Cervello

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Testo

Cervello
In senso generico, sinonimo di encefalo, ossia di quella parte del sistema nervoso centrale, contenuta all'interno del cranio, con la quale si collegano il cervelletto e il midollo spinale. Più precisamente, porzione dell'encefalo derivante dalla prima (prosencefalo) di tre vescicole (prosencefalo, mesencefalo e rombencefalo) dalle quali, nel corso dello sviluppo embrionale, trae origine l'encefalo stesso.
L'encefalo ha un peso medio di 1200-1300 grammi ed è rivestito da membrane dette meningi. Esso elabora le informazioni provenienti dal corpo e dal mondo esterno, innescando processi di risposta che possono essere di tipo chimico, motorio, comportamentale. Presiede a funzioni complesse come l'attenzione, la coscienza, il sonno, la memoria, l'immaginazione, il pensiero e l'abilità creativa.
Le funzioni del cervello sono svolte da un'enorme quantità di cellule nervose, circa 100 miliardi. Esistono diversi tipi di neuroni, che vengono definiti in base alla forma, al tipo di connessioni che essi formano tra loro, all'architettura cellulare e alla composizione biochimica. Il cervello propriamente detto contiene all'incirca la metà dei neuroni complessivamente presenti nell'encefalo e appare diviso in due emisferi, tra loro connessi da un fascio di fibre nervose che prende il nome di corpo calloso.
Il cervello comprende quattro cavità: due ventricoli laterali, collegati attraverso i forami di Monro a un terzo ventricolo, che comunica con il quarto ventricolo mediante l'acquedotto di Silvio.
Nei ventricoli cerebrali e negli spazi tra le meningi si trova il liquor (o liquido cefalorachidiano o liquido cerebrospinale); esso è presente anche nel canale centrale del midollo spinale. Il liquor, limpido e incolore, possiede composizione simile a quella del plasma sanguigno, anche se i diversi componenti sono presenti in proporzioni diverse. Tale liquido svolge una funzione di protezione meccanica delle delicate strutture cerebrali; inoltre, esso media lo scambio di sostanze tra capillari sanguigni e tessuto nervoso.

Anatomia
Prosencefalo

Il prosencefalo è formato dai due emisferi del cervello propriamente detto, dal talamo, dai gangli della base e dal sistema limbico.
Lo strato superficiale dei due emisferi prende il nome di corteccia cerebrale. Questa è una struttura di circa 3 mm di spessore, disposta in modo da formare pieghe (circonvoluzioni) separate da piccoli o grandi solchi (scissure). Rispetto a una superficie liscia della stessa estensione, grazie a questa disposizione l'area della corteccia aumenta notevolmente, raggiungendo circa 2360 cm2. La corteccia cerebrale è formata soprattutto dai corpi delle cellule nervose, i neuroni. Osservata in sezione al microscopio, appare di colore marrone-grigiastro e viene quindi chiamata anche sostanza grigia.
Gli emisferi cerebrali sono separati da una profonda scissura, detta scissura longitudinale, e sono uniti alla base da un robusto fascio di fibre nervose, il corpo calloso, che ne rappresenta la principale connessione. Ciascun emisfero è suddiviso in quattro lobi, che prendono il nome dalle ossa del cranio che li ricoprono (lobo frontale, lobo parietale, lobo temporale e lobo occipitale). La scissura centrale, o scissura di Rolando (un ampio solco della corteccia cerebrale) divide il lobo frontale da quello parietale, mentre la scissura laterale, o scissura di Silvio, divide il lobo temporale dai sovrastanti lobi frontale e parietale.
I gangli della base sono un gruppo di nuclei di sostanza grigia, disposti al di sotto della corteccia cerebrale.
Il talamo è formato da neuroni di collegamento, che fungono da via di passaggio delle informazioni dal cervello al sistema limbico.
Il sistema limbico si trova nella parte inferiore degli emisferi cerebrali ed è formato da un gruppo di strutture collegate tra loro. Esso è formato da strutture differenziate: l'ipotalamo, l'amigdala e l'ippocampo.
Mesencefalo
Il mesencefalo è formato da due parti principali, il tetto e il tegmento. Il tetto si trova sulla superficie dorsale del mesencefalo e contiene due collicoli superiori e due collicoli inferiori, che appaiono come quattro rigonfiamenti del tronco cerebrale. Il tegmento contiene vari nuclei che controllano i movimenti oculari; la sostanza grigia periacqueduttale, che controlla alcuni aspetti del comportamento specifico di ciascuna specie ed è coinvolta nella mediazione del dolore; e le cellule della sostanza nera di Soemmering, che partecipa alla regolazione e al controllo delle attività motorie.
