anatomia del sistema nervoso

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ANATOMIA DEL SISTEMA NERVOSO. (cap. 1)

1. SCHEMA GENERALE DEL SISTEMA NERVOSO

1.1 SUDDIVISIONE DEL SISTEMA NERVOSO Il sistema nervoso composto da due parti principali: sistema nervoso centrale: parte del SN contenuta nella scatola cranica e colonna vertebrale; cervello: parte del SNC contenuta nella scatola cranica; midollo spinale: altra parte del SNC contenuta nella colonna vertebrale;

sistema nervoso periferico: parte del SN non contenuta in strutture ossee; SN somatico: componente del SNP che interagisce con lambiente esterno, composto da nervi

afferenti ( porta informazioni sensoriali al SNC) ed efferenti ( portano i segnali motori dal SNC ai muscoli scheletrici);

SN autonomo: parte del SNP che partecipa alla regolazione dellambiente interno dellorganismo, composto da nervi afferenti e efferenti (simpatici: muovono risorse energetiche per situazioni di pericolo; parasimpatici: mantengono le risorse di energia).

Lattivit simpatica indicativa di arousal psicologico. La maggior parte dei nervi del SNP emerge dal midollo spinale, ma ci sono 12 eccezioni: le 12 paia di nervi cranici che invece fuoriescono dallenecefalo. La maggior parte contiene sia fibre sensitive sia motorie. Il pi lungo il nervo vago.

1.2 MENINGI, VENTRICOLI E LIQUIDO CEREBROSPINALE Il cervello e il midollo sono racchiusi in tre membrane protettive dette meningi. La meninge esterna chiamata dura madre; subito al di sotto vi una membrana pi sottile, la membrana aracnoidea e sotto questultima vi uno spazio denominato spazio subaracnoideo, che contiene i grandi vasi sanguigni e il liquido cerebrospinale. La meninge pi interna la pia madre, una membrana delicata che aderisce direttamente alla superficie del SNC. Un altro sistema di protezione per il SNC costituito dal liquido cerebrospinale che riempie lo spazio subaracnoidale, il canale centrale del midollo spinale e i ventricoli cerebrali dellencefalo. Il liquido cerebrospinale sostiene e funge da cuscino protettivo per il cervello. Esso prodotto dai plessi coroidei una rete di piccoli vasi sanguigni che dalla pia madre protrude entro le cavit ventricolari. Leccesso di questo liquido riassorbito entro i seni venosi che drenano il sangue nelle vene giugulari del collo. Laumento della pressione liquorale determina unespansione dei ventricoli e quindi dellintero cervello che prende il nome di idrocefalo. La terapia dellidrocefalo consiste nel drenaggio delleccesso di liquor dai ventricoli.

1.3 LA BARRIERA EMATO-ENCEFALICA. un meccanismo che impedisce il passaggio di molte sostanze tossiche dalla circolazione sanguigna verso linterno del cervello. Le cellule della parete dei vasi sanguigni sono fittamente stipate, e formano una barriera al passaggio di molte molecole.

2. LE CELLULE DEL SISTEMA NERVOSO. 2.1 I NEURONI.

Sono cellule specializzate nella ricezione, conduzione e trasmissione di segnali elettrochimici; presentano variet di forme e dimensioni.




Membrana cellulare di un neurone: composta di un doppio strato lipidico in cui sono incluse numerose molecole proteiche responsabili di molte delle propriet funzionali della membrana. Classi di neuroni: possono essere classificate sulla base del numero di prolungamenti citoplasmatici che originano dal corpo cellulare. I neuroni privi di assone sono interneuroni; la loro funzione quella di integrare lattivit di pi neuroni allinterno di una singola struttura cerebrale. Da un punto di vista macroscopico, ci sono due tipi di strutture neuronali nel SN: quelle costituite da aggregati di corpi cellulari neuronali e quelle costituite da prolungamenti assonali.

2.2 CELLULE DI SOSTEGNO DEL SN: CELLULE GLIALI E SATELLITI.

Nel SNC le cellule di sostegno sono denominate cellule gliali, mentre nel SNP prendono il nome di cellule satelliti. Entrambe creano una matrice di supporto fisico per i circuiti neuronali e partecipano inoltre al riassorbimento delle cellule morte e dei loro prodotti di disfacimento. Le cellule gliali pi grandi sono denominate astroglia o astrociti. Altra classe di cellule gliali sono gli oligodendrociti che emettono prolungamenti ricchi di mielina - una sostanza lipidica isolante e formano attorno agli assoni delle guaine che aumentano la velocit e lefficienza della conduzione assonica. Nel SNP una simile funzione svolta dalle cellule di Schwann.

3. TECNICHE NEUROANATOMICHE E SISTEMI DI COORDINATE.

Essendo i neuroni densamente stipati, e i loro assoni e dendriti avvolti in modo cos intricato sono state sviluppate tecniche per definire la localizzazione delle strutture neuroanatomiche nel SN dei vertebrati.

3.2 COORDINATE DEL SN.

Il SN presenta tre assi principali: - lasse antero-posteriore (o rostro-caudale) - lasse dorso-ventrale - lasse medio-laterale

4. IL MIDOLLO SPINALE.

Comprende due diverse aree: una regione centrale di sostanza grigia a forma di H, circondata da una regione di sostanza bianca. La sostanza grigia composta in gran parte da corpi cellulari e da interneuroni non mielinizzati, mentre la sostanza bianca costituita essenzialmente da assoni mielinizzati. Le due braccia della sostanza grigia sono spesso chiamate corna dorsali. Il midollo spinale diviso in 4 regioni principali (cervicale, toracica, lombare, sacrale) ciascuna delle quali composta da un numero variabile di segmenti. Dai diversi segmenti del midollo spinale emergono 31 paia di nervi spinali. Molte delle terminazioni sinaptiche di questi neuroni sono localizzate nelle corna dorsali del midollo.

5. LE CINQUE PRINCIPALI REGIONI DEL CERVELLO. Il cervello viene diviso in base al suo sviluppo embrionale. Il tessuto che dar origine al SNC si presenta allinizio come un tubo pieno di liquido alle cui estremit si formano tre vescicole. Queste vescicole sono i precursori del proencefalo, del mesencefalo, e del romboencefalo delladulto. Prima della nascita le tre vescicole diventano cinque. Il telencefalo (gli emisferi destro e sinistro) la regione che va incontro alla maggior crescita durante lo sviluppo. Le rimanenti quattro regioni del cervello sono chiamate complessivamente tronco encefalico.




6. LE STRUTTURE PRINCIPALI DEL CERVELLO.

6.1 MIELENCEFALO.

Il mielencefalo ( o midollo allungato), la regione pi caudale del cervello, composto in larga parte da tratti, fasci ascendenti e discendenti di fibre che veicolano segnali tra il corpo e le diverse parti del cervello. Una delle sue strutture la formazione reticolare, complessa rete di circa 100 piccoli nuclei che occupa la regione centrale del tronco encefalico. La formazione reticolare ha un ruolo nel mantenimento dello stato di vigilanza, nel controllo di stati quali il sonno o il movimento.

6.2 METENCEFALO. Ospita numerosi tratti ascendenti e discendenti oltre che una parte della formazione reticolare. Queste strutture creano un rigonfiamento (ponte) sulla superficie ventrale del tronco encefalico. Il ponte una delle principali divisioni del mesencefalo, laltra il cervelletto che una grande struttura formata da numerose pieghe o circonvoluzioni, posta sulla superficie dorsale del mesencefalo. Svolge unimportante funzione nel controllo motorio.

6.3 MESENCEFALO. Presenta due divisioni: il tetto e il tegmento. Il tetto occupa la superficie dorsale del mesencefalo e svolge funzioni uditive e visive. Il tegmento una regione posta ventralmente rispetto al tetto e contiene oltre alla formazione reticolare e a tratti tre strutture pigmentate di particolare interesse per lo psicologo: il grigio periacqueduttale (sostanza grigia situata attorno allacquedotto di Silvio che media gli effetti analgesici), la sostanza nera e il nucleo rosso che sono due importanti componenti del sistema sensorimotorio.

6.4 DIENCEFALO. Comprende due diverse regioni: il talamo e lipotalamo. Il talamo una struttura a due lobi che occupa la parte rostrale del tronco encefalico. I due lobi sono collegati mediante la massa intermedia, un tratto di fibre nervose. Esso comprende molte paia di nuclei, la maggioranza dei quali proietta alla corteccia. Lipotalamo posto immediatamente al di sotto del talamo. Ha un ruolo importante nel regolare gli stati motivazionali. Esercita i suoi effetti controllando il rilascio di ormoni da parte della ghiandola pituitaria (o ipofisi) che attaccata alla superficie ventrale dellipotalamo. Oltre allipofisi la superficie ventrale dellipotalamo presenta altre due strutture: il chiasma ottico e i corpi mammillari. Il chiasma ottico una struttura a forma di X che si forma nel punto di unione dei nervi ottici provenienti dagli occhi. La sua forma dovuta al fatto che una parte delle fibre di ciascun nervo si incrocia e proietta allemisfero cerebrale opposto. Queste fibre sono definite controlaterali, mentre quelle che non si incrociano ipsilaterali. I corpi mammillari sono un paio di nuclei posti sulla superficie ventrale dellipotalamo, subito dietro lipofisi.

6.5 TELENCEFALO. Regione pi ampia del cervello delluomo che assolve le funzioni pi complesse. Controlla i movimenti volontari, decodifica e interpreta gli stimoli sensoriali e media numerose funzioni cognitive complesse, come lapprendimento, il linguaggio, e la capacit di risolvere i problemi.




