LA MATURAZIONE DEL SISTEMA NERVOSO CENTRALE:
LO SVILUPPO DELL'ENCEFALO:
l'encefalo si sviluppa attraverso numerose trasformazioni e modificazioni strutturali, in particolare:
da una struttura lineare si passa ad una struttura vescicolare composta di tre-cinque parti a
seconda del periodo di sviluppo, in particolare:
lo stadio a tre vescicole, intorno al terzo mese di vita, caratterizzato dalla presenza di
prosencefalo, mesencefalo e rombencefalo.
Lo stadio a cinque vescicole, intorno al quinto mese di vita, caratterizzato dalla presenza
a SEI MESI si cominciano a sviluppare le prime scissure, in particolare la SCISSURA DEL SILVIO ma non solo, molti ritengono che a questo punto dello sviluppo cominci la vera vita reattiva del feto. In questo periodo si sviluppano anche delle DIFFERENZE ANATOMICHE NOTEVOLI TRA I DUE EMISFERI come il giro di Heshult o PLANUM TEMPORALE: si tratta di una regione nella parte sinistra dell'encefalo, in particolare della parte più alta del lobo temporale, corrispondenti alle aree uditive. A seguito dello sviluppo di queste e altre aree dal sesto mese in poi il piccolo diviene partecipe dei rumori che lo circondano. L'intersoggettività tra mamma e neonato nasce da questo legame che si strabilisce già a sei mesi di sviluppo, a questo punto infatti:
le cellule cerebrali del feto ricevono suoni che sono quelli della mamma.
l'ambiente viene percepito unicamente tramite quanto la madre fa e compie che
ovviamente è correlato all'ambiente che la circonda.
AD OTTO MESI compare la SCISSURA DI ROLANDO la cui regione è essenziale:
anteriormente per i processi percettivi e motori e sono strettamente associati alla
programmazione del movimento ma anche alla capacità di elaborare nuove idee.
posteriormente per i processi di ricezione degli stimoli e il controllo importantissimo
della loro modulazione.
a nove mesi, a livello anatomico superficiale, l'encefalo è fondamentalmente completo.
Alla nascita abbiamo cento miliardi di neuroni: per poter raggiungere una tale quantità si devono verificare fenomeni mitotici nell'ordine di 250.000 unità al minuto.
TRA 3 MESI E TRE ANNI:
L'aumento VOLUMETRICO PIÙ CONSISTENTE a livello encefalico si riscontra in questo periodo e porta ad un aumento di PESO DI 600g, il più considerevole nel corso della vita dell'individuo.
4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 annoII annoIII annoIV annoa VII annoa X
RADICE MOTORIA
RADICE SENSITIVA
PEDUNCOLO CEREBELLARE SUPERIORE
PEDUNCOLO CEREBELLARE MEDIO FORMAZIONE RETICOLARE RADICE OTTICA RADICE SOMATESTESICA RADICE ACUSTICA STRIATO TRATTO PIRAMIDALE GRANDE COMMESSURA CEREBELLARE
LA POSIZIONE RELATIVA DELLE PARTI DELL'ENCEFALO:
la posizione relativa delle diverse parti dell'encefalo sono fondamentali per le misurazioni NEUROCHIRURGICHE essenziali in sala operatoria: la forma brachicefalica o dolicefalica dell'individuo è strettamente associata alla posizione relativa delle componenti encefaliche:
• un dolicefalico presenta degli organi posti maggiormente verso il piano mediano
• un brachicefalico presenta al contrario una distribuzione delle componenti encefaliche più
discosta dal piano mediano stesso.
SPROUDING E PRUDING DURANTE LO SVILUPPO:
sappiamo che nel corso del nostro sviluppo i nostri neuroni producono e recidono prolungamenti neuronali in grande quantità: lo sviluppo di tali prolungamenti è essenziale a garantire ai neuroni del nostro SNC il raggiungimento dei TARGET di innervazione, nel momento in cui il target non sia raggiunto, il neurone è destinato a morire.
Possiamo sperimentare questo fatto studiando la reazione di un embrione di pulcino alla rimozione o alla aggiunta di un arto:
• PRIMA FASE: si rimuove ad un pulcino l'abbozzo di una delle due zampe e si lascia che lo sviluppo proceda:
◦ è stato rimosso il target.
◦ Non si sono fatte modifiche a livello del midollo spinale dove si collocano i motoneuroni relativi a quel particolare arto.
