DEDICATO A MIO FRATELLO
“Le Neuroscienze”
Indice
Introduzione …………………………………………………………………………….. 6
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Introduzione
“Le Neuroscienze” – Arti visive, Musica e Poesia per il benessere psicofisico
nasce in occasione della celebrazione del centenario della fondazione “Lega
Italiana per la Lotta contro i Tumori – LILT” (25 febbraio 1922-2022) ed è
dedicata ai giovani studenti degli Istituti secondari dell’Area pratese. Dopo
un inquadramento generale della materia si prendono in esame i complessi
meccanismi che regolano le funzioni cerebrali ed il sistema nervoso. Metodologie
sperimentali e indagini innovative permettono oggi di conoscere i rapporti esistenti
fra i prodotti della mente e le funzioni del cervello. È anche possibile studiare
ciò che accade quando lesioni cerebrali acute, di origine vascolare e traumatica,
oppure croniche e progressive, causate da malattie neurodegenerative, circolatorie,
tumorali, determinano l’interruzione di vie di comunicazione fra neuroni con
conseguente alterazione del funzionamento della rete neurale dell’ area cerebrale
interessata. Fra le indagini più recenti si includono tecniche di neuroimaging
funzionale quali la fMRI (Functional Magnetic Resonance Imaging), la
Tomografia ad emissione di positroni (PET= Positron Emission Tomography), la
risonanza magnetica con tensore di diffusione (DTI=Diffusion Tensor Imaging), la
stimolazione magnetica transcranica (TMS = Transcranic Magnetic Stimulation).
Il grande interesse della ricerca è legato oggi alla migliore conoscenza delle
attività cerebrali e alle conseguenze neurologiche, psicologiche e fisiche derivanti
dalla loro disfunzione. Un forte stimolo alla ricerca in campo neurologico è
dovuto all’incremento della vita media della popolazione che ha portato ad un
considerevole aumento delle malattie neurodegenerative che necessitano di cure
e assistenza continuativa ed un notevole impegno socio-economico. Un’analisi
sistematica dell’incidenza dei disturbi mentali in ambito europeo dimostra che 4
individui su 10 soffrono di un problema di salute mentale. I disturbi più frequenti
sono rappresentati da ansia, insonnia, depressione, disturbi psicosomatici,
dipendenza da alcol e altre droghe, disturbi da deficit di attenzione/iperattività
nei giovani, infermità mentale (Fernadez-Berrocal, 2021); inoltre si stima che
in Italia un milione di persone siano affette da demenza dovuta soprattutto al
morbo di Alzheimer. Gli argomenti trattati nella pubblicazione comprendono:
il sonno, la neuroinfiammazione, invecchiamento e cervello, il regime alimentare,
l’ attività fisica e le loro influenze nel rallentare o al contrario accelerare i processi
neurodegenerativi. Si prende poi in considerazione il microbiota intestinale
e l’ asse intestino-cervello. Sappiamo oggi che molte patologie hanno origine
nell’intestino come già preconizzato da Ippocrate di Kos (460-370 a.C.) circa
2500 anni fa. È questa una comunicazione bidirezionale tra sistema nervoso
centrale e quello enterico che collega i centri emotivi e cognitivi dell’encefalo con
le funzioni intestinali periferiche.
I recenti progressi della ricerca hanno messo in evidenza l’importanza del
microbiota e di malattie croniche intestinali nei processi neuroinfiammatori e
nello sviluppo di disordini neurologici che sono in causa nel morbo di Alzheimer
e di Parkinson (Spattini e Bevacqua, 2019) ma anche in patologie di ordine
psicologico/psichiatrico quali la depressione, l’autismo, la schizofrenia.
Dopo un rapido excursus sulle patologie più frequenti del Sistema Nervoso
Centrale (SNC) nella seconda parte della pubblicazione viene dato ampio spazio
ad argomenti di psicobiologia.
Si prendono in esame le emozioni ed i meccanismi cerebrali che entrano in gioco
in discipline quali le arti visive, la musica e la poesia e quanto queste possono
influenzare i comportamenti individuali e sociali ed essere utilizzate a scopo
terapeutico. Questa parte del lavoro è più propriamente rivolta al “progetto
giovani”. Un’ area in forte sviluppo è infatti rappresentata dalla “educational
neuroscience” che studia e perfeziona le tecniche didattiche e di apprendimento
per gli studenti, in un campo molto complesso, ed in rapida evoluzione in cui
confluiscono numerose discipline.
In un mondo così cupo, chiuso in se stesso, è difficile sognare: sembra quasi non vi
sia più spazio per le emozioni che solo le arti visive, la musica, la poesia sono in
grado di suscitare. È quindi più che mai necessario riscoprire il mondo interiore
per un “nuovo Rinascimento” e ristabilire il ruolo delle arti nell’influenzare
positivamente comportamenti individuali e sociali e quindi la nostra vita. Deve
essere questa la grande sfida a cui sono chiamati i giovani studenti di oggi!!
Esiste un forte bisogno di riscoprire autentici valori, frutto del lavoro umano ma
anche espressione della interiorità, della cultura e delle migliori tradizioni della
storia passata. A questo proposito le Arti visive, la Musica, la Poesia permettono
di instaurare un nuovo rapporto con se stessi, con le persone, con l’ambiente, la
natura fino ad elevarsi al Trascendente.
Ringrazio tutti gli specialisti che con il loro lavoro hanno contribuito alla
realizzazione di questa pubblicazione, gli Istituti scolastici che hanno aderito
all’iniziativa ma anche il Rotary Club Prato Filippo Lippi e l’Associazione Sport
per Prato per il loro sostegno.
Dr. Roberto Benelli M.D.
(Presidente LILT Sezione di Prato)
Prato, 20 Maggio 2022
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“Le Neuroscienze”
Roberto Benelli
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Il termine neuroscienze deriva dall’inglese “neurosciences“,
neologismo coniato dal neurofisiologo americano Francis O.
Schmitt (1903-1995) negli anni ‘60 del 1900 e dal suo team di
ricercatori (Neurosciences Research Program). Esso era costituito
da scienziati di diverse discipline riuniti con l’ obiettivo di studiare
il funzionamento del cervello nella sua complessità.
Nel libro “Principi di Neuroscienze” il premio Nobel Eric R.
Kandel, uno dei maggiori neuroscienziati del XX secolo, sostiene
che è compito delle neuroscienze spiegare il comportamento
umano e come le cellule nervose possono essere influenzate
dall’ambiente ed infine comprendere le basi biologiche della
coscienza ed i processi mentali attraverso i quali impariamo,
agiamo e ricordiamo.
Le aree funzionali del cervello
Si deve agli studi dell’anatomo-patologo italiano Bartolomeo
Camillo Emilio Golgi (1843-1926) la scoperta della struttura
reticolare del cervello come reti di neuroni. Lo studioso aveva
sviluppato una tecnica di impregnazione cellulare con nitrato
d’argento con la quale poteva colorare il tessuto nervoso ed
esaminare le cellule al microscopio ottico. Tuttavia non era
riuscito ad individuare una soluzione di continuità fra i neuroni
tanto che aveva ipotizzato che questi fossero fusi tra loro nella
rete neurale. Solo con lo studioso spagnolo Santiago Ramon
y Cajal (1852-1934) si concettualizza il modello di neurone, la
sua individualità e si comprendono le modalità di connessione
con gli altri neuroni. Nel 1906 i due scienziati furono insigniti
del premio Nobel per i loro studi. Nel 1909 il neurologo tedesco
Korbinian Brodmann (1868-1918), direttore del laboratorio di
anatomia dell’Università di Tubinga (Germania), pubblicò la
citoarchitettura e organizzazione delle cellule della corteccia
cerebrale, che fu suddivisa dall’ Autore in 52 distinte regioni.