- corteccia cerebrale: gli emisferi cerebrali sono ricoperti da uno strato di tessuto chiamato corteccia cerebrale. Presenta profonde pieghe o circonvoluzioni che hanno lo scopo di aumentare la superficie della corteccia senza accrescerne il volume complessivo. Le pieghe corticali pi profonde prendono il nome di scissure, mentre quelle pi piccole sono dette solchi. Le zone tra scissure e solchi sono dette giri. I due emisferi cerebrali sono quasi completamente separati sulla linea mediana dalla profonda scissura longitudinale. Essi appaiono collegati da alcuni tratti di fibre trasversali denominati commessure cerebrali (corpo calloso). I due maggiori punti di riferimento sulla superficie cerebrale di ogni emisfero sono il solco centrale (di Rolando) e la scissura laterale (di Silvio). Queste scissure dividono ogni emisfero in 4 lobi: il lobo frontale, il lobo parietale, il lobo temporale e il lobo occipitale. - il sistema limbico e i gangli della base: la sostanza bianca sottocorticale del telencefalo, oltre che fibre assonali acendenti e discendenti dalla neocortex, contiene voluminosi nuclei sottocorticali. Alcuni di questi sono considerati parte del sistema limbico mentre altri appartengono al sistema dei gangli della base. Il sistema libico un circuito di strutture mediane disposte ad anello attorno al talamo; implicato nella regolazione degli stati motivazionali (fuga, lotta). Lamigdala un grosso gruppo di nuclei posti nella porzione anteriore del lobo temporale. I gangli della base comprendono tre grandi nuclei sottocorticali: il nucleo caudato (presenta due zone, una testa e una coda che origina dallamigdala. Ciascun nucleo forma un cerchio), il putamen (allinterno del cerchio formato dal nucleo) e il globo pallido (nucleo sferico e chiaro collocato medialmente al putamen, tra questo nucleo e il talamo. I gangli della base svolgono un ruolo importante nellesecuzione dei movimenti volontari. Particolarmente importante il sistema di proiezione nigro-striatale che collega la sostanza nera del mesencefalo al corpo striato.




METODI DI STUDIO IN PSICOBIOLOGIA. (cap. 3)

I METODI ELETTROFISIOLOGICI.

La psicofisiologia compie indagini non invasive su soggetti umani normali. Gli studi si occupano principalmente degli effetti delle variabili indipendenti psicologiche su variabili dipendenti fisiologiche (Stern, 1964). In pi lo studio dei fenomeni elettrici del cervello costituisce un possibile mezzo per lindagine dei processi materiali oggettivi che sono il substrato dei fenomeni psichici oggettivi (Danilevskij, 1891).

CARATTERISTICHE DELLINDAGINE PSICOFISIOLOGICA.

- Impostazione correlazionale: a stati e fenomeni psichici sono collegate variazioni degli indici psicofisiologici;

- Registrazione contemporanea di pi indici; - Indaga soggetti sani.




VISUALIZZAZIONE DEL CERVELLO UMANO IN VIVO.

RADIOGRAFIA CON MEZZO DI CONTRASTO. La radiografia a raggi X stata ampiamente usata per mettere in evidenza due diversi compartimenti del cervello: il sistema ventricolare e il sistema circolatorio cerebrale. La visualizzazione di queste strutture resa possibile dalla Radiografia con mezzo di contrasto. Viene iniettata una sostanza che assorbe una notevole quantit di raggi X (una sostanza radiopaca) in uno dei due compartimenti cerebrali. La sostanza radiopaca accresce il contrasto tra il compartimento che si vuole studiare e il circostante tessuto cerebrale. La Radiografia del cranio senza mezzo di contrasto fornisce comunque unimmagine del calcio solido, e solo raramente le malattie cerebrali sono associate ad una sua maldistribuzione. Pu essere tuttavia usata per determinare la sede e lestensione del danno cerebrale nel caso di lesioni traumatiche, nelle quali vi sia frattura cranica. Le due tecniche che verranno ora descritte sono per varie ragioni traumatiche e non prive di rischi. La tecnica della Pneumoencefalografia (distribuzione del liquido cerebro-spinale) consiste nel sostituire temporaneamente il liquido cerebrospinale con aria. Poich laria radiopaca, i ventricoli e le fessure cerebrali diventano chiaramente visibili durante la successiva radiografia a raggi X. La deformazione circoscritta di un ventricolo o di una fessura pu essere segno della presenza di un tumore cerebrale e laumento generalizzato delle dimensioni ventricolari indice di atrofia cerebrale diffusa (oggi questa tecnica non viene pi usata). Altra tecnica radiografica lAngiografia cerebrale (distribuzione del flusso ematico), procedura idonea a visualizzare il sistema circolatorio cerebrale mediante liniezione di una sostanza radiopaca direttamente in unarteria cerebrale. Gli angiogrammi cerebrali sono molto utili per localizzare un danno vascolare: lo spostamento di alcuni vasi cerebrali dalla loro normale posizione pu indicare la presenza di un tumore cerebrale. Langiografia carotidea stata utilizzata per indagare le asimmetrie tra gli emisferi cerebrali.




TOMOGRAFIA ASSIALE COMPUTERIZZATA A RAGGI X - TAC - Procedura radiografica computerizzata dei primi anni 70 che consente di visualizzare il cervello e altri organi interni in vivo. Suscit limmediato interesse dei neuropsicologici per diverse ragioni: 1) stata la prima metodica a fornire una visualizzazione diretta sia del parenchima cerebrale che delle sue alterazioni patologiche; 2) la sua risoluzione spaziale molto elevata, nellordine del millimetro; 3) lesame non invasivo e pu essere ripetuto; 4) possibile ottenere in vivo immagini TAC contemporaneamente alle osservazioni comportamentali, risolvendo il problema della discrepanza temporale tra lo studio psicologico e lesame anatomico post mortem. Il paziente giace con la testa posta nel centro di un largo cilindro; su un lato del cilindro c un tubo a raggi X che proietta un fascio di raggi X attraverso la testa del paziente contro un rilevatore di raggi montato dallaltra parte del cilindro. Il tubo a raggi X e il rilevatore ruotano attorno alla testa del paziente ed effettuano una serie di rilevazioni ciascuna delle quali viene combinata dal computer generando limmagine (scan) di una sezione orizzontale del cervello. Per ciascun paziente si ottengono otto o nove immagini orizzontali del cervello, che insieme permettono una rappresentazione tridimensionale del cervello. La tecnica permette di valutare la densit dei vari tessuti cerebrali tramite misurazioni dei valori di assorbimento di un fascio di raggi X. I valori vengono tradotti dal computer, tramite algoritmi specifici, in diverse tonalit di grigio a seconda dellassorbimento del tessuto studiato. La localizzazione delle aree di alterata densit evidenziate dalla TAC richiede il riferimento alle strutture anatomiche di interesse. Sono stati proposti diversi metodi di localizzazione anatomica delle lesioni, mediante diagrammi o mappe, che rappresentano sezioni cerebrali assiali di variabile spessore, o la convessit laterale dellencefalo. Sono state sviluppate procedure di analisi computerizzata dei dati lesionali. I metodi stereotassici che utilizzano sistemi di coordinate tridimensionali sono stati applicati alle immagini TAC. Le applicazioni della TAC hanno interessato anche i disordini afasici del linguaggio, leminegligenza spaziale, deficit associati a lesioni emisferiche destre e disordini della memoria. Oggi utilizzata per investigare i correlati neurali di nuove sindromi neuropsicologiche.




TOMOGRAFIA A EMISSIONE DI SINGOLI FOTONI - SPECT (metodo funzionale) Attraverso la tecnica della tomografia ad emissione si pu determinare la distribuzione di un tracciante radioattivo (composti animici liposolubili) in grado di attraversare la barriera emato-encefalica, la cui distribuzione sia proporzionale al rCBF e ricavarne informazioni sia morfologiche che funzionali. La radiazione gamma emessa dal tracciante viene registrata da una gamma-camera rotante attorno alla testa del paziente. I dati cos acquisiti vengono poi elaborati da un computer, che fornisce immagini tomografiche della distribuzione dellisotopo nel cervello, che vanno poi riferite alle strutture anatomiche. Con la tecnica SPECT in cui si utilizzano isotopi ad emissione di raggi gamma (fotoni singoli) si possono condurre degli studi di flusso ematico cerebrale (rCBF) fornendo ricostruzioni tomografiche 3D del cervello sotto forma di sezioni assiali. Con la SPECT possibile evidenziare diminuzione di perfusione nelle regioni cerebrali, anche in casi in cui alla TAC non si evidenzino alterazioni significative. Le immagini ottenute sono tridimensionali (sezioni assiali). La captazione a livello cerebrale di alcuni dei traccianti relativamente stabile nellordine di ore; ci rende il metodo adatto a studi statici in cui il soggetto non svolge alcuna attivit ma poco applicabile a esperimenti di attivazione che richiedono la misurazione di rapide variazioni del rCBF determinate dal compito che il soggetto deve eseguire. Per superare questo problema alcuni autori hanno paragonato il rCBF di gruppi di soggetti diversi,rispettivamente a riposo e impegnati nelle attivit oggetto di studio. In conclusione i risultati neuropsicologici pi interessanti ottenuti mediante la SPECT riguardano la dimostrazione di effetti a distanza (riduzione del rCBF in aree lontane dalla lesione cerebrale) che sono stati messi in relazione con la presenza, le caratteristiche e leventuale miglioramento del difetto cognitivo. La SPECT ha il vantaggio di essere un esame poco invasivo e di costo contenuto. I limiti principali del metodo consistono in una bassa risoluzione spaziale e nella scarsa applicabilit a paradigmi di attivazione.