Al termine dello sviluppo SI SCOPRE CHE A LIVELLO DELLA PARTE CORRISPONDENTE ALL'ARTO SUL MIDOLLO SPINALE NON CI SONO MOTONEURONI: la RIMOZIONE DEL TARGET ha PROVOCATO LA MORTE DEI NEURONI CHE DOVEVANO INNERVARLO. • SECONDA FASE: viene impiantato l'arto rimosso all'embrione come arto chimera (cioè come un
terzo arto) su un secondo embrione di pulcino: ◦ è stato aggiunto un target.
◦ Non si sono fatte modifiche a livello del midollo spinale dove si collocano i motoneuroni relativi a quel particolare arto.
Alla nascita il pulcino PRESENTA TRE ZAMPE: DAL LATO IN CUI È STATO PIANTATO L'ARTO CHIMERA IL NUMERO DEI MOTONEURONI È MAGGIORE RISPETTO AL CONTROLATERALE; abbiamo generato un EXTRATARGET dando alla competitività dei neuroni una possibilità in più di raggiungere un target adeguato. Non si tratta, chiaramente, di una situazione fisiologica, ma tale risultato dimostra che nell'individuo NORMALE si attua UNA RIDUZIONE DELLA RIDONDANZA NEURONALE: all'aumentare della superficie-target incrementa del 20% la sopravvivenza neuronale.
Sperimentalmente anche togliendo gli occhi ad un embrione di topo non abbiamo sviluppo neuronale del nervo ottico; in particolare:
di esporta l'occhio di sinistra all'embrione di topo.
Si osserva che a livello dell'emisfero destro NELL'AREA VISIVA PRIMARIA viene persa una enorme quantità di diramazioni.
Se però elimino il CORPO GENICOLATO LATERALE, molto importante per l'area visiva, HO UNA DEGENERAZIONE MOLTO MENO CONSISTENTE DELLE FIBRE OTTICHE, viene infatti eliminato unicamente UNO DEI QUATTRO CANALI CHE VEICOLANO LO STIMOLO VISIVO all'AREA VISIVA PRIMARIA, gli altri tre sono infatti:
nucleo soprachiasmatico , responsabile dei ritmi circadiani tramite il fascio RETINOTALAMICO. il TRATTO OTTICO ACCESSORIO attraverso cui le afferenze visive arrivano al VERME DEL
CERVELLETTO.
la via del PRETETTO e quindi del COLLICOLO SUPERIORE : si tratta del sistema PULVINAR-LLP, il complesso dei nuclei talamici più importanti che integrano le afferenze visive con quelle tattili; si tratta di nuclei associativi che non fanno quindi parte né dei nuclei a proiezione diffusa intralaminari né dei nuclei a proiezione specifica.
Il neurone dovrebbe raggiungere il proprio target tramite il prolungamento del proprio assone, evidentemente il TARGET INVIA DEI SEGNALI IN VIA RETROGRADA che vengono percepiti dal neurone e:
se mancano il neurone muore.
se ci sono il neurone li segue, li raggiunge e, raggiunto il suo target, si ferma.
l'assone quindi anche se dal punto di vista ELETTRICO è monodirezionale, dal punto di vista della COMUNICAZIONE NON LO È, infatti risponde alla stimolazione inviata dal target.
FONDAMENTALMENTE POSSIAMO DIRE CHE IL SISTEMA NERVOSO ADULTO NON NASCE PER SOVRAPPOSIZIONE DI ELEMENTI, BENSÌ DALLA LORO RIMOZIONE E REGOLAZIONE: risulta indispensabile eliminare la ridondanza eccessiva che si ha alla nascita onde perfezionare la capacità di trasmissione del sistema nervoso.
Ad uno studio al MICROSCOPIO ELETTRONICO del dendrite si può osservare come questo sia costituito di ELEMENTI DI TIPO FILAMENTOSO; si tratta di:
• canalicoli interni che vengono chiamati NEUROTUBULI.
• alternati a NEUROFILAMENTI.
L'intera struttura è tenuta insieme da MAP (microtubule adhesion proteins): si tratta di una trama strutturale estremamente sottile e molto importante dal punto di vista strutturale. La mancanza di stimoli in arrivo al dendrite ATTIVA DELLE CHINASI in UN PROCESSO cAMP DIPENDENTE CHE ELIMINA I MICROTUBULI E DESTRUTTURA LA FIBRA NERVOSA. Alla mancanza dello stimolo non si attiva lo sviluppo di questo tipo di neuroni: lasciare la sinapsi inattiva IN GENERALE porta ad una ATTIVAZIONE DELLE CHINASI CHE ELIMINANO LA POLIMERIZZAZIONE DEI MICROTUBULI.
