sabato 30 giugno 2012

Il Sistema Nervoso Autonomo

Siamo a pag. 490 del testo che stiamo seguendo.
La zona Periventricolare dell'Ipotalamo oltre a controllare l'Ipofisi, controlla anche il Sistema Nervoso Autonomo (abbreviazione ANS o SNA).

L'ANS è definito Autonomo perchè le operazioni che esso svolge si verificano senza che la nostra Coscienza ne abbia percezione [ o quasi], e senza che noi esercitiamo su di esso un CONTROLLO VOLONTARIO [ alcune Scuole di pensiero circa le tecniche di meditazione sostengono il contrario ].

Si dice nel testo "Vi sono [nell'ANS] funzioni altamente coordinate", e per definire il concetto fa riferimento ad un esempio.

Si supponga di essere "beccati" dal Prof. mentre si è distratti in classe. In quel momento [ci prende il panico n.b.] si è nel caso che viene definito in inglese con un gioco di parole "fight or flight" (lotta o fuga) ed il Corpo reagisce di conseguenza.

Si tratta di prendere "la decisione giusta in tempi brevi", si tratta di una EMERGENZA, quindi il Corpo si configura in modalità ALLARME. E questo significa che si verificano una serie di eventi.

1. Aumento del Battito Cardiaco
2. Aumento della Pressione Sanguigna
3. "Depressione" delle funzioni digestive [il testo indica questo termine, probabilmente indica una sospensione o rallentamento di quei processi che assorbirebbero ingenti risorse che vengono invece ritenute necessarie per gestire l'EMERGENZA]
4. Mobilizzazione delle risorse di Glucosio.
5. Attivazione delle Ghiandole Sudoripare.

In pratica il Corpo si comporta allo stesso modo di un Sistema che debba affrontare un Emergenza e quindi potenzia la vigilanza e le difese strategiche e quindi aumenta le risorse in campo (punti 1 e 2) e ottimizza le proprie scorte di energia (punti 3 e 4 ).

IL GESTORE (o in terminologia Logica IL SET) delle Emergenze è la Divisione Simpatica dell'ANS, o Sistema Nervoso Simpatico

Ora si supponga che proprio quando il Prof. sta per farci una domanda per capire se siamo stati attenti o meno, pena un brutto voto, suoni la campanella, e questo ci salvi. Tireremo un sospiro di sollievo. Entro pochi minuti le Reazioni del Sistema Nervoso Simpatico si affievoliranno fino a ripristinarsi a valori ordinari.

IL RESET delle Emergenze è dato dalla Divisione Parasimpatica dell'ANS o Sistema Nervoso Parasimpatico.

Si aggiunge nel testo:
"Mentre il Sistema Motorio Somatico, attraverso i Motoneuroni ALPHA può rapidamente eccitare i muscoli scheletrici con massima precisione, le azioni dell'ANS tipicamente sono multiple, diffuse, [quindi ANS è broadcast e SMS è punto-punto?], e relativamente lente. Questo vuol dire che l'ANS opera nello spazio e nel tempo espanso [che potremmo meglio tradurre come 'esteso nello spazio e nel tempo' quindi un broadcasting a diffusione lenta come un GAS, per avere un'idea rappresentativa della modalità operativa dell'ANS ], inoltre a differenza dell'SMS, che può soltanto eccitare i suoi obiettivi periferici specifici, l'ANS riequilibra l'eccitazione e l'inibizione sinaptica per ottenere un controllo graduale ed ampiamente coordinato [Possiamo dire che l'SMS agisce in modo 'digitale' on/off sulle periferiche mentre l'ANS si comporta in modo 'analogico'?]".


venerdì 29 giugno 2012

Un esempio di funzionamento del Sistema Portale Ipotalamo-Pituitario (o Ipofiseale): Il Surrene

Facciamo riferimento alla teoria illustrata in questo articolo.

Come dice la parola stessa Sur-Rene, esso è una Ghiandola (detta anche Adrenale, da Ad-Rena che in Latino vuol dire "presso il rene") situata sopra i Reni.
Le Surreni, o Ghiandole Adrenali sono composte di due parti, la Corteccia Adrenale ed il Midollo Adrenale, che in terminologia italiana sono indicate come Parte Corticale e Parte Midollare.

La Corteccia Adrenale, o Corteccia Surrenale, o Parte Corticale del Surrene, produce il Cortisolo.

Il Cortisolo [cito da Wikipedia] "È un ormone di tipo steroideo, derivante cioè dal colesterolo, ed in particolare appartiene alla categoria dei glucocorticoidi, di cui fa parte anche il corticosterone (meno attivo)."


Come abbiamo già visto nell'articolo citato, quando il Cortisolo viene rilasciato in circolo nel sangue,  agisce attraverso il Corpo per mobilizzare le riserve di energia e sopprimere il sistema immunitario [situazione chiaramente rischiosa per il Corpo].

Esso predispone il Corpo ad affrontare situazioni di Stress di vario genere. Ed infatti lo Stress è la causa di innesco della produzione di Cortisolo. Stress fisiologico come una perdita di sangue, oppure Stress Emotivo come essere innamorati, od essere ansiosi per un esame che incombe.

Come abbiamo visto nell'articolo precedente, le Cellule Parvocellulari Neurosecretorie CONTROLLANO la Corteccia Adrenale, e ELABORANO LA QUANTITA' DI STRESS PROCURATA DA UN DATO STIMOLO, e per Stimolo intendiamo un Input rilevato dall'apparato Somatosensoriale.