Ancor oggi il sistema di organizzazione della corteccia cerebrale
di Brodmann è il più conosciuto e citato. Ecco che alle differenti
aree vengono associate specifiche funzioni: ad esempio l’area 4
corrisponde alla corteccia motoria primaria, l’area 7 alla corteccia
10
somato-sensoriale, l’ area 17 alla corteccia visiva primaria
localizzata nel lobo occipitale del cervello, l’area 41 e 42 alla
corteccia uditiva. Le aree 44 e 45 di Brodmann corrispondono
alla sede del linguaggio articolato di Paul Broca, localizzata
nella circonvoluzione frontale. Quest’ area è stata scoperta
dall’anatomista francese nel 1861 nel corso di un esame autoptico
eseguito su di un paziente afasico. Essa è connessa mediante un
percorso neurale, noto come fascicolo arcuato, all’area percettiva del
linguaggio, scoperta dal neurologo tedesco Carl Wernicke (1848-
1905), che fa parte dell’area 22 del lobo temporale del cervello. Un
danno a questa struttura è responsabile di un particolare tipo di
afasia, caratterizzato dalla compromissione del senso logico e della
comprensione del linguaggio. L’ area 47 della corteccia pre-frontale
è sede del ragionamento spazio-temporale. All’interno di singole
aree corticali funzionali ne esistono alcune più specializzate: il
cervello analizza le informazioni secondo uno schema in cui una
data area elabora i dati e quella successiva li analizza di nuovo, ma ad
un livello più alto. Prendendo ad esempio la corteccia visiva, risulta
che i colori vengono acquisiti grazie all’attività di una determinata
area, mentre i movimenti sono percepiti per l’intervento di una
area differente seppure appartenente alla corteccia visiva. Un
secolo più tardi la mappa funzionale di Brodmann è stata
implementata da Matthew F. Glasser et al. (2016). Lo studioso ha
proposto l’ esistenza di 180 aree funzionali in ciascun emisfero
cerebrale in base ai dati acquisiti con tecniche di risonanza
magnetica nucleare fra cui: lo spessore della corteccia cerebrale, il
Corteccia pre-motoria coinvolta nella pianifi-
cazione del movimento, Area di Broca del lin-
guaggio articolato, Area di Wernicke della com-
prensione del linguaggio, Fascicolo arcuato,
Neuroni specchio.
contenuto in mielina, le interconnesioni neuronali, l’organizzazione
topografica (Damiani, 2020).Tecniche di neuroimmagine hanno
dimostrato anche l’esistenza di un sistema di “Neuroni specchio”
di tipo visuo-motorio. Essi sono localizzati nella corteccia pre-
motoria, in quella somato-sensoriale e nell’area di Broca. Il sistema
è attivato quando vengono eseguiti o semplicemente visualizzati
movimenti effettuati da altri individui ma anche in presenza di forti
emozioni e sensazioni di natura reale o immaginaria provate da
un’altra persona permettendo di entrare in empatia con gli altri e
manifestare il loro stesso stato d’animo. Il circuito è attivo nei compiti
di imitazione tanto che il meccanismo “specchio” può anche essere
utilizzato per apprendere ed acquisire l’ altrui comportamento e
simularlo (Battaglini, 2020).Tale meccanismo potrebbe spiegare la
nascita delle attività creative, della cultura ma anche l’evoluzione
cognitiva e sociale dell’Homo sapiens , avvenuta dai 70 ai 30 mila anni
fa. Essa potrebbe essere dovuta alla cooperazioone tra individui e gruppi
differenti di persone e alla capacità di trasferimento delle informazioni
permettendo di “vedere il mondo con gli occhi dell’ altro ed elaborare
un modello mentale dei pensieri, delle intenzioni e dei comportamenti
altrui, e generare una <<teoria della mente>>”(Maira, 2020).La
disfunzione dei neuroni specchio può essere alla base dell’autismo.
Le tecniche di neuroimaging
Nei secoli passati il progredire delle conoscenze era affidato solo
ad esami anatomo-clinici. Si devono a Leonardo da Vinci ed
ai suoi studi autoptici le prime descrizioni di neuroanatomia
ben illustrate nei disegni del 1487. Tecniche di studio utilizzate
nell’animale impiegano elettrodi che, inseriti nella corteccia
cerebrale, registrano l’attività neuronale durante lo svolgimento
di compiti di diversa natura. Nell’uomo la stimolazione corticale
diretta ha permesso ai neurochirurghi di identificare le parti del
tessuto nervoso fondamentali per le funzioni cerebrali. Grazie ai
progressi della neurofisiologia le indagini attuali permettono di
acquisire informazioni non solo sulla struttura del tessuto nervoso
ma anche sulla sua attività e le funzioni delle differenti aree cerebrali.
L’Elettroencefalografia (EEG) registra, mediante il posizionamento
di una griglia di elettrodi sullo scalpo, segnali elettrici generati dai 11
neuroni e fornisce informazioni sull’ attività cerebrale. Questa può
essere studiata in tempo reale con la Risonanza magnetica (Rm)
e la Tomografia assiale computerizzata (Tc) tradizionali. La prima
sfrutta l’allineamento dei protoni negli atomi di idrogeno per azione
del campo magnetico ed offre la migliore visualizzazione del tessuto
nervoso cerebrale. La seconda acquisisce le immagini utilizzando i
raggi X. Questi esami sono utili per la diagnosi di ictus, emorragie
cerebrali, tumori. Più recentemente sono entrate nell’ impiego cor-
rente tecniche di neuroimaging funzionale (fMRI, PET, SPECT)
complesse che permettono di identificare e studiare aree cerebrali
deputate a specifiche funzioni ma sono anche in grado di diagnosti-
care lesioni cerebrali che causano danni di natura cognitiva e/o mo-
toria. La fMRI (Functional Magnetic Resonance Imaging) consente
di monitorare l’attività cerebrale registrando il flusso ematico nelle
aree maggiormente attive durante l’esecuzione di un determinato
compito. La Tomografia ad emissione di positroni (PET= Positron
Emission Tomography) è in grado di stabilire in quali aree del
cervello il marcatore iniettato è presente in misura maggiore
durante l’esecuzione di uno specifico compito. La tomoscintigrafia
SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) si basa sulla
somministrazione di un radiofarmaco e la successiva rilevazione
dei fotoni gamma emessi dalla componente radioattiva. Essa si
distribuisce nel SNC in modo proporzionale all’entità del flusso
sanguigno in una data area. L’ indagine permette di studiare malattie
cerebrovascolari, neurodegenerative e tumorali ed è utile nella
diagnosi delle epilessie. Altra indagine è la Risonanza magnetica
con tensore di diffusione (DTI=Diffusion Tensor Imaging) che
consente di disegnare una mappa in vivo delle connessioni fra le
diverse aree cerebrali e di comprenderne il funzionamento. Ed
ancora la Magnetoencefalografia (MEG) permette di monitorare
l’attività elettrica cerebrale e le variazioni nei campi magnetici
associati ai segnali elettrici. Infine la Stimolazione magnetica
transcranica (TMS = Transcranic Magnetic Stimulation) si basa sull’
applicazione di campi magnetici sullo scalpo e la verifica degli effetti
indotti quali, ad esempio, la contrazione muscolare per stimolazione
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della corteccia motoria, etc. Tutte le metodiche elencate studiano il
sistema nervoso nelle sue caratteristiche strutturali, funzionali ed
in presenza di eventi patologici di qualsiasi natura.
L’ asse intestino-cervello
Alla fine del 1900 l’attenzione degli studiosi si è concentrata sul
microbiota intestinale che è stato definito “il secondo cervello”
e sulla comunicazione intestino-cervello che avviene attraverso
il nervo vago avente come neurotrasmettitore l’acetilcolina.
Tale comunicazione è di tipo bidirezionale tanto che alterazioni
del SNC influenzano le funzioni dell’intestino e viceversa.
Disturbi di comunicazione dell’asse intestino-cervello sono
stati associati a depressione, ansia, alterazioni dell’umore,
malattie del SNC, patologie neuro-degenerative quali il morbo
di Parkinson e la malattia di Alzheimer ma anche ad obesità,
allergie, malattie autoimmuni, sindrome dell’intestino irritabile
(IBS), malattia infiammatoria cronica intestinale (IBD).
Neuroscienze: le differenti branche
Le neuroscienze rappresentano l’insieme degli studi del sistema
nervoso (anatomia, fisiologia, genetica, biologia molecolare,
chimica, fisica, matematica, etc.) fino a comprendere anche
la psicologia e la linguistica. Solo alla fine del XX secolo le
conoscenze del cervello e del sistema nervoso sono aumentate
considerevolmente anche nell’ambito della neuropsicologia per
lo studio del comportamento umano, della neuroendocrinologia
e della psico-neuro-immunologia che esaminano le interazioni fra
sistema nervoso, endocrino e immunitario e gli aspetti psicologici
ad essi correlati. In ambito psichiatrico gli studi si concentrano sui
disturbi affettivi, comportamentali, cognitivi e percettivi. Un posto
di primo piano è occupato dalle neuroscienze cognitive, affettive,
dalla psicobiologia e dalle neuroscienze computazionali.
Le Neuroscienze cognitive studiano i complessi rapporti fra
cervello e prodotti della mente come il linguaggio, la memoria, la
capacità di riconoscere oggetti, persone, etc.
Le Neuroscienze affettive studiano i meccanismi neurali e cerebrali
che si attivano nei processi emotivo-affettivi e motivazionali.
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La Psicobiologia è lo studio e l’applicazione dei principi della
biologia all’analisi dei processi psicologici e comportamentali.
Le Neuroscienze computazionali utilizzano modelli matematici
per comprendere le funzioni cognitive.
Il sistema nervoso
Il sistema nervoso è suddiviso in: a) sistema nervoso centrale
(SNC) e b) sistema nervoso periferico (SNP).
Il SNC è costituito dall’ encefalo, posto nella scatola cranica, e dal
midollo spinale, localizzato nel canale vertebrale. Nell’embrione
proencefalo, mesencefalo, romboencefalo sono le tre parti che, con
funzioni diverse, formeranno il cervello. Nell’individuo adulto il
proencefalo è associato alle funzioni superiori, mentre mesencefalo
e romboencefalo partecipano alle funzioni di base legate alla
sopravvivenza.
