptico
che separa il neurone presinaptico da quello postsinaptico
Questo spazio impedisce la trasmissione del potenziale d’azione da un
neurone all’altro poiché deve prima essere convertito in un segnale
chimico costituito da molecole NEUROTRASMETTITORI che
generano il potenziale d’azione nella cellula postsinaptica
Un neurone riceve nello stesso istante migliaia
di messaggi e li riceve anche grazie all’azione di
bottoni sinaptici (le estremità assoniche degli
altri neuroni) che tramite i neurotrasmettitori
comunicano i messaggi all’assone, ai dendriti e
al corpo cellulare della cellula postsinaptica
Un neurone emettendo diversi tipi di
neurotrasmettitori può comunicare messaggi
molto diversi tra loro
Uno stimolo è un qualsiasi fattore che da origine ad un impulso nervoso, che
è generato da un cambiamento del potenziale di membrana
Stato di riposo: nessun flusso netto di ioni attraverso la membrana
I canali del sodio cominciano ad aprirsi e alcuni ioni Na+ entrano nel
neurone rendendo leggermente meno negativa la membrana
Molti canali del sodio si aprono e gli ioni Na+ entrano (i canali del potassio
sono chiusi)
Aumenta la carica positiva all’interno della membrana e la concentrazione
di ioni Na+ e il potenziale raggiunge il suo massimo valore dunque i canali
Na+ diventano inattivi
I canali del potassio si aprono e gli ioni K+ diffondono all’esterno della
membrana
Il potenziale d’azione
Il potenziale d’azione è un fenomeno elettrico localizzato cioè una variazione del
potenziale di riposo nell’assone, sono rapide variazioni del POTENZIALE di MEMBRANA
Prevede un cambiamento di carica tra l’esterno (+) e l’interno (-) della MEMBRANA
CELLULARE e causa liberazione di sostanze (NEUROTRASMETTITORI)
Quando sull’assone si genera un potenziale d’azione ha origine l’impulso nervoso e viene
trasmesso saltando da un n.di Ranvier all’altro
Dura 2 msec, ne segue poi un periodo refrattario poi si ristabilisce il POTENZIALE di
RIPOSO
I potenziali d’azione:
Si propagano solo in una direzione. Le variazioni elettriche si diffondono in entrambe le
direzioni ma non riescono ad aprire i canali del sodio e generare un potenziale d’azione
quando questi canali sono disattivati
Esso dunque si propaga in una sola direzione grazie ai cambiamenti elettrici che produce
nella membrana del neurone
I potenziali d’azione si propagano portando le informazioni al sistema nervoso
centrale
La frequenza di essi cambia al variare dell’intensità dello stimolo
Uno stimolo tale da provocare una depolarizzazione che non raggiunga il livello
di soglia (+45 mV) non darà luogo ad alcun impulso
Uno stimolo che raggiunga il livello di soglia darà origine ad un impulso di
ampiezza costante (cioè il potenziale d'azione), determinata solo dalle
caratteristiche della membrana di quel neurone ed indipendente dall'intensità
dello stimolo
Il valore (intensità) del potenziale d'azione (impulso) suscitato è
indipendente dalla forza dello stimolo eccitante
LA GENERAZIONE DELL'IMPULSO NERVOSO: LA LEGGE DEL TUTTO O
NULLA
Risposta tutto-o-nulla che si verifica o in tutta la lunghezza dell’assone oppure non si verifica affatto
Uno stimolo al disotto della soglia non suscita alcun potenziale d'azione; uno stimolo ad un valore
maggiore o uguale alla soglia di depolarizzazione, suscita un potenziale d'azione (impulso nervoso) di valore
fisso, costante per quel tipo di neurone
La fibra non risponde, oppure lo fa con tutta la sua capacità
Questa proprietà: LEGGE DEL TUTTO O NULLA
La risposta del neurone a stimoli di diversa intensità, purché tutti sufficienti a depolarizzare la membrana
fino al valore fisso del potenziale d'azione, si diversifica in questo modo: lo stimolo meno intenso genera
minor numero di potenziali d'azione in un dato tempo (frequenza degli impulsi), lo stimolo più intenso
genera una maggior frequenza di impulsi, cioè un maggior numero di potenziali d'azione nello stesso tempo
IL POTENZIALE DI RIPOSO
L’energia potenziale del neurone serve per mandare impulsi da una
parte all’altra del corpo
Risiede nella
differenza di carica che
esiste tra:
Il citoplasma che si
trova sotto la
membrana ha carica
negativa
Il liquido
extracellulare presente
fuori dalla membrana
ha carica positiva
Il potenziale che si sviluppa tra queste due membrane in un in neurone
a riposo è detto potenziale di riposo (di circa -70millivolt)
Le cellule hanno un potenziale di riposo negativo poiché l’interno della
cellula, rispetto all’esterno è negativo
Che cosa da origine al potenziale di riposo?