IL NEUROPILO:
Con il termine NEUROPILO si intende indicare la parte dinamica del sistema nervoso, in particolare includiamo in tale definizione:
spine dendritiche.
terminali sinaptici.
tutto quanto ha capacità plastica, esclusi, quindi, soma neuronale e glia.
LA MORTE NEURONALE PROGRAMMATA:
la morte delle cellule nervose è programmata nella misura in cui il target non viene raggiunto o è presente una competizione sinaptica nella quale il neurone che perde è destinato alla morte: in questo processo sappiamo che non è presente nessun fattore predisponente o programmatico, ma il processo di per sé è strettamente associato a fattori di natura AMBIENTALE. NEL CORSO DELLA VITA DELL'UOMO È NATURALE UNA PERDITA DEL 50% DEI NEURONI; possiamo dire che:
normalmente perdiamo una grande quantità di neuroni al giorno e la perdita può essere
compensata dall'esercizio e allenamento neuronale.
NEURONALE.
La morte neuronale è SUPPLITA DALLA ATTIVAZIONE DI FENOMENI DI
PLASTICITÀ che RENDONO I CIRCUITI RIMASTI PIÙ ATTIVI.
Ma se i neuroni muoiono è importante sottolineare che con essi la memoria non muore: i fenomeni mnemonici sono DISTRIBUITI e si organizzano in una RETE DIFFUSA, non solo in un luogo,
quindi anche alla morte di un neurone o di un circuito, non si perde il ricordo5.
LA MORTE DELLA CELLULA può avvenire a livello molecolare per tre motivi:
LA LIBERAZIONE DI MOLECOLE PRESENTI NEI LISOSOMI.
LE TANATINE: si tratta di proteine che vengono mantenute sotto controllo nella cellula,
ma se liberate a livello citoplasmatico portano alla morte della cellula per apoptosi.
IL CALCIO, che nella cellula è posto sotto il controllo di numerosissimi enzimi, PUÒ
PORTARE AD APOPTOSI DELLA CELLULA.
Gli studi di WADSWORTH furono essenziali a questo proposito, in particolare lo studioso osservò il midollo spinale di individui deceduti e notò che:
• il midollo spinale presenta plasticità differente sulla base della attività sportiva svolta da individui differenti.
• tra diverse attività motorie si hanno modelli differenti di midollo.
Fondamentalmente notò che le abilità motrici sono strettamente collegate in parallelo con lo sviluppo DEL NEUROPILO SPINALE.
Sembra che anche L'ACQUISIZIONE DI ABILITÀ NON MOTORIE sia associata proprio a questi fenomeni di plasticità.
COMPLESSIVAMENTE QUINDI possiamo dire che:
c'è una produzione alla nascita di un quantitativo non necessario di neuroni, circa il 20% in
più, variabile a seconda delle diverse regioni del sistema nervoso.
una gran parte dei sistemi di eliminazione dei neuroni risulta attivo durante lo sviluppo ed
ELIMINA LE CELLULE NEURONALI CONNESSE IN MANIERA INAPPROPRIATA.
è essenziale la presenza di FATTORI TROFICI che consentono la genesi di fenomeni di
DARWINISMO NEURONALE.
Quindi complessivamente la PLASTICITÀ DEL SISTEMA NERVOSO E DEL SUO SVILUPPO È LEGATO AL FATTO CHE PARTE DELLA POPOLAZIONE NEURONALE VIENE ELIMINATA.
LA CRESCITA DI UNA FIBRA NERVOSA:
nel definire la fibra nervosa in evoluzione si utilizza il termine filopodio: tale nome deriva dalla particolare conformazione filamentosa che la fibra in evoluzione assume. Il movimento delle cellule nervose e lo sviluppo delle cellule nervose è legato a:
molecole di adesione che permettono alla fibra di interagire con quanto la circonda
L'EVOLUZIONE DELLA FIBRA:
L'ASSONE presenta, già prima di essere completo, alcune proteine strutturali fondamentali:
MT microtubuli.
