mercoledì 26 settembre 2012

La Regolazione a Lungo Termine del Comportamento Alimentare: La Regolazione Ormonale ed Ipotalamica del Tessuto Adiposo e del Nutrimento

Pag. 512-519 del Testo.

Lo studio della Regolazione Omeostatica del Comportamento Alimentare ha una lunga storia, ma solo ora si comincia a fare chiarezza.

La Fame viene stimolata quando i Neuroni dell'Ipotalamo rilevano una diminuzione della Concentrazione di un Ormone rilasciato dalle Cellule Adipose.

I Neuroni Rivelatori della Concentrazione di questo Ormone sono accumulati nella Zona Periventricolare.

I Neuroni Attuatori (Stimolatori) della Fame invece sono localizzati nell'Area Laterale dell'Ipotalamo.

Vediamo nel dettaglio questi concetti.

Tessuto Adiposo e Consumo di Cibo

Chiunque abbia tentato una dieta sa quanto sia difficile rimuovere il grasso in eccesso.
Sappiamo che un individuo può essere indotto a restringere severamente le proprie Riserve Energetiche [quindi perdere Massa Corporea, quindi Peso ], ma una volta che gli viene concesso di accedere nuovamente e liberamente al cibo, ci sarà dapprima una sovraelongazione, ovvero supererà il peso che aveva prima del dimagrimento, ma alla fine si ristabilizzerà al peso originale.
Gli esperimenti condotti sui topi ci inducono a pensare che esista un meccanismo di Omeostasi Energetica, che ha portato alla cosiddetta Ipotesi Lipostatica.

La relazione tra un corpo umano grasso ed il Comportamento Alimentare suggerisce che vi deve essere una qualche forma di comunicazione tra Tessuto Adiposo e Cervello.

Il testo parla di un esperimento condotto negli anni '60 su dei topi, se un gene chiamato ob era difettoso (anzi entrambe le copie di questo gene lo erano per cui il topo era chiamato ob/ob), il topo diventava obeso, e si ipotizzò che questo faceva si che l'Ormone di Segnalazione dello Stato di Sazietà mandava una comunicazione errata al Cervello. Venne condotto un esperimento abbastanza crudele, di Parabiosi, ossia vennero attaccati insieme due topolini come gemelli siamesi in modo da condividere il Metabolismo, o come dice il testo, "unione fisiologica ed anatomica a lungo termine di due animali". In particolare i due animaletti condivisero il Flusso Ematico. Quindi "fondendo" in Parabiosi un topolino ob/ob con uno sano, quest'ultimo compensava l'anomalia e veniva ridotta la tendenza all'Obesità.

A questo punto la ricerca si focalizzò sulla Proteina sintetizzata dal gene ob. Venne isolata e chiamata Leptina.

La Leptina è una Proteina ma è soprattutto l'Ormone di cui abbiamo parlato all'inizio, ossia quello rilasciato dalle Cellule Adipose (o Adipociti), esso Regola la Massa Corporea agendo direttamente sui Neuroni dell'Ipotalamo per diminuire l'appetito e accelerare il Metabolismo (ovvero rendere più veloce il consumo delle Riserve di Energia, quindi aumentare dall'interno il Po(t) la potenza consumata).

E' importante tanto fornire Leptina in caso di Obesità quanto rimuoverla in caso di Inedia.

Infatti una riduzione dell'Ormone Leptina esercita un'azione contraria a quella della sua entrata in circolo nel Flusso Ematico. Aumenta l'appetito e rallenta il Metabolismo (riduce la Po(t) ).

Si tenga presente che Po(t) può variare sia per fattori interni, come in questo caso, che per fattori esterni, ad esempio Attività Fisica, che comporta che l'individuo eserciti una certa Po(t) in un intervallo di tempo [ti,tf] per Compiere un Lavoro (Consumo di Energia, ovvero Eom[ti,tf] ).

L'Ipotalamo e l'Alimentazione

Si è scoperto che lesioni bilaterali all'Ipotalamo Laterale inducono Anoressia, una severa disfunzione che consiste nella diminuzione di appetito e desiderio di nutrirsi. In questo caso si parla di Sindrome Ipotalamica Laterale (Abbreviamo in SIL)

In contrasto, lesioni bilaterali all'Ipotalamo Ventromediale spingono a [Bulimia?] Sovrappeso ed Obesità. In questo caso si parla di Sindrome Ipotalamica Ventromediale (SIV)

Per molto tempo si è pensato che l'Ipotalamo Laterale fosse un "centro dell'appetito" e che quello Ventromediale fosse un "centro della sazietà". Però ci si è accorti che è una semplificazione eccessiva. Il tutto è in relazione con l'Algoritmo e la Rete di Segnalazione della Leptina.

Gli Effetti di Valori Elevati di Leptina sull'Ipotalamo.

Sebbene si sia ancora agli inizi sta cominciando ad emergere un'idea di come l'Ipotalamo partecipi all'Omeostasi Energetica [nel testo Omeostasi di Corpo Grasso ].

Consideriamo la Risposta ad alti livelli di Leptina come dopo diversi giorni di "bagordi".

Le Molecole di Leptina in circolo, rilasciate nel Flusso Ematico dagli Adipociti, attivano i Recettori di Leptina sui Neuroni del Nucleo Arcuato dell'Ipotalamo, che cade nei pressi della Base del Terzo Ventricolo.

I Neuroni del Nucleo Arcuato attivati da un aumento della Concentrazione di Leptina nel Flusso Ematico, sono caratterizzati dall'impiego di un mix ben definito di Neurotrasmettitori con Molecola Peptide.

Molti di loro possiedono questi due Neurotrasmettitori:

  1. Alpha-MSH (acronimo inglese per Alpha-Melanocyte-Stimulating-Hormone in italiano viene reso come Ormone Melanotropo di tipo Alfa) 
  2. CART (acronimo inglese per Cocaine-and-Amphetamine-regulated Transcript in italiano può essere reso come Trascrizione Regolata da Cocaina ed Anfetamina [questo Neurotrasmettitore merita attenzione per la relazione con gli Stupefacenti] )

I livelli di questi Peptidi Neurotrasmettitori variano proporzionalmente alla Concentrazione di Leptina nel Flusso Ematico.

( A questo punto il testo fa una breve digressione sulla Nomenclatura dei Peptidi che riportiamo integralmente:

I Peptidi sono spesso denominati sulla base della loro prima funzione scoperta, e questi nomi possono indurre confusione una volta che vengono scoperte altre funzioni. Pertanto i Neuropeptidi vengono indicati usualmente con le abbreviazioni in questo caso Alpha-MSH e CART. Come altri Neurotrasmettitori, il ruolo funzionale di queste Molecole dipende dai Circuiti in cui esse vengono coinvolte. )

Facciamo ora riferimento a questo articolo.