L’ encefalo (proencefalo) è costituito dal cervello propriamente
detto, dal tronco encefalico e dal cervelletto. Il cervello è
formato da due emisferi ciascuno dei quali controlla le funzioni
della metà opposta del corpo ed è associato a differenti funzioni.
L’ emisfero sinistro è il cervello della logica, dell’ analisi,
della razionalità, del calcolo e del linguaggio. L’ area
corticale, deputata all’ elaborazione del linguaggio, è in
genere più ampia nell’ emisfero sinistro: essa permette di
comprendere le parole, la scrittura, il modo di esprimersi.
L’ emisfero destro rappresenta la parte artistica del cervello,
della sensibilità, dell’intuizione, della fantasia, del sogno.
Studi di neuroimaging sembrano oggi smentire la credenza che
il cervello destro sia più creativo: il pensiero creativo attiverebbe
network cerebrali diffuse senza preferenze fra i due emisferi
(Loprete S., 2021). All’interno del cervello sono presenti piccole
cavità dette ventricoli in cui circola il liquido cefalo-rachidiano.
Il SNC è formato da reti di neuroni, cioè da cellule nervose in
grado di trasmettere segnali sotto forma di impulsi elettrici. I corpi
di queste cellule costituiscono la sostanza grigia mentre i loro
prolungamenti, noti come assoni, raggruppandosi in fasci corrono
dal cervello lungo il midollo spinale a costituire la sostanza bianca.
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Il SNP è costituito da una rete di nervi che si distribuiscono a tutto
il corpo. In base alla diversa funzione si distinguono il sistema
nervoso somatico che regola i movimenti volontari ed il sistema
nervoso autonomo (viscerale o involontario). Quest’ultimo è
suddiviso in sistema simpatico che ha come neurotrasmettitore
la noradrenalina (norepinefrina) e parasimpatico che utilizza
l’acetilcolina. Il sistema autonomo si attiva quando riceve i segnali
dall’ipotalamo.
Le cellule del sistema nervoso, oltre ai neuroni, comprendono
cellule della Glia (neuroglia), il cui nome deriva dal greco “colla”, in
quanto ritenute in passato collante del sistema nervoso.
La glia assolve a numerose funzioni:
a) controlla la formazione delle sinapsi;
b) risponde all’attività nervosa con un aumento del calcio
intracellulare;
c) fornisce substrati metabolici per i neuroni;
d) regola il flusso ematico e la trasmissione sinaptica;
e) svolge funzioni di clearance attraverso il sistema glinfatico;
f) ha un ruolo nella risposta immunitaria.
Le cellule gliali sono suddivise in:
a) astrociti: rappresentano un’ alta componente di cellule gliari
(20-40%); hanno funzioni di sostegno, metaboliche e funzionali.
Possiedono diramazioni (pedicelli) che prendono contatto da un
lato con i vasi sanguigni e dall’altro con i neuroni. Sono in grado
di captare dai vasi sanguigni il glucosio che è necessario per il
metabolismo neuronale. Inoltre all’interno degli astrociti sono
conservate le riserve di glicogeno che può essere trasferito ai
neuroni in condizioni di aumentata richiesta metabolica;
b) oligodendrociti: producono la guaina mielinica che circonda gli
assoni dei neuroni. Inoltre sono la fonte di fattori di crescita come le
neurotrofine. Nel sistema nervoso periferico le cellule di Schwann
esercitano la stessa funzione;
c) cellule ependimali: formano i plessi coroidei all’interno dei
ventricoli cerebrali dove viene prodotto il liquido cefalo-rachidiano;
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d) cellule della microglia: sono costituite da macrofagi con azione
protettiva e di eliminazione delle cellule di scarto. Essi partecipano
alle risposte infiammatorie e quindi alla secrezione di citochine
e fattori di crescita. Inoltre la microglia partecipa a funzioni
omeostatiche quali la neurogenesi e la soppressione di sinapsi non
funzionali;
e) cellule gliali satelliti: sono cellule di sostegno che circondano i
neuroni.
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Lobo
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Il cervello
Il cervello è costituito da circa cento miliardi di neuroni e 100.000
miliardi di sinapsi, ovvero le giunzioni mediante le quali i segnali
elettrochimici o elettrici sono trasmessi da una cellula all’altra,
collegate tra loro in reti neurali. I neuroni estrudono lunghi e
sottili filamenti di protoplasma noti come assoni. Queste strutture
possono raggiungere le parti più lontane del corpo umano dove
trasmettono i segnali ad altri neuroni. L’insieme delle innumerevoli
connessioni neuronali del cervello, noto come connettoma, cambia
durante la vita perchè i neuroni sono in grado di aggiustare o
rimodulare le loro connessioni, rinforzandole o indebolendole,
creando o eliminando sinapsi e facendo crescere o retrarre filamenti.
Lo sviluppo del cervello non avviene in modo lineare e progressivo
ma a salti in cui si alternano fasi di costruzione a fasi di eliminazione
di sinapsi e di neuroni. Le esperienze maturate durante la vita e le
conoscenze acquisite sono in grado di plasmare le reti neurali la
cui sopravvivenza è legata alla capacità di stabilire connessioni.
Plasticità cerebrale
Il termine “plasticità cerebrale” è stato coniato dal neuroscienziato
polacco Jerzy Konorski nel 1948; indica la capacità del cervello
di modificare struttura e funzioni in tutte le età della vita: il
cervello è in grado di modellarsi e rimodellarsi continuamente con
l’ esperienza. L’ apprendimento continuo e le nuove conoscenze
determinano la formazione di nuovi circuiti neuronali e nuove
sinapsi che, al contrario, diminuiscono in assenza di stimoli.
Quando le sinapsi non sono più utilizzate si indeboliscono e vengono
eliminate. Il cervello è anche in grado di generare nuovi neuroni,
come è indicato da un recente studio di Elena Moreno Jimenez et
al. pubblicato su Nature Medicine nel 2019. Sono soprattutto alcune
aree cerebrali, quali il giro dentato dell’ippocampo, ad essere
candidate allo sviluppo di nuovi neuroni nel corso della vita.
Dato che l’ippocampo è strettamente correlato a funzioni
fondamentali, quali l’apprendimento e la memoria, si ritiene che
la crescita di nuovi neuroni possa giocare un ruolo importante
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nei meccanismi di apprendimento, di memorizzazione e per il
mantenimento e lo sviluppo delle funzioni cognitive. Oggi si ritiene
che esse siano il prodotto di gruppi di aree organizzate in reti neurali.
L’ area del cervello che presenta maggiore plasticità è l’ area anteriore
dei lobi frontali. Un importante effetto della plasticità cerebrale è
la possibilità di modificare i circuiti neurali semplicemente con
l’attività mentale. Inoltre la plasticità sinaptica è fondamentale per
il recupero fisico e psichico dopo malattie neurodegenerative e
accidenti cerebro-vascolari. Esercizi fisioterapici di coordinazione
motoria e per l’equilibrio sono in grado di riattivare specifici circuiti
motori o sensitivi permettendo un buon recupero funzionale.
Dal cervello primitivo alla configurazione attuale
Il cervello si è evoluto in milioni di anni passando dal cervello
antico o rettiliano (forma primitiva paragonabile alla struttura dei
rettili) all’ attuale configurazione rappresentata dal cervello emotivo
o “emozionale” e dal cervello razionale o “della ragione” nella loro
complessità.
Il cervello antico è costituito da strutture nervose localizzate
nella parte posteriore e centrale del cervello. Esse controllano in
modo automatico le funzioni indispensabili per la sopravvivenza
(respirazione, frequenza cardiaca, pressione arteriosa, etc.); ma
anche vista, udito, stato di coscienza, vigilanza, sonno. Ne fanno
parte il cervelletto, il tronco encefalico, i nuclei o gangli della base.
Il cervello emotivo o emozionale è formato dal sistema limbico
devoluto all’ elaborazione delle emozioni ed al controllo dei
comportamenti individuali e sociali. Comprende l’ippocampo,
l’amigdala, il nucleo accumbens, il talamo e l’ipotalamo.
Il cervello razionale (Corteccia cerebrale o Neocortex): la corteccia
pre-frontale è l’area più esterna del cervello, sede del pensiero
razionale, dei comportamenti socio-emotivi, dei processi
decisionali e quindi dell’intelligenza 1. Fa parte della rete della
1-Intelligenza: “è la qualità della mente che consiste nella capacità di apprendere dall’esperien-
za, di adattarsi a situazioni nuove e gestire concetti astratti ed usare le conoscenze per controllare
in modo vantaggioso l’ambiente” (Robert J. Sternberg).
cognizione sociale in grado di decifrare le azioni e le intenzioni
degli altri individui. È collegata all’ amigdala da un fascio di fibre
noto come fascio uncinato.