Rombencefalo
È formato dal cervelletto, dal ponte di Varolio e dal midollo allungato.
Il cervelletto, localizzato nella parte posteriore del cranio, è ricoperto da uno strato di sostanza grigia disposta in molte piccole circonvoluzioni (corteccia cerebellare). Il ponte di Varolio ha la forma di una grossa protuberanza; il midollo allungato è una struttura oblunga che si collega al midollo spinale.
Funzioni del cervello
I due emisferi cerebrali controllano, ciascuno, il lato del corpo opposto rispetto alla parte del cranio in cui si trovano (la parte destra del cervello elabora le informazioni provenienti dalla parte sinistra del corpo, mentre la parte sinistra del cervello elabora quelle della parte destra del corpo e le controlla).
Nei due emisferi esistono molte aree che svolgono funzioni differenti; ricevono le informazioni dagli organi di senso e da zone del cervello differenti e le passano ad aree diverse. Il modo in cui vengono elaborate le informazioni varia a seconda dell'area cerebrale. Nella corteccia sono presenti infatti aree differenti di elaborazione delle informazioni dette area primaria, area secondaria e area associativa.
Le aree primarie eseguono l'analisi iniziale delle informazioni in arrivo dai diversi recettori sensoriali del corpo. Le informazioni provenienti da ciascun organo di senso vengono elaborate in una diversa area primaria, spesso dotata di un'organizzazione topografica (ciò significa che le sensazioni provenienti dalle diverse zone del corpo sono rappresentate da diversi gruppi di cellule della zona primaria, dove si viene così a creare una mappa generale del corpo). Schematicamente si può, cioè, affermare che le informazioni sono organizzate in modo ordinato: ad esempio, due cellule adiacenti rappresentano due posizioni adiacenti nel corpo o nello spazio. Nel caso dell'udito (cioè della facoltà di percepire i suoni), è stata dimostrata l'esistenza, a livello cerebrale, di una "mappa tonale" in cui le informazioni sono organizzate in base al tono del suono.
Nell'area secondaria le informazioni vengono sottoposte a un'analisi più complessa; nell'area associativa le informazioni provenienti da diverse zone cerebrali vengono associate, in modo da ottenere un'interpretazione degli stimoli percepiti e da produrre una risposta adeguata.
Ciascuno dei lobi della corteccia cerebrale elabora informazioni specifiche e svolge una funzione diversa. Benché le funzioni specifiche delle diverse aree della corteccia siano ancora oggetto di molte discussioni e indagini, esistono, tuttavia, alcune nozioni relativamente consolidate. Ad esempio, i lobi frontali sono specializzati nell'organizzazione e nel controllo dei movimenti e contengono la corteccia motoria primaria. Le cellule di questi lobi sono organizzate in modo topografico e la loro stimolazione con una debole corrente elettrica può provocare il movimento della parte corrispondente del corpo. I lobi occipitali elaborano le informazioni visive primarie e poi le inviano in avanti, sia al lobo parietale che a quello temporale. I lobi parietali elaborano le informazioni somatosensoriali primarie (cioè quelle provenienti dalla cute, dai muscoli e dalle articolazioni), mentre il lobo temporale elabora le informazioni uditive primarie (provenienti dagli organi dell'udito). La corteccia temporale sembra essere necessaria per il riconoscimento e la classificazione degli oggetti, per la memoria a lungo termine e per alcuni aspetti del linguaggio (controllata a livello della cosiddetta area di Broca). La corteccia parietale sembra deputata alla mediazione della percezione della posizione degli arti, discriminando ad esempio tra diversi oggetti tenuti in mano. Vedi anche Intelligenza; Psicofarmaci.
Il sistema limbico è coinvolto nella motivazione, nell'elaborazione degli istinti e delle emozioni, mentre i gangli della base intervengono nel controllo del movimento. Il talamo trasmette le informazioni provenienti dai recettori sensoriali alla corteccia cerebrale. I nuclei genicolati laterali del talamo ricevono informazioni dagli occhi e le inviano alle aree visive primarie del lobo occipitale. L'ipotalamo controlla gran parte del sistema endocrino, che a sua volta, mediante gli ormoni, regola molte funzioni corporee. Le strutture del tetto mesencefalico fanno parte del sistema visivo e uditivo e sono responsabili soprattutto dei riflessi e delle reazioni rapide agli stimoli di movimento. La formazione reticolare svolge un ruolo nella regolazione del sonno e della veglia, nell'attenzione, nei movimenti muscolari e in vari riflessi vitali, come il battito cardiaco. La materia grigia periacqueduttale è coinvolta nella mediazione del dolore; la sostanza nera nel controllo dei movimenti muscolari.
