Unità 14 Il sistema nervoso

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1 Unità 14 Il sistema nervoso

2 Unità 14 Il sistema nervoso Obiettivi Capire come avviene la trasmissione degli impulsi nervosi Sapere come funzionano le sinapsi e i neurotrasmettitori Capire come è fatto il sistema nervoso umano e come si è evoluto nella forma attuale Conoscere la struttura e le principali funzioni dell encefalo umano

3 Prova di competenza Immagini mentali In che modo è possibile studiare cerebrale in vivo? 3

4 Lezione 1 STRUTTURA E FUNZIONI DEL SISTEMA NERVOSO 4

5 14.1 Il sistema nervoso riceve gli stimoli, li interpreta e invia risposte La cellula di base del sistema nervoso è il neurone Corpo cellulare: contiene il nucleo e gli organuli cellulari Fibre nervose: lunghi e sottili prolungamenti, che conducono e trasmettono i segnali 5

6 14.1 Il sistema nervoso riceve gli stimoli, li interpreta e invia risposte Sistema nervoso centrale (SNC) Cervello Midollo spinale (nei vertebrati) Sistema nervoso periferico (SNP) Nervi: fasci di fibre nervose strettamente avvolte da tessuto connettivo portano i segnali dal SNC ai distretti periferici e/o da questi ultimi al SNC Gangli: piccole masse costituite dall aggregazione dei corpi cellulari dei neuroni 6

7 14.1 Il sistema nervoso riceve gli stimoli, li interpreta e invia risposte Il sistema nervoso ha tre funzioni interconnesse Ricezione dell input sensoriale (afferenza sensoriale): ha luogo grazie alla trasmissione del segnale dai recettori ai centri di integrazione Integrazione: consiste nell interpretazione dei segnali sensoriali e nella formulazione di risposte adeguate Emissione dell output motorio (efferenza motoria): consiste nella trasmissione dei segnali dai centri di integrazione alle cellule effettrici 7

8 Afferenza sensoriale Recettore sensoriale Integrazione Efferenza motoria Cellule effettrici Sistema nervoso periferico (SNP) Encefalo e midolo spinale Sistema nervoso centrale (SNC) 8

9 14.1 Il sistema nervoso riceve gli stimoli, li interpreta e invia risposte Neuroni sensoriali Trasmettono i segnali dai recettori al SNC Interneuroni, localizzati interamente nel SNC Integrano i dati Trasmettono i segnali appropriati ad altri interneuroni o ai neuroni motori Trasmettono i segnali dal SNC alle cellule effettrici Motoneuroni Trasmettono i segnali dal SNC alle cellule effettrici 9

10 10

11 14.1 Il sistema nervoso riceve gli stimoli, li interpreta e invia risposte STEP BY STEP Indica la sequenza con cui le informazioni passano attraverso i tre tipi di neurone nel riflesso patellare 11

12 14.2 I neuroni sono le unità funzionali del sistema nervoso Il neurone Corpo cellulare: contiene la maggior parte gli organelli Due tipi di prolungamentei (fibre) Dendriti: molto ramificati che ricevono i segnali da altri neuroni e li conducono al corpo cellulare Assoni: possono essere anche molto lunghi e trasmettono i segnali ad altre cellule; queste ultime possono essere altri neuroni o cellule di organi effettori 12

13 14.2 I neuroni sono le unità funzionali del sistema nervoso Per funzionare normalmente i neuroni hanno bisogno del supporto delle cellule gliali A seconda del tipo le cellule gliali possono Fornire nutrimento Isolare gli assoni Mantenere l omeostasi del fluido extracellulare 13

14 14.2 I neuroni sono le unità funzionali del sistema nervoso Le cellule di Shwann nel SNP e gli oligodendrociti nel SNC sono particolari cellule gli che avvolgono gli assoni con la guaina mielinica Guaina mielinica Avvolge gli assoni Isola gli assoni preservando il segnale da possibili fenomeni di dispersione Permette al segnale di viaggiare a maggior velocità 14

15 Direzione del segnale Dendriti Corpo cellulare Corpo cellulare Strati di mielina che formano la guaina mielinica Nucleo Assone Cellula di Schwann Guaina mielinica Direzione del segnale Nodi di Ranvier Terminali sinaptici Nodi di Ranvier Nucleo Cellula di Schwann 15