Cervello antico, emotivo e razionale sono strettamente collegati tra
loro da una complessa rete neuronale. Inoltre le parti emotiva e
razionale interagiscono continuamente. Una domanda ricorrente
è se esista una differenza fra cervello maschile e femminile. Da un
recente studio di Lise Eliot et al. della Rosalind Franklin University,
pubblicato nel 2021 sulla rivista Neuroscience and Biobehavioral
Reviews, sembra che non esistano sostanziali differenze fra uomo
e donna se si esclude una relativa riduzione di volume di circa l’11%
per il cervello femminile. Inoltre il volume dell’amigdala, struttura
importante per il comportamento socio-emotivo, è solo l’1% più
grande nel sesso maschile. La studiosa giunge alla conclusione che
per quanto sia affascinante l’idea che esistano differenze, queste in
realtà sarebbero irrilevanti.
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(da: Siegel e Sapru, 2019)
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È costituito da strutture che lavorano in modalità automatica e sono indispensabili
per la sopravvivenza perchè regolano funzioni vitali per l’organismo.
Vi fanno parte:
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contiene i nuclei di nervi cranici ed i centri essenziali per la
sopravvivenza. Molte funzioni sono controllate dalla formazione reticolare che invia
segnali alla corteccia cerebrale.
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controlla la coordinazione dei movimenti, la postura, l’equilibrio, la
memoria procedurale.
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sono nuclei di sostanza grigia interconnessi con la
corteccia cerebrale, il talamo, il tronco encefalico, il cervelletto.
Sono associati al controllo dei movimenti volontari, ai processi cognitivi,
l’apprendimento, le emozioni.
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È rappresentato dalle aree deputate all’elaborazione delle emozioni ed al controllo
dei comportamenti individuali e sociali:
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alla codifica della memoria ed alla neurogenesi.
,,,,,,Ă͗ area deputata all’elaborazione delle emozioni comprese la paura e la
collera. Tutto ciò che colpisce l’individuo da un punto di vista emotivo viene
trasmesso dall’amigdala all’ippocampo e memorizzato. La sua attività è modulata
dalla corteccia prefrontale.
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centro del piacere più istintivo. È importante nella regolazione
degli stati motivazionali, nei sistemi a ricompensa e del comportamento compulsivo
(pulsioni biologiche). È in grado di attivare l’amigdala e l’ippocampo mediante i suoi
neuroni dopaminergici.
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è una stazione di ritrasmissione. Raccoglie i segnali dagli organi di senso, dal
cervelletto e dai nuclei della base e li invia alle aree della corteccia.
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regola funzioni autonome viscerali ma anche funzioni neuroendocrine
attraverso la ghiandola ipofisaria.
(Secondo il neurobiologo Semir Zeki la bellezza si accompagna sempre all’attività
neurale di una specifica area del cervello deputata all’elaborazione delle emozioni.
Tale area, denominata “field A1”, è localizzata nella corteccia orbito-frontale
mediale. Essa è stimolata e quindi “accesa” dalla grande pittura, dalla musica
eccelsa e da qualsiasi opera d’arte).
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,,,Ĩ,,,,,,Ğ͗ è sede del pensiero razionale, del controllo dei comportamenti
socio-emotivi, dei processi intellettivi e decisionali.
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Il cervello ha un peso massimo di 1,3 – 1,4 Kg che viene raggiunto entro i 14 anni. È formato
da due emisferi divisi da un solco mediano (scissura longitudinale) ma interconnessi:
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neuroni e dalle ,,,,,,,
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(neuroglia) in numero analogo a quello dei neuroni.
Il cervello è composto da grassi per il 60%. Ha un elevato fabbisogno energetico che viene
ricavato dal glucosio. In ogni istante riceve ed elabora circa 100 milioni di informazioni.
Ogni neurone possiede da 1000 a 10.000 sinapsi che sono i collegamenti fra cellule
cerebrali attraverso le quali vengono trasmesse le informazioni che viaggiano da un
neurone all’altro ad una velocità che varia da 0,5 metri a 120 metri al secondo.
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Il cervello è circondato da tre membrane denominate meningi che sono rappresentate
da: pia madre, aracnoide e dura madre.
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Il cervello è sospeso nel liquido cerebrospinale (liquor) prodotto dai plessi corioidei
all’interno dei ventricoli cerebrali. È un liquido trasparente che circola all’esterno del
cervello e del midollo spinale nello spazio subaracnoideo fra pia madre e aracnoide e
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ricambiato attivamente circa tre volte al giorno. Il liquor fluisce in senso caudale, è
assorbito dai villi aracnoidei e riversato nei seni venosi. Forma una specie di cuscino che
protegge il cervello ed il midollo spinale da rapide accelerazioni e decelerazioni ed eventi
traumatici. Inoltre partecipa agli scambi di metaboliti e sostanze nutritive fra cervello e
sangue.
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Quando è in eccesso causa idrocefalo e dilatazione dei ventricoli cerebrali con conseguente
alterazione delle funzioni cerebrali che possono determinare anche demenza idrocefalica,
come nel morbo di Alzheimer, ma curabile con l’intervento.
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Il SNC non è costituito da tessuti linfoidi ben definiti, ma ha sviluppato il sistema glinfatico
(da glia e linfa) quale sistema di adattamento costituito da una rete perivascolare idonea
a mantenere l’equilibrio dei liquidi e consentire la rimozione dei metaboliti tossici (beta
amiloide) che raggiungono il circolo sistemico per essere eliminati da fegato e rene. Il
sistema funziona in modo prevalente nelle ore di sonno.
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È una struttura protettiva costituita da cellule endoteliali capillari, astrociti e macrofagi
perivascolari che separano la circolazione periferica dal SNC. Gli elementi cellulari
presentano strette giunzioni che permettono il passaggio di acqua e sostanze idro e
liposolubili ma impediscono l’accesso al SNC di molecole che possono danneggiare il
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in corso di infezioni cerebrospinali, traumi, malattie degenerative, esposizione a
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composti con attività terapeutica quali antibiotici e chemioterapici. Alcune parti del
cervello quali l’ipotalamo e la ghiandola pineale non sviluppano mai una barriera.
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Ciascun emisfero cerebrale è suddiviso in 4 lobi:
La corteccia prefrontale è l’area più esterna del cervello. Essa è
ha un ruolo nel piacere e nella dipendenza essendo coinvolta nei
degli impulsi. È sede della memoria a breve termine (memoria di lavoro),
passato. È in grado di mantenere un equilibrio fra le aree razionali ed
emozionali del cervello.
La parte posteriore dei lobi frontali è l’area pre-motoria e motoria della
corteccia (scissura di Rolando) adibita al movimento ed al controllo
motorio: essa invia i comandi alla metà controlaterale del corpo. Una
Nella parte laterale ed inferiore del lobo frontale dell’emisfero dominante
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È localizzato nella parte posteriore del cervello dietro il tronco encefalico. È formato da due
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attraversato da vie neurali che dal cervello vanno al midollo spinale e viceversa. Nei nuclei
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raccoglie i centri essenziali per la sopravvivenza (respirazione, regolazione della pressione
arteriosa, della temperatura) e regola il ciclo sonno-veglia. Molte funzioni sono controllate
da una parte del tronco encefalico nota come “formazione reticolare” che è formata da oltre
100 nuclei che inviano segnali al cervello ed al cervelletto. Segnali sensoriali provenienti da
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decisionali ed allo stimolo.
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filogeneticamente più avanzata del cervello e sono interconnessi con la corteccia cerebrale,
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la regolazione e la fluidità dei movimenti volontari, l’apprendimento, la cognizione e le
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alla felicità, ma anche alla dipendenza e alla gestione del sistema della ricompensa.
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nel cervello ed è connesso al sistema limbico. Regola la sfera emotiva, la sensazione del
piacere, la motivazione e la capacità di raggiungere gli obiettivi. La disfunzione dei nuclei
della base è causa di disturbi del controllo del movimento e del comportamento.
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È una struttura simile ad una noce localizzata sopra il tronco encefalico, al centro di
ciascun emisfero. È la principale fonte sottocorticale di informazioni dirette alla corteccia
cerebrale. Riceve segnali dagli organi di senso, escluso quelli olfattivi, e li trasmette alla
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della ghiandola pineale, che produce melatonina (ormone che regola il ciclo sonno-veglia).
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nel tronco cerebrale e nel midollo spinale, essenziali alla sopravvivenza: frequenza cardiaca,
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cerebrale e la parte inferiore del cervello. È composto da un insieme di strutture associate
alla memoria, alle emozioni e agli istinti di base. Svolge un ruolo essenziale nella
mediazione fra le funzioni cognitive corticali e quelle emotive ed istintive. È costituito da
due componenti: a)la prima fa capo alla corteccia cerebrale e comprende il giro del cingolo,
il para-ippocampo e l’ippocampo͖
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ricompensa, che sono regolati dalla dopamina, nell’apprendimento di nuove nozioni e nel
ripristino di funzioni che sono andate perdute. È implicato nella memoria episodica a breve
termine, nell’umore, in funzioni complesse quali le emozioni (è strettamente collegato alla
rabbia ed alla gioia) e nell’integrazione tra sistema nervoso vegetativo e neuroendocrino.