TOMOGRAFIA A EMISSIONE DI POSITRONI - PET (metodo funzionale) E una recente metodica usata nella ricerca in psicologia fisiologica. Le misure di flusso ematico cerebrale si basano sullassunzione che laumentata attivit di un tessuto determina un incremento del suo metabolismo e di conseguenza un aumento dellapporto di sangue. Fornisce informazioni dirette sullattivit metabolica (funzionale) del cervello (di solito viene studiato il metabolismo del glucosio); si inietta nellarteria carotide del soggetto 2-desossiglucosio radioattivo (2-DG). A causa della sua somiglianza con il glucosio, principale fonte energetica per le cellule cerebrali, il 2-DG rapidamente assunto dai neuroni funzionalmente pi attivi. Diversamente dal glucosio, il 2-DG non pu essere metabolizzato e si accumula nei neuroni finch non viene gradualmente scisso ed eliminato. Altro tracciante usato il 18-fluorodesossiglucosio (18F-FDG). Laccumulo del tracciante FDG proporzionale alla quantit di glucosio utilizzato, quindi maggiore lattivit metabolica di una data area cerebrale, maggiori saranno i consumi di glucosio e quindi la quantit di FDG incorporato, maggiore sar la quantit di radiazioni gamma emesse da quella specifica area. LFDG marcato con una sostanza radioattiva (la fluorina 18). Lisotopo radioattivo della fluorina, decadendo, emette positroni che interagendo con gli elettroni emettono raggi gamma che possono essere registrati da un sensore. Laccumulo di FDG proporzionale alla quantit di glucosio utilizzato. Un computer ricostruisce poi immagini colorate dellattivit metabolica del cervello sulla base della distribuzione dellossigeno nei tessuti. Attraverso la PET si definiscono le aree cerebrali anomale, ipofunzionanti, per mettere in relazione limmagine ottenuta al dato comportamentale neuropsicologico. Molti studi PET hanno dimostrato che larea di ridotto metabolismo solitamente pi vasta dellarea di lesione strutturale evidenziata dalla TAC. La PET evidenzia le aree cerebrali attive in cui si accumula una maggiore quantit di radioattivit. Cos, se la PET viene eseguita mentre un soggetto impegnato in un compito di lettura per circa 1 minuto dopo liniezione di 2-DG limmagine che ne risulta evidenzier le aree cerebrali pi attive durante quel particolare compito, mostrer ovvero dove il flusso sanguigno aumentato durante quel compito. Lanalisi del flusso sanguigno relativamente indiretta ma ha il vantaggio che il tracciante usato ha emivita breve e si possono verificare un maggior numero di misure nello stesso soggetto nella stessa seduta sperimentale. La risoluzione spaziale degli ultimi apparecchi PET raggiunge i 4-5 mm e quella temporale i 30-60 sec. Il limite maggiore lutilizzo di materiale radioattivo. Non si possono superare le 12 scansioni per esame e per ottenere attivazioni affidabili ci vanno almeno 3 scansioni per condizioni in ciascun soggetto; ci limita il numero complessivo di condizioni sperimentali utilizzabili. Negli studi su pazienti con la PET vengono definite le aree cerebrali anomale ipofunzionanti e si mettono in relazione al dato comportamentale. Negli studi su ss normali viene studiata lattivazione di specifiche aree in relazione allo svolgimento di un particolare compito. Generalmente viene utilizzato il metodo sottrattivi per cui sottraendo la mappa di flusso ottenuta, in condizioni di riposo, dalle mappe ottenute in condizione di stimolazione (o attivazione) si dimostra quali specifiche aree siano attivate per un certo compito cognitivo.




RISONANZA MAGNETICA. RM - Lelevata risoluzione spaziale delle immagini ottenuta dalla misura delle onde emesse dagli atomi di idrogeno del cervello attivati da onde di radiofrequenza in un campo magnetico. La RM fornisce immagini del cervello pi precise e chiare di una normale TAC; limmagine ottenuta a colori.

RISONANZA MAGNETICA FUNZIONALE - fMRI Allapparato del soggetto, posto in un campo magnetico intenso e uniforme, vengono applicati impulsi in radiofrequenza, di frequenza adeguata a stimolare i nuclei degli atomi di idrogeno che emettono un segnale elettromagnetico di risonanza. Questo segnale viene misurato ad una certa distanza di tempo da una bobina ricevente posta attorno alla testa. La tecnica pi evoluta e utilizzata la BOLD (Blood Oxygen Level Dependent Contrast) che una tecnica basata sul livello di ossigenazione sanguigna; queste variazioni nello stato di ossigenazione del sangue fungono anche da mezzo di contrasto perch la deossiemoglobina ha propriet magnetiche diverse dallemoglobina, che ha la stessa suscettibilit magnetica del tessuto cerebrale (fungendo cos da agente di contrasto endogeno). Attivit neurale: pi elevato il flusso sanguigno pi c consumo di ossigeno. Cos si alza il livello di ossigenazione del sangue che porta a una maggiore proporzione di emoglobina rispetto alla deossiemoglobina e ad un maggiore segnale di risonanza magnetica. Evidenzia le aree cerebrali attive in cui c un aumento di flusso ematico e, di conseguenza, di ossigeno. La fMRI presenta quattro vantaggi rispetto alla PET: 1) non necessario che si inietti alcuna sostanza; 2) fornisce nella stessa immagine sia info funzionali che morfologiche; 3) la sua risoluzione spaziale pi elevata; 4) consente di valutare le modificazioni di flusso ematico cerebrale in tempo reale e non richiede, come la PET, un minuto o pi per effettuare ciascuna singola misurazione. I vantaggi della fMRI sono la maggiore risoluzione temporale per cui possibile ottenere unimmagine del cervello in 3-5 secondi (risoluzione limitata da caratteristiche temporali della variazione del flusso sanguigno), una maggiore risoluzione spaziale (anche meno di 1 mm), completamente innocua (per pazienti non portatori di protesi o pace-maker). Lesperimento pu essere ripetuto sugli stessi soggetti e si possono acquisire consecutivamente centinaia di immagini, quindi attivazioni affidabili anche su un singolo soggetto. I limiti della fMRI sono la presenza di un campo magnetico che rende impossibile introdurre nella stanza oggetti metallici e quindi usare strumenti elettrici non potendo cos ottenere registrazioni elettrofisiologiche affidabili, in pi esistono molte fonti di disturbo del segnale misurato (ciclo cardiaco e respiratorio, oppure disturbi fisiologici o dovuti a instabilit).

RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE - RMN Si basa sulluso di apparecchiature in grado di generare campi magnetici di intensit variabile. La propriet di alcuni nuclei atomici, posti in un campo magnetico e stimolati da onde radio, di rimettere parte dellenergia assorbita sotto forma di segnale sta alla base della RMN. La RMN ha un potere di risoluzione spaziale e tissutale (differenziazione tra sostanza grigia e bianca) molto maggiore di quello della TAC. possibile la localizzazione diretta di solchi e circonvoluzioni corticali, e delle strutture cerebrali profonde. Queste caratteristiche della RMN consentono di superare molte delle difficolt legate al trasferimento delle immagini, permettendo lo sviluppo di tecniche di ricostruzione 3D sia dellencefalo che delle lesioni.




un esame non invasivo e non richiede la somministrazione di raggi X. oggi il gold standard dei metodi di localizzazione morfologica con ampie applicazioni cliniche nello studio delle lesioni cerebrali, sia focali che diffuse (malattia di Alzheimer). Il paziente, a differenza della TAC, non viene sottoposto a dosi consistenti di radiazioni ionizzanti.




MISURAZIONE DEL FLUSSO SANGUIGNO - CBF (metodo funzionale) Il metodo si basa sul fatto che il flusso pu essere determinato a partire dalla conoscenza del gradiente artero-venoso di un gas metabolicamente inerte e liberamente diffusibile. In breve un tracciante isotopico con queste caratteristiche (Xenon dissolto in una soluzione salina) viene introdotto in circolo. Le variazioni temporali di concentrazione regionale dellisotopo vengono registrate mediante detettori extra-cranici, posti sulla superficie della testa, che misurano la radiazione gamma da esso emessa. La capacit di risoluzione spaziale del metodo legata al numero dei detettori utilizzati. Il segnale cos registrato va poi messo in relazione a punti di riferimento anatomici, per poter costruire una rappresentazione corticale bi-dimensionale delle variazioni rCBF. Il segnale origina principalmente dalla corteccia superficiale mentre il contributo delle strutture profonde limitato. Inizialmente il tracciato veniva somministrato per iniezione intracarotidea (tecnica invasiva), che consente la visualizzazione della perfusione corticale del solo emisfero ipsilaterale al lato deliniezione. Successivamente, sono stati sviluppati metodi di somministrazione del tracciante per via inalatoria o intravenosa che permettono di superare questi problemi e forniscono una misura del rCBF di entrambi gli emisferi.




INDICI ELETTROFISIOLOGICI (REGISTRAZIONE ATTIVITA ELETTROFISIOLOGICA).

ELETTROENCEFALOGRAMMA - EEG Misura globale dellattivit elettrica del cervello, registrazione grafica nel tempo delle variazioni di potenziale elettrico generate da milioni di neuroni nel cervello; riflette,quindi, lattivit globale del cervello o di aree cerebrali estese ed quindi un indice generale del livello di attivazione del soggetto. stato anche usato per studiare lasimmetria funzionale dei due emisferi: lattivazione prevalente di uno dei due emisferi indicherebbe che esso impegnato nel processo cognitivo in atto (verbale o visuo-spaziale) per cui specializzato. LEEG registrato mediante larghi elettrodi da uno strumento denominato elettroencefalografo. Ciascun canale EEG di solito collegato a due elettrodi a forma di disco, di circa 1 cm che sono fissati alla superficie del cuoio capelluto. Esistono due tipi di registrazione: nella registrazione bipolare entrambi gli elettrodi sono posti su siti elettricamente attivi; nella registrazione monopolare uno dei due elettrodi posto su un sito attivo, mentre laltro collocato su di un punto di relativa inattivit elettrica, per esempio su un lobo dellorecchio. Il segnale EEG riflette la somma di tutti gli eventi elettrici del cranio. Questi eventi includono potenziali postsinaptici e PA cerebrali, segnali elettrici della cute, muscoli. La sua utilit clinica e di ricerca risiede nel fatto che alcune onde EEG sono associate a determinati stati di coscienza, o a specifiche condizioni patologiche cerebrali. Per esempio, le onde alfa, ampie onde regolari con frequenza pari a 8-12 cicli al secondo sono indice di uno stato di veglia rilassata. Poich il segnale EEG decresce in ampiezza man mano che diffonde dal suo punto di origine, un confronto tra segnali registrati tra punti differenti pu a volte indicare lorigine di alcune onde particolari. LEEG pu essere effettuato con il Brain Mapping (mappaggio cerebrale) che lanalisi topografica dellEEG (o anche dei PE); si crea quindi una mappa della distribuzione spaziale dellattivit (generalmente punti allo stesso livello di voltaggio sono rappresentati nelle mappe con lo stesso colore) e, in alcuni casi, la confronta statisticamente con dati normativi. Le mappe dellattivit cerebrale sono state usate anche allo scopo di localizzare le funzioni corticali. I ritmi EEG sono classificati in base alla banda di frequenza delle oscillazioni del potenziale elettrico nel tempo: - i ritmi ad alta frequenza e bassa ampiezza sono associati a stati di vigilanza e di veglia o stadi del sonno in cui si sogna; - i ritmi a bassa frequenza e grande ampiezza sono associati a stadi del sonno in cui non si sogna o stati di vigilanza o coma. In alcuni casi i ricercatori sono pi interessati alle onde EEG che accompagnano certi eventi psicologici:

- onde alfa: frequenza 8-13 Hz / ampiezza dellordine di decine di volt (50-100 V)/ stati di veglia rilassata ad occhi chiusi; regioni parieto-occipitali

- onde beta: frequenza 13-15 Hz (14-30 Hz) / ampiezza minima ( 5-10 volt) / apertura occhi, sforzo mentale, interruzione ritmo alfa (reazione di desincronizzazione), attivazione delle cortecce; regioni frontali

- onde teta: frequenza 4-7 Hz / grande ampiezza ( 50-200 volt) / sonnolenza, vigilanza ridotta o alcuni stati del sonno; regioni fronto-temporali

- onde delta: frequenza minore di 4 Hz / grande ampiezza (100-500 volt) / stati profondi del sonno e stati non vigili. diffuso

POTENZIALI EVOCATI.




La registrazione dei potenziali evocati consiste nella registrazione dellEEG con alcune modifiche. Il potenziale evocato da un certo stimolo lattivit elettrica che si registra in concomitanza alla stimolazione e al compito somministrato al soggetto. Queste onde EEG associate ad eventi (esterni o interni) prendono il nome di potenziali evento-correlati (event related potentials o ERPs). Gli ERPs sono una classe di potenziali elettrici non spontanei, generati sia da stimoli esterni che da operazioni compiute dal soggetto (componenti esogene / endogene): esogene (obbligatorie): variazioni di attivit elettrica indotte da stimoli esterni (precoci): - dipendono dalle caratteristiche fisiche degli stimoli; - compaiono nei primi 100-200 ms dalla presentazione dello stimolo; - coinvolgono le aree cerebrali primarie (acustica, visiva, somatosensoriale); endogene (cognitive) associate ad operazioni mentali del soggetto (tardive): - dipendono dal tipo di attivit cognitiva messa in atto per elaborare linformazione; - compaiono dopo 200 ms dalla presentazione dello stimolo; - coinvolgono le aree cerebrali secondarie e associative.

Uno dei pi comuni potenziali evento-correlati il potenziale evocato sensoriale cio la modificazione del segnale EEG indotto dalla momentanea presentazione di uno stimolo sensoriale. Il segnale EEG che fa seguito ad uno stimolo sensoriale presenta due componenti: la risposta allo stimolo (segnale) e la contemporanea attivit di fondo (rumore). Il segnale la parte importante di ogni registrazione. Il problema che il rumore di fondo di solito tanto grande da oscurare il segnale evento-correlato. Di solito per attenuare il rumore di fondo si utilizza una procedura detta di signal averaging (media dei segnali); vengono registrate molte volte le risposte EEG ad uno stesso stimolo. Poi il computer identifica in ciascun tracciato EEG il punto dinizio in cui stato presentato lo stimolo acustico e calcola a partire da quel punto e per tutti i punti successivi il valore medio di molte registrazioni. I PE sono quindi una media delle variazioni di potenziale elettrico generate nel cervello e captate dagli elettrodi in concomitanza con la presentazione di uno stimolo. I PE dipendono dalle caratteristiche fisiche dello stimolo, ma possono dipendere anche dai compiti che il soggetto deve eseguire. Barret (1993) distinse tra potenziali evocati sensoriali (visivi e acustici) e potenziali evocati cognitivi generati dai processi psicologici (riconoscimento, attenzione) associati allelaborazione dello stimolo. I PE possono indicare anormalit funzionali in assenza di evidenti danni anatomici, come nel caso di disturbi neuropsicologici in cui non sono accertati danni cerebrali. I PE possono essere uditivi, visivi, somatosensoriali, cognitivi (intorno ai 300msec compare unonda positiva che studiata nella > parte delle ricerche sui PE in relazione ai processi cognitivi). Lanalisi dei potenziali evocati prende in considerazione i picchi o onde presenti nel tracciato EEG medio. Ciascuna onda si caratterizza per la sua direzione, positiva o negativa, e per la sua latenza. Per esempio londa P300 unonda positiva che compare circa 300ms dopo uno stimolo significativo per il soggetto (Sutton e Ruchkin). In contrasto le piccole onde che si registrano nei primi millisecondi dopo la presentazione di uno stimolo non sono influenzate dal fatto che lo stimolo sia o meno significativo per il soggetto. Queste onde sono dette potenziali troncoencefalici (far-field potentials) poich quantunque registrati sul cuoio capelluto originano nei nuclei sensoriali del tronco cerebrale. I vantaggi dei PE sono il metodo non intrusivo, lo studio dellattivit cerebrale diretto, si individuano alterazioni funzionali anche in assenza di un riscontro anatomico o di alterazioni comportamentali, la capacit di elaborare livelli inconsci di analisi delle informazioni e hanno una buona risoluzione temporale.




I principali limiti sono il fatto che essi siano una media statistica, che non permettono registrazioni in profondit (sottocorticali), le diversit morfo-funzionali tra cervelli diversi, la difficolt di localizzazione spaziale dei generatori PE e la grande variabilit riscontrata nella popolazione sana. PRINCIPALI COMPONENTI DEI P.E. Stimolo correlati:

- N100 = orientamento verso la sorgente di stimolazione - N200 = attenzione selettiva e focalizzata sullo stimolo target

Evento correlati:

- P300 = lo stimolo target stato definitivamente riconosciuto e categorizzato (paradigma odd-ball)

- Slow wave = durata e livello di profondit al quale linformazione stata elaborata - CNV (contingent negativit variation) = onda daspettativa che compare tra S1 avvertimento e

S2 imperativo COMPONENTI DEI P.E. POCO INDAGATE

- N400 = rivela lincongruit semantica (non parole) - N410 = rivela la congruit semantica (parole) - P650 = presente in compiti di memorizzazione e di rievocazione del materiale precedentemente

appreso APPLICAZIONI CLINICHE

- Deficit dellattenzione con iperattivit = P300 assente / P300 non appare prima dei 6 mesi di vita e fino ai 15 anni ha una latenza maggiore;

- Pazienti in coma = uso del paradigma odd-ball in 3 fasi: passivo (ascolto toni acustici), attivo (nome del paziente come stimolo target), passivo (ascolto toni acustici). La comparsa della P300 era associata ad una maggiore probabilit di sopravvivenza

- Epilessia = studi farmacologici, effetto sulle funzioni cognitive - Soggetti affetti da sindrome di Down = EEG + PE con morfologia simile a soggetti anziani (<

alfa, > teta e delta; < ampiezza e > latenza della P300) - Soggetti affetti da schizofrenia = P300 lateralizzata a destra e ridotta a sinistra in associazione

alla presenza di segni negativi (alterazione del pensiero, dellaffettivit); attivit beta insolita a livello temporale sinistro

- Distimia con sintomi di depersonalizzazione/derealizzazione = alterazioni nelle regioni posteriori bilaterali e temporale destro: sono implicati fenomeni visivi tipici di queste aree cerebrali

- Distimia con sintomi paranoici = alterazioni fronto-temporali sinistre e posteriori sinistre: sono implicati fenomeni uditivi (allucinazioni acustiche)

BRAINSTEM AUDITORY EVOKED POTENTIALS (B.A.E.P.) Sono rappresentati da 6 onde principali che compaiono entro 10 ms dalla presentazione di uno stimolo acustico semplice (click). I onda = nervo acustico II onda = nuclei cocleari III onda = olive superiori IV onda = lemnisco laterale




V onda = collicolo inferiore VI onda = nucleo genicolato mediale Applicazioni cliniche:

- diagnosi del coma al fine di accertarne la gravit o lo stato di morte cerebrale; morte cerebrale = presenza solo della I onda;

- diagnosi precoce di disturbi delle vie uditive (soglia uditiva) nei neonati al fine di prevenire eventuali ritardi nellacquisizione del linguaggio; alla nascita presente solo la V onda; a 6 mesi compaiono la II e la III onda.

SISTEMA NERVOSO SOMATICO:

TENSIONE MUSCOLARE. A ogni istante nel muscolo a riposo alcune fibre sono contratte partecipando cos al mantenimento dello stato di tensione o tono muscolare. La procedura usata di solito per la misura dello stato di tensione muscolare lelettromiografia. Il segnale EMG si registra tra due elettrodi collocati sulla superficie cutanea sovrastante il muscolo in esame. La maggior parte degli psicofisiologici non studia i segnali EMG grezzi ma li converte in una forma pi facilmente analizzabile mediante un processo di integrazione del segnale. I segnali grezzi vengono inviati ad un computer che calcola il numero di scariche EMG per una data unit di tempo; le variazioni dellattivit EMG sono poi rappresentate graficamente secondo questa unit di tempo. Il risultato una curva meno frastagliata la cui ampiezza una misura continua del livello di tensione muscolare nel tempo. Le variazioni di tensione muscolare sono anche usate come indice dello stato di arousal psicologico (veglia attenta) di una persona.