Vediamo la Risposta Integrata da parte del Corpo Umano ad un Eccesso di Adiposità (ovvero alti livelli di Leptina nel Flusso Ematico):


  1. La Risposta Umorale (i Neuroni dell'Ipotalamo rispondono ai segnali in input provenienti dai Sensori stimolando o inibendo il rilascio di Ormoni Ipofisari) in questo caso consiste in un aumento dell'Ormone Ipofisario TSH (acronimo inglese per Thyroid-Stimulating-Hormone ossia Ormone che stimola la Tiroide) e dell'Ormone Ipofisario ACTH (già visto in precedenza, l'Ormone Adreno-Corticotropico). Questi due Ormoni Ipofisari agiscono su Tiroide e Surreni in modo da accelerare il Metabolismo Cellulare (in altre parole aumentano la Po(t) dall'interno). L'inizializzazione della Risposta Umorale si deve alla attivazione dei Neuroni del Nucleo Paraventricolare dell'Ipotalamo che provocano il Rilascio di Ormoni Ipofisiotropici che regolano la secrezione di TSH e ACTH da parte del Lobo Anteriore della Ghiandola Pituitaria (Ipofisi).
  2. La Risposta Visceromotoria (i Neuroni dell'Ipotalamo rispondono a segnali di input provenienti dai Sensori regolando il Bilancio degli Output Simpatici e Parasimpatici dell'ANS) in questo caso aumenta il tono della Divisione Simpatica dell'ANS, ed anche questo accelera il   Metabolismo, anche aumentando la Temperatura Corporea. Anche in questo caso è il Nucleo Paraventricolare che controlla l'attività della Divisione Simpatica dell'ANS, e proietta Assoni fino ai Neuroni nel Tronco Cerebrale e ai Neuroni Pregangliari nel Midollo Spinale. 
    Esiste anche un percorso diretto per il Controllo da parte del Nucleo Arcuato della Risposta della Divisione Simpatica dell'ANS. I Neuroni con Neurotrasmettitori Alfa-MSH e CART della zona del Nucleo Arcuato dell'Ipotalamo proiettano i loro Assoni direttamente alla Materia Grigia Intermediolaterale del Midollo Spinale. 
  3. La Risposta Motoria Somatica (i Neuroni dell'Ipotalamo, in particolare quelli dell'Ipotalamo Laterale, rispondono a segnali di input provenienti dai Sensori incitando una Risposta Comportamentale Motoria Somatica Appropriata) riduce il Comportamento Alimentare [cioè, presumo voglia dire spingono a compiere dei movimenti, in senso lato, che distolgono dall'idea di mangiare ]. Il Nucleo Arcuato anche qui ha il suo ruolo, infatti i Neuroni del Nucleo Arcuato dell'Ipotalamo sono connessi con quelli dell'Ipotalamo Laterale. Ed in effetti la somministrazione per iniezione di Alfa-MSH e CART nel Cervello, Simula la Risposta ad Elevati Livelli di Leptina. Viceversa l'iniezione di farmaci che bloccano questi Peptidi Neurotrasmettitori o Neuropeptidi aumenta il Comportamento Alimentare [leggesi il desiderio di mangiare].
 Come abbiamo visto, i Neuroni con Neurotrasmettitori Alfa-MSH e CART della zona del Nucleo Arcuato dell'Ipotalamo proiettano i loro Assoni direttamente alle regioni del Sistema Nervoso che gestiscono la Risposta Coordinata.

Alfa-MSH e CART sono detti Peptidi Anoressigenici, essi riducono l'appetito, partecipano alla Regolazione del Bilancio Energetico, agendo come agenti soppressori dell'appetito stesso.


Gli Effetti di Valori Ridotti di Leptina sull'Ipotalamo.


Una riduzione della Leptina produrrebbe i seguenti risultati:
  1. "spegnimento" delle Risposte mediate da Alfa-MSH e CART
  2. Stimolazione di un altro tipo di Neuroni del Nucleo Arcuato.
Questi Neuroni hanno un altro mix ben definito di Peptidi:
  1. NPY (che sta per NeuroPeptide Y
  2. AgRP (che sta per l'acronimo inglese Agouti-Related Peptide
I Neuroni che hanno come Neurotrasmettitori NPY e AgRP del Nucleo Arcuato dell'Ipotalamo hanno connessioni con:
  • Nucleo Paraventricolare dell'Ipotalamo
  • Ipotalamo Laterale
Questi Neuropeptidi esercitano sul Bilancio Energetico un effetto opposto rispetto a quello dei Peptidi Anoressigenici. 

NPY e AgRP inibiscono la secrezione di TSH ed ACTH, essi agiscono in questo modo:
  1. Attivazione della Divisione Parasimpatica
  2. Stimolazione del Comportamento Alimentare ( inducono appetito)
Essi quindi vengono chiamati Peptidi Oressigenici.

In pratica Alfa-MSH e AgRP sono tra loro Antagonisti. Entrambi si legano sullo stesso Recettore MC4.

Laddove Alfa-MSH è un Agonista del Recettore MC4, AgRP è un Antagonista naturale che blocca la Stimolazione dell'Alfa-MSH.

L'attivazione dei Recettori MC4 sui Neuroni dell'Ipotalamo Laterale inibisce la Nutrizione.
Il blocco dei Recettori MC4 stimola la Nutrizione


Il Controllo della Nutrizione mediante i Peptidi presenti come Neurotrasmettitori nei Neuroni dell'Ipotalamo Laterale. 

Il testo ora continua dicendo "Veniamo ora al misterioso Ipotalamo Laterale", a questo punto dovrei rileggermi bene tutti gli articoli relativi all'argomento perchè a dire il vero a me non sembra più misterioso del resto.

Si dice, che esso sembra avere un ruolo speciale nel motivarci a mangiare, ed in effetti all'inizio del presente articolo abbiamo detto che lì risiedono i Neuroni Attuatori o Stimolatori della Fame, che esercitano appunto quel ruolo di Motivazione appena descritto, a seguito della rilevazione da parte dei Neuroni nella Zona Periventricolare dell'Ipotalamo dei valori di concentrazione dell'Ormone Leptina. Valori alti inducono alla Sazietà, valori bassi inducono alla Fame. Ma c'è dell'altro.

Questa Regione del Cervello non è organizzata in Nuclei ben definiti, e quindi viene indicata col nome di Area Ipotalamica Laterale.

Abbiamo già detto che il primo indizio del coinvolgimento di questa Area nel motivare il Comportamento Alimentare è dato dal fatto che lesioni di quest'Area sugli animali li fanno smettere di nutrirsi.

Va aggiunto che la Stimolazione Elettrica di quest'Area innesca il Comportamento Alimentare, anche in animali sazi.

Purtroppo interpretare questi dati si è mostrato difficoltoso, questo perchè quegli sciagurati esperimenti che vengono condotti sugli animali che mirano a produrre lesioni "accurate" sull'Area dell'Ipotalamo Laterale, o a stimolarla elettricamente, toccano anche Assoni che arrivano nell'Area da altre zone. 

Quindi la sola cosa che si può dire è che i Neuroni dell'Area dell'Ipotalamo Laterale ed anche gli Assoni che attraversano questa regione di Neuroni provenienti dall'esterno, contribuiscono alla Motivazione del Comportamento Alimentare.

Il Testo si sofferma per il momento solo sui Neuroni dell'Area dell'Ipotalamo Laterale.

Un gruppo di Neuroni nell'Ipotalamo Laterale che riceve Input diretti dalle Cellule Sensibili alla Leptina presenti nel Nucleo Arcuato dell'Ipotalamo hanno un altro Neuropeptide, chiamato MCH (Acronimo inglese per "Melanin-Concentrating Hormone ossia Ormone Concentrante Melanina)

Queste Celle hanno delle connessioni estremamente diffuse nel Cervello, incluse innervazioni dirette  Monosinaptiche della maggior parte della Corteccia Cerebrale.

La Corteccia Cerebrale è coinvolta nell'Organizzazione ed Avvio di Comportamenti Finalizzati, ed il Testo dice "come saccheggiare il frigorifero....".

Il Sistema MCH costituito da Neuroni dell'Ipotalamo Laterale è sito in posizione strategica per informare la Corteccia Cerebrale riguardo i livelli di Leptina nel Sangue e quindi può contribuire in modo significativo a Motivare la Ricerca di Cibo.

A conferma di questa ipotesi, l'iniezione di MCH nel cervello Stimola il Comportamento Alimentare.

Recentemente è stata identificata una seconda Popolazione di Neuroni dell'Ipotalamo Laterale con diffuse connessioni Corticali. Questo gruppo di Neuroni contiene un altro Neuropeptide chiamato Oressina.

Anche questi Neuroni ricevono Input diretti dalle Cellule [Sensibili alla Oressina o alla Leptina? Il Testo non lo specifica] presenti nel Nucleo Arcuato dell'Ipotalamo.