16 14.2 I neuroni sono le unità funzionali del sistema nervoso STEP BY STEP Qual è la funzione dalla guaina mielinica? 16

17 Lezione 2 IL SEGNALE NERVOSO E LA SUA TRASMISSIONE 17

18 14.3 Il potenziale di membrana permette la trasmissione dell impulso nervoso La membrana di un neurone a riposo Ha una carica leggermente negativa all interno Ha una carica leggermente positiva all esterno Questa differenza di carica è un energia potenziale: il potenziale di membrana Nel neurone a riposo il potenziale di membrana equivale a circa 70mV ed è chiamato potenziale di riposo 18

19 14.3 Il potenziale di membrana permette la trasmissione dell impulso nervoso Il potenziale di riposo è generato dalla diversa composizione e concentrazione di ioni nei fluidi presenti all interno e all esterno della cellula All interno della cellula K + più concentrato Na + meno concentrato All esterno della cellula K + meno concentrato Na + più concentrato 19

20 Neurone Assone Membrana plasmatica + Esterno della cellula Na + K + Canale del Na + Na Na + Na + Na + Na + Na + K + Na + Na + Na + Na + Na + Na + Membrana plasmatica K + pompa Na + -K + Na + Proteina K + Interno della cellula Canale del K + K + K + K + Na + K + K + K + K + K + 20

21 Gli ioni Na + sono più concentrati all esterno della cellula, dove sono trasportati attivamente dalla pompa sodio potassio, perché i canali del sodio consentono una diffusione limitata di questi ioni attraverso la membrana + Esterno della cellula Na + K + Canale del Na + Na Na + Na + Na + Na + Na + K + Na + Na + Na + Na + Na + Na + Membrana plasmatica K + pompa Na + -K + Na + Proteina K + Interno della cellula Canale del K + K + K + K + Na + K + K + K + K + K + Gli ioni K sono più concentrati all interno, grazie all azione della pompa sodio-potassio, ma possono diffondere liberamente verso l esterno, lasciando dietro di sé una carica negativa 21

22 14.3 Il potenziale di membrana permette la trasmissione dell impulso nervoso STEP BY STEP Se la membrana di un neurone diventa improvvisamente più permeabile agli ioni di sodio, si verifica un rapido movimento netto di Na + verso l interno della cellula Quali sono le due forze che guidano gli ioni all interno? 22

23 14.4 Un segnale nervoso inizia come una variazione del potenziale di membrana Uno stimolo genera un segnale nervoso Altera la permeabilità agli ioni di una sezione di membrana Permette agli ioni di attraversarla Comporta un cambiamento nel potenziale di membrana 23

24 14.4 Un segnale nervoso inizia come una variazione del potenziale di membrana Il potenziale d azione è un segnale nervoso che viaggia lungo l assone Il potenziale di membrana passa dal potenziale di riposo al picco massimo del potenziale d azione Poi si riassesta sul potenziale di riposo 24

25 25

26 Potenziale di membrana (mv) 50 0 Potenziale d azione Soglia 1 Potenziale di riposo Tempo (ms) Nella membrana a riposo i canali voltaggio dipendenti sono chiusi e il potenziale è 70 mv 26

27 Potenziale di memebrana (mv) 50 0 Potenziale d azione Soglia 1 Potenziale di riposo Tempo (ms) Uno stimolo provoca l apertura di alcuni canali del Na + Se viene raggiunto il potenziale soglia di 50 mv, si genera il potenziale d azione 2 27

28 Potenziale di membrana (mv) 50 Potenziale d azione Soglia 1 2 Potenziale di riposo Tempo (ms) Vengono aperti altri canali del Na +, i canali del K + sono chiusi e l interno della cellula diventa più positivo 28

29 Potenziale di membrana (mv) 50 Potenziale d azione Soglia 1 2 Potenziale di riposo Tempo (ms) I canali del Na + si chiudono, mentre si aprono quelli del K + che fluisce all esterno; il potenziale di membrana diminuisce

30 Potenziale di membrana (mv) Potenziale d azione 2 Soglia 1 5 Potenziale di riposo Tempo (ms) I canali del K + si chiudono, provocando una breve caduta al di sotto del potenziale di riposo