MOVIMENTI OCULARI. La tecnica di registrazione dei movimenti oculari lelettroculografia che si basa sullesistenza di una stabile differenza di potenziale tra la parte anteriore (positiva) e quella posteriore (negativa) del globo oculare. I movimenti dellocchio causano una variazione di questo potenziale (dipolo) che rilevabile da elettrodi collocati attorno allocchio. Gli elettrodi posti ai lati dellocchio rilevano i movimenti oculari orizzontali, mentre gli elettrodi posti sopra e sotto locchio segnalano quelli verticali. Questa tecnica utilizzata per lo studio di processi di percezione visiva, lettura, strategie cognitive e sonno REM (es. nello studio dei movimenti oculari in pazienti con emianopsia o neglect).




SISTEMA NERVOSO AUTONOMO: CONDUTTANZA CUTANEA.

Pensieri ed esperienze che suscitano emozioni sono associati ad aumenti della capacit di conduzione elettrica della cute. I due pi comuni indici di attivit elettrodermica sono:

- livello di conduttanza cutanea: misura la conduttanza cutanea generale associata ad una particolare situazione;

- risposta di conduttanza cutanea: misura della variazione transitoria della conduttanza cutanea che si associa ad un evento discreto.

Le basi fisiologiche della conduttanza non sono completamente conosciute ma numerosi dati sono a favore di un ruolo importante svolto dalle ghiandole sudoripare: esse si attivano anche in situazioni ed esperienze che suscitano emozioni. Queste ghiandole sono distribuite sulla maggior parte della superficie corporea, ma quelle delle mani, piedi, ascelle e fronte rispondono in modo particolare a stimoli emozionali. Quindi anche se le basi fisiologiche non sono chiare la conduttanza cutanea generalmente interpretata come un indice del livello di attivazione (arousal) o di reazione emotiva dellorganismo. Inizialmente veniva definito riflesso psicogalvanico. Si distingue tra registrazione:

- della conduttanza cutanea (o esogena): resistenza opposta dalla pelle al passaggio di una leggera corrente;

- del potenziale cutaneo (o endogena): delle variazioni spontanee di potenziale elettrico. Le variazioni dellattivit della pelle si verificano in relazione ad una grande variet di compiti intellettivi e motori, ma come abbiamo visto essa studiata soprattutto in relazione alle emozioni. Attualmente, difatti, la risposta elettrodermica considerata un indice di processi preattentivi nellattenzione e nelle emozioni (es. studi processi di elaborazione implicita nei pazienti con prosopoagnosia Bauer / studi specializzazione emisfero destro per risposte emozionali Gainotti).

ATTIVITA CARDIOVASCOLARE. FREQUENZA CARDIACA.

Il segnale elettrico associato a ciascun battito pu essere registrato mediante elettrodi applicati sulla regione pettorale. Il tracciato denominato elettrocardiogramma (ECG). La frequenza cardiaca media a riposo di circa 70 battiti al minuto, ma aumenta rapidamente al rumore o a un ricordo. Lattivit cardiaca messa in relazione a variazioni del livello di attivazione, prestazioni motorie, apprendimento, percezione, processi cognitivi, emozioni e stress e anche ad altri indici psicofisiologici.

PRESSIONE ARTERIOSA. E definita da due misure indipendenti: il valore massimo di pressione raggiunto durante la contrazione del cuore, o sistole, e il valore presso rio minimo durante la fase di rilasciamento cardiaco, o diastole. La pressione arteriosa di solito espressa come rapporto tra la pressione massima e la minima misurate in mm di mercurio (mmHg). A riposo, i normali valori pressori di un soggetto adulto sono di circa 130/70 mmHg. Una pressione arteriosa cronicamente superiore a 140/90 mmHg denota una grave patologia cardiovascolare definita ipertensione arteriosa. La pressione misurata mediante lo sfigmomanometro.

VOLUME SANGUIGNO.




Alcuni eventi psicologici si associano a variazioni nel volume sanguigno in particolari distretti corporei. Le varie tecniche per misurare queste variazioni di volume sanguigno in specifiche parti del corpo sono denominate pletismografia. Un metodo per calcolare queste variazioni consiste nellavvolgere attorno allorgano in esame un misuratore elastico in grado di estendersi al variare del volume dellorgano. Si presta bene a misurare le variazioni di volume sanguigno solo nelle dita e in organi di forma simile. Altra tecnica pletismografica consiste nel far passare della luce attraverso lorgano e quindi misurare la quantit di luce assorbita dal tessuto. Infatti, tanto pi il tessuto irrorato dal sangue tanto maggiore sar la quantit di luce assorbita. Variazioni della quantit di sangue in particolari regioni del corpo sono rese possibili dalla struttura del sistema cardiovascolare costituita da circuiti vascolari disposti in parallelo. La distribuzione selettiva del sangue nei vari tessuti determinata dallattivit dei muscoli sfintere delle arteriole. La costrizione di particolari arteriole riduce il flusso sanguigno in alcune regioni del corpo, mentre la dilazione arteriolare laumenta.




METODI INVASIVI.

CHIRURGIA STEREOTASSICA. Metodo attraverso cui gli strumenti di ricerca sono posizionati in contatto diretto con il cervello. Per la chirurgia stereotassica sono necessari un atlante stereotassico, che fornisca le coordinate delle regioni cerebrali che si vogliono studiare, e un apparato stereotassico che consenta di raggiungerle. Un atlante stereotassico permette di localizzare le strutture cerebrali (il cervello necessita tre coordinate). Un apparato stereotassico costituito di due parti: un fermatesta che mantiene il cervello di ciascun animale nella corretta posizione e orientamento, e un portaelettrodo che sorregge lelettrodo da inserire nel cervello. Il portaelettrodo pu essere mosso in tre diverse direzioni: antero-posteriore, medio-laterale, ventro-dorsale.

METODI DI LESIONE: - Da aspirazione: tessuto corticale rimosso per suzione; - Da radiofrequenza: si diffonde corrente dalla punta di un elettrodo che distrugge il

tessuto; - Resezione chirurgica: interruzione conduzione nervosa in un nervo o in un tratto; - Blocco criogenico: iniezione liquido refrigerante nel cervello.

Gli effetti di queste lesioni sono spesso ingannevoli e di difficile interpretazione poich le strutture cerebrali sono molto piccole e convolute.

STIMOLAZIONE ELETTRICA: Informazioni sul funzionamento di una struttura nervosa, i sintomi neurologici e neuropsicologici causati dalla stimolazione consentono di determinare la funzione dellarea esaminata. La stimolazione elettrica applicata attraverso elettrodi bipolari costituiti da due fili isolati, avvolti strettamente e scoperti in corrispondenza della punta dellelettrodo. Il passaggio di una debole corrente attraverso lelettrodo produce un immediato aumento della frequenza di scarica dei neuroni posti in prossimit della punta dellelettrodo. Il limite che la stimolazione pu essere applicata solo a pazienti, in cui, per ragioni cliniche, necessario esporre la corteccia cerebrale. Il trattamento, pu difatti, interferire con lattivit di altre strutture cerebrali oltre a quelle direttamente stimolate di cui si vuole indagare la funzione. Pur con queste limitazioni la stimolazione ha consentito la prima costruzione di una mappa funzionale della corteccia cerebrale delluomo. La stimolazione elettrica determina una variet di effetti comportamentali. Il particolare effetto comportamentale evocato dipender dalla diversa localizzazione cerebrale dellelettrodo stimolante dei parametri usati per la stimolazione nonch dallo specifico contesto sperimentale. La stimolazione di un particolare sito cerebrale produce effetti opposti a quelli prodotti dalla lesione della medesima struttura. Sviluppi di questa tecnica consentono di collocare gli elettrodi sotto la dura madre e sopra la corteccia cerebrale, per un periodo di tempo relativamente lungo. Il paziente pu quindi essere stimolato anche al di fuori della camera operatoria e con limiti di tempo assai meno stretti. I risultati ottenuti con questa metodologia concordano con quelli basati su altre procedure dindagine nel suggerire un elevato grado di specializzazione funzionale del cervello, ove circuiti neuronali complessi, che comprendono aree diverse tra loro connesse, stanno alla base di processi cognitivi specifici.

METODI DI REGISTRAZIONE ELETTROFISIOLOGICA.




- Registrazione intracell. di singole unit: misura continua delle variazioni graduali del potenziale di membrana neuronale punta di un elettrodo entro un neurone;

- Registrazione extracell. di singole unit: registra le scariche di un neurone ponendo la punta di un elettrodo nel fluido extracellulare in prossimit della cellula;

- Registrazione di unit multiple: punta dellelettrodo pi grande che rileva lattivit complessiva di numerosi neuroni;

- Registrazione elettroencefalografia invasiva: elettrodi impiantati direttamente nel cervello. LEEG corticale viene registrato mediante viti di acciaio inossidabile infisse nel cranio.

SOTTRAZIONE COGNITIVA.

