ASPETTANDO LE L ALFABETO DEI NEURONI

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Ernesto Pagano
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1 ASPETTANDO LE L ALFABETO DEI NEURONI Piero Paolo Battaglini Centro BRAIN, Dipartimento di Scienze della Vita, Università di Trieste Dipartimento di Scienze della Vita Università di Trieste Centro BRAIN Basic Research And Integrative Neuroscience

2 COMUNICARE La funzione dei sistemi sensitivi è di generare una immagine dello spazio o del proprio corpo. INTERAGIRE SENSAZIONI MOVIMENTI La funzione dei sistemi motori è di generare una immagine del movimento che si intende compiere.

3 La funzione di ogni sistema sensitivo è quella di fornire al sistema nervoso centrale una rappresentazione del mondo esterno

4 Rappresentazione medioevale della concezione cardiocentrica di Aristotele

5 Tatto Udito Olfatto Gusto Vista Equilibrio Propriocezione Temperatura Dolore

6 TATTO

7 Genesi del potenziale di riposo: la membrana cellulare

8 Genesi del potenziale di riposo: la membrana cellulare

9 Genesi del potenziale di riposo: le diverse concentrazioni, le pompe e i canali ionici ione conc. Est. conc. Int. Est/Int Eion K+ 5 mm 100 mm 1:20-80 mv Na+ 150 mm 15 mm 10:1 62 mv Ca2 + 2 mm 0, : 123 mm 1 mv Cl- 150 mm 13 mm 11,5:1-65 mv

10 Trasduzione sensoriale QuickTime e un decompressore sono necessari per visualizzare quest'immagine.

12 Assone gigante di calamaro

13 1: l elettrodo di registrazione è appoggiato sulla membrana dell assone amplificatore interruttore Generatore di corrente Sistema di visualizzazion e Elettrodo di riferimento (massa) Elettrodo di stimolazione Elettrodo di registrazione Elettrodo di riferimento (massa) ASSONE mv msec

14 2: l elettrodo di registrazione viene introdotto nell assone interruttore Generatore di corrente amplificatore Sistema di visualizzazion e Elettrodo di riferimento (massa) Elettrodo di stimolazione Elettrodo di registrazione ASSONE Elettrodo di riferimento (massa) mv POTENZIALE DI RIPOSO -80 msec

15 3: vengono somministrate cariche positive: i potenziali elettrotonici amplificatore interruttore Generatore di corrente Sistema di visualizzazion e Elettrodo di Elettrodo di registrazione riferimento (massa) Elettrodo di stimolazione ASSONE Elettrodo di riferimento (massa) mv POTENZIALE DI RIPOSO POTENZIALE ELETTROTONICO msec

16 4: vengono somministrate cariche negative: il potenziale d azione amplificatore interruttore Generatore di corrente Sistema di visualizzazion e Elettrodo di riferimento (massa) Elettrodo di stimolazione Elettrodo di registrazione ASSONE Elettrodo di riferimento (massa) mv POTENZIALE D AZIONE POTENZIALE DI RIPOSO POTENZIALE ELETTROTONICO msec

17 Genesi del potenziale d azione Depolarizzazione Ingresso di Na + Ciclo di Hodgkin Apertura dei canali per il Na +

18 5: si inserisce un secondo elettrodo di registrazione: propagazione dei potenziali interruttore Generatore di corrente Amplificazione Visualizzazione Elettrodo di riferimento (massa) Elettrodo di stimolazione Elettrodi di registrazione A B ASSONE mv +20 A POTENZIALE D AZIONE B POTENZIALE DI RIPOSO -80 POTENZIALE ELETTROTONICO msec

19 Movimenti ionici nella propagazione del potenziale d azione A A1 B B1 mv A 0 B A1-60 B msec

20 Codifica della durata e della intensità dello stimolo

21 Adattamento dei recettori

22 QuickTime e un decompressore esso e Cinepak sono necessari per visualizzare quest'immagine.

23 Campi recettivi Campo recettivo del neurone sensitivo primario Neurone sensitivo primario Campo recettivo del neurone sensitivo secondario Neurone sensitivo secondario