31 Potenziale di membrana (mv) Potenziale d azione 2 Soglia 1 5 Potenziale di riposo Tempo (ms) 1 La membrana torna al potenziale di riposo di 70 mv

32 14.4 Un segnale nervoso inizia come una variazione del potenziale di membrana STEP BY STEP La genesi di un potenziale d azione è un esempio di feedback positivo o negativo? 32

33 14.5 Il potenziale d azione si propaga lungo il neurone Il potenziale d azione Una volta innescato si propaga con una reazione a catena lungo l assone in una sola direzione È un evento del tipo tutto o nulla 33

34 In seguito a uno stimolo si aprono i canali del Na + e si genera un potenziale d azione in una regione dell assone Potenziale d azione 1 Na + Assone Segmento di assone 34

35 Assone Potenziale d azione Subito dopo, in quella stessa regione, si aprono i canali del K + e si chiudono i canali del Na +, mentre si aprono i canali dell Na + nella regione adiacente 1 Na + K + 2 K + Potenziale d azione Na + Segmento di assone 35

36 Assone Potenziale d azione 1 Na + Segmento di assone K + Potenziale d azione Mentre il tratto dell assone dove si è generato lo stimolo ritorna al potenziale di riposo, l impulso si propaga lungo l assone 2 3 K + Na + K + K + Potenziale d azione Na + 36

37 14.5 Il potenziale d azione si propaga lungo il neurone Come fanno i potenziali d azione a trasmettere la diversa intensità delle informazioni al sistema nervoso centrale? L intensità del singolo potenziale d azione non può cambiare Quello che cambia è la frequenza, cioè il numero di potenziali d azione che vengono inviati nell unità di tempo 37

38 14.5 Il potenziale d azione si propaga lungo il neurone STEP BY STEP Che cosa si intende con l espressione tutto o nulla quando si parla di stimolo nervoso? 38

39 14.6 I neuroni comunicano a livello delle sinapsi Le sinapsi sono le regioni in cui avviene la comunicazione tra Due neuroni Un neurone e una cellula effetrice 39

40 14.6 I neuroni comunicano a livello delle sinapsi Sinapsi elettriche Il segnale nervoso passa direttamente dal neurone presinaptico alla cellula successiva, detta postsinaptica Sinapsi chimiche Il neurone presinaptico secerne un neurotrasmettitore Il neurotrasmettitore attraversa la fessura sinaptica Il neurotrasmettitore si lega a un recettore sulla membrana della cellula postsinaptica 40

41 Assone del neurone trasmittente Neurone trasmittente Vescicole Terminale sinaptico 1 Arriva il potenziale d azione 2 Le vescicole si fondono con la membrana plasmatica 3 Il neurotrasmettitore è liberato nella fessura sinaptica Sinapsi Fessura sinaptica Neurone ricevente Neurone ricevente Canali ionici Molecole del neurotrasmettitore 4 Il neurotrasmettitore si lega al recettore Neurotrasmettitore Recettore Il neurotrasmettitore viene demolito ed eliminato ioni 5 Il canale ionico si apre 6 Il canale ionico si chiude 41

42 Assone del neurone trasmittente Neurone trasmittente Vescicole Terminale sinaptico 1 Arriva il potenziale d azione 2 Le vescicole si fondono con la membrana plasmatica 3 Il neurotrasmettitore è liberato nella fessura sinaptica Sinapsi Fessura sinaptica Neurone ricevente Neurone ricevente Canali ionici Il neurotrasmettitore Molecole del si lega al recettore neurotrasmettitore 4 42

43 Neurotrasmettitore Recettore Il neurotrasmettitore viene demolito ed eliminato Ioni 5 Il canale ionico si apre 6 Il canale ionico si chiude 43

44 14.6 I neuroni comunicano a livello delle sinapsi STEP BY STEP In che modo una sinapsi garantisce che i segnali viaggino in una sola direzione, dalla cellula presinaptica a quella postsinaptica? 44

45 14.7 Le sinapsi chimiche consentono l elaborazione di informazioni complesse Neurotrasmettitri eccitatori Inducono l innesco di potenziali d azione Neurotrasmettitri inibitori Riducono la capacità della cellula di innescare potenziali d azione 45

