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Unità 14 Il sistema nervoso. Unità 14 Il sistema nervoso Obiettivi  Capire come avviene la trasmissione degli impulsi nervosi  Sapere come funzionano.

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1 Unità 14 Il sistema nervoso

2 Unità 14 Il sistema nervoso Obiettivi  Capire come avviene la trasmissione degli impulsi nervosi  Sapere come funzionano le sinapsi e i neurotrasmettitori  Capire come è fatto il sistema nervoso umano e come si è evoluto nella forma attuale  Conoscere la struttura e le principali funzioni dell’encefalo umano

3 3 Prova di competenza – Immagini mentali In che modo è possibile studiare cerebrale in vivo?

4 Lezione 1 STRUTTURA E FUNZIONI DEL SISTEMA NERVOSO 4

5 14.1Il sistema nervoso riceve gli stimoli, li interpreta e invia risposte  La cellula di base del sistema nervoso è il neurone –Corpo cellulare: contiene il nucleo e gli organuli cellulari –Fibre nervose: lunghi e sottili prolungamenti, che conducono e trasmettono i segnali 5

6 14.1Il sistema nervoso riceve gli stimoli, li interpreta e invia risposte  Sistema nervoso centrale (SNC) –Cervello –Midollo spinale (nei vertebrati)  Sistema nervoso periferico (SNP) –Nervi: fasci di fibre nervose strettamente avvolte da tessuto connettivo –portano i segnali dal SNC ai distretti periferici e/o da questi ultimi al SNC –Gangli: piccole masse costituite dall’aggregazione dei corpi cellulari dei neuroni 6

7 14.1 Il sistema nervoso riceve gli stimoli, li interpreta e invia risposte  Il sistema nervoso ha tre funzioni interconnesse –Ricezione dell’input sensoriale (afferenza sensoriale): ha luogo grazie alla trasmissione del segnale dai recettori ai centri di integrazione –Integrazione: consiste nell’interpretazione dei segnali sensoriali e nella formulazione di risposte adeguate –Emissione dell’output motorio (efferenza motoria): consiste nella trasmissione dei segnali dai centri di integrazione alle cellule effettrici 7

8 Afferenza sensoriale Recettore sensoriale Integrazione Efferenza motoria Cellule effettrici Encefalo e midolo spinale Sistema nervoso periferico (SNP) Sistema nervoso centrale (SNC) 8

9 14.1Il sistema nervoso riceve gli stimoli, li interpreta e invia risposte  Neuroni sensoriali – Trasmettono i segnali dai recettori al SNC  Interneuroni, localizzati interamente nel SNC –Integrano i dati –Trasmettono i segnali appropriati ad altri interneuroni o ai neuroni motori –Trasmettono i segnali dal SNC alle cellule effettrici  Motoneuroni –Trasmettono i segnali dal SNC alle cellule effettrici 9

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11 14.1Il sistema nervoso riceve gli stimoli, li interpreta e invia risposte STEP BY STEP Indica la sequenza con cui le informazioni passano attraverso i tre tipi di neurone nel riflesso patellare 11

12 14.2I neuroni sono le unità funzionali del sistema nervoso  Il neurone –Corpo cellulare: contiene la maggior parte gli organelli –Due tipi di prolungamentei (fibre) –Dendriti: molto ramificati che ricevono i segnali da altri neuroni e li conducono al corpo cellulare –Assoni: possono essere anche molto lunghi e trasmettono i segnali ad altre cellule; queste ultime possono essere altri neuroni o cellule di organi effettori 12

13 14.2I neuroni sono le unità funzionali del sistema nervoso  Per funzionare normalmente i neuroni hanno bisogno del supporto delle cellule gliali  A seconda del tipo le cellule gliali possono –Fornire nutrimento –Isolare gli assoni –Mantenere l’omeostasi del fluido extracellulare 13

14 14.2I neuroni sono le unità funzionali del sistema nervoso  Le cellule di Shwann nel SNP e gli oligodendrociti nel SNC sono particolari cellule gli che avvolgono gli assoni con la guaina mielinica  Guaina mielinica –Avvolge gli assoni –Isola gli assoni preservando il segnale da possibili fenomeni di dispersione –Permette al segnale di viaggiare a maggior velocità 14

