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Il cervello è l'organo preposto
al controllo e alla coordinazione di tutte le funzioni
organiche. Esso elabora le informazioni provenienti dai
sensi e le integra con quelle provenienti dai diversi
tessuti dell'organismo, per produrre la risposta
comportamentale più funzionale agli stati di necessità del
corpo e alla situazione ambientale. In questo senso, il
cervello è l'organo primario dell'adattamento.
Nel corso dell'evoluzione degli
organismi viventi, il cervello si è via via complicato con
apparati di analisi ed integrazione delle informazioni
sempre più sofisticati, che hanno permesso alla risposta
adattativa di non realizzarsi più, come avveniva e come
avviene negli organismi inferiori, in via esclusivamente
riflessa ed automatica, ma in modo intelligente ed aperto
all'esperienza.
Il nostro cervello rappresenta
il prodotto della stratificazione dei tre tipi di cervello
apparsi nel corso della trasformazione evolutiva dei
Vertebrati.
Il cervello più antico,
specializzato nel controllo delle funzioni automatiche, come
la vigilanza, la respirazione e la circolazione, comprende
le parti del midollo che si allungano nel cervello e che
terminano nel tronco cerebrale.
I centri che si sono sovrapposti
a queste strutture, come il talamo, l'amigdala e i nuclei
del putamen, fanno parte del cosiddetto cervello emozionale. Dalle loro funzioni dipende il comportamento
emotivo e motivazionale ed i meccanismi del rinforzo
psicologico (soprattutto quelli connessi al piacere e al
dolore) che sono alla base dei processi di apprendimento.
La corteccia cerebrale
rappresenta la parte evolutivamente più recente del cervello
umano. Essa rappresenta lo strato corrugato di cellule
nervose che racchiude i centri del cervello più antichi. La
corteccia cerebrale integra e coordina le funzioni di tutte
le altre strutture nervose ed è la sede delle funzioni
psichiche superiori, come l'intelligenza razionale e il
linguaggio. |
Evoluzione del cervello. clicca
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Il neurone è l'unità di base del
sistema nervoso, una cellula altamente differenziata e
specializzata per la raccolta, l'integrazione e la
conduzione di impulsi nervosi.
Il termine neurone è stato
introdotto nel 1891 dall'anatomista tedesco Wilhelm von
Waldeyer, cui piaceva riferirsi a tale cellula come alla
«macchina del pensiero».
Le cellule nervose, tuttavia,
erano già state identificate nel 1873 da Camillo Golgi,
grazie ad una nuova tecnica di colorazione dei tessuti
nervosi da osservare al microscopio. Golgi però pensava che
le cellule nervose si prolungassero l'una nell'altra senza
interruzioni fisiche, formando una sorta di rete continua di
fibre. Fu lo spagnolo Santiago Ramon y Cajal ad accertare
che ogni neurone rappresenta un'unità anatomica e funzionale
distinta.
Dal corpo cellulare del neurone
si diramano due tipi differenti di fibre nervose, un assone
e numerosi dendriti. L'assone è preposto alla conduzione dei
messaggi che da un neurone vengono inviati ad altre cellule.
I dendriti, al contrario, trasmettono al corpo cellulare del
neurone i segnali nervosi provenienti dalle altre cellule
con cui è posto in contatto (vedi figura illustrazione
schematica del neurone).
Un cervello umano contiene oltre
100 miliardi di cellule nervose ed ognuna di esse si
contatta mediamente con 50 o 100.000 altri neuroni. Il
numero totale dei contatti nervosi che si stabiliscono in un
cervello umano supera quello stimato di tutti i corpi
celesti presenti nell'universo. Una cifra veramente
astronomica che può spiegare la complessità delle funzioni
di questo organo nella nostra specie.
La sinapsi
Il termine sinapsi è stato
introdotto nel 1879 dal fisiologo inglese Charles Scott
Sherrington e deriva dal greco synapsis, che
significa giunzione, unione. La sinapsi è la giunzione tra
due neuroni specializzata nella trasmissione dell'impulso
nervoso.
La giunzione sinaptica è di tipo
solamente funzionale in quanto in realtà tra due neuroni si
frappone uno spazio microscopico: la fessura sinaptica. In
questo spazio, attraverso l'intervento di sostanze chimiche
endogene sintetizzate nei corpi cellulari dei neuroni,
chiamate neurotrasmettitori, si realizza la comunicazione
tra cellule nervose.