46 14.7 Le sinapsi chimiche consentono l elaborazione di informazioni complesse Un neurone riceve segnali Da centinaia di altri neuroni Attraverso migliaia di sinapsi Se, nel loro complesso, i segnali eccitatori sono abbastanza forti da superare i segnali inibitori e alzare il potenziale di membrana oltre il livello soglia La cellula genera un potenziale d azione e lo trasmette lungo il proprio assone 46

47 Terminali sinaptici Dendriti Inibitorio Eccitatorio Guaina mielinica Corpo cellulare del neurone potsinaptico Assone Terminali sinaptici 47

48 Terminali sinaptici Dendriti Inibitorio Eccitatorio Guaina mielinica Corpo cellulare del neurone potsinaptico Assone 48

49 Terminali sinaptici 49

50 14.7 Le sinapsi chimiche consentono l elaborazione di informazioni complesse STEP BY STEP In che modo l apertura di canali di membrana per ioni diversi porta a effetti eccitatori o inibitori? 50

51 14.8 Molte piccole molecole funzionano come neurotrasmettitori Molte piccole molecole organiche contenenti azoto funzionano da neurotrasmettitori L acetilcolina è un importante neurotrasmettitore Nel cervello Nelle sinapsi tra motoneuroni e cellule muscolari Le ammine biogene sono neurotrasmettitori derivati dagli amminoacidi Importanti per il SNC La serotonina e la dopamina influiscono su aspetti fondamentali della vita come il sonno, l umore, l attenzione e l apprendimento 51

52 14.8 Molte piccole molecole funzionano come neurotrasmettitori Quattro amminoacidi che funzionano da neurotrasmettitori Peptidi Sono molto importanti per il SNC L aspartato e il glutammato agiscono su sinapsi eccitatorie La glicina e il GABA sono liberati nelle sinapsi inibitorie La sostanza P media la nostra percezione del dolore Le endorfine riducono la nostra percezione del dolore 52

53 14.8 Molte piccole molecole funzionano come neurotrasmettitori Diversi peptidi funzionano da neurotrasmettitori La sostanza P è un neurotrasmettitre eccitatorio che media la percezione del dolore Anche le endorfine sono peptidi e funzionano sia come neurotrasmettitori, sia come ormoni 53

54 14.8 Molte piccole molecole funzionano come neurotrasmettitori STEP BY STEP Che cosa determina il fatto che un neurone sia o non sia influenzato da uno specifico neurotrasmettitore? 54

55 Un cervello da sballo COLLEGAMENTO salute Molte sostanze psicoattive, anche quelle comuni Agiscono a livello delle sinapsi Influiscono sull azione dei neurotrasmettitori La caffeina contrasta i neurotrasmettitori inibitori La nicotina agisce da stimolante L alcol ha una potente azione depressiva 55

56 56

57 Un cervello da sballo COLLEGAMENTO salute Molte sostanze psicoattive, anche quelle comuni Agiscono a livello delle sinapsi Influiscono sull azione dei neurotrasmettitori La caffeina contrasta i neurotrasmettitori inibitori La nicotina agisce da stimolante L alcol ha una potente azione depressiva 57

58 Un cervello da sballo COLLEGAMENTO salute In medicina si utilizzano diversi tipi di sostanze psicoattive per trattare alcuni disturbi del sistema nervoso - Inibitori selettivi della ricaptazione della serotonina sono usati nei casi di depressione - Benzodiazepine, che attivano i recettori del GABA, funzionano come tranquillanti - Alcuni antipsicotici agiscono bloccando i recettori della dopamina 58

59 Un cervello da sballo COLLEGAMENTO salute In medicina si utilizzano diversi tipi di sostanze psicoattive per trattare alcuni disturbi del sistema nervoso Inibitori selettivi della ricaptazione della serotonina nei casi di depressione Benzodiazepine, che attivano i recettori del GABA, funzionano come tranquillanti Alcuni antipsicotici agiscono bloccando i recettori della dopamina 59

60 Lezione 3 IL SISTEMA NERVOSO DEGLI ANIMALI 60

61 14.9 L evoluzione del sistema nervoso va verso la cefalizzazione e la centralizzazione alla luce dell evoluzione Gli animali a simmetria radiale hanno sistemi nervosi organizzati in reti nervose non centralizzate 61