Come nel caso dei Neuroni con Neuropeptide MCH questo è un Peptide Oressigenico (come anche il nome suggerisce).

I livelli di Oressina e MCH nel Cervello aumentano quando diminuiscono i livelli di Leptina nel Sangue [Quindi si intuisce che i Neuroni che il Testo chiama Cellule che forniscono Input e che si trovano nel Nucleo Arcuato siano semplicemente dei rivelatori di Leptina ].

Viene presentata quindi una tabella riassuntiva delle Risposte dell'Ipotalamo ai livelli di Leptina nel Sangue.

Si ricorda che la Concentrazione di Leptina nel Flusso Ematico è direttamente proporzionale alla quantità di Tessuto Adiposo nel Corpo Umano. Ossia aumenta se quest'ultimo aumenta.


  • Un'aumento della Concentrazione di Leptina fa aumentare le Concentrazioni di Alfa-MSH e CART nel Nucleo Arcuato. Questi sono Neuropeptidi Anoressigenici, essi agiscono sul Cervello per inibire il Comportamento Alimentare e velocizzare il Metabolismo.
  • Una diminuzione della Concentrazione di Leptina fa aumentare le Concentrazioni di NPY e AgRP nel Nucleo Arcuato e di MSH nell'Ipotalamo Laterale [e l'Oressina?]. Questi sono Neuropeptidi Oressigenici, essi agiscono sul Cervello per stimolare il Comportamento Alimentare e rallentare il Metabolismo.
tabella riassuntiva tratta dal Testo, pag 518.

martedì 25 settembre 2012

La Regolazione a Lungo Termine del Comportamento Alimentare: Il Bilancio Energetico

Pag 511 del testo.

Le Riserve di Energia del Corpo Umano vengono rifornite durante ed immediatamente dopo aver consumato un pasto.

Questa condizione, durante la quale il Sangue viene riempito con i Nutrienti è definita Stato Prandiale (Dal Latino "Prandium" da cui "Pranzo").

Durante questa fase, l'Energia viene immagazzinata in due forme:

  1. Glicogeno, che è una Riserva di Capacità Finita, e si trova immagazzinata principalmente nel Fegato e nei Muscoli Scheletrici, 
  2. Trigliceridi, che è una Riserva Virtualmente Illimitata, e si trova immagazzinata principalmente nel Tessuto Adiposo (Grasso).
L'Assemblaggio di Macromolecole come Glicogeno e Trigliceridi da Precursori semplici, è detto Anabolismo, o Metabolismo Anabolico.

Durante la condizione di Digiuno tra i pasti, detta Stato Post-Assorbivo, il Glicogeno ed i Trigliceridi immagazzinati vengono decomposti per fornire al Corpo Umano le Molecole usate come Carburante per il Metabolismo Cellulare:

  • Glucosio per tutte le Cellule,
  • Acidi Grassi e Chetoni per tutte le Cellule tranne i Neuroni, 
Il processo di Disassemblaggio di Macromolecole è detto Catabolismo, o Metabolismo Catabolico.

Quindi il Catabolismo è il contrario [ o duale ] dell'Anabolismo.

Il Sistema è Bilanciato se:

Le Riserve di Energia sono rifornite alla stessa velocità con cui vengono consumate.

Diamo una formalizzazione matematica.

Sia Ei(t) la quantità di Energia immagazzinata all'istante t nel Corpo Umano.

Sia Eo(t) la quantità di Energia consumata nell'istante t nel Corpo Umano.

Segue che:


  1. Abbiamo equilibrio energetico continuo se per ogni istante t si ha Ei(t) = Eo(t)
  2. Abbiamo equilibrio energetico medio se in un intervallo ti, tf si ha:
    Int[ti,tf](Ei(t)/t)dt = Int[ti,tf](Eo(t)/t)dt dove Int[ta,tb](.)dt indica l'Integrale tra ta e tb.


Sappiamo anche che possiamo definire:

Pi(t)=Ei(t)/t è la Potenza istantanea disponibile all'istante t nel Corpo Umano.

Po(t)=Eo(t)/t è la Potenza istantanea consumata all'istante t nel Corpo Umano.

Definiamo infine:

 Eim[ti,tf] = Int[ti,tf](Ei(t)/t)dt = Int[ti,tf](Pi(t))dt
Energia media immagazzinata nell'intervallo di tempo [ti,tf]

Eom[ti,tf] = Int[ti,tf](Eo(t)/t)dt = Int[ti,tf](Po(t))dt
Energia media consumata nell'intervallo di tempo [ti,tf]

Abbiamo allora tre casi


  1. Se  Eim[ti,tf] =  Eom[ti,tf] siamo in situazione di Bilancio Energetico 
  2. Se  Eim[ti,tf] >  Eom[ti,tf] per un intervallo [ti,tf] sufficientemente lungo si rischia Obesità
  3. Se  Eim[ti,tf] <  Eom[ti,tf] per un intervallo [ti,tf] sufficientemente lungo si rischia Inedia
Affinchè il Sistema sia in situazione di Bilancio Energetico, esistono alcuni mezzi di Regolazione del Comportamento Alimentare.

Essi sono basati su questi parametri [trattandosi di regolazione del Comportamento Alimentare si tratta di Input] :


  • Dimensione delle Riserve Energetiche, ossia valore di Eim[ti,tf].
  • Velocità di rifornimento, che essendo un valore di energia nell'unità di tempo è semplicemente la Pi(t) oppure la Velocità media Pim[ti,tf] = Int[ti,tf](Pi(t)/t)dt

domenica 23 settembre 2012

La Regolazione a Lungo Termine del Comportamento Alimentare

Rif. Pag. 511 del testo.

Come è noto anche una breve interruzione nell'erogazione di Ossigeno al Cervello può portare a seri danni ed anche alla morte. Quello che può sorprendere è che il fabbisogno di Nutrimento al Cervello, sottoforma di Glucosio, non è meno urgente.

Solo pochi minuti di privazione di Glucosio porterebbero ad una perdita di coscienza, e se il Glucosio non viene somministrato immediatamente arriva la morte.

Ma mentre l'Ossigeno viene fornito in modo continuo e costante dall'ambiente, la disponibilità di nutrimento è più difficoltosa.

Quindi il Corpo Umano ha sviluppato complessi meccanismi di Regolazione Interna per l'immagazzinamento di Energia, per renderla disponibile quando necessario.

La ragione primaria per cui siamo motivati a nutrirci è mantenere queste Riserve di Energia ad un livello sufficiente per garantire che non si verifichino dei "Black Out" metabolici.

venerdì 21 settembre 2012

Ipotalamo, Omeostasi e il Comportamento Motivato

Ricordiamo che l'Omeostasi è il Processo che mantiene in Equilibrio i Parametri Metabolici Corporei, o detto con le parole del Testo, che mantiene l'Ambiente Interno del Corpo Umano entro un certo intervallo di Valori Fisiologici.

Nonostante i "Riflessi Omeostatici" [leggo 'gli esiti dell'Omeostasi' ] si verificano a vari livelli del Sistema Nervoso, l'Ipotalamo gioca un ruolo cruciale in:

  1. Regolazione della Temperatura Corporea
  2. Equilibrio dei Fluidi Corporei
  3. Equilibrio Energetico
La Regolazione Ipotalamica dell'Omeostasi inizia con la Trasduzione dei Sensori. Un Parametro da Regolare, ad esempio la Temperatura Corporea, viene misurato da Neuroni Sensori Specializzati, ed eventuali deviazioni dall'intervallo tollerato vengono rilevate da Neuroni [Rivelatori di Superamento di Soglia] concentrati nell'Area Periventricolare dell'Ipotalamo. Questi Neuroni quindi attuano un Processo di Feedback caratterizzato da tre componenti.