NF neurofilamenti.
protein chinasi sintetizzate nella terminazione assonica vengono inviate verso il SOMA NEURONALE e TRASMETTONO LO STATO DEL RAGGIUNGIMENTO DEL TARGET, cioè 5 il fenomeno stesso è una prova del fatto che la memoria è un fenomeno molto diffuso.
se sia stato o meno raggiunto. Il raggiungimento del TARGET prevede l'instaurarsi di fenomeni di ATTRAZIONE e REPULSIONE essenziali a garantire il corretto indirizzamento delle fibre neuronali stesse:
fattori di CHEMOATTRAZIONE COME NGF e molti altri.
Le SEMAFORINE che bloccano lo sviluppo neuronale.
Fattori di CHEMOREPULSIONE mediati molto spesso da una proteina detta SPLIT-2
Il supporto STRUTTURALE alla crescita dell'assone sembra associato alla presenza di una molecola ACTINICA: LA F ACTINA, fibrillare; tale molecola si organizza diversamente a seconda dello stimolo che il neurone riceve:
se il target viene raggiunto in modo corretto la ACTINA tende a polimerizzare e
RAFFORZARE LA SUA FUNZIONE STRUTTURALE.
se il target non viene raggiunto in modo corretto, si assiste a DEPOLIMERIZZAZIONE DI
QUESTO TIPO DI STRUTTURE.
Fondamentalmente la fibra procede per tentativi nella sua crescita fino al raggiungimento del target. ALCUNI FATTORI DI CRESCITA NEURONALE:
Tra i vari fattori di crescita ricordiamo, oltre a quelli già citati, la presenza di fattori quali:
neuropeptide Y coinvolto nei fenomeni di erezione.
sostanza P coinvolto anche nei meccanismi di sensibilità al dolore.
colecistochinina duodenale.
LE INTERLEUCHINE: questi fattori interessano tra l'altro anche:
L'INCREMENTO DELLA TEMPERATURA CORPOREA agendo a livello
ipotalamico
INCREMENTO DELLA SONNOLENZA.
Nella seguente tabella sono riportati alcuni dei più importanti fattori a capacità neurotrofica:
TARGET
++
+ +
+
+
+
-- -
-SPLIT-2 NGF -CHEMOATTRAZIONE CHEMOREPULSIONE chemorepulsione retrograda
NEUROPEPTIDI CHE INTERESSANO IL SISTEMA NERVOSO:
colecistochinina.
Vip.
NEUROTROFINE
NGF nerve growth factor
BDNF Brain-derived neurotrphic factor NT-3,4,5 Neurotrophins 3,4,5
FATTORI NEUROPOIETICI
CDF/LIF cholinergia differetiation factor/leukemia inibitory factor CNTF ciliary neurotrophic factor
ONC oncostatin M
GPA growth promoting activity
MANS membrane neurotransmitter timulating factor
SGF sweat gland factor
FATTORI NEMATOPOIETICI
GCSF granulocyte colony stimulating factor IL 1,2,611 interleukins
FATTORI DI CRESCITA
EGF epidermal growth factor FGF fibroblast growth factor TGF transforming growth factor TNF tumor necrosis factor IGF insulinlinke growth factor NEUROPEPTIDES
ACTH adenocorticotropic hormone CGRP calcitonin gene releated peptide CAP2 cardioacceleratory peptide 2
CCK cholecystokinin
CRF corticotropin releasing factor
ENK enkefalin
GAL galain
LHRH luteinizing hormone releasing hormone
NPY neuropetide Y
NT-3,4,5 neurotensin
PHI peptide histidine isoleucine
SOM somatostatin
SP substance P
VP vasopressin
VIP vasoactive intestinal peptide NEUROTRASMETTITORI
Ach acetylcholine
5HT serotonin
Secretina.
Insulina.
Glucagone.
IL SISTEMA GASTROENTERICO è strettamente associato all'encefalo, in particolare ricordiamo alcuni fattori:
• il senso della FAME e della SAZIETÀ è strettamente associato alla presenza di NEURONI GLUPENICI.
• Spesso a patologie di natura neuronale sono associate PATOLOGIE QUALI IPER O IPO FAGIE.
LA NEUROGLOBINA:
si tratta del terzo fattore dopo emoglobina e mioglobina a potere ossigenofissatore; tale molecola:
• assomiglia alla mioglobina strutturalmente.
• Si trova unicamente dentro l'encefalo.
• LEGA REVERSIBILMENTE L'OSSIGENO.
La sua presenza è fondamentale nel MANTENERE UN CERVELLO ATTIVO E CAPACE DI AGIRE mantenere tutto l'encefalo ossigenato in modo costante.