62 Rete nervosa Neurone A Idra (cnidario) 62

63 14.9 L evoluzione del sistema nervoso va verso la cefalizzazione e la centralizzazione alla luce dell evoluzione Negli animali più complessi, gli assoni di più cellule sono spesso riuniti insieme a formare i nervi I nervi sono strutture fibrose che hanno la funzione di incanalare e organizzare il flusso di informazioni lungo percorsi specifici 63

64 B Stella marina (echinoderma) 64

65 14.9 L evoluzione del sistema nervoso va verso la cefalizzazione e la centralizzazione Negli animali a simmetria bilaterale Cefalizzazione: tendenza evolutiva verso la concentrazione del sistema nervoso all estremità cefalica alla luce dell evoluzione Centralizzazione: presenza di un sistema nervoso centrale (SNC), distinto dal sistema nervoso periferico (SNP) Sviluppo dei gangli: gruppi di corpi cellulari neuronali 65

66 Macchia oculare Cervello Cordone nervoso Nervo trasversale (periferico) C Planaria (platelminta) 66

67 Cervello Cordone nervoso ventrale Ganglio D Sanguisuga (anellide) 67

68 Cervello Cordone nervoso ventrale Gangli E Insetto (artropode) 68

69 Cervello Assone gigante E Calamaro (mollusco) 69

70 14.9 L evoluzione del sistema nervoso va verso la cefalizzazione e la centralizzazione STEP BY STEP alla luce dell evoluzione Perché per la maggior parte degli animali a simmetria bilaterale è vantaggioso che il cervello sia nell estremità cefalica del corpo? 70

71 14.10 Il sistema nervoso dei vertebrati è formato dal SNC e dal SNP Il sistema nervoso centrale (SNC) è composto da Encefalo: centro di controllo Midollo spinale: trasmette in formazioni da e verso l encefalo e integra semplici risposte ad alcuni stimoli 71

72 14.10 Il sistema nervoso dei vertebrati è formato dal SNC e dal SNP L encefalo è dotato di diversi sistemi di protezione - L ambiente dell encefalo è mantenuto chimicamente costante da una vasta rete di vasi sanguigni - La barriera ematoencefalica permette il passaggio di ossigeno e sostanze nutritive e impedisce quello di sostanze dannose 72

73 14.10 Il sistema nervoso dei vertebrati è formato dal SNC e dal SNP - L encefalo contiene spazi pieni di liquidi (protezione dagli urti, circolazione di sostanze nutritive e ormoni, eliminazione di rifiuti) - Ventricoli nel cervello - Canale ependimale nel midollo spinale - Intercapedine tra meningi ed encefalo / midollo spinale 73

74 14.10 Il sistema nervoso dei vertebrati è formato dal SNC e dal SNP I SNC è formato da due componenti distinte Sostanza bianca: fasci di assoni provvisti di guanine mieliniche Sostanza grigia: corpi cellulari, dendriti e assoni sprovvisti di guaine mieliniche 74

75 14.10 Il sistema nervoso dei vertebrati è formato dal SNC e dal SNP Il sistema nervoso periferico (SNP) è formato da gangli e nervi Nervi cranici: hanno origine nell encefalo e terminano prevalentemente in strutture della testa Nervi spinali: hanno origine nel midollo spinale e innervano le parti del corpo sotto alla testa 75

76 Sistema nervoso centrale (SNC) Encefalo Midollo spinale Sistema nervoso periferico (SNP) Nervi cranici Gangli esterni al SNC Nervi spinali 76

77 Encefalo Liquido cerebrospinale Meningi Sostanza bianca Sostanza grigia Ganglio della radice dorsale (parte del SNP) Ventricoli Canale ependimale del midollo spinale Midollo spinale Canale ependimale Midollo spinale (sezione trasversale) Nervo spinale (parte del SNP) 77

78 14.10 Il sistema nervoso dei vertebrati è formato dal SNC e dal SNP STEP BY STEP Quali strutture compongono il sistema nervoso centrale dei vertebrati? 78