  1. Risposta Umorale:

    i Neuroni dell'Ipotalamo rispondono ai segnali in input provenienti dai Sensori

    stimolando o inibendo


    il rilascio di Ormoni Ipofisari [Da non confondersi con gli Ormoni Ipofisiotropici, questi ultimi sono quelli che permettono il rilascio/inibizione degli Ormoni Ipofisari, esempio di Ormone Ipofisiotropico è il CRH , esempio di Ormone Ipofisario è l'ACTH, come visto in precedenza].
  2. Risposta Visceromotoria:

    i Neuroni dell'Ipotalamo rispondono a segnali di input provenienti dai Sensori

    regolando


    il Bilancio degli Output Simpatici e Parasimpatici dell'ANS.
  3. Risposta Motoria Somatica:

    i Neuroni dell'Ipotalamo (in particolare quelli dell'Ipotalamo Laterale) rispondono a segnali di input provenienti dai Sensori

    incitando

    una Risposta Comportamentale Motoria Somatica Appropriata.

Immaginiamo ora una persona infreddolita, disidratata, e sfinita, senza più energie. La Risposta Umorale e Visceromotoria si attivano immediatamente coi seguenti sintomi (ed altri ancora):

  • Brividi
  • Il sangue viene ritirato dalla Superficie Corporea [che produce un colorito violaceo]
  • la secrezione di Urine è inibita
  • le Riserve di Grasso vengono Mobilizzate
Ma il mezzo più rapido per riequilibrare l'Omeostasi è fornire le Risorse e le Attività necessarie: 
  • bere
  • mangiare
  • muoversi per riscaldare il corpo. 

Questi elencati sono esempi di Comportamenti Motivati generati dal Sistema Motorio Somatico.
Essi come detto sopra sono incitati come detto dall'Attività dei Neuroni dell'Ipotalamo Laterale.


mercoledì 19 settembre 2012

La Motivazione (Cap XVI del Testo)

Con riferimento a pag. 510 del Testo.

"Il comportamento si verifica!".
Ora si vedrà perchè un individuo si comporta in un certo modo. [Per comportamento si intende l'insieme delle attività che un individuo compie per raggiungere un determinato scopo].

Il testo dice che nella parte II ci si è occupati di vari tipi di Risposte Motorie.

[Possiamo vedere alcuni articoli che trattano del capitolo II,
questo è sulla Sezione Motoria del Cervello,
mentre questo si occupa della Plasticità della Corteccia Motoria M1 e del Cervelletto,
questo si occupa del Loop Motorio attraverso il Cervelletto Laterale,
ed infine questo articolo tratta delle Domande di Riepilogo del Cap XIV. ]

A livelli più bassi ci sono Riflessi Inconsci che vengono iniziati da Stimoli Sensoriali [Si pensi alla stratificazione del Modello OSI, il Corpo Umano, o in particolare il CNS può essere visto come un Sistema di Comunicazioni con gli strati Fisico, di Linea, di Rete, di Trasporto, di Sessione, di Presentazione e di Applicazione].

Ad esempio:

  • La Dilatazione delle Pupille se si accende la luce,
  • Il brusco sollevamento del piede se si calpesta una puntina da disegno.
[Diciamo che nel caso della puntina da disegno, siamo a livello di strato Fisico per il sensore e gli assoni che portano al Neurone Primario, di Rete per le connessioni tra Neuroni, di Trasporto per i Neurotrasmettitori coinvolti e l'informazione chimica relativa all'evento "puntura con puntina da disegno", di Sessione per l'Attivazione di un Processo di Ricezione, di Presentazione per il Riconoscimento dell'Evento, e di Applicazione per l'emissione di una Risposta Appropriata, il sollevamento della gamba appunto. Vale la pena eseguire una analisi stratigrafica secondo modello OSI ogni volta si presenta l'occasione ].

A livelli più alti i Movimenti Coscienti, vengono iniziati dai Neuroni del Lobo Frontale.

Ad esempio:


  • i movimenti delle dita per scrivere questo testo sul PC
La cosa importante è che i Movimenti Volontari sono incitati a verificarsi. O in altre parole ci deve essere una motivazione che ci spinga a compierli. Ovvero una necessità, un bisogno, un'esigenza che sentiamo che deve essere soddisfatta.

La Motivazione può essere:


  1. Astratta: Ad esempio il "bisogno" di fare un giro in barca per godere della brezza del mare.
  2. Concreta: Il bisogno di svuotare la Vescica e correre in bagno quando è piena.
Possiamo pensare alla Motivazione come alla Forza che Guida il Comportamento.

Facendo un'analogia, possiamo pensare alla Forza (Elettrica) che guida gli Ioni di Sodio attraverso la Membrana Neuronale. Essa dipende da alcuni fattori tra i quali:

  • la differenza tra la concentrazione [Na2+] nel Citoplasma (Interna) e quella esterna. 
  • Il Potenziale Elettrico di Membrana Vm. 
Variazioni nella Forza Elettrica che muove i conduttori di Seconda Specie (gli ioni Na2+) variano la Corrente Trans-Membrana.

Ma le Variazioni nella Forza Elettrica da sole non sono sufficienti a farci capire se la Corrente scorre o meno. Infatti per poter scorrere è necessario che i Canali Ionici con Proprietà di Cancello siano Aperti o in grado di far scorrere la Corrente.

E' ovvio che il Comportamento Umano non può essere rappresentato dalla Legge di Ohm [Magari], ma è utile considerare che la Probabilità e la "direzione" di un dato Comportamento dipendano dal valore della Forza Guida che induce ad assumere quel Comportamento.

La Motivazione è Condizione Necessaria ma non Sufficiente per avere un dato Comportamento.

L'Analogia con la Membrana Neuronale ci permette di mettere in evidenza che una parte cruciale del Controllo del Comportamento consiste nel Pilotare [to gate = usare un metodo a cancello, aprire o chiudere ] l'Espressione di diverse Azioni che hanno delle Motivazioni ma che si prefiggono scopi in conflitto tra loro. Ad esempio restare davanti ad un PC a scrivere piuttosto che uscire in barca a godersi la brezza marina.

[In altre parole, esistono Motivazioni diverse per Scopi diversi, quindi il Controllo del Comportamento deve eseguire una valutazione, una Stima Ponderata dei presunti Costi e Benefici in tempi ragionevoli al fine di prendere una Decisione].

L'introduzione si conclude con una battuta alla "Folco Scudieri":

"Le Neuroscienze non sono ancora in grado di spiegare perchè si preferisce restare a scrivere davanti ad un PC invece che andare in barca [magari perchè non si possiede una barca... ]. Tuttavia sono stati fatti grandi progressi nel comprendere le Motivazioni ai Comportamenti di Base per la Sopravvivenza".

martedì 18 settembre 2012

Domande di Riepilogo del Capitolo XV di Neuroscience - Exploring the Brain, "Chemical Control of the Brain and Behavior" Domanda numero 6 (Ultima).


Queste sono le domande di riepilogo del Cap XV "Controllo Chimico di Cervello e Comportamento" (Chemical Control of the Brain and Behavior) 


6. Sotto quali condizioni comportamentali sono attivi i Neuroni Noradrenalinici del Locus Coeruleus? Ed i Neuroni Noradrenalinici dell'ANS?

Con riferimento a pag. 499 del Testo e facendo riferimento all'articolo pubblicato:

Il Locus Coeruleus è coinvolto in:


  1. Regolazione dell'Attenzione
  2. Eccitazione Sessuale
  3. Ciclo Sonno-Veglia
  4. Ansia
  5. Dolore
  6. Umore
  7. Metabolismo Cerebrale
E con riferimento alla figura di pag. 493 del Testo, e riferimento all'articolo sulla Divisione Simpatica dell'ANS, i Neuroni Noradrenalinici sono tutti quelli Postgangliari Simpatici. Pertanto essi sono attivi quando è attiva la Divisione Simpatica, ossia in "situazioni di emergenza", in cui è necessario mobilizzare risorse energetiche, e all'atto della eiaculazione, secondo lo schema F.F.F.& S in inglese Fight, Fright, Flight and Sex (Lotta, Paura, Fuga e Sesso).

lunedì 17 settembre 2012

Domande di Riepilogo del Capitolo XV di Neuroscience - Exploring the Brain, "Chemical Control of the Brain and Behavior" Domanda numero 5.