15 Direzione del segnale Dendriti Corpo cellulare Nucleo Assone Cellula di Schwann Guaina mielinica Direzione del segnale Nodi di Ranvier Terminali sinaptici Nodi di Ranvier Nucleo Cellula di Schwann Strati di mielina che formano la guaina mielinica Corpo cellulare 15

16 14.2I neuroni sono le unità funzionali del sistema nervoso STEP BY STEP Qual è la funzione dalla guaina mielinica? 16

17 Lezione 2 IL SEGNALE NERVOSO E LA SUA TRASMISSIONE 17

18 14.3Il potenziale di membrana permette la trasmissione dell’impulso nervoso  La membrana di un neurone a riposo –Ha una carica leggermente negativa all’interno –Ha una carica leggermente positiva all’esterno –Questa differenza di carica è un’energia potenziale: il potenziale di membrana –Nel neurone a riposo il potenziale di membrana equivale a circa –70mV ed è chiamato potenziale di riposo 18

19 14.3Il potenziale di membrana permette la trasmissione dell’impulso nervoso  Il potenziale di riposo è generato dalla diversa composizione e concentrazione di ioni nei fluidi presenti all’interno e all’esterno della cellula –All’interno della cellula –K + più concentrato –Na + meno concentrato –All’esterno della cellula –K + meno concentrato –Na + più concentrato 19

20 Neurone Assone Membrana plasmatica Esterno della cellula Na + K+K+ pompa Na + -K + Canale del Na + Membrana plasmatica Canale del K + Proteina Interno della cellula Na + K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ 20

21 Esterno della cellula Na + K+K+ pompa Na + -K + Canale del Na + Membrana plasmatica Canale del K + Proteina Interno della cellula Na + K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ 21 Gli ioni Na + sono più concentrati all’esterno della cellula, dove sono trasportati attivamente dalla pompa sodio potassio, perché i canali del sodio consentono una diffusione limitata di questi ioni attraverso la membrana Gli ioni K sono più concentrati all’interno, grazie all’azione della pompa sodio-potassio, ma possono diffondere liberamente verso l’esterno, lasciando dietro di sé una carica negativa

22 14.3Il potenziale di membrana permette la trasmissione dell’impulso nervoso STEP BY STEP Se la membrana di un neurone diventa improvvisamente più permeabile agli ioni di sodio, si verifica un rapido movimento netto di Na + verso l’interno della cellula Quali sono le due forze che guidano gli ioni all’interno? 22

23 14.4Un segnale nervoso inizia come una variazione del potenziale di membrana  Uno stimolo genera un segnale nervoso –Altera la permeabilità agli ioni di una sezione di membrana –Permette agli ioni di attraversarla –Comporta un cambiamento nel potenziale di membrana 23

24 14.4Un segnale nervoso inizia come una variazione del potenziale di membrana  Il potenziale d’azione è un segnale nervoso che viaggia lungo l’assone –Il potenziale di membrana passa dal potenziale di riposo al picco massimo del potenziale d’azione –Poi si riassesta sul potenziale di riposo 24

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26 1 Tempo (ms) –100 Potenziale di riposo 1 Soglia –50 0  50 Potenziale d’azione Potenziale di membrana (mV) 26 Nella membrana a riposo i canali voltaggio dipendenti sono chiusi e il potenziale è –70 mV

27 Uno stimolo provoca l’apertura di alcuni canali del Na + Se viene raggiunto il potenziale soglia di –50 mV, si genera il potenziale d’azione 2 Tempo (ms) –100 Potenziale di riposo 1 Soglia 2 –50 0  50 Potenziale d’azione Potenziale di memebrana (mV) 27

28 3 Tempo (ms) –100 Potenziale di riposo 1 Soglia 2 3 –50 0  50 Potenziale d’azione Potenziale di membrana (mV) 28 Vengono aperti altri canali del Na +, i canali del K + sono chiusi e l’interno della cellula diventa più positivo

29 4 Tempo (ms) –100 Potenziale di riposo 1 Soglia –50 0  50 Potenziale d’azione Potenziale di membrana (mV) 29 I canali del Na + si chiudono, mentre si aprono quelli del K + che fluisce all’esterno; il potenziale di membrana diminuisce

30 5 Tempo (ms) –100 Potenziale di riposo 1 Soglia –50 0  50 Potenziale d’azione Potenziale di membrana (mV) 30 I canali del K + si chiudono, provocando una breve caduta al di sotto del potenziale di riposo