[qui c'è una specie di gatto che si morde la coda, perchè si dice nel testo che la quantità di Stress procurato da uno Stimolo è misurata dalla quantità di Cortisolo rilasciata, ma io mi chiedo: qual'è la causa e qual'è l'effetto? Lo Stress induce la produzione di Cortisolo e questo viene misurato oppure il Cortisolo viene emesso proprio a seguito della percezione dello Stress? Sicuramente sarà più chiaro qui nel seguito ].

Come già visto, queste CPN sono nell'Ipotalamo Periventricolare ed attuano la seguente procedura:

a) Rilasciano gli Ormoni Ipofisiotropici nella Circolazione Portale Ipotalamo-Pituitaria, tra i quali in particolare, l'Ormone di Liberazione della Corticotropina abbreviato in CRH (dall'inglese corticotropin-releasing hormone ).
b) Viene percorsa la distanza fino al Lobo Anteriore Ghiandola Pituitaria.
c) Nell'LAGP entro 15 secondi viene stimolato il rilascio di Corticotropina o ACTH.
d) L'ACTH entra nella Circolazione Generale Sanguigna, viaggia fino alla Corteccia Adrenale.
e) L'ACTH giunto alla Corteccia Adrenale, entro pochi minuti, Stimola il rilascio di Cortisolo.

I livelli di Cortisolo nel sangue, entro certi limiti, sono "autoregolati" col seguente meccanismo di feedback negativo (Sistema controreazionato):

a.1) Poichè il Cortisolo è uno Steroide, ossia è in relazione col Colesterolo (come già detto), esso è lipofilo, cioè è solubile nelle sostanze grasse e nelle membrane lipidiche.
b.1) In questo modo esso supera facilmente la Barriera Emato Encefalica.
c.1) Una volta raggiunto il Cervello, il Cortisolo interagisce con specifici Recettori, che determinano l'inibizione del rilascio di CRH.

Si tenga presente che i Neuroni che hanno nei Dendriti i Recettori di Cortisolo, non sono solo nell'Ipotalamo ma sono distribuiti in tutto il Cervello.
In queste altre aree si è visto che il Cortisolo ha significativi effetti sull'attività neuronale.

Quindi il rilascio di Ormoni Ipofisiotropici da parte delle CPN presenti nell'Ipotalamo Periventricolare (Secretorio) può produrre notevoli alterazioni di Corpo e Cervello.

martedì 26 giugno 2012

I Percorsi dall'Ipotalamo verso la Ghiandola Pituitaria (Pag 487 e seg. Neuroscience - Exploring the Brain) - Il Lobo Anteriore della Ghiandola Pituitaria.

A pag 487 del testo, verso la fine della pagina, si apre la sezione in cui si parla del Lobo Anteriore. "A differenza del Lobo Posteriore che è parte integrante del Cervello, il Lobo Anteriore è una Ghiandola effettiva", e nel Lobo Anteriore si compiono le seguenti operazioni.
1. Sintesi di Ormoni: Si costruiscono effettivamente queste sostanze nel Lobo Anteriore della GP
2. Secrezione di Ormoni: vengono emesse sostanze che a loro volta regolano delle Secrezioni in altre Ghiandole attraverso il Corpo, e queste assieme al L.A.G.P. costituiscono il Sistema Endocrino.
Vediamo quali Ormoni vengono sintetizzati ed emessi dal L.A.G.P, e quale parte del Corpo interessano.

a) Ormone Follicolo-Stimolante:  detto anche FSH,
  • ha come obiettivo le Gonadi, 
  • e come azione l'Ovulazione nella donna e la Spermatogenesi nell'uomo. 


b) Ormone Luteinizzante: detto anche LH,
  • ha come obiettivo le Gonadi, 
  • e come azione la trasformazione del Follicolo Ovarico in Corpo Luteo nella donna e la Maturazione dello Sperma nell'uomo. 


c) Ormone Tireostimolante: detto anche TSH o Tirotropina,


d) Ormone Adrenocorticotropo: detto anche ACTH o Corticotropina,
  • ha come obiettivo la Corteccia Adrenale [da Ad Rena ossia in Latino 'in prossimità dei Reni' ] o più comunemente definita in lingua italiana la Corteccia Surrenale [e la ghiandola è il Surrene mentre in inglese è definita Adrenal Gland ossia 'Ghiandola Adrenale' ], 
  • e come azione la Secrezione del Cortisolo, che tra le varie attività mobilizza l'energia immagazzinata, inibisce il Sistema Immunitario. 
e) Ormone della Crescita: detto anche GH o Somatotropina, 
  • ha come obiettivo ogni Cellula del Corpo,
  • e come azione lo Stimolo della Sintesi Proteica [faccio una considerazione alla buona, ho come l'impressione che il GH sia interessato nei fenomeni di carcinogenesi, ma ne so troppo poco per avventurarmi in teorie azzardate ]
f) Prolattina: detto anche PRL,
  • ha come obiettivo le Ghiandole Mammarie,
  • e come azione la Secrezione ed Incremento della Produzione di Latte [si confronti la funzione di questo ormone con l'Ossitocina che viene prodotta invece dal Lobo Posteriore Ghiandola Pituitaria].
Il L.A.G.P. in realtà è una ghiandola ATTUATORE, ma il CONTROLLORE dei processi è l'Ipotalamo. Per cui viene detto nel testo "La vera Ghiandola Principale del Sistema Endocrino è l'Ipotalamo". 