Queste sono le domande di riepilogo del Cap XV "Controllo Chimico di Cervello e Comportamento" (Chemical Control of the Brain and Behavior) 


5. In cosa differiscono i Sistemi di Comunicazione Punto-Punto e i Modulatori Diffusi del Cervello? Elenca quattro caratteristiche. 

Prima di passare al ripasso sul Testo, possiamo già dire che una caratteristica, vista da un esperto di Comunicazioni è proprio la "Topologia" della comunicazione stessa.
Il sistema punto-punto ha un trasmittente ed un ricevente, ad esempio conversazione telefonica.
Il sistema "diffuso" è un sistema "Broadcast" per cui uno stesso segnale viene trasmesso ad una grande quantità di riceventi, ad esempio la trasmissione televisiva.
Possiamo aggiungere che le quattro caratteristiche sono quelle elencate in questo articolo.


Domande di Riepilogo del Capitolo XV di Neuroscience - Exploring the Brain, "Chemical Control of the Brain and Behavior" Domanda numero 4.


Queste sono le domande di riepilogo del Cap XV "Controllo Chimico di Cervello e Comportamento" (Chemical Control of the Brain and Behavior) 


4. Un gran numero di atleti e personaggi dello spettacolo sono morti accidentalmente a causa dell'assunzione di grandi quantità di Cocaina. Tipicamente la causa della morte è Insufficienza Cardiaca. Come puoi spiegare le Azioni a livello Periferico di questa Sostanza  Psicoattiva? 

Facendo riferimento a pag. 505 del Testo:

La Cocaina è uno Stimolante, come le Anfetamine. Ed ha effetto Simpatomimetico. Ossia il suo effetto a livello periferico simula l'Attivazione della Divisione Simpatica dell'ANS. Quindi provoca aumento del Battito Cardiaco, della Pressione Sanguigna, Dilatazione delle Pupille. 

Inoltre la Cocaina da Assuefazione, per cui chi ne fa uso sente il bisogno di assumerne sempre di più per sentirsi in uno stato di euforia e benessere. 

Quindi il Corpo Umano si trova a dover fare fronte ad una situazione di Attivazione Simpatomimetica anomala, che stressa l'apparato Cardiovascolare fino a provocare scompensi ed arresti cardiaci. 

sabato 15 settembre 2012

Domande di Riepilogo del Capitolo XV di Neuroscience - Exploring the Brain, "Chemical Control of the Brain and Behavior" Domanda numero 3.


Queste sono le domande di riepilogo del Cap XV "Controllo Chimico di Cervello e Comportamento" (Chemical Control of the Brain and Behavior) 


3. Perchè ci si riferisce spesso al Midollo Surrenale come ad un Ganglio Simpatico Modificato? Per quale motivo la Corteccia Surrenale non è inclusa in questa descrizione?

Facendo riferimento a pag 497 del testo:

L'Adrenalina (come dice la parola stessa, di cui parlammo nell'articolo relativo) viene prodotta dal Surrene, in particolare dal suo Midollo. 

Esso viene rilasciato nel Flusso Sanguigno quando viene Attivato dai Neuroni Pregangliari  della Divisione Simpatica dell'ANS. 

L'effetto dell'Adrenalina è pressochè identico a quello dell'Attivazione della Divisione Simpatica. 

Quindi si può dire che il Midollo Surrenale è un Ganglio Simpatico Modificato. 

La Corteccia Surrenale abbiamo visto nell'articolo precedente si occupa della produzione e rilascio di Cortisolo.

Domande di Riepilogo del Capitolo XV di Neuroscience - Exploring the Brain, "Chemical Control of the Brain and Behavior" Domanda numero 2.

Queste sono le domande di riepilogo del Cap XV "Controllo Chimico di Cervello e Comportamento" (Chemical Control of the Brain and Behavior) 


2. Sei stato sveglio tutta la notte, per cercare di rispettare la scadenza per la consegna di un documento il giorno seguente. Stai scrivendo freneticamente, con un occhio sul foglio ed uno sull'orologio [esperienza vissuta frequentemente]. Come orchestra la Zona Periventricolare dell'Ipotalamo la risposta fisiologica del tuo Corpo alla situazione di Stress? Descrivi in dettaglio.

Prima di procedere al ripasso sul testo, posso già dire che qui è coinvolto il Cortisolo.

Facendo riferimento a quanto riportato nelle pagg. 488-490 del Testo:

Il Lobo Anteriore della Ghiandola Pituitaria (detta anche Ipofisi) è sotto il controllo dei Neuroni della Zona Periventricolare, chiamati Cellule Parvocellulari Neurosecretorie.

Essi comunicano con i loro Organi Obiettivo attraverso il Flusso Sanguigno. 


  1. Il Mezzo di Comunicazione sono gli Ormoni Ipofisiotropici, prodotti da un letto di capillari siti presso la base del Terzo Ventricolo, da dove si propagano fino al Lobo Anteriore creando la cosiddetta Circolazione di Portale Ipotalamo-Pituitaria (o Sistema Portale Ipofiseale).
  2. Il percorso compiuto da questi Ormoni è dai Neuroni dell'Ipotalamo, fino a specifici recettori sui Neuroni dell'Ipofisi.
  3. Gli Ormoni Ipofisiotropici Attivano i Recettori sui Neuroni dell'Ipofisi (o Ghiandola Pituitaria). 
  4. A seguito dell'Attivazione di questi recettori si modifica il flusso di secrezione degli Ormoni nella Circolazione Generale. Può essere innescata o fermata la secrezione. 


Tra gli Organi Obiettivo degli Ormoni regolati da questo processo di Attivazione da parte degli Ormoni Ipofisiotropici vi sono le Ghiandole Surrenali, o Surrene, o in inglese Adrenal Glands [Che rende bene l'idea del perchè esiste un Neurotrasmettitore che si chiama Adrenalina].

Il Surrene è diviso in due parti, la Corteccia ed il Midollo.

La Corteccia produce un Ormone Steroideo, il Cortisolo. 

Se messo in circolazione nel Flusso Sanguigno esso esegue le seguenti funzioni:
a) Mobilizza le Riserve di Energia
b) Sopprime il Sistema Immunitario

Il Cortisolo viene rilasciato a seguito di uno Stress Psicofisico.

A stabilire se uno Stimolo è Stressante, sono le Cellule Parvocellulari Neurosecretorie. 

Essi come abbiamo detto si trovano nella Zona Periventricolare dell'Ipotalamo. 


  1. [Se riconoscono uno Stimolo come Stressante] essi rilasciano un Peptide chiamato Ormone a Rilascio di Corticotropina (CRH) [Un Ormone Ipofisiotropico] nella Circolazione di Portale Ipotalamo-Pituitaria
  2. Come indicato sopra al punto 2, dai Neuroni sull'Ipotalamo il CRH giunge su specifici Recettori sui Neuroni dell'Ipofisi.
  3. Entro 15 secondi vengono Attivati i Recettori opportuni.
  4. Viene Stimolato il rilascio di un Ormone nella Circolazione Generale, la Corticotropina, o Ormone Adreno-corticotropico (ACTH)
L'ACTH in circolo nella Circolazione Generale raggiunge la Corteccia del Surrene, dove entro qualche minuto stimola il rilascio di Cortisolo.



martedì 4 settembre 2012

Domande di Riepilogo del Capitolo XV di Neuroscience - Exploring the Brain, "Chemical Control of the Brain and Behavior" Domanda numero 1.