31 Tempo (ms) –100 Potenziale di riposo 1 Soglia –50 0  50 1 Potenziale d’azione Potenziale di membrana (mV) 31 1 La membrana torna al potenziale di riposo di –70 mV

32 14.4Un segnale nervoso inizia come una variazione del potenziale di membrana STEP BY STEP La genesi di un potenziale d’azione è un esempio di feedback positivo o negativo? 32

33 14.5Il potenziale d’azione si propaga lungo il neurone  Il potenziale d’azione –Una volta innescato si propaga con una reazione a catena lungo l’assone in una sola direzione –È un evento del tipo “tutto o nulla” 33

34 Assone Potenziale d’azione Segmento di assone 1 Na + 34 In seguito a uno stimolo si aprono i canali del Na + e si genera un potenziale d’azione in una regione dell’assone

35 Assone Potenziale d’azione Segmento di assone Potenziale d’azione 2 1 Na + K+K+ K+K+ 35 Subito dopo, in quella stessa regione, si aprono i canali del K + e si chiudono i canali del Na +, mentre si aprono i canali dell’Na + nella regione adiacente

36 Assone Potenziale d’azione Segmento di assone Potenziale d’azione Potenziale d’azione Na + K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ 36 Mentre il tratto dell’assone dove si è generato lo stimolo ritorna al potenziale di riposo, l’impulso si propaga lungo l’assone

37 14.5Il potenziale d’azione si propaga lungo il neurone  Come fanno i potenziali d’azione a trasmettere la diversa intensità delle informazioni al sistema nervoso centrale? –L’intensità del singolo potenziale d’azione non può cambiare –Quello che cambia è la frequenza, cioè il numero di potenziali d’azione che vengono inviati nell’unità di tempo 37

38 14.5Il potenziale d’azione si propaga lungo il neurone STEP BY STEP Che cosa si intende con l’espressione “tutto o nulla” quando si parla di stimolo nervoso? 38

39 14.6I neuroni comunicano a livello delle sinapsi  Le sinapsi sono le regioni in cui avviene la comunicazione tra –Due neuroni –Un neurone e una cellula effetrice 39

40 14.6I neuroni comunicano a livello delle sinapsi  Sinapsi elettriche –Il segnale nervoso passa direttamente dal neurone presinaptico alla cellula successiva, detta postsinaptica  Sinapsi chimiche –Il neurone presinaptico secerne un neurotrasmettitore –Il neurotrasmettitore attraversa la fessura sinaptica –Il neurotrasmettitore si lega a un recettore sulla membrana della cellula postsinaptica 40

41 Neurone trasmittente Assone del neurone trasmittente Vescicole Terminale sinaptico Le vescicole si fondono con la membrana plasmatica Fessura sinaptica Neurone ricevente Neurone ricevente Canali ionici Molecole del neurotrasmettitore Il neurotrasmettitore è liberato nella fessura sinaptica Il neurotrasmettitore si lega al recettore Sinapsi Arriva il potenziale d’azione Neurotrasmettitore Recettore ioni Il neurotrasmettitore viene demolito ed eliminato Il canale ionico si chiude Il canale ionico si apre 41

42 Neurone trasmittente 4 Assone del neurone trasmittente Vescicole Terminale sinaptico Le vescicole si fondono con la membrana plasmatica Fessura sinaptica Neurone ricevente Neurone ricevente Canali ionici Molecole del neurotrasmettitore Il neurotrasmettitore è liberato nella fessura sinaptica Il neurotrasmettitore si lega al recettore Sinapsi Arriva il potenziale d’azione

43 5 Neurotrasmettitore Il canale ionico si chiude Il canale ionico si apre Recettore Ioni Il neurotrasmettitore viene demolito ed eliminato 6 43

44 14.6I neuroni comunicano a livello delle sinapsi STEP BY STEP In che modo una sinapsi garantisce che i segnali viaggino in una sola direzione, dalla cellula presinaptica a quella postsinaptica? 44

45 14.7Le sinapsi chimiche consentono l’elaborazione di informazioni complesse  Neurotrasmettitri eccitatori –Inducono l’innesco di potenziali d’azione  Neurotrasmettitri inibitori –Riducono la capacità della cellula di innescare potenziali d’azione 45