I due versanti neuronali della
sinapsi si differenziano per struttura e meccanismi
funzionali. La terminazione dell'assone che conduce
l'impulso nervoso verso la fessura sinaptica rilascia il
neurotrasmettitore incorporato in speciali vescicole,
traducendo l'impulso elettrico in segnale chimico. La
terminazione del dendrite che riceve il segnale nervoso,
invece, presenta sulla sua membrana apparati specializzati,
i recettori, la cui struttura molecolare è conformata ad
accogliere, come una serratura per una specifica chiave,
soltanto un tipo di neurotrasmettitore. Nella
terminazione del dendrite, quindi, il messaggio chimico
viene riconvertito in un impulso elettrico che riprende a
viaggiare come tale nelle fibre nervose.
Un neurone può arrivare a
stringere anche 100.000 contatti sinaptici con altre cellule
nervose. Decine di migliaia di messaggi eccitatori ed
inibitori giungono così ad ogni istante al neurone
attraverso le sue sinapsi. Come un microcalcolatore, il
neurone analizza ed integra questi segnali e, con un
processo di somma algebrica, decide se emettere o meno, a
sua volta, un segnale nervoso attraverso il suo assone.
A livello della sinapsi si
verificano inoltre i primi eventi molecolari legati
all'apprendimento e alla memoria. I processi svolti in
queste microstrutture sono così la base funzionale di tutte
le funzioni svolte dal nostro sistema nervoso e dal nostro
cervello, comprese quelle che regolano e controllano la
nostra vita emotiva e i nostri pensieri. |
Neurone. Clicca sull'immagine
per un ingrandimento. Le didascalie si visualizzeranno al
passaggio del mouse sulle parti del neurone
Illustrazione schematica del
neurone. Clicca sull'immagine per un ingrandimento
Charles Scott Sherrington
Sinapsi. Clicca sull'immagine
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filmato in flash con commento parlato della
neurotrasmissione |
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Esistono tre tipi di
neurotrasmettitori. Il primo tipo comprende i
neurotrasmettitori più diffusi nel cervello e dotati di
struttura proteica più semplice, come l'acido
gamma-ammino-butirrico (GABA) e l'acido glutammico. Il GABA,
neurotrasmettitore inibitorio, e l'acido glutammico,
mediatore chimico eccitatorio, hanno un'azione rapida e
marcata a livello delle sinapsi.
I neurotrasmettitori del secondo
tipo, come l'acetilcolina, la serotonina, la dopamina, la
noradrenalina e le endorfine hanno una concentrazione
cerebrale piuttosto bassa rispetto a quelli del primo tipo,
ma ciò non significa che siano meno importanti. Tali
mediatori chimici infatti sono coinvolti in maniera più o
meno diretta nel controllo e nella regolazione del
comportamento, dei processi cognitivi e soprattutto delle
emozioni. La loro azione si esplica in maniera più lenta e
meno marcata rispetto ai mediatori del primo tipo, ma tende
ad essere più persistente e a diffondersi, come nel caso
della noradrenalina, attraverso la circolazione sanguigna,
anche su apparati funzionali diversi dal sistema nervoso,
soprattutto su quello ormonale.
Questa proprietà accomuna invece
gran parte dei neuropeptidi, la classe dei
neurotrasmettitori del terzo tipo. I neuropeptidi sono
molecole proteiche complesse la cui recente scoperta ha
rivoluzionato il modo di concepire le funzioni del sistema
nervoso e le correlazioni tra questo organo e gli altri
apparati funzionali, costringendo a rivedere la classica
divisione tra funzioni del sistema nervoso e funzioni del
sistema endocrino. A differenza degli altri trasmettitori
nervosi, infatti, la maggior parte dei neuropeptidi può
essere rilasciata sia da neuroni che da cellule
paraneuronali localizzate in tessuti od organi non nervosi,
come l'intestino, il cuore e il pancreas. La liberazione dei
neuropeptidi è regolata dal sistema nervoso ed è determinata
dal passaggio di una corrente bioelettrica, ma la loro
azione sui vari organi bersaglio si esplica in maniera
identica a quella propria di un ormone.
L'azione dei neuropeptidi è di
fondamentale importanza per l'integrazione delle attività
dei vari organi e garantisce la coordinazione funzionale tra
meccanismi fisiologici e processi comportamentali. La loro
attività possiede, così, un carattere ubiquitario in quanto
si esplica, allo stesso tempo, sul sistema nervoso centrale
e sugli altri organi periferici. Il TTHRF (TRF), un
neuropeptide rilasciato dall'ipotalamo, ad esempio stimola a
livello periferico la secrezione di ormoni tiroidei,
producendo quindi attivazione metabolica generale. Dal punto
di vista funzionale, ciò corrisponde all'azione di tale
neuropeptide a livello del sistema nervoso centrale, dove
induce un aumento della vigilanza, del tono dell'umore e
dell'attività motoria.