Queste sono le domande di riepilogo del Cap XV "Controllo Chimico di Cervello e Comportamento" (Chemical Control of the Brain and Behavior)


  1. Le vittime di traumi sui campi di battaglia con considerevoli perdite di sangue spesso avevano una ardente sete. Per quale motivo? 

    Verifica (rileggendo pag. 485-487)
    La Vasopressina o Ormone Antidiuretico, regola il Volume di Sangue nel Corpo, e la Concentrazione di Sale. Essa è un Neuro-ormone rilasciato nel sangue dalle Cellule Magnocellulari Neurosecretorie presenti nel Lobo Posteriore della Ghiandola Pituitaria (detta anche Ipofisi).
    Una perdita di Sangue corrisponde ad una diminuzione del Volume Sanguigno Vs.
    Se Vsn è il Volume Sanguigno normale, se in un istante t0 si ha V(t)=Vs < Vsn accade che:
    a) i Recettori di Pressione Sanguigna nel Sistema Cardiovascolare rilevano una diminuzione della Pressione Sanguigna (la Pressione del Flusso Ematico si riduce perchè il Volume complessivo di Liquido si riduce, mentre il Volume dei Vasi Sanguigni che contengono il Sangue rispetto al fenomeno è pressochè costante)
    b) i Recettori di Concentrazione Salina dell'Ipotalamo (Cellule sensibili alla Concentrazione Salina) rilevano un'aumento della concentrazione di [A+] e/o [B-], ioni in cui si dissociano i Sali presenti nel sangue.

    Se si verifica che la condizione C = (Vs < Vsn) AND ( Ca+/Cb- < Ca+n/Cb-n) è VERA, allora le Cellule Magnocellulari Neurosecretorie che contengono Vasopressina, la rilasciano nel Sangue. Raggiunge i Reni, e si ottiene come effetto:
    a.1) Retenzione idrica.
    b.1) Riduzione della produzione di Urine.
    c.1) Attivazione di Comunicazione Bidirezionale tra Reni e Cervello il cui esito è:
         c.1.1) I Reni producono l'enzima Renina che viene rilasciato nel Sangue
         c.1.2) Se la concentrazione di Renina Cren supera una certa soglia critica Cren'
                   ossia se Cren > Cren' si verifica quanto segue:
                   c.1.2.1) L'Angiotensinogeno, una grande Proteina rilasciata dal Fegato
                                viene convertita dall'enzima Renina in Angiotensina I.
                   c.1.2.2) L'Angiotensina I si decompone in Angiotensina II.
                   c.1.2.3) L'Angiotensina II contribuisce a far salire la Pressione Sanguigna.
                   c.1.2.4) L'Organo Subfornicale rileva l'Angiotensina II
                   c.1.2.5) L'Organo Subfornicale rilevata la Proteina proietta Assoni nell'
                                Ipotalamo, dove Attiva le 
    Cellule Magnocellulari Neurosecretorie
                                che contengono Vasopressina, e le Cellule nell'Area Laterale dell'
                                Ipotalamo che Attuano la sensazione di Sete.

Sistemi Modulatori Diffusi: Principi Psico-Attivi (Droghe o Stupefacenti)

Il Testo a pag. 504 si occupa dei Farmaci Psicoattivi.
Si tratta di composti "capaci di alterare lo stato di coscienza".
Essi agiscono tutti sul CNS, e molti agiscono interferendo con la Trasmissione Sinaptica Chimica. Molti Farmaci di cui si abusa agiscono direttamente sui Sistemi Modulatori Diffusi, in particolare Noradrenergico, Dopaminergico e Serotoninergico.
  1. Allucinogeni
    Sono migliaia di anni che l'Uomo conosce sostanze capaci di produrre Allucinazioni. L'Oracolo di Delfi, la Pythia, dapprima consacrata al dio Python poi in epoca Ellenica ad Apollo, pare che sfruttasse gli effluvi provenienti da una sorgente di gas naturale vulcanico presso la grotta ove dimorava per procurarsi delle allucinazioni che poi usava per predire il futuro. La moderna storia degli Allucinogeni comincia nel 1938 quando il chimico Svizzero Albert Hofmann sintetizzò il dietilamide-25 dell'Acido Lisergico ( od in inglese Lisergic Acid Diethylamide, meglio noto col suo acronimo LSD ). Per 5 anni questa sostanza rimase chiusa in un cassetto, poi un giorno del 1943 accidentalmente [almeno così si dice...] Hofmann ingerì un po' di questa polvere. Il suo Rapporto sugli effetti procurati attrasse immediatamente l'attenzione della Comunità Scientifica e Medica Internazionale. Gli Psichiatri cercarono di impiegare la sostanza per "sbloccare" il subcoscio di pazienti mentalmente disturbati. In seguito la droga è stata scoperta da studenti, intellettuali, artisti, e da parte del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, interessato al fenomeno della "espansione della coscienza". Oggi la detenzione di LSD è illegale.
    La droga LSD è estremamente potente. Una dose capace di produrre un effetto allucinogenico in piena regola è di appena 25 microgrammi. ( Si pensi che una dose ordinaria di Aspirina è di 650 milligrammi, ben 25.000 volte maggiore ). Tra gli effetti riportati dall'assunzione di LSD abbiamo:
    a) Stato di "Sogno"
    b) Consapevolezza amplificata di Stimoli Sensoriali.
    c) Fusione di Stimoli Sensoriali, Suoni che evocano Immagini, Immagini che evocano Profumi, e così via.
    La struttura chimica dell'LSD (così come gli ingredienti attivi del fungo Psilocybe, anch'esso oggetto di studio da parte di Hofmann, ed il Peyote) è molto vicina a quella della Serotonina, e questo suggerisce che agiscano sul Sistema Modulatorio Diffuso Serotoninergico. Effettivamente l'LSD è un potente Agonista presso i Recettori di Serotonina sui Terminali Presinaptici dei Neuroni dei Nuclei del Raphe. L'Attivazione di questi Recettori Presinaptici marcatamente inibisce l'Accensione dei Neuroni del Raphe.
    Quindi, un effetto noto dell'LSD sul CNS è la:
    Riduzione del Flusso d'Uscita del Sistema Modulatorio Diffuso Serotoninergico del Cervello.
    E' Interessante a questo proposito che una diminuzione dell'Attività del Nucleo del Raphe è anche una caratteristica del Sonno con Sogni.
    Potremmo essere indotti a dedurre che l'LSD genera Allucinazioni mettendo in stato di OFF il Sistema Modulatorio Diffuso Serotoninergico. Ma se noi mettiamo in OFF PERMANENTE il Sistema Modulatorio Diffuso Serotoninergico, ad esempio distruggendolo [non oso pensare come abbiamo scoperto ciò, e da animalista non lo voglio sapere, seppur necessario per il cammino delle Neuroscienze ], questo NON SIMULA GLI EFFETTI DELL'LSD in esperimenti con animali [appunto, come temevo, ma forse l'OFF dell'LSD è diverso dal distruggere fisicamente! Probabilmente è solo una inibizione parziale. Ma una piccola cavia si è giocata il suo SMDS per verificare questa ipotesi. Speriamo che presto si trovino mezzi alternativi e molto più efficaci della sperimentazione animale, anche se il sottoscritto piuttosto che sperimentare su animali, lo dico in modo truculento, preferirei sperimentare su determinati pessimi soggetti umani, ma questo è un altro discorso ]. E non solo, una volta distrutti i Nuclei del Raphe degli animali in cui è stata fatta sperimentazione, questi continuavano comunque a rispondere all'LSD con gli stessi effetti di quando ne erano muniti. Recentemente ci si è soffermati sui Recettori di Serotonina presenti sulla Corteccia Cerebrale. Attualmente dei ricercatori hanno ipotizzato che le cause delle Allucinazioni prodotte dall'LSD  sono dovute al fatto che questa sostanza si sostituisce alla Serotonina durante il rilascio modulato di questa sostanza da parte delle Aree Corticali, proprio in quelle zone dove si forma e si interpreta la Percezione. 
  2. Stimolanti
    Mentre non è chiaro il legame tra Allucinogeni e Serotonina, è invece ben chiarito che gli Stimolanti come Cocaina e Anfetamina esercitano i loro effetti alle Sinapsi compiute dai Sistemi Modulatori Diffusi Dopaminergico e Noradrenergico (o Noradrenalinico), insomma su quei SMD che utilizzano Catecolamine. Entrambe queste Droghe forniscono a chi le assume uno stato caratterizzato da:
    a) Accresciuta Vigilanza.
    b) Accresciuta Fiducia in se stessi.
    c) Euforia
    d) Appetito Ridotto.