46 14.7Le sinapsi chimiche consentono l’elaborazione di informazioni complesse  Un neurone riceve segnali –Da centinaia di altri neuroni –Attraverso migliaia di sinapsi  Se, nel loro complesso, i segnali eccitatori sono abbastanza forti da superare i segnali inibitori e alzare il potenziale di membrana oltre il livello soglia –La cellula genera un potenziale d’azione e lo trasmette lungo il proprio assone 46

47 Dendriti Guaina mielinica Assone Corpo cellulare del neurone potsinaptico Inibitorio Eccitatorio Terminali sinaptici Terminali sinaptici 47

48 Dendriti Guaina mielinica Assone Corpo cellulare del neurone potsinaptico Inibitorio Eccitatorio Terminali sinaptici 48

49 Terminali sinaptici 49

50 14.7Le sinapsi chimiche consentono l’elaborazione di informazioni complesse STEP BY STEP In che modo l’apertura di canali di membrana per ioni diversi porta a effetti eccitatori o inibitori? 50

51 14.8Molte piccole molecole funzionano come neurotrasmettitori  Molte piccole molecole organiche contenenti azoto funzionano da neurotrasmettitori –L’ acetilcolina è un importante neurotrasmettitore –Nel cervello –Nelle sinapsi tra motoneuroni e cellule muscolari –Le ammine biogene sono neurotrasmettitori derivati dagli amminoacidi –Importanti per il SNC –La serotonina e la dopamina influiscono su aspetti fondamentali della vita come il sonno, l’umore, l’attenzione e l’apprendimento 51

52 14.8Molte piccole molecole funzionano come neurotrasmettitori –Quattro amminoacidi che funzionano da neurotrasmettitori –Sono molto importanti per il SNC –L’aspartato e il glutammato agiscono su sinapsi eccitatorie –La glicina e il GABA sono liberati nelle sinapsi inibitorie –Peptidi –La sostanza P media la nostra percezione del dolore –Le endorfine riducono la nostra percezione del dolore 52

53 14.8Molte piccole molecole funzionano come neurotrasmettitori –Diversi peptidi funzionano da neurotrasmettitori –La sostanza P è un neurotrasmettitre eccitatorio che media la percezione del dolore –Anche le endorfine sono peptidi e funzionano sia come neurotrasmettitori, sia come ormoni 53

54 14.8Molte piccole molecole funzionano come neurotrasmettitori STEP BY STEP Che cosa determina il fatto che un neurone sia o non sia influenzato da uno specifico neurotrasmettitore? 54

55 Un cervello da sballo  Molte sostanze psicoattive, anche quelle comuni –Agiscono a livello delle sinapsi –Influiscono sull’azione dei neurotrasmettitori  La caffeina contrasta i neurotrasmettitori inibitori  La nicotina agisce da stimolante  L’alcol ha una potente azione depressiva 55 COLLEGAMENTO salute

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57  Molte sostanze psicoattive, anche quelle comuni –Agiscono a livello delle sinapsi –Influiscono sull’azione dei neurotrasmettitori  La caffeina contrasta i neurotrasmettitori inibitori  La nicotina agisce da stimolante  L’alcol ha una potente azione depressiva 57 Un cervello da sballo COLLEGAMENTO salute

58  In medicina si utilizzano diversi tipi di sostanze psicoattive per trattare alcuni disturbi del sistema nervoso - Inibitori selettivi della ricaptazione della serotonina sono usati nei casi di depressione - Benzodiazepine, che attivano i recettori del GABA, funzionano come tranquillanti - Alcuni antipsicotici agiscono bloccando i recettori della dopamina 58 Un cervello da sballo COLLEGAMENTO salute

59  In medicina si utilizzano diversi tipi di sostanze psicoattive per trattare alcuni disturbi del sistema nervoso  Inibitori selettivi della ricaptazione della serotonina nei casi di depressione  Benzodiazepine, che attivano i recettori del GABA, funzionano come tranquillanti  Alcuni antipsicotici agiscono bloccando i recettori della dopamina 59 Un cervello da sballo COLLEGAMENTO salute

60 Lezione 3 IL SISTEMA NERVOSO DEGLI ANIMALI 60

61 14.9L’evoluzione del sistema nervoso va verso la cefalizzazione e la centralizzazione  Gli animali a simmetria radiale h anno sistemi nervosi organizzati in reti nervose non centralizzate 61 alla luce dell’evoluzione