Il Controllo sull'L.A.G.P. è eseguito da parte dell'Ipotalamo mediante le Cellule Parvocellulari Neurosecretorie, site nell'area Periventricolare. Questi Neuroni non irradiano gli assoni fino all'LAGP ma usano i capillari alla base del Terzo Ventricolo per inviare all'LAGP gli Ormoni Ipofisiotropici [tenere presente la radice Ipofisi presente nel termine, perchè LA GHIANDOLA PITUITARIA E' ANCHE MEGLIO NOTA COME IPOFISI!!!! e fin ora il testo non era stato molto chiaro in questo, il termine Ipofisi è molto più "popolare" di Ghiandola Pituitaria ]

Abbiamo visto che la Rete di Comunicazione tra il CONTROLLORE (Ipotalamo) ed ATTUATORE (LAGP o Lobo Anteriore Ipofisi) è costituita per un primo tratto dalle Cellule Parvocellulari Neurosecretorie. Queste inviano gli Ormoni Ipofisiotropici ad una Rete di Vasi Capillari Sanguigni che si spingono fin dentro il LAGP, che è chiamata Circolazione Portale Ipotalamo-Pituitaria.

Gli Ormoni Ipofisiotropici si muovono nel flusso della Rete CPIP fino a quando non si legano a specifici Recettori sulla superficie delle Cellule Pituitarie.

Una volta che un Ormone Ipofisiotropico si è legato ad uno specifico Recettore esso può:
a) ATTIVARE la secrezione di uno specifico Ormone (tra quelli elencati sopra) nella Circolazione Generale.
b) DISATTIVARE la secrezione di uno specifico Ormone (tra quelli elencati sopra) nella Circolazione Generale.

[Quindi riassumendo. L'Ipotalamo COMANDA/CONTROLLA l'ATTUAZIONE di emissione/inibizione degli Ormoni FSH, LH, TSH, ACTH, GH, PRL da parte dell'LAGP i quali migrano verso le proprie aree di destinazione riportate nell'elenco suddetto ]

lunedì 25 giugno 2012

Sono quarantadue!

E anche per quest'anno si festeggia il compleanno. Sono sempre stato fiero di questa giornata. E' un bel periodo per nascere, l'Estate appena entrata, credo che questo influisca sulla personalità. Sono un tipo che ha sempre cercato malgrado sia stato aggredito e qualcuno con problemi a volte abbia cercato di infierire o ferire, di fregarsene e di sorridere alla vita, e di sorridere alla cattiveria. E penso che sia lo spirito giusto. Lo spirito Estivo! L'inverno mi rattrista, mi impoverisce, mi avvizzisce come fa con le piante. Avanti così, con un anno in più sulle spalle, in attesa della Singolarità di cui parla Kurzweil. E con gli studi sulle Neuroscienze.

venerdì 22 giugno 2012

I Percorsi dall'Ipotalamo verso la Ghiandola Pituitaria (Pag 485 e seg. Neuroscience - Exploring the Brain) - Il Lobo Posteriore della Ghiandola Pituitaria.

La Ghiandola Pituitaria viene definita "il portavoce con cui l'Ipotalamo parla al Corpo".
Essa è divisa in due Lobi, Posteriore ed Anteriore. Che sono controllati in modo diverso.

Nel Lobo Posteriore della Ghiandola Pituitaria, le più grandi cellule neurosecretorie dell'Ipotalamo, le Cellule Magnocellulari Neurosecretorie hanno i loro Assoni attorno al Chiasma Ottico e proiettati dentro il gambo della G.P. e nel Lobo Posteriore.

Le Cellule Magnocellulari Neurosecretorie rilasciano delle sostanze nel sangue, i NeuroOrmoni. 

Sono di due tipi:

  1. Ossitocina: rilasciata nelle fasi finali della gestazione, determina delle contrazioni uterine ed agevola la fuoriuscita del nascituro. Inoltre stimola le Ghiandole Mammarie. Le Puerpere sono soggette al riflesso della discesa del latte. Il rilascio di questo ormone viene stimolato dalle Sensazioni Somatiche di un neonato che succhia. Ma il pianto di un neonato o anche la semplice vista di un poppante, anche di un'altra madre, stimola la secrezione del latte. Questo avviene perchè lo stimolo sensoriale, somatico, visivo, o uditivo, passa attraverso il Talamo, e giunge alle aree di Corteccia, S1, V1 o A1, e da qui viene stimolato l'Ipotalamo. Per cui abbiamo che i sensori forniscono l'Input via Talamo alla Corteccia che elabora e produce un Output verso Ipotalamo. Quest'ultimo rilascia Ossitocina.
  2. Vasopressina: E' chiamato anche Ormone Anti Diuretico (sigla dall'inglese Anti Diuretic Hormone: ADH) è il regolatore di Volume e Concentrazione di Sale nel Sangue. In caso di disidratazione, aumenta la concentrazione di Sale nel Sangue, e la quantità di Sangue diminuisce (quindi il Volume complessivo). I Sensori che rilevano queste variazioni sono:
    2.1: Recettori di Pressione: presenti nel Sistema Cardiovascolare.
    2.2: Cellule Sensibili alla Concentrazione di Sale: presenti nell'Ipotalamo.
    Questi due tipi di sensori inviano l'informazione ai Neuroni che contengono Vasopressina, i quali, [qui formulo io delle ipotesi il libro non specifica] se ricevono come Input un valore inferiore di Pressione Sanguigna, vuol dire che circola meno Sangue, quindi che il Volume complessivo di Sangue si è ridotto.
    Mi chiedo: verrà compiuta una operazione sull'input sensorio di OR (o in latino VEL) oppure una operazione di AND (in latino ET) con l'aumento di Concentrazione Salina? Per attivare il rilascio di Vasopressina in altre parole sarà sufficiente che ALMENO uno dei due sensori notifichi una variazione critica (calo di pressione, aumento della concentrazione salina), anche perchè comunque le due variazioni non sono indipendenti, se si riduce l'acqua la concentrazione dei sali aumenta, se la quantità di sali presenti rimane costante.
    A seguito di questa operazione logica da chiarire tra gli input sensori, le Cellule Magnocellulari Neurosecretorie che contengono Vasopressina, la rilasciano, e questo ormone agisce DIRETTAMENTE SUI RENI, inducendoli alla Retenzione Idrica ed alla riduzione della produzione di urina. [Ecco perchè fa bene bere, perchè evita il rilascio di Vasopressina e tutti i fenomeni che determina ].
    Diamo ora una descrizione dettagliata del meccanismo:
    In condizioni di input critici (Volume di Sangue ridotto, Concentrazione di Sale aumentata) si innesca un circuito di comunicazione coi Reni secondo il seguente algoritmo:
    2.a) I Reni secernono nel Flusso Sanguigno un ormone chiamano Renina.
    2.b) Se la Renina supera una soglia di Concentrazione nel Sangue, innesca una sequenza di Reazioni Biochimiche nel Sangue:
    2.b.1) Una grande proteina chiamata Angiotensinogeno che è rilasciata dal Fegato, è convertita dalla Renina in Angiotensina I.
    2.b.2) L'Angiotensina I si frammenta riducendosi ad un Ormone Peptide, l'Angiotensina II che interviene direttamente sui Reni e sui Vasi Sanguigni contribuendo ad aumentare la Pressione Sanguigna.
    2.b.3) L'Organo Subfornicale, o SFO [chiamato così probabilmente perchè Sub Fornice], è all'esterno dalla Barriera Emato Encefalica, ma è una parte del Telencefalo. Rileva la presenza di Angiotensina II.
    2.b.4)  Gli Assoni dell'SFO sono proiettati nell'Ipotalamo, e tra le altre cose, ATTIVANO le Cellule Magnocellulari Neurosecretorie che contengono Vasopressina.
    2.b.5) Gli Assoni dell'SFO ATTIVANO nell'Area Laterale dell'Ipotalamo "qualcosa" [il libro su questo non è più preciso] che induce l'individuo a percepire la Sete. 

martedì 19 giugno 2012

L'Ipotalamo Secretorio (pag 484 e seg. Neuroscience - Exploring the Brain)

L'Ipotalamo Secretorio è una delle tre Componenti "Che operano nello Spazio e nel Tempo espansi" (Concetto da approfondire).

L'Ipotalamo è la parte inferiore del Diencefalo, costituito da Talamo (superiore) ed Ipotalamo (inferiore). Esso rappresenta la parte di materia che costituisce il fondo del Terzo Ventricolo.

Il Talamo abbiamo visto che fondamentalmente è un "concentratore", uno "switch" che mette in comunicazione parte sensoria e parte motoria dalle aree periferiche alle aree di analisi ed elaborazione specifiche della Corteccia Cerebrale V1, A1, S1, M1. La comunicazione di informazione attraverso il Talamo avviene con modalità grossomodo point to point o quantomeno tra quantità ristrette di sensori o trasmettitori e ricevitori. C'è grossomodo una corrispondenza biunivoca tra uno dei due terminali della trasmissione e l'altro.

Invece nell'Ipotalamo, che è meno dell'1% in massa del Cervello, "si integrano risposte Somatiche e Viscerali in accordo con le esigenze del Cervello".

L'Ipotalamo è molto delicato. Una lesione al Talamo può compromettere parzialmente delle funzionalità somatosensoriali o motorie, invece una lesione all'Ipotalamo ha effetti devastanti.


  • La attività fondamentale dell'Ipotalamo la Omeostasi.

Tra le funzioni Omeostatiche abbiamo:

  1. La regolazione della Temperatura Corporea. 
  2. La regolazione della Pressione del Sangue.
  3. La regolazione del Volume del Sangue.
  4. La regolazione della Concentrazione di Salinità del Sangue [Na+ e Cl- ? ]
  5. La regolazione della Acidità del Sangue [pH] 
  6. La regolazione della Concentrazione di Glucosio del Sangue.
  7. La regolazione della Concentrazione di Ossigeno del sangue.

  • Struttura e Connessione dell'Ipotalamo
Si distinguono tre zone funzionali

  1. Zona Laterale dell'Ipotalamo.
  2. Zona Mediale dell'Ipotalamo.
  3. Zona Periventricolare dell'Ipotalamo.
Le prime due zone "hanno connessioni estensive con il Tronco Cerebrale ed il Telencefalo e regolano alcuni aspetti del comportamento che vedremo nel Cap. XVI"

Ora ci si sofferma sulla Zona Periventricolare.
Si chiama così perchè è quella più prossima al Terzo Ventricolo.

Nella Zona Periventricolare si distinguono alcune zone.

  1. Nucleo Soprachiasmatico: Riceve segnali direttamente dalla Retina, e funziona per sincronizzare il Ritmo Circadiano, il ciclo luce buio (o Ritmo Sonno Veglia). 
  2. Cellule di controllo del Sistema Nervoso Autonomo: Regolano il flusso d'uscita dell'innervamento Simpatico e Parasimpatico degli Organi Viscerali. 
  3. Neuroni Neurosecretori: estendono i loro Assoni verso il Gambo della Ghiandola Pituitaria. 


lunedì 18 giugno 2012

Parte III, il Cervello ed il Comportamento, Capitolo XV, il Controllo Chimico di Cervello e Comportamento.