La sottrazione cognitiva ha le sue origini negli studi di cronometria mentale inaugurati nel XIX sec. dallolandese Donders. Scopo di tale strumento teorico quello di isolare nel modo pi preciso possibile lattivit neurale indotta dalle singole operazioni eseguite: segregare, cio, linformazione rilevante da tutti quegli effetti secondari dovuti alla normale attivit del cervello. Isolare dallammasso di dati, dovuto allinevitabile rumore di fondo dei processi che il cervello svolge spontaneamente durante qualsiasi attivit cognitiva, possibile solo se si dispone di un modello teorico che precisi, dal punto di vista comportamentale, quali siano le operazioni e come interagiscono tra loro, nonch di una strategia che permetta di renderli identificabili. Solo attraverso questa strategia il brain imaging pu aspirare a fornire una risposta alla domanda sulla localizzazione cerebrale di componenti cognitivi e sullarticolazione funzionale dei processi cognitivi. Donders: riconoscimento visivo di stimoli luminosi. Secondo il principio di cronometria mentale per cui i processi mentali avvengono uno dopo laltro ed possibile misurare il tempo necessario per eseguirli in modo separato; Donders cerc di misurarlo per processo di discriminazione di due stimoli. Negli esperimenti di neuroimmagini funzionali i soggetto erano impegnati in due compiti: uno di base dove il soggetto veniva stimolato con barre luminose (condizione di controllo) e uno pi complesso dove le barre luminose erano in movimento (condizione sperimentale). Nei due compiti il fatto che ci siano variazioni di flusso sanguigno regionale considerato come una variabile dipendente. A questo punto le immagini di flusso relative al primo compito vengono sottratte da quelle relative al secondo potendo constatare le aree specificatamente attivate da movimento. Gli studi di neuroimmagine su operazioni sensoriali e motorie elementari hanno dato risultati coincidenti con conoscenze neurofisiologiche . Nonostante alcune critiche la metodologia stata comunque considerata attendibile (es. Huxby) Uno dei limiti della sottrazione cognitiva sta nellassumere che il compito di controllo e quello sperimentale differiscono tra loro solo per una variabile e che singole componenti cognitive possano essere aggiunte o rimosse da un compito senza alterare la funzione delle altre componenti cognitive coinvolte. Questi assunti sono, naturalmente, discutibili soprattutto nel caso di compiti cognitivi complessi. Per i motivi sopraccitati furono inventati disegni sperimentali alternativi quali il metodo degli effetti specifici. In questo caso, invece di usare due compiti, se ne usa solo uno che pu essere influenzato dalla variabile X e non dalla variabile Y, a seconda delle caratteristiche dello stimolo presentato. In questo senso ci che cambia non il compito ma solo il processo.




Ad esempio nel denominare figure di oggetti o di animali si hanno due tipi di disegno sperimentale a due variabili: uno dellarea attivata (1 vs 2) e uno del tipo di stimolo (oggetto o animale). Se linterazione area per stimolo risulta significativa si pu dire che i due tipi di stimolo attivano due distinti processi localizzati in due diverse aree cerebrali. CONCLUSIONI: le neuroimmagini possono, quindi, offrire un potente mezzo per lo studio dei rapporti tra processi cognitivi e substrati neurofisiologici essendo esperimenti eseguibili in individui sani e in modo non invasivo. Esse consentono anche di identificare lorganizzazione delle aree cerebrali in circuiti complessi necessari per lo svolgimento delle funzioni cognitive. Altro vantaggio delle neuroimmagini che il PET e il fMRI hanno una buona risoluzione spaziale ma pur sempre una scarsa risoluzione temporale. Una buona risoluzione temporale ce lhanno esami quali lEEG e lERP. Quindi, al giorno doggi, una soluzione quella di utilizzare in modo combinato le due categorie i misure funzionali.




DUE APPROCCI CONVERGENTI PER LO STUDIO DELLA RELAZIONE CERVELLO / COMPORTAMENTO NELLUOMO.

- STUDI DI ATTIVAZIONE: ci dicono quali aree sono attive durante lo svolgimento di un compito, ma non se unarea sia necessaria per quel compito, informazione che invece proviene dagli studi sulle conseguenze comportamentali dellinattivazione cerebrale (correlazione anatomo-clinica in pazienti neurologici, TMS). - TECNICA DI INFERENZA O INATTIVAZIONE CORTICALE (T.M.S. Transcranial Magnetic

Stimulation) Si tratta di una recente tecnica utilizzata dalle neuroscienze cognitive per indurre una lesione virtuale in una specifica area corticale. La lesione virtuale uninattivazione non invasiva focale e transiente di piccole regioni corticali. C una bobina che genera un campo magnetico. Un impulso di TMS genera una corrente elettrica transitoria che stimola la corteccia sottostante e interferisce col normale funzionamento. Si ha una buona risoluzione spaziale e temporale. Il TMS ha un singolo impulso. rTMS (repetitive TMS): ce ne sono due tipi:

- rTMS ad impulsi ripetuti ad alta frequenza (10-25 Hz) con uninterferenza che dura pochi ms; - rTMS a bassa frequenza (1 Hz); in questo caso si ha una riduzione delleccitabilit corticale che

dura alcuni minuti dopo la stimolazione.




METODI DI RICERCA FARMACOLOGIA.

LESIONI CHIMICHE SELETTIVE.

MISURE DELL ATTIVITA CHIMICA DEL CERVELLO: - Tecnica del 2-DG - Dialisi cerebrale - Volumetria in vivo

LOCALIZZAZIONE CEREBRALE DEI NEUROTRASMETTITORE E RECETTORI:

- Immunoistochimica - Ibridazione in situ

METODI DI STUDIO DEL COMPORTAMENTO. Il comportamento lespressione manifesta dellattivit neurale che non visibile allesterno. Mentre lobbiettivo primario dei metodi di indagine del sistema nervoso di osservare e misurare quello che normalmente non si vede, le finalit dei metodi della ricerca comportamentale sono quelli di controllare, semplificare e misurare in modo obbiettivo il comportamento.

TEST NEUTOPSICOLOGICI. Vengono solitamente somministrati a fini diagnostici nel caso in cui altri esami abbiano dato risultati poco chiari, come base per la consulenza e lassistenza dei pazienti neurologici e per valutare lefficacia di un trattamento farmacologico o riabilitativo.

TEST DI INTELLIGENZA GENERALE. Test per la valutazione dellintelligenza generale come il W.A.I.S. Wechsler Adult Intelligence Scale.

TEST DI DOMINANZA EMISFERICA PER IL LINGUAGGIO. In genere le abilit linguistiche dipendono maggiormente da uno dei due emisferi e per determinare quale dei due emisferi per il linguaggio sia dominante si usano due tipi di test:

- Amytal sodico: iniezione anestetico per via intracarotidea e somministrazione al paziente di test linguistici. Quando liniezione interessa lemisfero dominante il paziente per 2 minuti diventa afasico e presenta gravi deficit linguistici.

- Ascolto dicotico: vengono presentate con una cuffia tre cifre in un orecchio e tre nellaltro. Compito del soggetto ripetere le 6 cifre.

TEST DI MEMORIA.

La memoria a breve termine di solito valutata con il test della memoria di cifre (span); altro test di memoria il test di Wisconsin (scoprire il criterio di ripartizione delle carte). Questo test molto sensibile al danno frontale (continua a utilizzare lo stesso principio di ripartizione).

TEST DEL LINGUAGGIO. Test dei gettoni: venti gettoni diversi davanti al paziente che deve eseguire le istruzioni dellesaminatore




TEST DELLE FUNZIONI PERCETTIVO-MOTORIE. Per esaminare le abilit visuo-spaziali complesse si usa il test della figura complessa di Rey-Osterrieth dove il paziente deve copiare una figura complessa. I pazienti con danno allemisfero dx tendono a copiare i dettagli ma a collegarli in modo errato, mentre i pazienti cerebrolesi sx omettono i singoli dettagli. Per valutare la memoria a lungo termine si pu chiedere al paziente di riprodurre a memoria la figura.

PARADIGMI PER LO STUDIO DEL COMPORTAMENTO ANIMALE.

PARADIGMI PER LESAME DEL COMPORTAMENTO SPECIE-SPECIFICO.

- Test dellopen field: comportamenti dellanimale posto in una camera ampia e vuota; - Test del comportamento aggressivo-difensivo; - Test del labirinto sopraelevato: esaminare gli effetti ansiolitici dei farmaci; - Test per lo studio del comportamento sessuale.

PARADIGMI TRADIZIONALI DI CONDIZIONAMENTO.

- paradigma del condizionamento pavloniano; - paradigma del condizionamento operante.

PARADIGMI DI APPRENDIMENTO SEMIECOLOGICI.

Ideati al fine di simulare situazioni che lanimale pu incontrare nel suo ambiente.

- condizionamento avversivo del gusto; - labirinto a bracci radiali: abilit spaziali; - labirinto ad acqua di Morris; - sotterramento difensivo condizionato: shock da un oggetto.




SISTEMI OMEOSTATICI: 1) Regolazione della Temperatura 2) Regolazione dei Liquidi Corporei

3) Regolazione dellAssunzione di Cibo

Questi tre sistemi sono ridondanti e si mantengono costanti in un insieme di valori e sono sistemi a feedback negativo ( i cambiamenti del sistema in una direzione sono compensati mediante un segnale retroattivo da cambiamenti nella direzione opposta) controllati dal sistema nervoso.

REGOLAZIONE DELLA TEMPERATURA.

importante regolare la temperatura per due motivi: - per garantire lefficienza delle reazioni chimiche allinterno della cellula; - i neuroni vivono solo tra 34 e 42 (anche se i krill e i tamia sopravvivono con temperature interne vicine ai 0). Organismi endotermi = la regolazione avviene attraverso processi metabolici interni (rottura legami chimici): il calore generato dallorganismo attraverso un alto costo metabolico (mammiferi, uccelli). Il loro vantaggio evolutivo sta nel fatto che c la possibilit di aumentare di 10 volte il tasso metabolico attraverso lattivit muscolare per periodi di tempo molto superiori rispetto agli ectotermi (pochi minuti). Organismi ectotermi = la regolazione avviene attraverso meccanismi comportamentali: il calore ottenuto dallambiente (rettili, insetti). Se posti in ambienti con gradienti di temperatura, un animale ectotermo passer la > parte del tempo in zone con temperatura per lui ottimale. Un terzo del calore a riposo prodotto dal cervello, due terzi dai muscoli consumo Kcal/h 60 riposo, 600 attivit). Il calore viene disperso nellambiente attraverso la superficie corporea. Un rapporto superficie volume favorisce la dispersione di calore (un canarino si raffredda pi in fretta di un elefante, ma deve produrre pi calore). Nelluomo il rapporto di 3,8 cm2/cm3. Forme alte e snelle si sono evolute ai tropici, basse e grasse nelle zone fredde. Il cervello controlla e regola la temperatura corporea. ESPERIMENTI sui cani (1912) = riscaldando e raffreddando lipotalamo con un filo dargento si producono abbassamenti e innalzamenti della temperatura corporea. Lesioni dellipotalamo laterale aboliscono la regolazione della temperatura corporea e causano quindi la morte, mentre lesioni dellarea preottica aboliscono la regolazione endogena della temperatura. Quindi il sistema di regolazione della temperatura formato da due circuiti paralleli; il sistema termoregolatore a componenti multiple concatenate:

- sistemi afferenti = termocettori sulla superficie cutanea che modificano la loro frequenza di scarica in funzione dei cambiamenti di temperatura esterna. Nucleo del corpo dellipotalamo regioni nervose: midollo spinale, tronco cerebrale, ipotalamo

- sistemi effettori = risposte comportamentali quali brivido, ricerca di caldo o freddo e risposte autonome quali la sudorazione, la vasocostrizione o vasodilatazione, respirazione, stimolazione tessuto adiposo bruno, secrezione dellormone tiroideo.