62 Rete nervosa Neurone Idra (cnidario)A 62

63 14.9L’evoluzione del sistema nervoso va verso la cefalizzazione e la centralizzazione  Negli animali più complessi, gli assoni di più cellule sono spesso riuniti insieme a formare i nervi –I nervi sono strutture fibrose che hanno la funzione di incanalare e organizzare il flusso di informazioni lungo percorsi specifici 63 alla luce dell’evoluzione

64 Stella marina (echinoderma)B 64

65 14.9L’evoluzione del sistema nervoso va verso la cefalizzazione e la centralizzazione  Negli animali a simmetria bilaterale –Cefalizzazione: tendenza evolutiva verso la concentrazione del sistema nervoso all’estremità cefalica –Centralizzazione: presenza di un sistema nervoso centrale (SNC), distinto dal sistema nervoso periferico (SNP) –Sviluppo dei gangli: gruppi di corpi cellulari neuronali 65 alla luce dell’evoluzione

66 Macchia oculare C Cervello Cordone nervoso Nervo trasversale (periferico) Planaria (platelminta) 66

67 Cervello D Cordone nervoso ventrale Ganglio Sanguisuga (anellide) 67

68 Cervello E Cordone nervoso ventrale Gangli Insetto (artropode) 68

69 Cervello E Assone gigante Calamaro (mollusco) 69

70 14.9L’evoluzione del sistema nervoso va verso la cefalizzazione e la centralizzazione STEP BY STEP Perché per la maggior parte degli animali a simmetria bilaterale è vantaggioso che il cervello sia nell’estremità cefalica del corpo? 70 alla luce dell’evoluzione

71 14.10 Il sistema nervoso dei vertebrati è formato dal SNC e dal SNP  Il sistema nervoso centrale (SNC) è composto da –Encefalo: centro di controllo –Midollo spinale: trasmette in formazioni da e verso l’encefalo e integra semplici risposte ad alcuni stimoli 71

72 14.10Il sistema nervoso dei vertebrati è formato dal SNC e dal SNP  L’encefalo è dotato di diversi sistemi di protezione - L’ambiente dell’encefalo è mantenuto chimicamente costante da una vasta rete di vasi sanguigni - La barriera ematoencefalica permette il passaggio di ossigeno e sostanze nutritive e impedisce quello di sostanze dannose 72

73 14.10Il sistema nervoso dei vertebrati è formato dal SNC e dal SNP - L’encefalo contiene spazi pieni di liquidi (protezione dagli urti, circolazione di sostanze nutritive e ormoni, eliminazione di rifiuti) - Ventricoli nel cervello - Canale ependimale nel midollo spinale - Intercapedine tra meningi ed encefalo / midollo spinale 73

74 14.10Il sistema nervoso dei vertebrati è formato dal SNC e dal SNP  I SNC è formato da due componenti distinte –Sostanza bianca: fasci di assoni provvisti di guanine mieliniche –Sostanza grigia: corpi cellulari, dendriti e assoni sprovvisti di guaine mieliniche 74

75 14.10Il sistema nervoso dei vertebrati è formato dal SNC e dal SNP  Il sistema nervoso periferico (SNP) è formato da gangli e nervi –Nervi cranici: hanno origine nell’encefalo e terminano prevalentemente in strutture della testa –Nervi spinali: hanno origine nel midollo spinale e innervano le parti del corpo sotto alla testa 75

76 Encefalo Sistema nervoso centrale (SNC) Midollo spinale Sistema nervoso periferico (SNP) Nervi cranici Gangli esterni al SNC Nervi spinali 76

77 Encefalo Ventricoli Canale ependimale del midollo spinale Liquido cerebrospinale Meningi Midollo spinale Sostanza bianca Sostanza grigia Ganglio della radice dorsale (parte del SNP) Nervo spinale (parte del SNP) Canale ependimale Midollo spinale (sezione trasversale) 77

78 14.10Il sistema nervoso dei vertebrati è formato dal SNC e dal SNP STEP BY STEP Quali strutture compongono il sistema nervoso centrale dei vertebrati? 78

79  Il sistema nervoso periferico (SNP) può essere suddiviso in due componenti diverse dal punto di vista funzionale –Sistema nervoso somatico: trasporta i segnali da e verso i muscoli scheletrici, soprattutto in risposta a stimoli esterni –Il sistema nervoso autonomo: regola l’ambiente interno dell’organismo mediante il controllo della muscolatura liscia e cardiaca, e degli organi dei sistemi digerente, cardiovascolare, escretore ed endocrino –Questo controllo è generalmente involontario Il sistema nervoso periferico contiene sottosistemi con funzioni diverse