24 Acuità sensoriale 1

25 Acuità sensoriale 2

26 Vie lemniscale e spino-talamica

27 Plasticità corticale

28 Plasticità: crescita di nuove sinapsi (formazione di nuove connessioni) Modificata da: Song-Hai Shi et al., Science Jun : Immagini, al microscopio a fluorescenza, di un particolare di dendrite apicale di un neurone dell ippocampo, prima e dopo stimolazione i ripetitiva di una fibra afferente. Dopo stimolazione i ripetitivasievidenzialagemmazionediunanuovaspinadendritica,lapartepost-sinapticadella sinapsi

29 LTP: potenziamento a lungo termine 1 Viene rilasciato glutammato, che si lega ai recettori L ingresso di Na + attraverso il recettore AMPA depolarizza la cellula post-sinaptica 6 La depolarizzazione allontana gli ioni Mg dal recettore NMDA e ne apre il canale 2 4 Il Ca 2+ entra nel citoplasma 5 La cellula diventa più sensibile al glutammato Sostanze paracrine rilasciate dalla cellula postsinaptica aumentano il rilascio di glutammato da parte della cellula presinaptica 5 AMPA: -amino-3-idrossi-5-metil-4-isossazolopropionic acid NMDA: N-metil-D-aspartic acid

30 Destino dei neuroni con l età Invecchiamento

31 Inattività

32 Esercizio

33 L attività mantiene i neuroni in buona salute esercizio Allenamento

34 Dopo la nascita, il numero di neuroni rimane quasi costante, ma i loro prolungamenti e le loro connessioni aumentano enormemente. CORTECCIA CEREBRALE Aumenta anche il numero di cellule non nervose, che diventeranno 10 volte più numerose dei neuroni Nascita 3 mesi 2 anni Alla nascita, la quantità di esperienze aumenta drammaticamente. Alcune reti sinaptiche si attivano più di prima e diventano più forti, dandod origine i a connessioni i sempre maggiori i epiù complesse. All età di 3 anni, ogni neurone ha circa sinapsi; quelle poco o non attive, verranno eventualmente eliminate.

35 Successivamente, parti diverse del cervello maturano in tempi diversi, a secondo di fattori endogeni e per le necessità imposte dal mondo esterno Lo sviluppo, non più basato sull aumento del numero dei neuroni, ma sulla mielinizzazione ed entità delle connessioni (numero di sinapsi), continua nell infanzia 3-6 anni Aree di rapida mielinizzazione I lobi frontali vanno incontro ad una rapida mielinizzazione, grazie alla quale i neuroni vengono isolati elettricamente gli uni dagli altri. Ciò ne migliora la comunicazione, aiutando il bambino a sviluppare, fra l altro, le proprie capacità attentive e quelle motorie

36 Aree in maturazione Lo sviluppo continua nell adolescenza, e ancora dopo Lobo parietale Lobo temporale Lobi frontali Aree in rapido cambiamento 7-15 anni Quando il cervello entra nell adolescenza, sottostà ad una nuova spinta maturativa, con possibili effetti, fra l altro, sulle attitudini linguistiche e matematiche anni Nei lobi frontali si hanno continui cambiamenti, che sono alla base di nuovi modi di pensare, di comportarsi e di guardare alla vita in generale

37 Dendrite del neurone post-sinapticosinaptico Terminali assonici dei neuroni pre-sinaptici Dendrite Assone Processi delle cellule gliali

41 ASPETTANDO LE L ALFABETO DEI NEURONI Piero Paolo Battaglini Centro BRAIN, Dipartimento di Scienze della Vita, Università di Trieste Dipartimento di Scienze della Vita Università di Trieste Centro BRAIN Basic Research And Integrative Neuroscience

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