La membrana trattiene all’interno della cellula molecole
cariche negativamente quali le proteine
Essa possiede canali e pompe in grado di permettere il
passaggio di sodio (Na+) e potassio (K+)
Per mantenere il potenziale di riposo occorre una proteina
che funge da pompa sodio potassio (Na+ - K+)
L’azione combinata delle molecole cariche negativamente
all’interno della cellula e della diffusione degli ioni K+ da
origine a gran parte del potenziale di riposo
NEUROTRASMETTITORI
Sostanze che veicolano informazioni fra cellule del SN, neuroni, attraverso la
trasmissione sinaptica
Molte molecole svolgono il ruolo nelle sinapsi:
Acetilcolina che ha un ruolo importante nell’encefalo e presso le sinapsi che collegono i
neuroni motori alle cellule muscolari. Essa può avere funzione eccitatoria o inibitoria
Ammine biogene derivanti dagli amminoacidi che comprendono l’adrenalina, la
noradrenalina, la serotonina e la dopamina
Adrenalina e la noradrenalina accelerano il ritmo cardiaco in caso di tensione, la serotonina
e la dopamina agiscono a livello di apprendimento, attenzione, umore e sonno
Amminoacidi e peptidi (acido aspartico, l’acido glutammico, la glicina e l’acido gamma
amminobutirrico (GABA) agiscono sul SNC
Ossido di azoto insieme al monossido di carbonio agisce soprattutto sui processi legati alla
memoria e all’apprendimento
Stimolanti come la cocaina e le anfetamine
Caffeina (tè, caffè, cioccolato)
Aumento del battito cardiaco e della frequenza respiratoria e
tengono svegli neutralizzando gli effetti degli impulsi inibitori
sulla sinapsi del SNC
Sedativi come barbiturici, tranquillanti e alcool inibiscono la
trasmissione degli impulsi a livello della sinapsi
Il legame tra neurotrasmettitore e recettore
può:
Aprire direttamente i canali
ionici della membrana della
cellula post-sinaptica
Generare un meccanismo di
trasduzione del segnale che
fa compiere questa azione
GLI EFFETTI DEI NEUROTRASMETTITORI CAMBIANO
A SECONDA DI QUALI CANALI DI MEMBRANA
APRONO:
Gli eccitatori aprono i canali del sodio e possono generare potenziali
d’azione nella cellula post-sinaptica
Gli inibitori aprono i canali di membrana di altri ioni e fanno diminuire
nella cellula post-sinaptica la tendenza a generare i potenziali d’azione
A seconda delle informazioni inviate dalle altre cellule la membrana dei
neuroni post-sinaptici può riuscire o meno a creare un potenziale d’azione
Il neurone trasmette gli impulsi alle altre cellule a una frequenza che
rappresenta una somma di tutte le informazioni che ha ricevuto
DIVERSITÀ STRUTTURALI DEI
NEURONI DEL SN
NEURONI ANASSONICI presentano un corpo cellulare con una miriade di
dentriti e si trovano solo nel SNC
NEURONI UNIPOLARI (neuroni sensitivi del sistema nervoso periferico, es
stimoli termici……) i suoi processi dendritici e assonali sono continui e il soma
giace da una parte, ha il corpo cellulare lungo l’assone ma non interrompe
l’assone stesso
NEURONI BIPOLARI (particolari organi di senso quali occhio e orecchio e
gangli nervosi) hanno il corpo cellulare lungo l’assone fra dentriti e bottoni
sinaptici
NEURONI MULTIPOLARI (motoneuroni che controllano i muscoli
scheletrici) possiedono diversi dendriti e un singolo assone che può avere uno o
più collaterali, ha il corpo cellulare in prossimità dei dentriti
CLASSIFICAZIONE DEI NEURONI A SECONDA
DELLE FUNZIONI
NEURONI SENSORIALI
contribuiscono all’acquisizione sensoriale trasportando le informazioni
provenienti dai recettori verso il SNC
ESTEROCETTORI: raccolgono informazioni dall’ambiente attraverso la cute
PROPIOCETTORI: raccolgono informazioni riguardanti l’apparato scheletrico
muscolare
ENTEROCETTORI: Raccolgono informazioni riguardo agli organi viscerali
(interni)
INTERNEURONI
si trovano all’interno del sistema centrale e integrano i dati forniti dai neuroni
sensoriali e trasmettono i segnali corrispondenti ai neuroni motori
localizzati esclusivamente nell’encefalo o nel midollo e sono l’intermezzo fra i
sensitivi e i motori
NEURONI MOTORI
trasmettono i segnali dal sistema centrale alle cellule effettrici
che formulano una risposta
Neuroni multipolari che formano la componente efferente del
sistema nervoso volontario
Sono presenti anche nel SNA con le funzioni di stimolazione
organi viscerali attraverso i muscoli scheletrici