79 14.11 Il sistema nervoso periferico contiene sottosistemi con funzioni diverse Il sistema nervoso periferico (SNP) può essere suddiviso in due componenti diverse dal punto di vista funzionale Sistema nervoso somatico: trasporta i segnali da e verso i muscoli scheletrici, soprattutto in risposta a stimoli esterni Il sistema nervoso autonomo: regola l ambiente interno dell organismo mediante il controllo della muscolatura liscia e cardiaca, e degli organi dei sistemi digerente, cardiovascolare, escretore ed endocrino Questo controllo è generalmente involontario 79

80 Sistema nervoso periferico Sistema somatico Sistema autonomo Sistema simpatico Sistema parasimpatico Sistema enterico 80

81 14.11 Il sistema nervoso periferico contiene sottosistemi con funzioni diverse STEP BY STEP Quali parti del sistema nervoso controllano i muscoli della mano quando scriviamo e quelli del sistema digerente quando mangiamo? 81

82 14.12 L azione opposta dei neuroni simpatici e parasimpatici regola l ambiente interno Il nostro SNA contiene due insiemi di neuroni con effetti antagonisti sulla maggior parte degli organi Sistema parasimpatico: prepara l organismo alle attività che portano all acquisizione e alla conservazione dell energia riposa e digerisci Sistema simpatico: prepara l organismo a intense attività che consumano energia, come il combattimento, la fuga o la competizione Reazione combatti o fuggi 82

83 Sistema parasimpatico Sistema simpatico Encefalo Occhio Provoca la contrazione delle pupille Stimolala produzione di saliva Ghiandole salivari Provoca la dilatazione delle pupille Inibisce la produzione di saliva Midollo spinale Provoca la costrizione dei bronchi Riduce la frequenza cardiaca Stimola stomaco, pancreas e intestino Stimola la minzione Favorisce l erezione dei genitali Polmone Genitali Fegato Stomaco Intestino Cuore Vescica Aumenta la frequenza Ghiandolacardiaca surrenale Stimola la liberazione di adrenalina e noradrenalina Pancreas Provoca la dilatazione dei bronchi Stimola la liberazione di glucosio Inibisce stomaco, pancreas e intestino Inibisce la minzione Provoca l eiaculazione e le contrazioni vaginali 83

84 14.12 L azione opposta dei neuroni simpatici e parasimpatici regola l ambiente interno STEP BY STEP Quale effetto avrà sulla frequenza del polso di una persona un farmaco che inibisce il sistema nervoso parasimpatico? 84

85 Lezione 4 L ENCEFALO UMANO 85

86 14.13 L encefalo dei vertebrati si sviluppa da tre rigonfiamenti anteriori del tubo neurale L encefalo dei vertebrati si è evoluto attraverso l ingrandimento e la suddivisione strutturale e funzionale Prosencefalo Telencefalo (cervello) Diencefalo Mesencefalo Rombencefalo 86

87 Regioni dell encefalo embrionale Prosencefalo Strutture presenti nell adulto Telencefalo (emisferi cerebrali; comprende corteccia cerebrale, sostanza bianca, gangli basali) Diencefalo (talamo, ipotalamo, neuroipofisi, epifisi) Mesencefalo Mesencefalo (parte del tronco encefalico) Rombelcefalo Ponte (parte del tronco encefalico), cervelletto Midollo allungato (parte del tronco encefalico) Emisfero cerebrale Diencefalo Mesencefalo Rombencefalo Prosencefalo Mesencefalo Ponte Cervelletto Midollo allungato Midollo spinale Embrione di un mese Feto di tre mesi 87

88 Regioni dell encefalo embrionale Prosencefalo Mesencefalo Strutture presenti nell adulto Telencefalo (emisferi cerebrali; comprende corteccia cerebrale, sostanza bianca, gangli basali) Diencefalo (talamo, ipotalamo, neuroipofisi, epifisi) Mesencefalo (parte del tronco encefalico) Rombelcefalo Ponte (parte del tronco encefalico), cervelletto Midollo allungato (parte del tronco encefalico) 88

89 Emisfero cerebrale Diencefalo Mesencefalo Rombencefalo Prosencefalo Mesencefalo Ponte Cervelletto Midollo allungato Midollo spinale Embrione di un mese Feto di tre mesi 89

90 14.13 L encefalo dei vertebrati si sviluppa da tre rigonfiamenti anteriori del tubo neurale L evoluzione del comportamento dei vertebrati, nella sua estrema complessità, è andata in parallelo con l evoluzione del telencefalo (cervello) 90