    Entrambe sono Simpatomimetiche, ossia provocano effetti periferici che simulano l'Attivazione della Divisione Simpatica dell'ANS:
    e) Aumento del Battito Cardiaco
    f) Aumento della Pressione Sanguigna
    g) Dilatazione delle Pupille
    Ed altri effetti simili a quelli dati dalla su indicata Attivazione.

    La Cocaina è estratta dalle foglie della pianta di Coca, ed è stata usata dagli indios andini per centinaia di anni, ad esempio veniva masticata per alleviare la fatica nelle arrampicate lungo le montagne. A metà del XIX secolo è arrivata in Nord America ed in Europa, come una sorta di "ingrediente magico" in un'ampia varietà di intrugli, e le venivano attribuite una serie di proprietà medicinali.
    Un "esempio eccellente" è la Coca-Cola brevettata nel 1886 in origine come agente terapeutico, contenente sia Caffeina che Cocaina.
    La Cocaina venne pressochè dimenticata agli inizi del XX secolo, salvo ricomparire sulla scena come Droga Ricreativa dopo gli anni '60.
    Ironia della sorte, una delle principali ragioni per cui ricomparve la Cocaina fu una ferrea regolamentazione contro le Anfetamine.

    Le Anfetamine vennero sintetizzate per la prima volta nel 1887, ma il loro uso massiccio avvenne durante la Seconda Guerra Mondiale, quando venivano assunte da soldati di entrambi i fronti, specialmente aviatori, per sostenerli durante il combattimento.
    Nel Dopoguerra, le Anfetamine diventano:
    a) Ausili Farmacologici alle Diete, senza bisogno di prescrizione medica,
    b) Decongestionanti Nasali
    c) Pep Pills (le pillole da "sballo" per le feste, come l'Ecstasy)
    Dopo aver scoperto che queste sostanze in larghe dosi erano pericolose e inducevano dipendenza, sono state fortemente regolamentate o proibite.
    I Neurotrasmettitori Dopamina e Noradrenalina come abbiamo detto sono Catecolamine, così chiamate a causa della loro struttura chimica. Le azioni delle Catecolamine rilasciate nelle Fessure Sinaptiche normalmente sono terminate da specifici meccanismi di Captazione (in inglese Uptake). La Cocaina e le Anfetamine bloccano questi Meccanismi di Captazione. Tuttavia recenti studi suggeriscono le seguenti cose:
    a) la Cocaina indirizza la Ricaptazione della Dopamina in modo ancor più selettivo.
    b) l'Anfetamina blocca la Ricaptazione della Noradrenalina e della Dopamina, e stimola il rilascio di Dopamina.
    Quindi queste Droghe possono prolungare ed intensificare gli effetti della Noradrenalina e Dopamina che vengono rilasciate.
    E' questo il modo mediante il quale Cocaina ed Anfetamina causano i loro effetti stimolanti? Ci sono buoni motivi per pensarlo. 
    Ad esempio lo svuotamento sperimentale delle Catecolamine dal Cervello usando Inibitori Sintetici (come la α-metiltirosina o AMPT) annulla l'effetto stimolante sia della Cocaina che delle Anfetamine.
    Oltre ad avere un effetto stimolante simile, Cocaina ed Anfetamina condividono un altra, se possibile peggiore, influenza comportamentale: la Dipendenza Psicologica, o Assuefazione.
    Chi assume queste sostanze sviluppa un desiderio fortissimo di prolungare le piacevoli sensazioni indotte. Questi effetti si ritiene che siano il risultato specifico della maggiore Trasmissione nel Sistema Modulatorio Diffuso Dopaminergico del Complesso Meso-Cortico-Limbico durante l'uso della Droga.
    Si rammenti che questo SMD può di norma funzionare per rinforzare i Comportamenti Adattativi.
    Cortocircuitando il Sistema [presumo che l'autore utilizzi in modo improprio tecnicamente il termine "cortocircuito", probabilmente intende "mettendo in OFF", "disabilitando" ] queste Droghe rafforzano il comportamento di dipendenza. 

lunedì 3 settembre 2012

Sistemi Modulatori Diffusi: Sistema Colinergico del Complesso del Prosencefalo Basale e Complesso del Tronco Cerebrale ([Xach(t)])

Con riferimento a pag. 503 del Testo.

Abbiamo già parlato del Neurotrasmettitore Acetilcolina nei seguenti casi:

  1. Sinapsi alla Giunzione Neuromuscolare
  2. Sinapsi dei Gangli del Sistema Nervoso Autonomo (Gangli Autonomi) 
  3. Sinapsi Parasimpatiche Postgangliari (Neurotrasmettitore Postgangliare della D. Parasimpatica)
Esistono degli Interneuroni (Ossia dei Neuroni che hanno Input, quindi sono Postsinaptici rispetto ad altri Neuroni Trasmettitori, ed emettono Output, quindi sono Presinaptici rispetto a Neuroni Riceventi) nel Cervello che usano come Neurotrasmettitore Acetilcolina, ad esempio nei seguenti siti:
  1. Striatum
  2. Corteccia Cerebrale
Ma soprattutto ci sono due Sistemi Modulatori Diffusi basati su Acetilcolina.



  • Complesso del Prosencefalo Basale.


Esso viene definito Complesso perchè i Neuroni Colinergici si distribuiscono tra diversi Nuclei connessi tra loro nel cuore del Telencefalo. In posizione Mediale e Ventrale rispetto ai Gangli Basali.

I più conosciuti tra questi sono:

  1. Nuclei Septali Mediali; forniscono innervamento Colinergico dell'Ippocampo.
  2. Nucleo Basale di Meynert; fornisce innervamento Colinergico della Neocorteccia.
La Funzione dei Neuroni nel Complesso del Prosencefalo Basale rimane pressochè sconosciuta.

Tuttavia l'interesse verso questa area è stato alimentato dalla scoperta che questi Neuroni sono tra i primi ad essere distrutti nell'evoluzione del Morbo di Alzheimer. Ricordiamo che questa malattia è caratterizzata da una progressiva e profonda perdita di Funzioni Cognitive.

[Il testo aggiunge che tuttavia nel Morbo di Alzheimer c'è una considerevole morte di Neuroni e non è stata stabilita una relazione specifica tra la malattia ed i Neuroni Colinergici ]

Analogamente a quanto visto coi Sistemi Modulatori Noradrenergici e Serotoninergici, il Sistema Colinergico è coinvolto nella:
Regolazione della Eccitabilità Generale del Cervello durante l'Eccitazione Sessuale o il Ciclo Sonno-Veglia.

Il Complesso del Prosencefalo Basale può assumere un ruolo significativo nello:
Apprendimento e nella Formazione della Memoria.


C'è un altro Sistema Modulatorio basato sull'Acetilcolina.


  • Complesso del Tronco Cerebrale o più specificatamente, Complesso Ponto-Mesencefalo-Tegmentale.