80 Sistema nervoso periferico Sistema somatico Sistema autonomo Sistema simpatico Sistema parasimpatico Sistema enterico 80

81 STEP BY STEP Quali parti del sistema nervoso controllano i muscoli della mano quando scriviamo e quelli del sistema digerente quando mangiamo? Il sistema nervoso periferico contiene sottosistemi con funzioni diverse

82  Il nostro SNA contiene due insiemi di neuroni con effetti antagonisti sulla maggior parte degli organi – Sistema parasimpatico: prepara l’organismo alle attività che portano all’acquisizione e alla conservazione dell’energia –“riposa e digerisci” –Sistema simpatico: prepara l’organismo a intense attività che consumano energia, come il combattimento, la fuga o la competizione –Reazione “combatti o fuggi” L’azione opposta dei neuroni simpatici e parasimpatici regola l’ambiente interno

83 Encefalo Sistema parasimpatico Provoca la contrazione delle pupille Occhio Stimolala produzione di saliva Polmone Provoca la costrizione dei bronchi Riduce la frequenza cardiaca Midollo spinale Stimola stomaco, pancreas e intestino Fegato Stimola la minzione Favorisce l’erezione dei genitali Intestino Genitali Vescica Pancreas Stomaco Ghiandola surrenale Cuore Ghiandole salivari Sistema simpatico Provoca la dilatazione delle pupille Inibisce la produzione di saliva Provoca la dilatazione dei bronchi Aumenta la frequenza cardiaca Stimola la liberazione di adrenalina e noradrenalina Stimola la liberazione di glucosio Inibisce stomaco, pancreas e intestino Inibisce la minzione Provoca l’eiaculazione e le contrazioni vaginali 83

84 STEP BY STEP Quale effetto avrà sulla frequenza del polso di una persona un farmaco che inibisce il sistema nervoso parasimpatico? L’azione opposta dei neuroni simpatici e parasimpatici regola l’ambiente interno

85 Lezione 4 L’ENCEFALO UMANO 85

86 14.13L’encefalo dei vertebrati si sviluppa da tre rigonfiamenti anteriori del tubo neurale  L’encefalo dei vertebrati si è evoluto attraverso l’ingrandimento e la suddivisione strutturale e funzionale –Prosencefalo –Telencefalo (cervello) –Diencefalo –Mesencefalo –Rombencefalo 86

87 Regioni dell’encefalo embrionale Prosencefalo Mesencefalo Rombelcefalo Mesencefalo Rombencefalo Prosencefalo Embrione di un mese Strutture presenti nell’adulto Telencefalo (emisferi cerebrali; comprende corteccia cerebrale, sostanza bianca, gangli basali) Diencefalo (talamo, ipotalamo, neuroipofisi, epifisi) Mesencefalo (parte del tronco encefalico) Ponte (parte del tronco encefalico), cervelletto Midollo allungato (parte del tronco encefalico) Emisfero cerebrale Diencefalo Mesencefalo Ponte Cervelletto Midollo allungato Midollo spinale Feto di tre mesi 87

88 Regioni dell’encefalo embrionale Strutture presenti nell’adulto Telencefalo (emisferi cerebrali; comprende corteccia cerebrale, sostanza bianca, gangli basali) Diencefalo (talamo, ipotalamo, neuroipofisi, epifisi) Mesencefalo (parte del tronco encefalico) Ponte (parte del tronco encefalico), cervelletto Midollo allungato (parte del tronco encefalico) Prosencefalo Mesencefalo Rombelcefalo 88

89 Mesencefalo Rombencefalo Prosencefalo Embrione di un mese Emisfero cerebrale Diencefalo Mesencefalo Ponte Cervelletto Midollo allungato Midollo spinale Feto di tre mesi 89

90 14.13L’encefalo dei vertebrati si sviluppa da tre rigonfiamenti anteriori del tubo neurale  L’evoluzione del comportamento dei vertebrati, nella sua estrema complessità, è andata in parallelo con l’evoluzione del telencefalo (cervello) 90