Le emozioni originano dalla interazione di più aree cerebrali rappresentate dal sistema
limbico del cervello emotivo, la corteccia pre-frontale del cervello razionale, i neuroni
specchio localizzati nella corteccia premotoria, nell’area somato-sensoriale e nell’area
di Broca della circonvoluzione frontale. Nell’uomo sono descritte sei emozioni primarie:
felicità, paura, rabbia, disgusto, tristezza e sorpresa. L’amigdala gioca un ruolo dominante
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localizzati nella porzione mediale del lobo temporale anteriore. Curva da dietro in avanti
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episodica. Nell’emisfero sinistro è collegato alla formazione della memoria semantica
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memoria, non essendo localizzati nella stessa area del cervello, non sono coinvolti in
processi degenerativi simultaneamente. La memoria episodica e la memoria semantica
per il loro consolidamento e il passaggio a memorie a lungo termine necessitano di altre
regioni fra cui la corteccia prefrontale. L’ippocampo, oltre ad essere fondamentale per
la memoria semantica, lo è anche per l’orientamento spaziale. Secondo alcuni studi le
tracce di memoria con sede nell’ippocampo possono funzionare come una specie di indice
in grado di richiamare le informazioni che sono conservate in varie aree della corteccia
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termine.
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osservato avere alti tassi di neurogenesi. Ogni giorno sono prodotti centinaia di nuovi
neuroni funzionali partendo da cellule staminali indifferenziate. La neurogenesi aumenta
in risposta ad attività fisica aerobica mentre si riduce in condizioni di stress cronico con
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secreta da cellule dell’ippocampo e da altre strutture ed aumenta con la contrazione
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L’ amigdala è costituita da una massa di neuroni a forma di mandorla, da cui il nome.
Essa fa parte del sistema limbico ed è localizzata lateralmente al talamo nel lobo temporale
del cervello, in continuità con il nucleo caudato. Rappresenta il centro di integrazione di
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un ruolo importante nell’organizzare e regolare risposte da paura. Segnali provenienti
dagli organi di senso giungono al talamo e da questo all’amigdala ed alla neocorteccia.
La stria terminale rappresenta il principale fascio nervoso afferente dall’ amigdala
all’ipotalamo. Una delle principali funzioni è quella di modulare i processi associati
all’attività dell’ipotalamo. L’amigdala riceve afferenze dalla neocorteccia temporale
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cardiaca e della pressione arteriosa), i muscoli, l’intestino e determina dilatazione della
pupilla.
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parte dell’ipofisi anteriore. L’amigdala maschile presenta molti recettori per il testosterone
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alla paura e all’ansia mentre una sua lesione bilaterale causa la perdita della reazione di
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corteccia cerebrale-ippocampo-talamo-corteccia. Esso svolge un ruolo essenziale nella
mediazione fra le funzioni cognitive corticali e quelle emotive e istintive.
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delle risposte viscerali nella mediazione fra funzioni cognitive corticali e quelle emotive ed
istintive. Le informazioni sensoriali vengono smistate dal talamo anteriore all’ipotalamo
ed infine alla corteccia cerebrale. Mentre il talamo è responsabile delle risposte viscerali,
alla corteccia è affidata l’ elaborazione cosciente delle informazioni e da essa nascono i
sentimenti. Questo circuito è sede di lesione nella sindrome di Wernicke-Korsakoff degli
alcolisti cronici.
25
Neuroni
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Assone
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“ Il Neurone “
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Neurone
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I neuroni sono le cellule costitutive del cervello in grado di
inviare e ricevere segnali nervosi. Nella grande maggioranza dei
casi sopravvivono per l’intera durata dell’ esistenza tanto da poter
memorizzare pensieri, emozioni e le esperienze vissute.
Ogni neurone è costituito da un corpo cellulare con un nucleo
centrale ed un certo numero di prolungamenti che possono inviare
(assone) o ricevere (dendriti) segnali. Le connessioni fra le cellule
nervose sono denominate sinapsi. Quando un neurone è attivato
viene attraversato da una debole ma rapida corrente elettrica che
raggiunta la sinapsi provoca la liberazione di neurotrasmettitori,
cioè sostanze chimiche in grado di indurre una reazione nelle cellule
riceventi. L’ encefalo umano è costituito da miliardi di neuroni (la
cosiddetta sostanza grigia) che sono in grado di generare milioni
di milardi di connessioni con gli altri neuroni e permettono di
eseguire fino a 38 miliardi di operazioni al secondo (Maira, 2019).
La trasmissione delle informazioni: la mielina
I neuroni comunicano tra loro a seguito degli stimoli sensoriali ed
alle informazioni che ricevono dall’ambiente, ma anche dai pensieri
e dalle azioni che si compiono ogni giorno. La trasmissione
delle informazioni avviene a livello delle singole sinapsi, ovvero
le giunzioni fra neuroni. Le informazioni vengono trasmesse
velocemente da un neurone all’altro mediante una reazione
27
Nucleo
ј
ї
28
elettrochimica che prende il nome di potenziale di azione la cui
propagazione è resa possibile da una struttura denominata mielina.
È questa una guaina ricca di lipidi, di colore bianco brillante,
che circonda gli assoni nel sistema nervoso centrale e in quello
periferico. La formazione di mielina progredisce rapidamente
durante l’infanzia con lo sviluppo delle abilità cognitive e motorie e
si completa dopo i 20 anni. Sono responsabili della mielinizzazione
gli oligodendrociti nel SNC e le cellule di Schwann nel sistema
nervoso periferico.
(La mielina è una guaina necessaria alla propagazione dei potenziali
di azione in quanto influenza il movimento degli ioni ai due lati della
membrana cellulare e quindi la velocità di conduzione nervosa.
Il potenziale di azione si propaga ad una velocità che è proporzionale al
diametro dell’assone ed al grado di mielinizzazione. Nelle fibre nervose
mieliniche la massima velocità di conduzione è di 120 m/sec.).
Quando ci troviamo in presenza di una condizione di
demielinizzazione si verifica un rallentamento o la interruzione
della conduzione nervosa nell’area interessata che porta a paralisi
ed a perdita della sensibilità. Una grave malattia demielinizzante
è rappresentata dalla sclerosi multipla (malattia autoimmune che
distrugge la mielina del SNC).
Neurotrasmettitori, Neuromodulatori ed Ormoni
Quando un neurone si attiva viene generato un segnale elettrico
che attraversa tutto l’assone cioè il prolungamento che raggiunge
la sinapsi. L’ arrivo dell’impulso a questo livello determina la
liberazione di sostanze chimiche note come neurotrasmettitori, veri
e propri messaggeri che attraversando lo spazio sinaptico attivano i
recettori presenti sulla membrana del neurone contiguo. Il segnale
viene nuovamente convertito in impulso elettrico e torna a viaggiare
nella fibra nervosa per trasmettere l’informazione e attivare altri
neuroni. I segnali elettrici rappresentano il linguaggio con cui
le cellule nervose comunicano e sono responsabili di tutte le
funzioni cerebrali, compresi i processi cognitivi (attenzione,
percezione, apprendimento), decisionali ed emozionali. La
complessità delle reti neurali fa comprendere la loro fragilità che
si manifesta in presenza di affezioni cerebrali acute e croniche.
Numerosi sono i neurotrasmettitori conosciuti, tutti caratterizzati
da funzioni diverse. Alcuni si comportano da neurotrasmettitori
nel SNC dove fanno parte di una estesa rete nervosa che collega
tra loro più aree cerebrali. Altre molecole si comportano anche
come ormoni quando passano nel circolo ematico. È questo il
caso di dopamina, norepinefrina, ossitocina, etc. Inoltre alcuni
neurotrasmettitori sono eccitatori (acetilcolina, glutammato,
norepinefrina) ed altri inibitori (serotonina, GABA): i primi
favoriscono la trasmissione degli impulsi nervosi, i secondi la
bloccano. Altri ancora, come la dopamina, sono eccitatori e inibitori.
NEUROTRASMETTITORI e LORO FUNZIONI
,,,,,,,,,, (ACh) A livello del SNC partecipa a funzioni quali: memoria, concentrazione,
apprendimento. A livello periferico è responsabile della trasmissione
dei segnali per la contrazione muscolare.
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(Catecolamine)
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(sistema di ricompensa e piacere) e
alla regolazione dell’umore.
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(Noradrenalina)
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cervello e degli ormoni dello stress.
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(5-HT) è il regolatore dell’umore e della
felicità.
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dopamina, GABA e norepinefrina.
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È il primo e più diffuso neurotrasmettitore scoperto dal neurologo H.H. Dale
(1875-1968) nel 1914. È un estere di acido acetico e colina. La tiamina (vit. B1)
è necessaria per la sua produzione. Nel 1921 il farmacologo Otto Loewi scoprì
che la stimolazione del nervo vago (X nervo cranico che parte dal tronco
encefalico) provoca riduzione della frequenza cardiaca attivando il rilascio di
acetilcolina.