Il cervelletto, che fa parte del rombencefalo, riceve stimoli da tutti gli organi e dai recettori sensoriali, nonché informazioni riguardanti i movimenti muscolari diretti dal cervello stesso. Esso integra le informazioni, confrontando le azioni effettive del corpo rispetto a ciò che il cervello ha preordinato. Quindi modifica le direttive del cervello al corpo, per facilitare la coordinazione dei movimenti e renderli più sciolti.
Il ponte di Varolio sembra avere un ruolo nell'alternanza del sonno e della veglia, e nella durata delle diverse fasi del sonno; è importante, inoltre, per la regolazione della frequenza degli atti respiratori.
Il midollo allungato contiene alcuni centri di controllo di funzioni vitali, come la regolazione del battito cardiaco, della respirazione, della deglutizione e la pressione dei gas nel sangue.
Fenomeno della dominanza
Circa il 90% degli esseri umani usa la mano destra per compiere azioni, ad esempio scrivere. Questa caratteristica, osservata in tutte le razze e le culture, è stata collegata al cervello e, in particolare, all'area deputata all'elaborazione del linguaggio. Nel 95% circa dei destrimani il linguaggio è, infatti, mediato esclusivamente dall'emisfero sinistro, che controlla la parte destra del corpo e quindi anche la mano destra. Questo fenomeno viene chiamato dominanza sinistra per il linguaggio. Nei mancini la situazione è più variegata: nel 70% dei casi la dominanza per il linguaggio è mediata dall'emisfero destro, nel 15% dal sinistro e nel restante 15% da entrambi. Tra le altre funzioni in cui un emisfero sembra essere dominante, si annoverano il riconoscimento dei volti e l'attenzione spaziale. Quando un emisfero cerebrale subisce una lesione monolaterale, queste funzioni possono andare distrutte.
Gran parte delle conoscenze attuali sul funzionamento del cervello e sul modo in cui le diverse aree mediano funzioni differenti proviene dallo studio di persone che hanno subito lesioni in diverse zone cerebrali.
Patologie cerebrali
Danno cerebrale
Le cellule cerebrali sono soggette a una progressiva degenerazione Dopo i 21 anni, a causa dell'invecchiamento cellulare fisiologico, l'uomo perde ogni giorno migliaia di cellule cerebrali. Anche piccoli traumi e sostanze nocive presenti nell'ambiente possono contribuire al processo degenerativo. Il tessuto nervoso, infatti, è composto da cellule di tipo statico, che cessano di differenziarsi prima che si sia completato lo sviluppo corporeo. Queste cellule non possono perciò essere sostituite da altre, qualora vengano danneggiate.
Esistono poi situazioni patologiche, come il morbo di Parkinson e la malattia di Alzheimer, che accelerano fortemente il ritmo di morte delle cellule cerebrali. Le cellule possono morire anche a causa di un trauma cranico conseguente, ad esempio, a un incidente stradale, o di un disturbo della perfusione sanguigna ai tessuti cerebrali, come accade quando una persona subisce un ictus. A volte zone di tessuto cerebrale vengono perdute perché i chirurghi si trovano costretti ad asportare un tumore.
Quando muoiono le cellule di un'area cerebrale, possono comparire alterazioni delle funzioni corporee controllate da quella parte del cervello. Nel caso di una patologia diffusa, che si traduce nella morte di molte cellule in tutto il cervello, insorge la demenza (perdita della funzione cerebrale), associata a disturbi della memoria, della personalità e dell'intelletto. Ciò può provocare disturbi comportamentali, la tendenza all'asocialità, mutamenti di umore, ansia, fasi di amnesia e grave trascuratezza personale. A mano a mano che il danno cerebrale progredisce, l'individuo colpito può anche perdere la consapevolezza della propria condizione.
Nel caso di lesione o morte di alcune cellule di una particolare area cerebrale, la riduzione della funzione tende a essere più circoscritta e specifica della zona colpita. Il cervello è, tuttavia, un organo molto complesso e ricco di interconnessioni; pertanto, risulta molto difficile individuare le zone deputate esclusivamente a una particolare funzione. Con qualche cautela si può, tuttavia, affermare che i pazienti che presentano una lesione in una particolare area manifestano più facilmente un determinato quadro sintomatologico, diverso da quello che si avrebbe se il danno riguardasse una zona diversa.