Una famiglia molto importante di
neuropeptidi è rappresentata dalle endorfine. Le endorfine
modulano la percezione del dolore ed il tono dell'umore e
sono dotate di una potente azione morfino-simile. Per questa
ragione, la loro scoperta, fatta nel 1975 da John Hughes e
Hans Koesterlitz dell'Università di Aberdeen, ha permesso di
gettare luce sui meccanismi d'azione dei derivati dell'oppio
e sulla basi biologiche della dipendenza da eroina.
GABA
Il legame tra GABA e relativo
recettore determina un cambiamento chimico nella membrana
del neurone bersaglio che rende quest'ultimo refrattario a
eventuali stimoli eccitatori. Il GABA, pertanto, esercita
un'azione di inibizione della trasmissione nervosa. I
recettori specializzati per il GABA rappresentano il
substrato anatomico sul quale agiscono i farmaci
tranquillanti ed ansiolitici. Gli ansiolitici si legano ai
recettori del GABA e ne mutano la forma, aumentandone
l'affinità col neurotrasmettitore. Ciò a sua volta determina
un potenziamento dell'azione del GABA ed una maggiore
inibizione dell'attività bioelettrica del cervello. Tali
farmaci, così, non riducono l'ansia per una loro propria
esclusiva virtù terapeutica, ma rendono soltanto più agevole
la naturale azione tranquillante del GABA.
Acido glutammico
L'azione dell'acido glutammico
sui relativi recettori invece aumenta l'eccitabilità
neuronale ed innalza conseguentemente il consumo energetico
delle cellule nervose.
L'acido glutammico o glutammato
viene usato in cucina per il suo gradevole sapore di carne.
Un eccessivo uso di glutammato, nella forma di "dado", salsa
di soia o di altri prodotti per insaporire i cibi può
indurre uno stato di ipereccitazione ed insonnia, con forte
cefalea. Questa sintomatologia è stata chiamata «sindrome
cinese», in quanto si presenta con relativa frequenza dopo i
pasti nei ristoranti cinesi, dove si fa un maggiore uso di
glutammato rispetto alla cucina occidentale.
Acetilcolina
L'aceticolina è il mediatore del
sistema nervoso parasimpatico e delle sinapsi che si
collegano ai gangli del sistema nervoso simpatico e svolge
funzioni di neurotrasmettitore a livello del sistema nervoso
centrale. In questa ultima divisione, l'acetilcolina
rappresenta il mediatore di vie nervose implicate nella
trasmissione dei segnali motori verso i muscoli scheletrici
e nell'attivazione cerebrale.
Dopamina
La dopamina è il
neurotrasmettitore fondamentale del cervello emozionale.
Essa svolge un ruolo fondamentale nella regolazione dei
comportamenti adattativi e delle componenti affettive che li
accompagnano rinforzandoli. La dopamina è uno dei principali
neurotrasmettitori dei nuclei della base che coordinano il
comportamento motorio, come la sostanza nera. I sintomi del
morbo di Parkinson, quali la rigidità e il tremito,
dipendono da deficit nelle funzioni del sistema
dopaminergico, cioè dell'insieme dei neuroni contenenti
dopamina.
Tale neurotrasmettitore,
inoltre, sembra costituire il messaggero nervoso più
importante tra quelli in gioco nei processi emozionali del
piacere e della ricompensa, quegli stati psicologici evocati
dai comportamenti gratificanti che realizzano finalità
adattative come il mangiare, il bere, il riprodursi, l'avere
successo nella lotta e nella competizione, lo sfuggire un
pericolo, ecc. Numerose ricerche neurobiologiche hanno
provato che in tali occasioni si registra una marcata
attivazione dei sistemi neuronali dopaminergici. La
trasmissione dopaminergica così rappresenta uno dei
correlati fisiologici del rinforzo psicologico, il processo
che spinge a ripetere i comportamenti risultati utili o
comunque piacevoli, ovvero il fenomeno determinante nei
processi di apprendimento.
Una scarsa attività del sistema
dopaminergico sembra essere un correlato fisiologico della
depressione, mentre, al contrario, una iperattività di tale
sistema pare connessa alle sindrome maniacali e
schizofreniche. Ciò sembra dimostrato anche dalla validità
terapeutica dei presidi farmaceutici usati in questi tipi di
disordini psichiatrici. Una classe di antidepressivi
piuttosto usati (gli IMAO), infatti, agisce aumentando la
disponibilità sinaptica della dopamina, attraverso
l'inibizione dell'azione degli enzimi che distruggono tale
neuromediatore dopo la trasmissione nervosa. Gli
antipsicotici, al contrario, limitano la trasmissione
dopaminergica, bloccando i recettori per la dopamina.