Nel SNC ACh è sintetizzato nella parte pre-sinaptica dei neuroni colinergici a
partire dalla colina e dall’acetil-CoA ad opera dell’enzima colinacetiltransferasi.
ACh è presente nella corteccia cerebrale, nell’ippocampo, nei gangli della base.
Una volta liberato viene scisso dallo enzima acetilcolinesterasi. La colina viene
successivamente ricaptata dalle terminazioni pre-sinaptiche e riutilizzata.
ACh è coinvolta nell’attivazione neuromuscolare responsabile del movimento,
partecipa a funzioni quali la memoria, la concentrazione, l’apprendimento ed
ai meccanismi del sonno. Bassi livelli di ACh stimolano il rilascio di dopamina
e serotonina. Nella malattia di Alzheimer si ha la riduzione dei neuroni
cerebrali colinergici che porta al deterioramento delle funzioni cognitive e
della memoria.
A livello periferico rappresenta il principale neurotrasmettitore eccitatorio
delle giunzioni neuromuscolari. È in grado di aprire i canali di membrana
e far passare gli ioni calcio nelle cellule muscolari stimolando la contrazione
dei muscoli scheletrici. Ben noto è il veleno della “vedova nera” che è causa di
spasmi muscolari fino alla morte per incremento di ACh.
La stimolazione del nervo vago inibisce la produzione di citochine e riduce
l’infiammazione (Koopman et al., 2016). L’ atropina è un antagonista
dell’acetilcolina.
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È una catecolamina i cui precursori sono gli aminoacidi tirosina e fenilalanina
presenti in cibi di origine animale. DOPA è il principale neurotrasmettitore
della substantia nigra: la sua perdita causa il morbo di Parkinson. Si ritrova
anche nel nucleo accumbens, nel tubercolo olfattivo, nell’amigdala e in alcune
aree della corteccia frontale. Si comporta da neurormone quando è rilasciato
dall’ipotalamo. Partecipa ai processi emozionali del sistema del piacere e
della ricompensa e alla regolazione dell’umore. Si associa al piacere e alla
felicità anche e semplicemente come espressione della propria creatività
o quando si incontra qualsiasi forma di “bellezza”. Quando l’esperienza
vissuta è emotivamente coinvolgente si attiva il meccanismo che porta alla
sua produzione ed al desiderio di ripetere l’ esperienza che ha determinato
il piacere. Il neurotrasmettitore è coinvolto anche nella concentrazione,
attenzione e vigilanza, nella memoria, nel controllo dei muscoli volontari.
Il suo rilascio aumenta in tutte le “dipendenze” ed è massimo in quelle da
31
Sistema della ricompensa o della gratificazione
Il comportamento umano è legato sia a stimoli esterni sia a stimoli interni e cioè a ciò
che desideriamo o di cui abbiamo bisogno e quindi alla motivazione che guida il nostro
agire. La spinta interna al soddisfacimento dei bisogni ed impulsi emotivi è alla base
del sistema di ricompensa. Esso è costituito da un insieme di strutture cerebrali che
regolano gli stati motivazionali ed hanno un ruolo chiave nell’ottenimento del piacere e
del benessere. Questo complesso sistema si attiva quando siamo esposti ad uno stimolo
che, in quel preciso momento, corrisponde ai nostri gusti e ci dona piacere e benessere.
L’ esistenza del “circuito della ricompensa” nel cervello fu scoperto dai neurologi
americani Olds e Milner nel 1950. Le aree cerebrali coinvolte sono rappresentate
da: area tegmentale ventrale, nucleo accumbens, amigdala, ippocampo e corteccia
prefrontale. Esse sono responsabili della motivazione, dell’apprendimento associativo e
delle emozioni positive come la gioia, l’ eccitazione e l’euforia. I sistemi che mediano la
ricompensa ed il piacere utilizzano come neurotrasmettitore principale la dopamina. Il
meccanismo cerebrale del piacere e della ricompensa viene utilizzato anche dal consumo
di droghe che però hanno una forza ed una persistenza maggiore nell’attivare questo
circuito rispetto agli stimoli naturali. Esse infatti sono in grado di generare grandi ed
immediati rilasci di dopamina che determina una forte attivazione del circuito limbico
e la riduzione del controllo inibitorio corticale (corteccia pre-frontale).
droghe. Bassi livelli di DOPA possono provocare depressione, comportamenti
compulsivi, sbalzi di umore, deficit di attenzione, problemi cognitivi.
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È una catecolamina che deriva dalla tirosina. È il principale trasmettitore
post-gangliare del sistema simpatico. Esercita funzioni di ormone, prodotto
dalla midollare surrenale, e di neurotrasmettitore. Fa parte degli ormoni dello
stress insieme al cortisolo, prodotto dalla corteccia surrenale, e all’adrenalina
(epinefrina) prodotta dalla midollare surrenale. Norepinefrina svolge un
ruolo importante nella vigilanza ed è coinvolta nel sistema di eccitazione
del cervello e del sistema nervoso simpatico. È responsabile dell’aumento
della pressione arteriosa e della frequenza respiratoria. I livelli di questo
ormone si presentano ridotti durante le ore di sonno. A basse dosi è associato
a depressione mentre ad alte dosi entra in gioco nei disturbi dell’umore.
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È prodotta dai neuroni serotoninergici del SNC (nuclei del rafe) e nelle
cellule enterocromaffini dell’apparato gastro-intestinale, dove presenta una
concentrazione molto elevata (90%). È sintetizzata a partire dall’ aminoacido
proteico triptofano che è anche precursore della melatonina. Regola il tono
dell’umore, induce benessere ed esercita un effetto calmante tanto da essere
considerata il neurotrasmettitore della felicità. La meditazione aumenta la sua
produzione. È coinvolta anche nei comportamenti alimentari, sessuali e nei
ritmi circadiani del sonno e del risveglio (si riduce durante il sonno!). Squilibri
della 5-HT sono collegati a disturbi dell’umore, sindrome ansioso-depressiva,
crisi di panico, autismo. Inibitori selettivi della serotonina (paroxetina) sono
impiegati per la cura della depressione. Bassi livelli cerebrali di serotonina
sono stati riscontrati nel cervello di pazienti con morbo di Alzheimer.
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Ha come precursore l’istidina. Agisce come neurotrasmettitore nel cervello e
nel midollo spinale. Svolge un ruolo importante nelle risposte infiammatorie
e allergiche. Nel cervello è prevalentemente localizzata nel nucleo tubero-
mammillare dell’ ipotalamo che irradia a tutto l’encefalo compreso il talamo.
In periferia è presente nei mastociti e partecipa alle reazioni allergiche.
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L’ acido glutammico è il precursore del GABA (acido gamma-
aminobutirrico). Esso deriva dalla glutammina una volta che ha superato
la barriera ematoencefalica. La molecola regola lo sviluppo cerebrale ed
esercita azione stimolatrice ed eccitatoria. Ha importanza per l’eccitabilità
sinaptica e per il sistema immunitario. Interviene nei processi cognitivi
(apprendimento, memoria) e nella elaborazione delle informazioni. Disordini
di tipo neurodegenerativo (morbo di Alzheimer e di Parkinson) e di tipo
neuropsichiatrico sembrano associati ad un eccesso di acido glutammico.
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È il principale neurotrasmettitore con azione inibitoria nel sistema talamo-
corticale. È un importante regolatore dello stato di funzionalità del
cervello. Neuroni gabaminergici più rappresentati sono quelli del putamen.
Rallenta l’attività del sistema limbico e riduce paura, ansia e panico. È un
regolatore dell’ansia: a basse dosi la induce mentre a dosi elevate determina
rilassamento e favorisce la concentrazione. Inoltre facilita il sonno. La carenza
di vitamina B6 si associa a bassi livelli di GABA. I farmaci che ne incrementano
la disponibilità hanno azioni rilassanti, antiansia e anticonvulsioni. La
maggior parte dei pazienti con disturbo bipolare hanno un livello di GABA
ridotto e questo spiega la loro irrequietezza ed ansia.
EKZ&/E
Sono definiti “oppioidi endogeni” prodotti sia nel cervello, sia nel midollo
spinale in risposta a determinati stimoli: stress, paura, dolore, ma anche
esercizio fisico, attività sessuale, dipendenze da sostanze (lecite, illecite) o da
comportamenti (gioco d’azzardo, internet). Le endorfine mantengono la salute
emotiva, stimolano sentimenti collegati al piacere, regolano gli ormoni della
risposta allo stress, bloccano la trasmissione dei segnali dolorosi e innalzano
la soglia del dolore. Il consumo di droghe, etc. stimola il rilascio di dopamina
che è seguito dalla produzione di endorfine che inducono assuefazione.