Le strutture sono organizzate gerarchicamente: quelle superiori coordinano quelle inferiori. Distribuzione dei Liquidi nel Corpo Umano:




- 67% liquido intracellulare; - 26% liquido interstiziale; - 7% plasma; - 1% liquido cerebrospinale. - Osmolarit = concentrazione di soluto _ la concentrazione di Nacl nel liquido extracellulare

del 0,9%.




- Cap. 8 - FAME E REGOLAZIONE DEL PESO CORPOREO.

Alimentarsi un comportamento comune a tutti. Per molti si tratta di una fonte di estremo piacere ma per altri causa di gravi problemi personali. Con lobesit infatti pi probabile incidere in malattie quali il diabete, lipertensione, alcune forme di cancro, malattie cardiovascolari.

DIGESTIONE E FLUSSO DI ENERGIA.

Lo scopo principale dellalimentazione quello di introdurre nel corpo lenergia necessaria per lo svolgimento delle sue funzioni e per la sopravvivenza. Con il termine di digestione viene definito il processo gastrointestinale di demolizione e di assorbimento del cibo. Le sostanze energetiche sono introdotte nel corpo in tre diverse forme:

1) lipidi (grassi); 2) aminoacidi (i prodotti di scissione delle proteine); 3) glucosio (uno zucchero semplice che deriva dalla scissione di carboidrati.

Lorganismo utilizza energia continuamente ma si alimenta in modo intermittente; pertanto deve conservare lenergia da utilizzare negli intervalli fra i pasti. Lenergia accumulata in tre diverse forme:

1) grassi; 2) glicogeno; 3) proteine.

Il metabolismo energetico, linsieme delle modificazioni chimiche attraverso cui lenergia utilizzata dal corpo, include tre fasi distinte:

1) la fase cefalica: fase preparatoria che riguarda il periodo che intercorre fra il vedere, lodorare il cibo e linizio del suo assorbimento nella corrente sanguigna;

2) la fase di assorbimento: periodo di tempo durante cui le sostanze nutritive, assorbite nel torrente ematico, vengono impiegate per far fronte agli immediati bisogni energetici del corpo;

3) fase del digiuno: spazio di tempo durante cui tutte le calorie introdotte con il pranzo sono state utilizzate e il corpo ricava energia dalle sue riserve energetiche. Termina con linizio della successiva fase cefalica.

Il flusso di energia durante le tre fasi del metabolismo energetico controllato da due ormoni pancreatici: linsulina e il glucagone. Durante le fasi cefalica e di assorbimento viene rilasciata una grande quantit di insulina e poco glucagone. Linsulina svolge tre compiti:

- consente lutilizzazione del glucosio come principale fonte di energia del corpo; - favorisce la conversione delle sostanze energetiche del sangue in forme di deposito, cio del

glucosio in glicogeno e grasso, e degli amminoacidi in proteine; - promuove laccumulo di glicogeno nel fegato e nei muscoli, di grasso nel tessuto adiposo e di

proteine nel muscolo. Pertanto la funzione dellinsulina durante la fase cefalica di abbassare i livelli ematici delle sostanze energetiche principalmente glucosio. Al contrario la fase di digiuno caratterizzata da elevati livelli ematici di glucagone. Questi alti livelli promuovono il rilascio di acidi grassi dal tessuto adiposo e il loro utilizzo come principale fonte di energia per lorganismo. Il glucagone stimola anche la conversione degli acidi grassi liberi in chetoni che vengono utilizzati dal muscolo come carburante energetico durante la fase di digiuno.




TEORIE DELLA FAME E DELLALIMENTAZIONE: VALORI DI RIFERIMENTO E FATTORI

INCENTIVANTI.

1) TEORIE DEL VALORE DI RIFERIMENTO. Molti attribuiscono la fame a un deficit di energia e considerano lalimentazione come il mezzo per riportare le risorse energetiche dellorganismo al loro livello ottimale. Si ritiene che dopo un pranzo le risorse energetiche del corpo siano vicine al loro valore di riferimento; man mano che lorganismo utilizza energia le risorse energetiche si riducono progressivamente. Quando il livello di risorse energetiche scende ben al di sotto del valore di riferimento insorge la fame. Tutti i sistemi controllati da un valore di riferimento sono sistemi a feedback negativo; i cambiamenti del sistema in una direzione sono compensati mediante un segnale retroattivo (il segnale di feedback) da cambiamenti nella direzione opposta. Si tratta di sistemi comuni nei mammiferi perch servono a mantenere lomeostasi, cio la costanza della composizione chimico-fisica dellambiente interno, che essenziale per la sopravvivenza dei mammiferi.

2) TEORIE GLUCOSTATICHE E LIPOSTATICHE. Lassunzione di cibo, secondo la teoria glucostatica, regolata da un sistema diretto a mantenere il glucosio ematico ad un determinato valore di riferimento. Quindi la caduta dei livelli di glucosio al di sotto di un valore di riferimento costituirebbe lo stimolo principale della fame. La teoria lipostatica si basa, invece, sullosservazione che la quantit di grasso corporeo si mantiene ad un livello relativamente costante nella maggior parte degli individui. La teoria glucostatica e lipostatica sono complementari. La prima stata elaborata per spiegare adeguatamente linizio e la fine di un pasto, mentre la seconda stata espressamente elaborata per rendere conto della regolazione a lungo termine dellalimentazione. In conclusione, lalimentazione controllata dallinterazione di due sistemi: un sistema glucostatico a breve termine e uno lipostatico a lungo termine.

3) PROBLEMI DELLE TEORIE DEI VALORI DI RIFERIMENTO.

- Primo: per la sopravvivenza di qualunque specie a sangue caldo necessario un sistema alimentare capace di prevenire i bisogni energetici e non un sistema che risponda solo alle carenze di energia del momento.

- Secondo: i primi studi sembravano essere in favore di tali teorie dimostrando che notevoli riduzioni del tessuto adiposo o del glucosio ematico, prodotte dal digiuno o dalla somministrazione di insulina, determinavano un aumento dellassunzione di cibo. Tuttavia per stimolare la fame, le riduzioni di glucosio e tessuto adiposo devono essere di entit che raramente si osservano in condizioni naturali.

- Terzo: le teorie dei valori di riferimento non tengono affatto conto degli effetti sulla fame e sullalimentazione di importanti fattori quali il gusto, lapprendimento e le influenze sociali.

Quindi, la fame e lalimentazione umana non sono controllate in modo rigido da deviazioni dai valori di riferimento dellenergia.

4) TEORIA DELLINCENTIVO. Luomo e gli altri animali non sono normalmente spinti a mangiare da un deficit energetico interno, ma dallanticipazione degli effetti piacevoli del cibo, cio dal suo valore incentivante (Bolles, Both). Secondo questa teoria la fame che un individuo sente dipende dal valore incentivante che ha per lui quel cibo in un dato momento.




Un gran numero di fattori possono influire su questo valore.

FATTORI CHE REGOLANO COSA, QUANDO E QUANTO MANGIAMO.

1) FATTORI CHE DETERMINANO COSA MANGIARE. Alcuni gusti hanno un valore incentivante per quasi tutti gli individui di una specie. Gli animali imparano a prediligere i sapori associati a un buon apporto di calorie, mentre evitano i sapori associati ad uno stato di malessere (Baker e Booth). Gli uomini e gli altri animali imparano a scegliere i cibi preferiti dai loro conspecifici. Un animale carente di sodio sviluppa unimmediata e incoercibile preferenza per il salato. Al contrario un animale che carente di vitamine e minerali diversi dal sodio, deve imparare a consumare cibi ricchi dei nutrienti di cui ha bisogno sperimentandone gli effetti positivi.

2) FATTORI CHE DETERMINANO QUANDO MANGIARE. La maggioranza dei mammiferi che ha libero accesso a continue scorte di cibo preferisce fare numerosi piccoli pasti ogni giorno (Collier e coll.). Il numero delle volte che gli uomini si alimentano durante il giorno influenzato dalle regole sociali. Fame preprandiale: attacco di fame prima di un pasto; non un segnale del bisogno di energia del corpo (Woods). Condizionamento pavloniano: la fame spesso causata dallaspettativa di cibo e non da un deficit energetico.

3) FATTORI CHE DETERMINANO QUANTO MANGIARE. Lo stato motivazionale che determina linterruzione del pasto prende il nome di saziet. Sono stati compiuti studi sulla falsa alimentazione per cui in un esperimento il cibo masticato e deglutito, ma invece di passare nellesofago e raggiungere lo stomaco viene inviato allesterno del corpo. A conclusione si disse che la quantit di cibo assunta dipende dallesperienza precedente che lorganismo ha avuto con quel particolare cibo, e non dipende invece dagli effetti energetici immediati del cibo sullorganismo. Uno dei fattori che influenza il volume di cibo ingerito la densit nutritiva cio la quantit di calorie per unit di volume. Altro fattore leffetto aperitivo per cui piccole quantit di cibo assunte prima del pranzo di fatto aumentino la fame invece che ridurla. Ci avviene perch queste piccole quantit di cibo evocano le riposte tipiche della fase cefalica. In pi mangiare in gruppo ha un effetto inibitorio sulla saziet. Altro fattore la dieta da ristorante per cui una variet di gusti diversi un fattore critico per la quantit di cibo assunta. La saziet in larga misura specifica per un certo gusto (saziet senso-specifica). Man mano che si mangia, il valore incentivante di qualunque cibo si riduce, ma specialmente lappetibilit del particolare cibo che stiamo assumendo. Il risultato che si diventa sazi e si smette di mangiare. Tuttavia, se vi viene offerto un cibo diverso spesso si riprende a mangiare. Questo fenomeno ha due importanti conseguenze: da un lato spinge lanimale a variare la dieta e dallaltra porta quegli animali che hanno accesso ad una grande variet di cibi a mangiare in maggiore quantit.