Cominciamo la Parte III.
Nell'introduzione a pag. 482 (numerazione del Libro).
Si fa una analogia con le Telecomunicazioni (e questo mostra come il sottoscritto, essendo Ingegnere Elettronico con specializzazione in TLC è perfettamente nel contesto, questi sono argomenti di Ingegneria, più che di Medicina o Anatomia).
Precisamente si fa una analogia tra:
Una comunicazione punto-punto (o Point to Point), come una conversazione telefonica, equiparata ad una singola sinapsi tra due neuroni.
Una comunicazione punto-multipunto.
Una comunicazione broadcast (come una trasmissione televisiva), e si accenna al fatto che le comunicazioni broadcast avvengono anche tra un neurone trasmettitore in broadcast e neuroni riceventi. Ed in questo caso la comunicazione neurale è lenta.
Esempi di trasmissione "broadcast" nel cervello sono: prendere sonno, innamorarsi.

Si considerano tre componenti "che operano nello spazio e nel tempo espanso" (Pag 482), evidentemente significa che operano con continuità nello spazio e nel tempo, diciamo che hanno una percezione degli eventi e della consecutio temporum.

1.Ipotalamo Secretorio.
Secerne sostanze chimiche (Ormoni) direttamente nel flusso sanguigno.
Influenza funzioni sia del Corpo che del Cervello.

2. Sistema Nervoso Autonomo (ANS).
Controllato direttamente dall'Ipotalamo.
Ha interconnessioni estensive in tutto il Corpo e controlla le Risposte di molti Organi Interni, dei Vasi Sanguigni, Ghiandole (quindi questi elementi emettono dei Segnali), ed in pratica rappresenta la rete Autodiagnostica Interna.

3. Sistema Modulatorio Diffuso Cerebrale
E' contenuto nel CNS.
E' costituito da diversi gruppi di Neuroni classificati in base al tipo di Neurotrasmettitore che veicola l'informazione.
Gli Assoni di questi Neuroni sono molto ramificati (vengono definiti avere "proiezioni altamente divergenti" ). La loro azione è prolungata nel tempo grazie all'uso di Recettori Metabotropici Post-Sinaptici.
Si ritiene che il SMDC regoli l'Eccitazione e l'Umore.

mercoledì 13 giugno 2012

Domande di Riepilogo del Capitolo XIV di Neuroscience - Exploring the Brain, 'Brain Control of the Movement'

Queste sono le domande di riepilogo del Cap XIV "Controllo del Movimento da parte del Cervello" (Brain Control of the Movement)


  1. Elenca i componenti dei Percorsi Spinali Discendenti Laterale e Ventro Mediale. Quali tipi di movimento controlla ciascun percorso?
Verifica (rileggendo la sezione pagg. del Libro 453-459):

Percorsi Laterali; 
Controllano i Muscoli Distali in particolare i Flessori.


a) Tratto CORTICOSPINALE: Corteccia Motoria M1, Capsula Interna (Talamo), Peduncolo Cerebrale (Mesencefalo - Tegmentum), Piramide Medullare (Medulla), Decussazione Piramidale, Tratto Corticospinale e Sinapsi sulla Regione Dorsolaterale del Corno Ventrale Controlaterale nella Materia Grigia Spinale. 

b) Tratto RUBROSPINALE: Nucleo Rosso del Mesencefalo, Decussazione nel Ponte di Varolio, confluisce nel Tratto Corticospinale nella Colonna Laterale del Midollo Spinale. 




Percorso Ventromediale; Controllano i Muscoli Prossimali e Assiali.


a) Tratto VESTIBULOSPINALE: Nuclei Vestibolari della Medulla dove si attestano le informazioni sensoriali provenienti dal Labirinto Vestibolare dell'Orecchio Interno che percorrono il Nervo Cranico VIII (Nervo VestiboloCocleare), Biforcazione con doppia Sinapsi nella Regione Dorsolaterale del Corno Ventrale Controlaterale nella Materia Grigia Spinale dove: 

a.1.out) la Sinapsi Controlaterale attiva i circuiti di controllo di Collo e Muscoli Dorsali per guidare i movimenti della Testa
a.2.out) la Sinapsi Ipsilaterale nel Midollo Spinale viene presentata a livello Lombare (Vertebre L1,L2,L3,L4,L5) e facilita la posizione eretta, la corretta postura e l'uso dei Motoneuroni Estensori delle Gambe.


b) Tratto TETTOSPINALE: Collicolo Superiore del Tetto (Mesencefalo) dove riceve l'input da: 

b.1.in) Retina e per questo è chiamato anche Tetto Ottico
b.2.in) Proiezione dalla Corteccia Visiva, da Assoni Somatosensoriali ed Uditivi. 
Questi Input permettono di avere una chiara ricostruzione dell'ambiente circostante al fine di permettere il corretto posizionamento di testa ed occhi nel punto mirato dalla Fovea. La Sinapsi è al solito nella Regione Dorsolaterale del Corno Ventrale Controlaterale nella Materia Grigia Spinale.


c) Tratto PONTINO RETICOLOSPINALE: Parte dalla Formazione Reticolare del Tronco Cerebrale, sotto l'Acquedotto Cerebrale ed il Quarto Ventricolo ed arriva con la Sinapsi al solito nella R.D.C.V. Ipsilaterale della M.G.S. 
Arricchisce i riflessi antigravitazionali del Midollo Spinale, facilitando gli Estensori degli Arti Inferiori. Ed aiuta a mantenere la posizione eretta combattendo la forza di gravità. I neuroni del Corno Ventrale mantengono costanti Tensione e Lunghezza delle fibre muscolari.

d) Tratto MEDULLARE RETICOLOSPINALE: Parte dalla Formazione Reticolare Medullare, ed arriva con la Sinapsi al solito nella R.D.C.V. Ipsilaterale della M.G.S. 
Ha l'effetto opposto di c). Libera i muscoli antigravità dai controlli di riflesso. 


