sabato 25 agosto 2012

I Sistemi Modulatori Diffusi del Cervello

Con riferimento a pag. 498 del testo di base.

Si consideri cosa succede quando ci si addormenta.

Vengono emessi dei "comandi interni":

"Hai sonnolenza"

"Ti stai addormentando"

Questi devono essere ricevuti ed interpretati da ampie aree del Cervello.
La distribuzione [io direi il "Broadcast"] di questi segnali implica che esistano dei Neuroni con Assoni "molto diffusi", ossia ramificati, capaci di coprire capillarmente volumi ampi del CNS, PNS, ANS.

Il Cervello possiede diversi Sistemi costituiti da questi Neuroni.

Ciascuno di questi Sistemi usa uno specifico Neurotrasmettitore.

I flussi di Neurotrasmettitori viaggiano lungo la rete diffusa di questi Sistemi.

Questi Sistemi NON veicolano dettagliate informazioni provenienti dai Sensori, ma spesso sono dei regolatori, essi modulano grandi gruppi di Neuroni Postsinaptici [in altre parole intervengono direttamente sui Soma di questi Neuroni, in modo che quando ricevono il segnale sinaptico in Input, la modulazione operata dai Sistemi Modulatori ne modifica l'effetto, per questo "modulano", intervengono indirettamente sulla capacità ricettiva del Neurone Postsinaptico, ossia sulla sua sensibilità in Input].

I grandi gruppi [che chiamiamo Assiemi Neurali] di Neuroni Postsinaptici sui quali intervengono i Sistemi Modulatori sono presenti nelle seguenti aree del CNS:


  1. Corteccia Cerebrale
  2. Talamo
  3. Midollo Spinale
Essi intervengono in modo che
  • I Neuroni Postsinaptici variano la loro Eccitabilità
    Possiamo definire l'Eccitabilità come la sensibilità ai Potenziali d'Azione Sinaptici in Input.

    Diciamo che se chiamiamo Yj(t) la funzione di Output di un Neurone j di un dato Assieme Neurale costituito da m Neuroni, il Sistema Modulatorio interviene con una legge che in prima approssimazione possiamo supporre semplicemente lineare, scalare, con una funzione di guadagno G(t) uguale per tutti gli m Neuroni in modo che se X1(t)..Xi(t)....Xn(t) sono gli Input provenienti da n Neuroni Presinaptici si ha:

Y1(t) = G(t)*(X1(t)+...Xi(t)+...+Xn(t))   
..................
Yj(t) = G(t)*(X1(t)+...Xi(t)+...+Xn(t)) 
..................
Ym(t) = G(t)*(X1(t)+...+Xi(t)+...+Xn(t))  

O in notazione vettoriale definiti i vettori

[Y] = (Y1(t),...Yj(t),....,Ym(t))
[X] = (X1(t),...Xi(t),....,Xn(t)) 

Abbiamo:

t[Y] = G(t)*  [X] con G(t) funzione scalare.                                        (1)

Nella (1) abbiamo considerato che che il Sistema Modulatorio invia in modo "Broadcast" lo stesso valore di guadagno a tutti gli m Neuroni Postsinaptici dell'Assieme Neurale in cui agiscono, ma questa è una approssimazione che dovremo verificare nella prosecuzione della lettura del testo. La rappresentazione più generale per il modello di Modulazione di Eccitabilità è la seguente:

Y1(t) = (G11(t)*X1(t)+...G1i(t)*Xi(t)+...+G1n(t)*Xn(t))  
..................
Yj(t) = (Gj1(t)*X1(t)+...Gji(t)*Xi(t)+...+Gjn(t)*Xn(t)) 
..................
Ym(t) = (Gm1(t)*X1(t)+...Gmi(t)*Xi(t)+...+Gmn(t)*Xn(t)) 

O in notazione vettoriale definiti i vettori

[Y] = (Y1(t),...Yj(t),....,Ym(t)) 
[X] = (X1(t),...Xi(t),....,Xn(t))  ed indicando con  t[X] il vettore trasposto,

Abbiamo:

[Y] = G * t[X] con G matrice n x m (n righe ed m colonne)                           (2)

            G11(t)............G1i(t)...............G1n(t)
            ......................................................
  G=     Gj1(t).............Gji(t)................Gjn(t)
            ......................................................
            Gm1(t).............Gmi(t)................Gmn(t)
  • I Neuroni Postsinaptici variano la loro Sincronizzazione.
    Ovvero ritardano la risposta in Output ad un dato Input, diciamo che con riferimento alla notazione al punto precedente, il Sistema Modulatorio opera con una funzione W(t) che introduce un ritardo nella risposta secondo la legge seguente

Y1(t) = X1(t-W(t))+...+Xi(t-W(t))+......+Xn(t-W(t))
........................................
Yj(t) = X1(t-W(t))+... +Xi(t-W(t))+ ......+Xn(t-W(t))                                             (3)
........................................
Ym(t) = X1(t-W(t))+... +Xi(t-W(t))+ ......+Xn(t-W(t))


sempre ipotizzando che la W(t) sia uguale per tutto l'Assieme Neurale obiettivo.
Nel caso più generale, ossia che venga introdotto uno specifico ritardo ad ogni eccitazione in ingresso, abbiamo la seguente formula:

Y1(t) = X1(t-W11(t))+...+Xi(t-W1i(t))+......+Xn(t-W1n(t))
........................................
Yj(t) = X1(t-Wj1(t))+... +Xi(t-Wji(t))+ ......+Xn(t-Wjn(t))                                     (4)
........................................
Ym(t) = X1(t-Wm1(t))+... +Xi(t-Wmi(t))+ ......+Xn(t-Wmn(t)) 

Definiamo in analogia a quanto accade per i Sistemi di Comunicazioni:
  • G Matrice di Modulazione di Ampiezza
  • W (o Omega) Matrice di Modulazione di Fase.
Esistono anche altre modalità di Modulazione che vengono compiute sui Neuroni Postsinaptici.
Nel complesso, il testo fa un paragone "naif", dice che questi Sistemi sono simili ai Banchi di Filtri (Bass, Treeble) ed al Volume per trattare il Suono uscente ad es. da un CD o dalla Radio. Essi non alterano il testo nè la melodia del brano musicale, ma ne possono alterare le caratteristiche con cui esso viene percepito.
Inoltre, differenti Sistemi Modulatori risultano essere essenziali per i seguenti aspetti:

  1. Controllo Motorio
  2. Umore
  3. Motivazione
  4. Metabolismo
Molti Farmaci Psicoattivi [Psicofarmaci?] agiscono proprio sui Sistemi Modulatori, e detti Sistemi compaiono in modo preminente in Teorie attuali riguardo le basi biologiche di alcuni disordini psichiatrici.



     

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