91 14.13L’encefalo dei vertebrati si sviluppa da tre rigonfiamenti anteriori del tubo neurale STEP BY STEP Quale regione dell’encefalo ha subito i maggiori cambiamenti durante l’evoluzione dei vertebrati? 91

92 14.14La struttura dell’encefalo umano: un supercomputer vivente  L’encefalo umano –È più potente e più sofisticato dei nostri migliori computer –È suddiviso in tre parti principali –Prosencefalo –Mesencefalo –Rombencefalo 92

93 Mesencefalo Rombencefalo Prosencefalo Telencefalo Talamo Ipotalamo Ipofisi Ponte Midollo allungato Cervelletto Corteccia cerebrale Midollo spinale 93

94 Emisfero cerebrale sinistro Emisfero cerebrale destro Corpo calloso Gangli basali 94

95 14.14La struttura dell’encefalo umano: un supercomputer vivente  Tronco encefalico –È formato dal mesencefalo e da due aree del rombencefalo: midollo allungato e ponte –È una delle parti più antiche dell’encefalo dei vertebrati –Coordina e filtra le informazioni provenienti dai neuroni sensoriali –Regola il ciclo sonno/veglia e contribuisce a coordinare i movimenti corporei 95

96 14.14La struttura dell’encefalo umano: un supercomputer vivente  Cervelletto –È il centro che coordina i movimenti del corpo  Talamo –Classifica i dati in categorie e li invia alla corteccia cerebrale  Ipotalamo –È il principale centro di controllo omeostatico –Regola i cicli circadiani –Controlla la secrezione di ormoni da parte dell’ipofisi 96

97 14.14La struttura dell’encefalo umano: un supercomputer vivente  Il telencefalo –È la parte più voluminosa e complessa dell’encefalo –Svolge le funzioni di integrazione più complicate –Formula le risposte comportamentali complesse –Ho un ruolo fondamentale in linguaggio, memoria, apprendimento, emozioni 97

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99 14.14La struttura dell’encefalo umano: un supercomputer vivente STEP BY STEP Qual è la parte dell’encefalo più importante per risolvere problemi algebrici, tra quelle elencate nella tabella della precedente diapositiva? 99

100 14.15La corteccia cerebrale è un mosaico di regioni specializzate e interattive  Corteccia cerebrale –È spessa solo 5 mm –Rappresenta l’80% della massa totale dell’encefalo umano –Regola i movimenti volontari –È responsabile dei tratti umani più distintivi –Capacità logiche, matematiche e linguistiche, immaginazione, personalità 100

101 14.15La corteccia cerebrale è un mosaico di regioni specializzate e interattive  Corteccia motoria: invia comandi alla muscolatura scheletrica, rispondendo agli stimoli sensoriali  Aree di associazione –Formano la maggior parte della corteccia cerebrale –Sono la sede delle attività mentali superiori –Ragionamento –Linguaggio  Lateralizzazione: durante lo sviluppo alcune aree dei due emisferi si specializzano per funzioni diverse 101

102 Lobo frontale Lobo parietale Lobo temporaleLobo occipitale Area associativa frontale Area associativa somatosensoriale Area associativa visiva Area associativa uditiva Linguaggio Olfatto Udito Gusto Linguaggio Lettura Vista Corteccia motoria Corteccia somatosensoriale 102

103 14.15La corteccia cerebrale è un mosaico di regioni specializzate e interattive STEP BY STEP Se un ictus determina la perdita della parola e l’intorpidimento della parte destra del corpo, quale lobo della corteccia potrebbe aver danneggiato? E di quale emisfero? 103

104 Cervelli danneggiati  Lo studio dell’encefalo ha permesso di associare ad alcune aree specifiche alcune attività e abilità umane −Tomografia a emissione di positroni (PET) −Risonanza magnetica funzionale (fMRI)  Molte informazioni derivano dallo studio di alterazioni dell’encefalo causate da malattie, incidenti, operazioni chirurgiche –La storia di Phineas Gage 104 COLLEGAMENTO salute

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107  Stimolazione diretta −Durante le operazioni al cervello è possibile stimolare parti della corteccia con una corrente elettrica innocua e interrogare il paziente su quali sensazioni o ricordi vengano richiamati  Lateralizzazione –Molto di quello che sappiamo a proposito della lateralizzazione proviene dallo studio di pazienti in cui le fibre che mettono in comunicazione i due emisferi sono state recise per curare gravi forme di epilessia 107 Cervelli danneggiati COLLEGAMENTO salute