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2. Ad un Neurologo viene presentato un paziente che accusa i seguenti sintomi:
Inabilità a muovere indipendentemente le dita dei piedi sul piede sinistro, ma tutto il resto (camminare, movimento indipendente delle dita) apparentemente intatto. Si sospetta una lesione del Midollo Spinale. Dove?


Cominciamo col circoscrivere la sezione interessata. Le dita dei piedi sono mosse mediante contrazione di Muscoli Distali, Flessori ed Estensori. Il controllo dei Distali è a carico dei Percorsi Laterali. A Pag 454 si legge "Lesioni nei Tratti CORTICOSPINALI procurano solamente deficit tanto severi quanto quelli presenti nelle Colonne Laterali [...]. Infatti il solo deficit permanente sarà qualche indebolimento dei flessori distali e una inabilità a muovere le dita indipendentemente". Poichè si sospetta una lesione del Midollo Spinale, questa è a valle della Decussazione Piramidale. Quindi la lesione può essere nel Tratto CORTICOSPINALE sinistro, ovvero ipsilaterale al problema evidenziato. Questo si localizza nella Colonna Laterale Ipsilaterale della Materia Bianca Spinale. 



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3. La PET può essere usata per misurare l'afflusso di sangue alla Corteccia Cerebrale. Quale parte della Corteccia Cerebrale mostra un incremento del flusso sanguigno quando ad un soggetto è chiesto di pensare di muovere un suo dito destro?



Dal momento che nel testo a nostra disposizione c'è una lacuna, mancano le pagg. 460, 461, compensiamo le definizioni che vengono date con quanto riportato su Wikipedia, per quanto riguarda l'Area Motoria Supplementare (SMA) e l'Area Motoria Primaria (o Corteccia Motoria Primaria o M1 o PMA). Dovremmo fare riferimento all'Homunculus riportato in pag. 460 che rappresenta le aree della Corteccia Cerebrale relative al pensiero di muovere una parte del corpo. Recuperiamo quest'immagine da quanto Google Libri ci mette a disposizione. 

Quindi riportiamo la parte di discorso presente su pag. 460

Ed infine il cosiddetto Homunculus, termine preso a prestito dalla Alchimia, che costituisce la mappa del controllo volontario del movimento del corpo. Da qui possiamo estrarre la risposta al quesito n. 3.

Sulla base della Mappa rappresentata, il pensiero di muovere un dito destro, tenuto conto della Decussazione Piramidale, interessa il Lobo Frontale Sinistro, area M1 o PMA, nel quarto Gyrus o Collinetta partendo da destra. E man mano che ci si muove in senso antiorario si pensa di muovere dal Mignolo al Pollice. Come ben si evince dalla immagine. 

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4. Per quale motivo per trattare il Morbo di Parkinson viene usata la DOPA? Come agisce per alleviare i sintomi?


Facciamo riferimento a pag 468, nell'articolo "Di speciale interesse" 'I Neuroni nei Gangli Basali si suicidano?" e con riferimento alla figura 14.12 di pagina 466, ed a quanto detto a pag 467 abbiamo che "la base organica del Morbo di Parkinson è la degenerazione degli input dalla Substantia Nigra verso lo Striatum", ossia il complesso costituito da Nucleo Caudato, Putamen e Globo Pallido. Esiste in realtà un input ben evidenziato in fig. 14.12 da S.Nigra a Putamen, ed è una Sinapsi Eccitatoria (+). Da qui poi c'è un "cablaggio" ossia una Sinapsi, di tipo Inibitorio (-) verso il Globo Pallido. Il neurotrasmettitore utilizzato da queste Sinapsi è la Dopamina, "la quale di norma facilita il Loop Motorio Diretto attivando le Cellule del Putamen. [...]. In pratica lo svuotamento della Dopamina nel Morbo di Parkinson chiude i dotti che alimentano l'attività verso la SMA via Gangli Basali e VLo".
Per arricchire di Dopamina il Nucleo Caudato ed il Putamen, si preferisce somministrare la DOPA perchè è un precursore della Dopamina capace di superare la Barriera Emato Encefalica ed attivare nelle Cellule superstiti della Substantia Nigra la sintesi del Neurotrasmettitore. In questo modo si alleviano i sintomi, ma non interviene in modo efficace sulla evoluzione della malattia purtroppo. 

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5. Le singole Cellule di Betz  si attivano durante una gamma piuttosto ampia di direzioni del movimento. Come potrebbero lavorare insieme per comandare un ben determinato movimento?


Facciamo riferimento a quanto riportato a pag. 469 e seguenti. Leggiamo "Il percorso dal quale la Corteccia Motoria attiva i Motoneuroni Inferiori [quelli nel midollo spinale che ramificano poi per far contrarre i muscoli] origina nel V Strato Corticale. In quest'area si ha una popolazione di Neuroni Piramidali, alcuni dei quali di dimensioni piuttosto notevoli (diametro del Soma circa 100um) [...] esse sono chiamate Cellule di Betz.

Essi ricevono input da due sorgenti:

1. altre Aree Corticali: sono Aree nelle adiacenze dell'area 4, la 6 immediatamente anteriore, e le 1, 2, 3, immediatamente posteriori. 

2. Talamo: Da una parte del Nucleo Ventrale Laterale diversa da VLo, chiamata VLc, che scambia informazioni col Cervelletto.