91 14.13 L encefalo dei vertebrati si sviluppa da tre rigonfiamenti anteriori del tubo neurale STEP BY STEP Quale regione dell encefalo ha subito i maggiori cambiamenti durante l evoluzione dei vertebrati? 91

92 14.14 La struttura dell encefalo umano: un supercomputer vivente L encefalo umano È più potente e più sofisticato dei nostri migliori computer È suddiviso in tre parti principali Prosencefalo Mesencefalo Rombencefalo 92

93 Corteccia cerebrale Prosencefalo Telencefalo Talamo Ipotalamo Ipofisi Mesencefalo Rombencefalo Ponte Midollo allungato Cervelletto Midollo spinale 93

94 Emisfero cerebrale sinistro Emisfero cerebrale destro Corpo calloso Gangli basali 94

95 14.14 La struttura dell encefalo umano: un supercomputer vivente Tronco encefalico È formato dal mesencefalo e da due aree del rombencefalo: midollo allungato e ponte È una delle parti più antiche dell encefalo dei vertebrati Coordina e filtra le informazioni provenienti dai neuroni sensoriali Regola il ciclo sonno/veglia e contribuisce a coordinare i movimenti corporei 95

96 14.14 La struttura dell encefalo umano: un supercomputer vivente Cervelletto Talamo È il centro che coordina i movimenti del corpo Classifica i dati in categorie e li invia alla corteccia cerebrale Ipotalamo È il principale centro di controllo omeostatico Regola i cicli circadiani Controlla la secrezione di ormoni da parte dell ipofisi 96

97 14.14 La struttura dell encefalo umano: un supercomputer vivente Il telencefalo È la parte più voluminosa e complessa dell encefalo Svolge le funzioni di integrazione più complicate Formula le risposte comportamentali complesse Ho un ruolo fondamentale in linguaggio, memoria, apprendimento, emozioni 97

98 98

99 14.14 La struttura dell encefalo umano: un supercomputer vivente STEP BY STEP Qual è la parte dell encefalo più importante per risolvere problemi algebrici, tra quelle elencate nella tabella della precedente diapositiva? 99

100 14.15 La corteccia cerebrale è un mosaico di regioni specializzate e interattive Corteccia cerebrale È spessa solo 5 mm Rappresenta l 80% della massa totale dell encefalo umano Regola i movimenti volontari È responsabile dei tratti umani più distintivi Capacità logiche, matematiche e linguistiche, immaginazione, personalità 100

101 14.15 La corteccia cerebrale è un mosaico di regioni specializzate e interattive Corteccia motoria: invia comandi alla muscolatura scheletrica, rispondendo agli stimoli sensoriali Aree di associazione Formano la maggior parte della corteccia cerebrale Sono la sede delle attività mentali superiori Ragionamento Linguaggio Lateralizzazione: durante lo sviluppo alcune aree dei due emisferi si specializzano per funzioni diverse 101

102 Lobo frontale Lobo parietale Area associativa frontale Linguaggio Olfatto Udito Gusto Linguaggio Area associativa uditiva Area associativa somatosensoriale Lettura Area associativa visiva Vista Lobo temporale Lobo occipitale 102

103 14.15 La corteccia cerebrale è un mosaico di regioni specializzate e interattive STEP BY STEP Se un ictus determina la perdita della parola e l intorpidimento della parte destra del corpo, quale lobo della corteccia potrebbe aver danneggiato? E di quale emisfero? 103

104 Cervelli danneggiati COLLEGAMENTO salute Lo studio dell encefalo ha permesso di associare ad alcune aree specifiche alcune attività e abilità umane Tomografia a emissione di positroni (PET) Risonanza magnetica funzionale (fmri) Molte informazioni derivano dallo studio di alterazioni dell encefalo causate da malattie, incidenti, operazioni chirurgiche La storia di Phineas Gage 104

105 105

106 106

107 Cervelli danneggiati COLLEGAMENTO salute Stimolazione diretta Durante le operazioni al cervello è possibile stimolare parti della corteccia con una corrente elettrica innocua e interrogare il paziente su quali sensazioni o ricordi vengano richiamati Lateralizzazione Molto di quello che sappiamo a proposito della lateralizzazione proviene dallo studio di pazienti in cui le fibre che mettono in comunicazione i due emisferi sono state recise per curare gravi forme di epilessia 107