Ci sono Neuroni Colinergici in queste aree:
  1. Ponte di Varolio
  2. Tegmentum del Mesencefalo 
Questo Sistema agisce principalmente sul Talamo Dorsale, dove, assieme ai Sistemi Modulatori Noradrenergici e Serotoninergici, attua la:
 Regolazione della Eccitabilità dei Nuclei Ripetitori Sensoriali.

I Neuroni di questo Complesso hanno Proiezioni fino al Telencefalo, dove forniscono un:
Collegamento tra il Complesso del Tronco Cerebrale ed il Complesso del Prosencefalo Basale.

sabato 1 settembre 2012

Approfondimento: Dimmi come mangi e ti dirò chi sei

Riferimento alla Scheda del Testo a pag. 499

Si considera la Serotonina per verificare l'influenza del cibo e della dieta sul Cervello.

La Serotonina è sintetizzata in due passi a partire dall'Aminoacido Triptofano , che viene assunto con il cibo, come viene anche indicato in questa figura presa da Wikipedia.


  1. Il Triptofano viene trasformato dall'enzima Triptofano-Idrossilasi in una molecola a cui è aggiunto (come dice la parola idrossilasi) un Gruppo -OH (ossia un Gruppo Ossidrilico). Teniamo conto come regola generale che il nome di un enzima, è talvolta stabilito dalla seguente codifica:
     <precursore>-<molecola aggiunta>-asi, se l'enzima aggiunge una molecola
     <precursore>-de<molecola tolta>-asi, se l'enzima toglie una molecola.
    Il nome della molecola sintetizzata in questo passo è 5-Idrossitriptofano.
  2. La Molecola di 5-Idrossitriptofano viene trasformato dall'enzima 5-Idrossitriptofano-decarbossilasi, e come noto dalla regola di produzione della nomenclatura, si ottiene una molecola a cui è stato tolto (de-<molecola tolta>-asi) un gruppo C=O-OH (ossia un Gruppo Carbossilico).
    Il nome della molecola sintetizzata in questo passo è 5-Idrossitriptamina o Serotonina.
Si veda anche questa figura presa come la precedente da Wikipedia, qui vengono bene evidenziati gli spostamenti di Molecole a partire dal Triptofano per giungere alla Serotonina.

La scarsa affinità dell'enzima Triptofano-Idrossilasi per il Triptofano, fa si che questo passo rallenti la velocità di Sintesi della Serotonina. In altre parole può essere prodotta tanta Serotonina quanto Triptofano può essere Idrossilato. E per innescare la Reazione di Sintesi è necessaria una cospicua quantità di Triptofano. Tuttavia di norma la concentrazione di Triptofano nel Cervello è molto al di sotto della soglia di Saturazione (la quantità di enzima Triptofano-Idrossilasi è finita), perciò al di sotto della soglia di saturazione la Reazione di Sintesi è lineare e la quantità di Serotonina prodotta è proporzionale alla quantità di Triptofano disponibile nel Cervello.

I livelli di Triptofano nel Cervello sono controllati dalla:

  1. Concentrazione di Triptofano nel Flusso Ematico
  2. Efficienza di Trasporto del Triptofano attraverso la Barriera Emato-Encefalica
Il Triptofano presente nel Flusso Ematico è derivato dalle Proteine provenienti dall'Alimentazione. 

Quindi una Alimentazione altamente proteica porterà ad un netto aumento della Concentrazione di Triptofano nel Flusso Ematico.

Paradossalmente, si ha una diminuzione nella Concentrazione di Triptofano nel Cervello ( e quindi di Serotonina) per diverse ore dopo un robusto pasto altamente proteico.

Questo succede perchè vi sono degli Aminoacidi Antagonisti che sono presenti in notevoli concentrazioni in un pasto di questo tipo:

  1. Tirosina
  2. Fenilalanina
  3. Leucina
  4. Isoleucina
  5. Valina
Questi Aminoacidi competono col Triptofano per il Trasporto attraverso la Barriera Emato-Encefalica riducendo la permeabilità dello stesso.

Se invece si consuma un pasto ad alto contenuto di Carboidrati (che contengono alcune Proteine), l'Insulina, che viene rilasciata dal Pancreas in risposta ai Carboidrati, riduce la Concentrazione nel Flusso Ematico degli Aminoacidi Antagonisti. In questo caso il Triptofano viene trasportato con maggiore efficienza fino al Cervello, ed il livello di Serotonina aumenta.

Un aumento del Triptofano nel Cervello si associa quindi a:

  1. Miglioramento dell'Umore
  2. Calo dell'Ansia
  3. Aumento della Sonnolenza
Se si hanno scarsi livelli di Triptofano, evidentemente si ha un calo della Serotonina, e si manifesta una "crisi di astinenza", con voglia di Carboidrati, così come sono stati riportati da molti casi di persone con carenze affettive stagionali o periodiche [si pensi alla voglia di dolciumi, cioccolato tipicamente associata a questi stati d'umore ]. Il Peggioramento dell'Umore è legato anche al ridotto apporto di luce solare durante l'Inverno. 

Quindi in sintesi, bisogna fare attenzione alle Diete ed a Regimi Alimentari troppo ferrei o sbilanciati perchè [come il sottoscritto ha potuto verificare di persona ] possono condurre a disturbi del Sonno, dell'Umore, e dell'Ansia. 

Sistemi Modulatori Diffusi: Sistema Dopaminergico della Substantia Nigra e dell'Area Ventrale Tegmentale ([Xda(t)])

Pag 501 del Testo di riferimento.

Per lungo tempo si è creduto che la Dopamina esistesse nel Cervello solo sottoforma di Precursore della Noradrenalina.

Nonostante ci siano Neuroni basati su Dopamina sparsi attraverso il CNS, persino nei seguenti siti:

  1. Retina, 
  2. Bulbo Olfattivo, 
  3. Ipotalamo Periventricolare.
I gruppi che hanno maggiormente le caratteristiche di Sistema Modulatorio Diffuso sono siti in:
  • Substantia Nigra (nel Mesoencefalo)
  • Area Ventrale Tegmentale
I Neuroni della Substantia Nigra proiettano i loro Assoni verso lo Striatum (o Corpo Striato in terminologia italiana), in particolare verso il Nucleo Caudato ed il Putamen. Gli Assoni che puntano in queste aree, talvolta favoriscono l'inizio di Movimenti Volontari.

La degenerazione dei Neuroni basati su Dopamina presenti nella Substantia Nigra è la condizione necessaria e sufficiente per produrre i progressivi, terribili disordini motori del Morbo di Parkinson.

Problema Aperto: Malgrado non sia ancora chiara la funzione della Dopamina nel Controllo Motorio, in generale essa facilità l'Attivazione di Risposte Motorie a Stimoli Ambientali. 

[Ci sono interessanti articoli sui più recenti sviluppi in merito alla Cura del Morbo di Parkinson. Questo è il Sito Italiano che si occupa della Malattia ]

Nel Mesoencefalo è presente un'altra Area in cui è presente un Sistema Modulatorio Dopaminergico; Questo gruppo di Neuroni cade molto vicino alla Substantia Nigra. Sono nell'Area Ventrale Tegmentale.
Gli Assoni che fuoriescono dai Neuroni in quest'Area, innervano una circoscritta regione del Telencefalo, che include la Corteccia Frontale, e parte del Sistema Limbico.
Questa Proiezione dal Mesoencefalo è chiamata: Sistema a Dopamina Mesocorticolimbico.

A questa complessa Proiezione sono attribuite diverse funzioni:

  1. E' coinvolta nel meccanismo di "ricompensa", per cui si ha una assegnazione di un certo valore a qualcosa.
  2. E' coinvolta nel meccanismo di "rinforzo" di un adattamento, di una fase adattativa, diciamo in parole povere all'acquisizione dell'esperienza.