Noradrenalina
Anche la noradrenalina è un
importante mediatore nervoso del cervello emozionale. Essa è
coinvolta però soprattutto nella regolazione dei
comportamenti d'emergenza e nella risposta allo stress. A
livello del sistema nervoso centrale produce attivazione
cerebrale, aumentando l'attenzione e la vigilanza, mentre a
livello periferico, attravreso le fibre del sistema nervoso
simpatico, media gli aggiustamenti funzionali ai
comportamenti di lotta e fuga, come l'aumento del battito
cardiaco, della pressione arteriosa, della mobilizzazione
degli zuccheri, della dilatazione dei bronchi, induzione del
rilascio di adrenalina, ecc. La noradrenalina è implicata
nei processi del rinforzo psicologico ed interviene quindi
nelle funzioni cognitive.
La noradrenalina, infine, è il
trasmettitore nervoso principale del nucleo del locus
coeruleus, un centro nervoso profondo che integra le
informazioni sensoriali in arrivo dalla periferia, per
distribuirle poi ai centri superiori del cervello e alla
neocorteccia. Tale nucleo sembra interessato all'azione
delle droghe allucinogene.
Serotonina
Il ruolo della serotonina come
mediatore nervoso è stato scoperto nel 1957 da Brodie e
Shore, dopo che Vittorio Erspamer aveva determinato la sua
presenza in alcune cellule nervose. La stazione principale
delle vie serotoninergiche è rappresentata dal nucleo del
rafe, un centro nervoso situato in profondità nel cervello.
La serotonina sembra implicata nella regolazione del sonno e
del sogno, nel controllo della temperatura corporea e nella
coordinazione delle attività intestinali. La serotonina
possiede una struttura chimica affine a quella dell'LSD,
tanto che alcuni neuroscienziati hanno ipotizzato un
coinvolgimento di questo neurotrasmettitore negli stati
alterati di coscienza indotti dalle sostanze psichedeliche e
nella sintomatologia allucinatoria propria della
schizofrenia.
Endorfine
Come gli altri neuropeptidi, le
endorfine sono caratterizzate un largo spettro d'azione e
presiedono alla modulazione e al controllo di numerosi
programmi integrati fisiologici e comportamentali.
Tenendo presente che esse
possiedono generalmente un'azione inibitoria sui neuroni con
cui stabiliscono un legame a livello recettoriale, si
possono caratterizzare le funzioni delle endorfine
descrivendo la mappa della loro localizzazione nel cervello.
La maggior concentrazione di recettori per le endorfine si
riscontra:
1) nella sostanza gelatinosa del
midollo spinale, parte in cui le fibre nervose sensitive che
conducono gli stimoli dolorifici dalle varie parti del corpo
stabiliscono i loro primi contatti a livello encefalico;
2) nella sostanza grigia
periacquedottale, una struttura del mesencefalo che ha la
funzione di integrare gli stimoli dolorifici in arrivo al
cervello;
3) nella regione mediana del
talamo, la porzione anatomica specializzata
nell'elaborazione e nella trasmissione verso le altre parti
del cervello degli stimoli sensoriali associati a dolori
intensi e profondi;
4) nel nucleo del tratto
solitario, una parte del tronco cerebrale che presiede al
controllo della respirazione e del riflesso della tosse;
5) nel locus coeruleus, un
centro nervoso del tronco cerebrale che rappresenta la
stazione di origine delle fibre nervose contenenti
noradrenalina;
6) in tutte le strutture del
sistema limbico e del cervello emozionale, l'organizzazione
funzionale responsabile della risposta fisiologica,
comportamentale e del vissuto psichico delle emozioni.
Le endorfine e i
neurotrasmettitori del secondo tipo sono i mediatori chimici
del cervello più interessati all'azione delle droghe e alle
alterazioni biochimiche che si instaurano nel cervello dei
soggetti tossicodipendenti. Ciò anche perché tali
neurotrasmettitori sono alla base delle funzioni di una
complessa e importante struttura di vie e centri nervosi, il
cosiddetto sistema di ricompensa cerebrale. |
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inattivazione e ricattura del neurotrasmettitore
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Acido Glutammico. Clicca
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Endorfina (Encefalina). Clicca
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