K^^/dK/E
È un ormone peptidico scoperto nel 1906 dallo studioso Sir Henry Dale. Il
nome le deriva dai termini greci “veloce” e “travaglio del parto”: infatti ha
un ruolo importante nella contrazione uterina, nel travaglio, nella montata
32
33
lattea e nell’allattamento. La molecola è al tempo stesso neurotrasmettitore nel
SNC ed ormone nel circolo ematico. Viene prodotta nell’ipotalamo (nucleo
sopraottico e paraventricolare) e rilasciata nel sangue dal lobo posteriore
dell’ipofisi (ghiandola pituitaria). L’ ossitocina stimola il rilascio di prolattina
(ormone dell’ipofisi anteriore che stimola la produzione di latte dalla
ghiandola mammaria), dell’ormone della crescita o somatotropo (GH =
Growth hormone) e dell’ ormone adrenocorticotropo (ACTH) che regola la
produzione di cortisolo dalle ghiandole surrenali. L’ossitocina è un potente
antinfiammatorio legato al “sistema della calma e della connessione”; il suo
rilascio è stimolato da nervi che raggiungono il nucleo paraventricolare nel
cervello e inviano segnali provenienti dalla pelle, dall’utero, dall’intestino, dal
bulbo olfattivo e dal tronco encefalico. Ossitocina viene prodotta anche in altre
parti del corpo inclusi ovaie, testicoli, cuore e vasi sanguigni. È considerata
l’ ormone dell’amore, della costruzione di legami sentimentali e del desiderio
sessuale. Evoca sensazioni di appagamento, calma, sicurezza, riduzione dei
livelli di ansia e di paura; protegge dallo stress, aumenta la fiducia, l’empatia,
l’attrazione romantica. La carenza di ossitocina causa depressione, ansia,
paura, disturbi del sonno. Glutammato, serotonina, dopamina, noradrenalina,
estrogeni, colecistochinina e il polipetide vasoattivo intestinale (VIP) stimolano
il rilascio di ossitocina. Al contrario GABA ed endorfine la inibiscono. Nel
nucleo paraventricolare dell’ipotalamo viene prodotta anche VASOPRESSINA
(ormone antidiuretico=ADH), indicato come ormone del coraggio.
Da un punto di vista funzionale i neurotrasmettitori devono essere
distinti dai neuromodulatori. I primi sono sintetizzati nei neuroni
pre-sinaptici e vengono liberati in seguito ad un impulso nervoso
in quantità sufficiente da produrre una risposta nei neuroni post-
sinaptici. Essi presentano azione rapida e di breve durata. I secondi
sono sintetizzati nel corpo cellulare ed esercitano la loro attività
modulatrice su altri neuroni prolungandone l’azione. Alcune
di queste molecole sono endocannabinoidi prodotti dall’acido
arachidonico. La loro attivazione inibisce la liberazione di GABA e
di glutammato. Altre molecole sono oppioidi endogeni con azione
inibitoria sul dolore e analgesica. Fra queste molecole rientrano le
endorfine e molti altri composti (Battaglini et al., 2020). Numerosi
altri ormoni agiscono sul cervello e fra questi rientrano gli ormoni
sessuali (testosterone, estrogeni, progesterone) e gli ormoni dello
stress (cortisolo, norepinefrina e epinefrina) che sono prodotti in
seguito a stress psicofisico.
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aumento della pressione arteriosa, problemi cardiologici e
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l’azione degli estrogeni che invece hanno azione eccitatoria.
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Nella terza età si assiste alla riduzione della densità della corteccia
cerebrale ed alla diminuzione di neuroni, sinapsi, neurotrasmettitori
e dei recettori atti a riceverli; inoltre nei neuroni residui gli impulsi
viaggiano più lentamente. Dopamina, serotonina, acetilcolina
diminuiscono contribuendo, in tal modo, alla perdita di memoria
e talvolta all’insorgenza di una sindrome depressiva. Il processo
di memorizzazione avviene attraverso diverse fasi: la codifica
delle informazioni, il consolidamento, l’immagazzinamento ed il
ricordo che viene perturbato. La perdita di memoria è legata a
diminuzione di neuroni nelle aree frontali del cervello che sono
adibite al controllo delle attività logico-procedurali ed anche
nell’ippocampo che è un crocevia dei meccanismi della memoria. Si
ritiene che lo stress ossidativo e il danno vascolare contribuiscano
al declino cognitivo legato all’età e rappresentino fattori di rischio
per lo sviluppo di demenza. Il giro dentato dell’ippocampo è
una delle aree cerebrali che generano nuovi neuroni. Esso gioca
un ruolo fondamentale nei processi di apprendimento e nella
codifica della memoria. Con l’invecchiamento diminuisce la
produzione di nuovi neuroni e si verifica un declinio cognitivo
che contribuisce alla perdita della memoria lavorativa ed episodica,
alla ridotta capacità di apprendimento e di coordinamento motorio.
Per contrastare l’invecchiamento cerebrale è necessario seguire
una corretta alimentazione fino dalla giovane età, esercitare
attività fisica regolare, non fumare, non bere alcolici, non assumere
“sostanze” e mantenere un ritmo di sonno regolare (l’ ideale è 7
ore per notte che non dovrebbero scendere sotto le 5 ore). Inoltre
occorre controllare regolarmente il peso corporeo, il girovita, la
pressione arteriosa, la glicemia ed i lipidi ematici perchè le malattie
metaboliche influiscono negativamente sull’attività cerebrale.
Durante l’adolescenza il SNC è caratterizzato da neuroplasticità
e da elevata capacità di apprendimento ma presenta immaturità
delle funzioni esecutive cortico-sottocorticali. Da ciò deriva la
predominanza di processi impulsivi delle strutture limbiche e scarsa
attitudine ad evitare situazioni a rischio. Durante l’adolescenza
inoltre stress cronici possono portare a conseguenze negative più
36
che in età adulta in quanto il cervello è più sensibile agli ormoni dello
stress tanto che sono più frequenti stili di vita devianti e disturbi
del comportamento alimentare (anoressia o anche bulimia che
portano rispettivamente a dimagrimento e ad obesità). Seguendo
poche semplici regole si esercita un’azione preventiva con riduzione
del rischio di demenza in età avanzata. Un potente stimolo per il
cervello è dato dall’ “apprendere” in modo continuativo: quando
il cervello è più stimolato l’attività cerebrale coinvolge un maggior
numero di aree, aumentano le sinapsi e si collegano tra loro più
gruppi di neuroni. Studiare, imparare e parlare nuove lingue
modifica l’architettura cerebrale ed aumenta la sostanza grigia
e bianca. Il maggior numero di reti neurali compensa meglio i
deficit legati all’invecchiamento. Anche imparare uno strumento
musicale o tecnologico (tablet) e progettare, aiuta a ristrutturare gli
schemi cognitivi, insegna a pensare in modo diverso e ad allenare il
cervello alla flessibilità. Fare musica, ad esempio, attiva numerose
aree nella corteccia cerebrale come vedremo in seguito. È anche
utile concentrarsi, elaborare pensieri (il pensare rappresenta un
forte stimolo per il cervello), leggere molto, prendere appunti ed
evidenziare concetti e discorsi per meglio capire e memorizzare ciò
che si è letto (Maira, 2019). Un altro aspetto della prevenzione è
socializzare, rimanere in contatto con persone diverse per ridurre
il declinio cognitivo e preservare la memoria. Camminare, ballare,
fare attività fisica sono utili per mantenere la socialità. Importante
è anche ridurre le occasioni di stress prolungato che causano la
liberazione degli ormoni dello stress quali il cortisolo che hanno
effetti negativi sull’ippocampo e determinano danni cerebrali.
La meditazione, al contrario, riduce lo stress, aiuta la mente a vagare,
migliora la memoria operativa e l’ elaborazione spaziale. Quando
è esercitata in modo continuo riduce le dimensioni dell’amigdala
(area legata all’ansia ed alla paura), e sviluppa maggiormente la
corteccia prefrontale che è legata all’ elaborazione cognitiva ed
alla intelligenza. Volendo migliorare la memoria possono essere
utilizzati anche i cruciverba, il Sudoku, il gioco degli scacchi, etc.
37
In conclusione la prevenzione delle funzioni cerebrali dovrebbe
iniziare nel periodo della gravidanza adottando stili di vita corretti
ed evitando il fumo e l’uso di droghe che interferiscono con il
normale sviluppo del cervello. Dovrebbe continuare nell’infanzia e
nell’adolescenza mantenendo uno stile di vita sano da seguire anche
nella vita adulta. Molto importante è anche raggiungere la “riserva
cognitiva” che dipende dal livello di conoscenze che vengono
acquisite durante tutta la vita: maggiori sono le connessioni tra le
cellule cerebrali e migliore sarà il funzionamento del cervello in
età avanzata. La formula giusta anti-age è quindi mantenere una
vita attiva e imparare, imparare! Vivere a lungo ed in salute fisica e
mentale è la prospettiva a cui mira oggi la medicina della “persona”
nel cui contesto si inserisce la “medicina anti-aging”. È questa una
medicina preventiva finalizzata al mantenimento della condizione di
benessere fisico, psichico e sociale il più a lungo possibile. La medicina
anti-aging è anche medicina predittiva in grado di predire lo sviluppo di
un evento patologico e di permettere l’adozione dei mezzi necessari per
contrastarlo.