L'Output dal V Strato Corticale di M1 va verso diverse Aree Subcorticali coinvolti nel processo Sensorimotorio, nel Midollo Spinale, nel Tronco Cerebrale.

A pag. 470 si dice che una singola Cellula di Betz coordina un gruppo di Pool di Motoneuroni relativi ad un gruppo di Muscoli di un arto per il conseguimento di un determinato scopo. 
L'informazione codificata nella singola CdB è una coppia di parametri: Forza e Direzione. Quindi come detto in un altro articolo ad una i-esima Cellula di Betz, ovvero un Neurone Piramidale del V Strato Corticale di M1, che abbreviamo con B(i) è associato un determinato Vettore che codifica Forza (Modulo) e Verso (Versore) che indichiamo con f(i). Non ci è dato di sapere dal testo se B(i) è relativo ad uno specifico arto. Possiamo intuire che un B(i) controllerà un arto Controlaterale a causa della Decussazione. 

Se consideriamo una Popolazione di N CdB: [B(i1),...........,B(iN)] 

avremo che a ciascun B(ik) con k in (1,...,N) corrisponde un f(ik). 

Si definisce Vettore di Popolazione il Vettore f(i1,........iN) = f(i1)+.........+f(iN) 

Ovvero la Risultante dei vettori relativi a ciascun CdB. 

Mediante f(i1,........iN) si codifica una qualsivoglia azione di specificata direzione ed intensità.

Quindi una Popolazione di CdB consente di ottenere qualsiasi movimento.

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6. Si descriva il Loop Motorio attraverso il Cervelletto. Quali disordini motòrii risultano da danni al Cervelletto?


Alla prima domanda abbiamo risposto già qui. Il disordine motorio più evidente è la mancanza di sinergia, per cui non esiste più una coordinazione parallela di attività muscolari, ma gli ordini arrivano serialmente, ottenendo come risultato la mancanza dell'azione risultante, questo problema si definisce Atassia e ne abbiamo già parlato qui.
   

lunedì 11 giugno 2012

Il Loop motorio attraverso il Cervelletto Laterale

Faccio riferimento a quanto viene scritto a pag 506 (secondo la numerazione del PDF pari a pag 476 effettiva del libro) di Neuroscience - Exploring the Brain. C'è un altro Loop, che possiamo considerare come un sistema controreazionato o a feedback, ed è dato da Assoni che provengono da neuroni piramidali dello strato V della corteccia sensorimotoria che è costituita da:

  1. Corteccia prefrontale
  2. Corteccia motoria M1, area 4 e 6 lobo frontale.
  3. Corteccia somatosensoriale S1, giro postcentrale e area parietale posteriore (sul lobo parietale)
Questi Assoni sono in numero notevole e rappresentano un cablaggio che in termini di Teoria dei Segnali potremmo definire di ampia portata di segnale, che viene trasportato a dendriti su ammassi di cellule presenti sul Nucleo Pontino sito sul Ponte (di Varolio). 

Il Nucleo Pontino quindi "trasmette" (viene usato il termine "feed" alimenta, ma presumo che sia in senso di informazione) al Cervelletto. 

Si tenga presente che questa che viene definita "proiezione corticopontinocerebellare" contiene 20M di assoni. Se consideriamo un assone come linea che trasmette serialmente un "neurobit" (o nbit), possiamo dire che la "banda" della proiezione corticopontinocerebellare è di 20Mnbit.

Dal Cervelletto l'informazione viene inviata al Talamo, precisamente al Nucleo Ventrale Laterale, nella sezione VLc. 

A questo punto conviene riassumere, così come fa la figura 14.18 del libro, i due Loop.

I) Loop "proiezione corticobasale": Prevalenza di Corteccia prefrontale ET M1 et S1 - Gangli Basali - Talamo,Nucleo Ventrale Laterale (VLo) - M1

II) Loop "proiezione corticopontinocerebellare": Prevalenza di Corteccia Somatosensoriale S1 ET M1 ET prefrontale - Nucleo Pontino, Ponte di Varolio - Cervelletto - Talamo, Nucleo Ventrale Laterale (VLc) - M1

Il Loop I è relativo ad aspetti strategici e decisionali, diciamo alla sezione di "programmazione" di attività

Il Loop II è relativo ad aspetti attuatori, che riguardano le sinergie muscolari, diciamo alla sezione di "attuazione" di attività.

Una nozione importante è che nel Cervelletto si attua una comparazione (dovuta al feedback) tra ciò che si voleva fare e ciò che si è fatto. 

Ricordiamoci che
 a) La Corteccia Visiva V1 è nel Lobo Occipitale
 b) La Corteccia Auditiva A1 è nei Lobi Temporali (una per ciascun orecchio)
 c) La Corteccia Somatosensoriale S1 è nel Lobo Parietale
 d) La Corteccia Motoria è nel Lobo Frontale

A pagina 478 del libro (508 del pdf) ci sono le domande di riepilogo, che affronterò domani (ossia tra qualche ora).

venerdì 8 giugno 2012

Sulla Plasticità della Corteccia Motoria M1 e sul Cervelletto

Si dice nel testo che sto leggendo, che esperimenti condotti su topi inducono a pensare che se si rimuove una funzione motoria dal topo (o sensoria?) le parti di M1 relative a quella parte si ridistribuiscono. E viene portato l'esempio di un abile violoncellista che ha sviluppato determinate abilità contenute nelle aree M1. Questo però vuol dire specializzare M1. Nel caso di persona emiparesica, o colpita da paralisi dovuta alla perdita di aree di corteccia o di peduncoli, queste parti vengono compensate? Sono compensabili? Come? Solo con la fisioterapia?
A pag 472 si parla di "Mappa Motoria Malleabile". E si dice che si sta utilizzando la decodifica dell'insieme di attività svolte da M1 quando si invia il comando motorio per COMPENSARE i danni che hanno subito individui al "percorso motorio" per il controllo dell'ambiente senza l'impiego dei muscoli. Questo è molto interessante per la questione personale.