108 14.16La risonanza magnetica funzionale (fMRI) permette di comprendere la struttura e le funzioni dell’encefalo  fMRI –è una tecnica di scansione e produzione di immagini che permette di visualizzare i processi metabolici durante il loro svolgimento nei tessuti viventi –Applicabile su pazienti coscienti e sani –Individua le aree in cui varia il consumo di ossigeno e quindi l’attività neuronale –Ha permesso di associare aree cerebrali specifiche con un’ampia gamma di comportamenti, semplici e complessi 108

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110 14.16La risonanza magnetica funzionale (fMRI) permette di comprendere la struttura e le funzioni dell’encefalo STEP BY STEP Che cosa misura effettivamente la fMRI? 110

111 14.17Il ciclo di sonno e veglia è regolato da diverse regioni dell’encefalo  Diversi centri per il controllo della veglia e del sonno si trovano nel tronco encefalico –La formazione reticolare è uno di essi e agisce come un filtro ricevendo i dati dai recettori sensoriali e selezionando quali inviare alla corteccia cerebrale –Più informazioni  veglia –Meno informazioni  sonno –Ponte e midollo allungato se stimolati inducono il sonno –Nel mesencefalo si trova un centro che induce la veglia 111

112 14.17Il ciclo di sonno e veglia è regolato da diverse regioni dell’encefalo  Sonno –Essenziale per la sopravvivenza –È uno stato attivo –Sembra sia coinvolto nella consolidazione dell’apprendimento e nella memoria 112

113 14.17Il ciclo di sonno e veglia è regolato da diverse regioni dell’encefalo STEP BY STEP Che cosa impedisce alla corteccia cerebrale di essere sopraffatta dal gran numero di stimoli sensoriali provenienti dai recettori periferici? 113

114 14.18Il sistema limbico è coinvolto nelle emozioni, nella memoria e nell’apprendimento  Il sistema limbico –È un’unità funzionale del prosencefalo che comprende parti del talamo e dell’ipotalamo circondate da due anelli incompleti costituiti da regioni della corteccia cerebrale –È coinvolto –Nelle emozioni –Nella memoria –Nell’apprendimento 114

115 Telencefalo Talamo Ipotalamo Corteccia prefrontale Bulbo olfattivo Amigdala Ippocampo Afferenze olfattive 115

116 14.18Il sistema limbico è coinvolto nelle emozioni, nella memoria e nell’apprendimento  Il diversi tipi di memoria –Memoria a breve termine –Memoria a lungo termine –Il passaggio di dati dalla memoria a breve termine alla memoria a lungo termine coinvolge in parte l’amigdala –Memoria procedurale 116

117 14.18 Il sistema limbico è coinvolto nelle emozioni, nella memoria e nell’apprendimento STEP BY STEP Quali fattori aiutano a trasferire le informazioni dalla memoria a breve termine a quella a lungo termine? 117

118 Quando il cervello si inceppa  Alterazioni della fisiologia dell’encefalo possono dar luogo a gravi disturbi neurologici e psichiatrici  Le malattie del sistema nervoso hanno un notevole impatto sulla società, tra le più gravi ci sono –Schizofrenia –Depressione –Morbo di Alzheimer –Morbo di Parkinson 118 COLLEGAMENTO salute

119  Schizofrenia –Disturbo mentale grave –Caratterizzato da episodi psicotici nei quali i pazienti perdono la capacità di distinguere la realtà 119 Quando il cervello si inceppa COLLEGAMENTO salute

120  Depressione –Condizione patologica caratterizzata da umore depresso, accompagnato da alterazioni del sonno, dell’appetito e del livello di energia –Due forme principali –Depressione maggiore –Disturbo bipolare, o disturbo maniaco-depressivo 120 Quando il cervello si inceppa COLLEGAMENTO salute

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122  Morbo di Alzheimer –Forma di deterioramento mentale o demenza, caratterizzata da confusione, perdita della memoria e da molti altri sintomi –Generalmente è legato all’età  Difficile formulare una diagnosi 122 Quando il cervello si inceppa COLLEGAMENTO salute

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124  Morbo di Parkinson –Disturbo motorio grave –Caratterizzato da –Rigidità –Difficoltà a iniziare i movimenti –Lentezza nell’eseguirli 124 Quando il cervello si inceppa COLLEGAMENTO salute

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