38
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▷ Con l’avanzare dell’età cellule cerebrali muoiono, gli spazi nel cervello si
allargano, sostanza grigia e sostanza bianca si riducono, i ventricoli si dilatano.
Alcune regioni del cervello vanno incontro a cambiamenti che riguardano,
in modo prevalente, la corteccia frontale che si assottiglia e l’ippocampo che
tende a ridursi di volume tanto che la memoria risulta meno efficiente. Inoltre
la vista diviene meno acuta e l’udito meno fine;
▷ si ha una maggiore lentezza nel processare le informazioni ed una minore
capacità di controllo di informazioni simultanee;
▷ è più difficile focalizzare l’attenzione su un particolare aspetto della realtà
(l’anziano avverte disagio in tutte le situazioni in cui è presente forte tensione
ambientale);
▷ si ha un rallentamento nello svolgimento di normali compiti;
▷ più lenta è la rievocazione delle memorie e delle informazioni passate
(i nomi delle persone vengono più facilmente dimenticati o recuperati con
difficoltà essendo decontestualizzati);
▷ le funzioni cognitive rimangono soddisfacenti così che è l’esperienza acquisita
che permette la risoluzione dei problemi e di prendere decisioni;
▷ il quoziente intellettivo rimane stabile ed il pensiero astratto non appare
modificato;
▷ il cervello dell’anziano tende a focalizzarsi sugli aspetti positivi della vita.
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Neuroinfiammazione
Il Sistema Nervoso Centrale (SNC) rappresenta il bersaglio
di citochine infiammatorie (IL-1 beta, IL-6, TNF-alfa) e della
prostaglandina E2 (PGE2). Risulta interessato, in modo particolare,
il nucleo paraventricolare (NPV) dell’ipotalamo così che attraverso
l’ asse ipotalamo-ipofisi-surrene ed il sistema nervoso simpatico
viene stimolata la secrezione di cortisolo. L’ attivazione cronica
da stress prolungato del NPV sembra abbia un ruolo in malattie
cardiovascolari, ictus, sindrome metabolica, diabete di tipo 2 e
tumori. Citochine infiammatorie possono stimolare la secrezione
di ormoni da cellule ipofisarie e modificare il rilascio di
neurotrasmettitori sia nel SNC, sia nel sistema nervoso autonomo.
Un’eccessiva produzione di IL-1 beta, come si verifica negli
stati febbrili, può interferire sulla funzione cerebrale con alcuni
meccanismi: a)attraversando la barriera ematoencefalica, specie
nelle regioni corticali; b) favorendo la produzione ed il rilascio
di PGE 2 (la prostaglandina diffondendo nell’ipotalamo preottico
attiva lo stato febbrile); c) favorendo il rilascio di ossido nitrico
dall’ endotelio dei vasi; d) attivando le afferenze del nervo vago.
La citochina è in grado di influenzare la regolazione del sistema
autonomo e neuroendocrino, attivare uno stato febbrile e sintomi
di malattia e influire sulle funzioni affettive, cognitive ed il
comportamento. In presenza di tumori la crescita neoplastica
determina la produzione di proteine (activina A, IL-6, noggin) in
grado di alterare le funzioni dei neuroni motori presenti nel midollo
con conseguente diminuzione della comunicazione tra nervi e
muscoli. Questa alterazione causa progressiva perdita di massa
muscolare, di forza fisica, fatigue, cachessia (Sartori et al., 2021).
Inflammasomi e SNC
Inflammasomi possono essere attivati nel SNC in risposta a lesioni
cerebrali di tipo acuto (traumi, ictus), malattie autoimmuni (sclerosi
multipla), tauopatie (vedi pag. 86). L’attivazione dell’inflammasoma
intracellulare NLRP3 (Nod Like Receptor Protein-3), appartenente
alla famiglia dei recettori PRRs (Pattern Recognition Receptors),
è stata dimostrata in cellule residenti del SNC quali microglia,
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astrociti e neuroni, ma anche nei macrofagi infiltranti il SNC. Essa
ha un ruolo importante in malattie infiammatorie, metaboliche,
cardiovascolari, neurodegenerative (morbo di Alzheimer,
Parkinson), nella sclerosi multipla ed in malattie psichiatriche
(Alcocer-Gomez et al., 2018). Livelli elevati di IL-1b e IL-18 sono
stati osservati in tali patologie. Queste citochine inducono un
ambiente infiammatorio cronico che porta a disfunzioni neuronali
ed a neurodegenerazione.
Sedentarietà, obesità, infiammazione e cervello
La flogosi cronica è responsabile dell’aumento di citochine che
scatenano l’infiammazione delle cellule cerebrali.
Diabete, obesità, sindrome metabolica, ipertensione arteriosa, sono
responsabili di declino cerebrale progressivo. La sedentarietà causa
la diminuzione delle facoltà cognitive per perdita di neuroni e di
connessioni. Obesità e alimentazione ad alto contenuto di grassi
saturi e insaturi (trans) ed eccesso di acidi grassi liberi circolanti
possono portare a disfunzione cognitiva per infiammazione
sistemica e neuroinfiammazione soprattutto a livello dell’ipotalamo.
Citochine circolanti, acidi grassi liberi e cellule immunitarie
raggiungono il cervello a livello dell’ipotalamo e sono causa di
infiammazione locale inclusa la proliferazione microgliale. Ne risulta
l’interruzione delle funzioni cognitive che è mediata da regioni
come l’ippocampo, l’amigdala, i centri di elaborazione del sistema
di ricompensa. Questa infiammazione locale probabilmente è causa
di rimodellamento sinaptico e di neurodegenerazione all’interno
dell’ipotalamo, alterando i circuiti ipotalamici e in altre regioni
cerebrali. L’infiammazione a livello centrale dovuta ad obesità
porta ad interruzione dei segnali di sazietà ipotalamica, a bulimia e
ad effetti negativi sulle funzioni cognitive (Miller e Spencer, 2014).
Fumo e cervello
Il fumo di sigaretta contiene centinaia di sostanze chimiche note
per essere tossiche o cancerogene. Il fumo, sia esso attivo o passivo,
attiva cellule del sistema immunitario che producono citochine
infiammatorie e determina stress ossidativo. Questi fenomeni
accelerano i processi di invecchiamento cellulare, la perdita di 41
volume cerebrale con l’età, rischio trombotico, ictus e causano
danni cerebrali che possono portare al declino cognitivo e talora alla
demenza. La nicotina del fumo di sigaretta è anche una droga
che mima numerosi neurotrasmettitori quali l’ acetilcolina
e la dopamina la cui attivazione induce una sensazione di
piacere. La nicotina si lega anche a recettori posti sui neuroni
dell’ipotalamo denominati POMC (Pro-Opio-Melano-Cortina) la
cui attivazione induce la riduzione del senso della fame e sazietà.
L’attivazione dei recettori per l’acetilcolina aumenta l’attenzione,
la frequenza cardiaca, la pressione sanguigna. Con il tempo il
cervello riduce il numero dei recettori di acetilcolina e si determina
tolleranza alla sostanza e dipendenza. Risulta di conseguenza un
maggior bisogno di nicotina e compaiono sintomi di astinenza
con la cessazione della abitudine al fumo. In tale evenienza si
possono instaurare effetti collaterali quali ansia ed irritabilità ed
un forte desiderio di nicotina. Riguardo alle sigarette elettroniche
che contengono nicotina pare producano cambiamenti nel cervello
simili a quelli delle normali sigarette.
Alcol e cervello
L’alcol modifica i meccanismi di regolazione di vari circuiti
neuronali e può interagire con i recettori dei neurotrasmettitori
influenzando l’equilibrio eccitatorio ed il sistema della ricompensa.
Stimola i recettori GABA ed inibisce il glutammato e l’attività
neurale generale. Determina innalzamento dell’umore, euforia e,
a lungo termine, lo sviluppo di dipendenza in quanto influenza le
vie dopaminergiche con aumento di dopamina cerebrale, come
la nicotina, e degli oppioidi endogeni. Con l’incremento del tasso
ematico di alcol si ha una riduzione delle funzioni cognitive, della
percezione sensoriale e delle capacità motorie.
Il cervello di giovanissimi che fanno abuso di alcol (binge drinking)
ha un volume ridotto soprattutto a livello dell’ippocampo (Maira,
2020). Dosi eccessive di alcol possono inibire i centri del respiro
e cardiocircolatori a livello del bulbo e portare addirittura
a morte. Bambini nati da donne esposte all’alcol durante la
gravidanza possono manifestare sintomi compatibili con il
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ECCOLE : https://legatumoriprato.it/wp-content/uploads/2022/11/neuroscienze.pdf