MECCANISMI NERVOSI DELLA FAME E DELLA SAZIETA.

1) GLICEMIA.




Prima dei pasti il glucosio ematico si riduce. In realt la riduzione non legata al calo energetico, ma alla produzione di insulina con funzione preparatoria allassunzione di nuovo glucosio (riduzioni farmacologiche della glicemia aumentano il consumo di cibo); iniezioni di insulina non sempre stimolano linizio di un pasto e iniezioni preprandiali di glucosio spesso non sopprimono il consumo di cibo. La variazione dei livelli di glucosio non lunica variabile per la fame.

2) IPOTALAMO. Negli anni 50 una serie di esperimenti cercarono di stabilire il ruolo dellipotalamo: lesioni bilaterali ventro-mediali producono iperfagia (si ritiene che qui vi sia il centro ipotalamico della saziet IVM -). Liperfagia ha una componente dinamica (inizia non appena il soggetto riprende coscienza dopo loperazione ed caratterizzata da settimane di esagerato consumo di cibo e da un rapido aumento di peso) e una statica (inizia con il ridursi dellassunzione di cibo della fase dinamica ed caratterizzata da unalimentazione tale da consentire allanimale di mantenere il suo nuovo peso corporeo. Altri esperimenti dimostrarono lesistenza di un centro ipotalamico per la fame (IL) secondo cui lesioni bilaterali dellipotalamo laterale producono afagia (completa cessazione dellassunzione di cibo) che si accompagna ad asipsia (anche ratti iperfagici diventano afasici dopo lesioni dellIL); entrambi i sintomi sono reversibili. Nelle coppie di animali parabiotici (circolazione crociata) se un animale iperalimentato laltro digiuna e anche se uno dei due lesionato a livello ipotalamico (iperfagico) laltro digiuna. Questi esempi indicano come il valore di riferimento del peso corporeo sia influenzato tramite fattori umorali (ormoni) che agiscono normalmente sulle strutture ipotalamiche. Reinterpretazione degli Effetti delle Lesioni allIVM e allIL. In realt lIVM regola il metabolismo energetico e non il comportamento alimentare; lobesit, difatti, dovuta ai cambiamenti del metabolismo e non alla sovralimentazione . Lesioni bilaterali dellIVM producono iperinsulinemia che aumenta la lipogenesi (produzione di grasso corporeo) e diminuisce la lipolisi (trasformazione del grasso in forme utilizzabili di energia). Prove sperimentali su animali in cui lIVM non il centro principale della fame:

- il livello di insulina aumenta prima i ratti iniziano a mangiare iperinsulinemia buon indicatore dellobesit;

- i ratti con lesioni IVM sono pi obesi dei controlli a parit di cibo ingerito; - la resezione del nervo vago (che interrompe la via cervello-pancreas) elimina iperfagia e

obesit; - lesioni dei nuclei paraventricolari producono iperfagia e obesit con lesione IVM.

Prove sperimentali per cui lIL non il centro della fame: - lesioni allIL producono una generale mancanza di risposta a stimoli sensoriali, afagia e adipsia ne sono un aspetto. Bench non sia il centro della fame tutta lIL contiene neuroni che rispondono al valore incentivante del cibo. Altre aree cerebrali implicate nella regolazione della fame sono i nuclei amigdaloidei, la corteccia frontale e la substantia nigra.

3) TRATTO GASTROINTESTINALE E SAZIETA. Inizialmente si riteneva che la fame fosse dovuta alle contrazioni di uno stomaco vuoto e la saziet alla distensione di uno stomaco pieno (Cannon e Washburn, 1912). Tuttavia, lo studio di pazienti ai quali era stato asportato lo stomaco continuavano a provare fame e saziet.

4) PEPTIDI INTESTINALI.




Successivamente si scoperto che lo stomaco produce alcune sostanze (peptidiche) in risposta al valore calorico e al volume del cibo ingerito, che inibiscono lassunzione di cibo e sono collegate al senso di saziet. Queste sono colecistochinina (CCK), somatostatina e glucagone. Il cervello possiede recettori sensibili a queste molecole: antagonisti di queste sostanze aumentano il consumo di cibo, la loro azione sarebbe indiretta cio mediata da organo bersaglio periferici.

IL CONTROLLO DEL PESO CORPOREO: VALORI DI RIFERIMENTO O VALORI DI ASSESTAMENTO?

Molti ritengono che il peso del corpo sia regolato da un valore di riferimento determinato dai livelli di tessuto adiposo dellorganismo. Quando i depositi di grasso scendono al di sotto di un valore critico per quella persona la fame e il consumo di cibo aumentano fino a che non vengono ricostituite le riserve adipose. Per contro quando laccumulo di grasso aumenta sia la fame sia lalimentazione del soggetto si riducono. Contro la teoria del valore di riferimento si dimostr lincapacit di molti soggetti umani a mantenere un normale peso corporeo quando disponibile abbondante cibo appetitoso. Altre prove furono leffetto benefico delle diete alimentari.

REGOLAZIONE DEL GRASSO CORPOREO E UTILIZZAZIONE DELLENERGIA. Lorganismo controlla i suoi livelli di grasso in larga misura modificando lefficienza con cui utilizza lenergia. Il meccanismo attraverso cui lorganismo modifica questa efficienza stato denominato termogenesi alimentare. Laumento dei livelli di grasso produce un innalzamento della temperatura corporea che richiede un ulteriore costo energetico per poter essere mantenuta; la riduzione dei livelli di grasso ha effetti opposti.

VALORI DI RIFERIMENTO E DI ASSESTAMENTO NEL CONTROLLO DEL PESO CORPOREO. Secondo la prima teoria il peso viene regolato su un valore critico: se si al di sotto si mangia di pi e se si al di sopra si mangia di meno, per ritornare al valore critico. Secondo la seconda teoria si oscillerebbe attorno a un valore di assestamento che coincide con lequilibrio di tutti i fattori che concorrono alla regolazione del peso, e solo situazioni prolungate che influenzino questi fattori portano a un diverso valore di assestamento e quindi a diversi livelli di assestamento di tutti i fattori. Sapere che il peso corporeo regolato da un sistema basato su valori di assestamento permette allo studioso di prevedere meglio le condizioni che possono determinare variazioni nel peso corporeo e di comprendere i meccanismi fisiologici di tali variazioni. La conoscenza dei meccanismi di regolazione del peso non ha per dei risvolti pratici.

IL RUOLO DELLA LEPTINA NELLA REGOLAZIONE DEL PESO CORPOREO. Vi sono al mondo molti centri di ricerca che studiano lobesit e il metabolismo. Una delle tappe pi importanti degli anni 90 in questambito fu la scoperta del gene che produce lobesit negli animali da eperimento. Questi studi portarono alla scoperta di una sostanza chiamata leptina. Nei ratti obesi il gene che produce leptina (attraverso gli adipociti) difettoso. I recettori cerebrali ne registrano la minor quantit e forse inducono a mangiare troppo; nelluomo per le cose sono pi complesse perch pi geni regolano:

1) gli adipociti secernono leptina nel circolo sanguigno con una quantit regolata da grandezza e dal numero di adipociti;




2) la leptina raggiunge i recettori in diverse aree ipotalamiche tra cui LH e il nucleo arcuato, sopraottico e paraventricolare;

3) lattivazione dei recettori della leptina sopprime la produzione e il rilascio dei neuropeptidi; 4) normalmente i neuropeptidi suscitano la fame mediante lattivazione di una rete nervosa

cerebrale non identificata ma probabilmente molto estesa; 5) lattivazione dei recettori della leptina aumenta anche i livelli dellormone per il rilascio della

corticotropina (CHR) e della melanocortina che sopprimono la fame. Il meccanismo complesso ma si potrebbe sintetizzare dicendo che: lalterazione genica porta ad una mancanza di leptina, e la mancanza di leptina allobesit.

RUOLO DEL CERVELLO E DELLIPOTALAMO NELLA REGOLAZIONE DELLA FAME. (Appunti).

Nel modello animale unalterazione ipotalamica pu produrre una forte obesit: lanimale tende a mangiare molto, a saziarsi pi tardi e a ridurre gli intervalli fra i pasti. Esaminando le funzioni ipotalamiche si visto che la produzione di una sostanza (chiamata neuropeptide y) genera un aumento dellassunzione di cibo e in particolare la fame di carboidrati e stimola anche la secrezione di insulina e cortisone. Linsulina un ormone prodotto dal pancreas e il cortisone prodotto dalle capsule surrenali. Tra gli effetti di entrambi questi ormoni vi quello di abbassare il livello di glucosio nel sangue. Si diceva che il neuropeptide y tende a stimolare gli ormoni che tolgono dal sangue il glucosio. Il risultato duplice: a la mancanza di glucosio stimola il soggetto a mangiare di nuovo per riportarlo ai valori precedenti e, b il glucosio non consumato e tolto dalla circolazione viene immagazzinato. Aumentano quindi le scorte di grasso e il soggetto portato a mangiare troppo. La somministrazione di leptina porta ad una significativa riduzione di questo polipeptide. Sono in corso studi per chiarire gli effetti del rapporto tra appetito, leptina e polipeptide y sia nellanimale che nelluomo. Si visto che allanimale grasso a cui veniva somministrata leptina, questo dimagriva: in modo naturale lanimale mangiava di meno anche se gli veniva fornito tutto il cibo che voleva e aumentava il consumo metabolico. Quindi lobesit sembrava essere stata s

anatomia del sistema nervoso

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