108 14.16 La risonanza magnetica funzionale (fmri) permette di comprendere la struttura e le funzioni dell encefalo fmri è una tecnica di scansione e produzione di immagini che permette di visualizzare i processi metabolici durante il loro svolgimento nei tessuti viventi Applicabile su pazienti coscienti e sani Individua le aree in cui varia il consumo di ossigeno e quindi l attività neuronale Ha permesso di associare aree cerebrali specifiche con un ampia gamma di comportamenti, semplici e complessi 108

109 109

110 14.16 La risonanza magnetica funzionale (fmri) permette di comprendere la struttura e le funzioni dell encefalo STEP BY STEP Che cosa misura effettivamente la fmri? 110

111 14.17 Il ciclo di sonno e veglia è regolato da diverse regioni dell encefalo Diversi centri per il controllo della veglia e del sonno si trovano nel tronco encefalico La formazione reticolare è uno di essi e agisce come un filtro ricevendo i dati dai recettori sensoriali e selezionando quali inviare alla corteccia cerebrale Più informazioni veglia Meno informazioni sonno Ponte e midollo allungato se stimolati inducono il sonno Nel mesencefalo si trova un centro che induce la veglia 111

112 14.17 Il ciclo di sonno e veglia è regolato da diverse regioni dell encefalo Sonno Essenziale per la sopravvivenza È uno stato attivo Sembra sia coinvolto nella consolidazione dell apprendimento e nella memoria 112

113 14.17 Il ciclo di sonno e veglia è regolato da diverse regioni dell encefalo STEP BY STEP Che cosa impedisce alla corteccia cerebrale di essere sopraffatta dal gran numero di stimoli sensoriali provenienti dai recettori periferici? 113

114 14.18 Il sistema limbico è coinvolto nelle emozioni, nella memoria e nell apprendimento Il sistema limbico È un unità funzionale del prosencefalo che comprende parti del talamo e dell ipotalamo circondate da due anelli incompleti costituiti da regioni della corteccia cerebrale È coinvolto Nelle emozioni Nella memoria Nell apprendimento 114

115 Ipotalamo Corteccia prefrontale Talamo Telencefalo Afferenze olfattive Bulbo olfattivo Amigdala Ippocampo 115

116 14.18 Il sistema limbico è coinvolto nelle emozioni, nella memoria e nell apprendimento Il diversi tipi di memoria Memoria a breve termine Memoria a lungo termine Il passaggio di dati dalla memoria a breve termine alla memoria a lungo termine coinvolge in parte l amigdala Memoria procedurale 116

117 14.18 Il sistema limbico è coinvolto nelle emozioni, nella memoria e nell apprendimento STEP BY STEP Quali fattori aiutano a trasferire le informazioni dalla memoria a breve termine a quella a lungo termine? 117

118 Quando il cervello si inceppa COLLEGAMENTO salute Alterazioni della fisiologia dell encefalo possono dar luogo a gravi disturbi neurologici e psichiatrici Le malattie del sistema nervoso hanno un notevole impatto sulla società, tra le più gravi ci sono Schizofrenia Depressione Morbo di Alzheimer Morbo di Parkinson 118

119 Quando il cervello si inceppa COLLEGAMENTO salute Schizofrenia Disturbo mentale grave Caratterizzato da episodi psicotici nei quali i pazienti perdono la capacità di distinguere la realtà 119

120 Quando il cervello si inceppa COLLEGAMENTO salute Depressione Condizione patologica caratterizzata da umore depresso, accompagnato da alterazioni del sonno, dell appetito e del livello di energia Due forme principali Depressione maggiore Disturbo bipolare, o disturbo maniaco-depressivo 120

121 121

122 Quando il cervello si inceppa COLLEGAMENTO salute Morbo di Alzheimer Forma di deterioramento mentale o demenza, caratterizzata da confusione, perdita della memoria e da molti altri sintomi Generalmente è legato all età Difficile formulare una diagnosi 122

123 123

124 Quando il cervello si inceppa COLLEGAMENTO salute Morbo di Parkinson Disturbo motorio grave Caratterizzato da Rigidità Difficoltà a iniziare i movimenti Lentezza nell eseguirli 124

125 125

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