Si passa quindi a parlare del Cervelletto.

Nel Cervelletto avviene la "sequenza dettagliata di contrazioni muscolari (ricordiamo che i muscoli si contraggono soltanto, non spingono) che permettono l'esecuzione del movimento con grande precisione".

Detta così, sembra che il Cervelletto è l'attuatore meccanico del codice, del software che arriva dalla corteccia motoria primaria M1 (ed altre aree che possono produrre codifica, se ve ne sono, ma fino ad ora sembra che la codifica sia tutta interna a M1).

Si dice che "lesioni al Cervelletto portano ad atassia" che dovrebbe essere un problema di coordinamento motorio. Quindi viene proposto un test.
In pratica ciò che accade a chi ha lesioni al cervelletto è la "serializzazione dei singoli movimenti", mentre le operazioni devono accadere in parallelo, per cui anche toccarsi il naso ad occhi chiusi diventa quasi impossibile. Questo stato si definisce dissinergia, dal significato facilmente rilevabile dal greco dis-sinergia, la sinergia è appunto la attuazione simultanea di "ergias", di attività al fine di svolgere un dato compito.

Alla pagina 473 abbiamo un interessante Path of Discovery, direi che è centrale nelle mie ricerche. "Neurotechnology: Merging Mind and Machines" il cui autore è John P. Donoghue. Questo è il settore specifico sul quale bisognerebbe focalizzarsi. La Neurotecnologia.
Esiste una azienda la Cyberkinetics a cui ha contribuito Donoghue, che si occupa di Neurotecnologia. E c'è il progetto BrainGate che promuove la ricerca per rendere indipendenti le persone che hanno avuto un accidente cerebrovascolare.

giovedì 7 giugno 2012

Sulla sezione Motoria del Cervello.

Sono su un testo in inglese "Neuroscience - Exploring the Brain", 3rd Edition, testo consigliato in un corso di Neuroscienze Opercourseware (vedi articolo precedente) del MIT che risale al 2007. A parte che ho trovato nel pdf 2 pagine mancanti, ma sto avendo qualche difficoltà nel comprendere proprio quella parte che per mia madre è più importante. Ho capito che esiste un loop, un circolo, un feedback. Che questo feedback comprende un'area che al pari delle aree primarie sensoriali visiva V1, auditiva A1, somatica S1 si chiama M1, dalla quale partono ed arrivano input ed output dal Talamo (nel Diencefalo), in particolare dai peduncoli dx e sx. E che c'è un trasferimento di informazioni nella sezione "Striata" che dovrebbe comprendere il Putamen, il Globo Pallido, ed il Nucleo Caudato. Sicuramente dovrò rileggermi il tutto, una seconda volta.

Sulla codifica del movimento nell'area motoria primaria M1 abbiamo una codifica di forza E direzione, quindi due parametri scalari che possono essere riassunti in un vettore f di cui abbiamo come noto il verso, e l'intensità. Esiste una mappa ad alta risoluzione in M1 e si possono regolare singoli neuroni in M1.

Esiste un diagramma a "gaussiana" realizzato a partire dagli studi di un ricercatore di origine greca, Georgopoulos, che mostra come i neuroni in M1 abbiano il treno di impulsi sinaptico con frequenza dipendente dalla direzione verso la quale una scimmia muove un joystick verso uno stimolo luminoso. In particolare per degli specifici neuroni, il picco è, se la scimmia usa la mano destra, a 180° (tutto a sinistra), ed il grafico è perfettamente simmetrico per cui la frequenza (il firing rate) diminuisce tanto più ci si allontana dal punto a 180° fino ad avere un minimo tutto a destra. Forse c'entra qualcosa con l'utilizzo di muscoli flessori (180°) od estensori (0°)?

Esiste il parametro vettore di popolazione che è associato, se ho ben capito, ad ogni neurone dell'area M1, il quale ha un vettore f(k) con k = 1......n dove n è il numero di neuroni specializzati nella codifica in M1 e ogni vettore di popolazione f(k) è caratterizzato da una ampiezza o modulo (forza) e da un verso (impropriamente indicata come direzione, la direzione è una retta ma non dice in quale senso punta il vettore). [pag 471]

sabato 2 giugno 2012

Migriamo verso la Scienza.

Per ragioni personali ho deciso di seguire un corso del MIT della categoria OpenCourseWare, Introduction to Neuroscience.  Ho un sogno, destinato a rimanere tale. Creare un team di cervelli (che non devono essere "speciali" ma semplicemente molto motivati, come spero, credo di esserlo io) che faccia ricerca a costo zero, diciamo puro volontariato, mantenendosi del proprio, di minima per riuscire a capire e divulgare tutto ciò che riguarda la conoscenza della mente e del cervello, ma l'obiettivo ambizioso sarebbe riuscire, una volta acquisito lo stato dell'arte, svolgere in qualche modo, in qualche forma, ricerca utile e proficua su questo settore. Cogito Ergo Sum, è la chiave di tutto. Stiamo per raggiungere un punto di svolta, detto Singolarità Tecnologica. Ed io voglio esserci, e voglio portare fino a lì le persone a cui tengo, e come direbbero i mistici "gli uomini e le donne di buona volontà". Questo è un ottimo sito per chi vuole approfondire l'argomento.