Ad esempio, nel morbo di Parkinson la lesione di un gruppo di cellule cerebrali provoca disturbi caratteristici come un tremore incontrollabile. In questa malattia risultano lesionate le cellule, poste nei gangli della base e in altre zone specifiche, che producono e utilizzano un neurotrasmettitore (ossia una molecola che trasmette gli impulsi tra neuroni), chiamato dopamina. Ciò si riflette in alcune manifestazioni nella persona affetta, quali tremore a riposo, lentezza dei movimenti e difficoltà a iniziare e terminare un movimento. Dato che le cellule di questa zona controllano tutti i diversi gruppi muscolari del corpo, gradualmente compaiono disturbi a carico dei muscoli che controllano le dita, le mani, le braccia e il tronco.
Le manifestazioni di questa malattia possono essere alleviate da alcune sostanze, come la levodopa, che contribuiscono a sostituire la dopamina andata perduta. Tuttavia, questi farmaci non possono sostituire le cellule perdute e quindi sono efficaci, ogni volta, solo per un breve periodo di tempo e non sono in grado di curare la malattia. È stato dimostrato che anche altre sostanze attive sui neuroni, ad esempio la serotonina, possono contribuire ad alleviare alcuni sintomi di disturbi, come l'ansia e la depressione. L'azione di tutte queste sostanze deve essere, tuttavia, tenuta sotto accurato controllo medico perché esse possono provocare anche effetti collaterali indesiderati.
Disturbi del linguaggio
Sono generalmente associati a un danno a carico di determinate aree dei lobi temporale e frontale sinistro. I disturbi del linguaggio, chiamati complessivamente afasia, possono riguardare la produzione del linguaggio, la sua comprensione, la lettura e la scrittura, sia isolatamente che in combinazione. Talvolta sono associati a danni delle aree cerebrali che controllano i movimenti della bocca o della mano.
Alcuni pazienti presentano una notevole riduzione nella produzione del linguaggio, anche se la loro capacità di comprensione resta relativamente normale; si esprimono con lentezza e difficoltà e faticano a trovare la parola giusta da usare in un determinato contesto. Questo tipo di disturbo viene chiamato afasia di Broca.
I pazienti colpiti dall'afasia di Wernicke si esprimono, invece, in modo fluente e rapido, con un'intonazione normale, ma spesso è impossibile comprendere quello che dicono. Incontrano difficoltà nel ripetere le frasi e spesso aggiungono parole e frasi senza senso. Il loro problema più evidente è una grave riduzione della capacità di comprensione del linguaggio. I pazienti che presentano un problema sia d'espressione che di comprensione vengono classificati come affetti da afasia globale. Questi disturbi del linguaggio sono associati a danni in differenti zone cerebrali, considerate responsabili di diversi aspetti del linguaggio.
Disturbi visivi
Un danno ai neuroni della corteccia occipitale è associato a un deficit della vista. Dato che il lobo occipitale possiede un'organizzazione topografica, la lesione di un'area tende a provocare la cecità della zona a essa correlata del campo visivo (cioè della porzione di spazio controllata dall'occhio). Se, ad esempio, la corteccia occipitale destra è gravemente lesa, il paziente non vede la zona sinistra del campo visivo.
Un interessante fenomeno associato a un danno della corteccia occipitale è quello per cui alcuni pazienti, per quanto incapaci di "vedere" coscientemente un oggetto nella zona danneggiata del loro campo visivo, sono comunque in grado, quando viene loro richiesto, di indicare con straordinaria precisione un fascio luminoso puntato sulla zona cieca. Questo fenomeno è dovuto al fatto che, sebbene quasi tutte le informazioni provenienti dalla retina vengano convogliate al lobo occipitale, una piccola parte di esse viene inviata ad altre zone, come il collicolo superiore del mesencefalo. Sembra che sia proprio questo a fare sì che il paziente sia in grado di indicare la presenza di un fascio luminoso, anche senza vederlo consapevolmente.
Disturbi comportamentali
Un danno ai lobi frontali può provocare gravi alterazioni della personalità e del comportamento. I pazienti colpiti da questo tipo di lesioni possono incontrare, ad esempio, particolari difficoltà nel prendere una decisione. Altre manifestazioni comprendono violenti cambiamenti di umore, passività costante e tono di voce monocorde. Vedi anche Disturbi mentali.
Disturbi di percezione
Un danno ad alcune aree della corteccia temporale può provocare problemi di percezione visiva. Chi subisce una lesione in quest'area spesso presenta un'agnosia visiva, cioè un'assenza di comprensione o di conoscenza di quello che vede, anche se la sua capacità visiva è intatta. Non è in grado di identificare semplici oggetti di uso quotidiano, come un cucchiaio o una scatola di fiammiferi, quando li vede, anche se riesce a identificarli toccandoli.
I problemi che insorgono nel riconoscimento degli oggetti possono essere limitati a una piccola classe di questi; alcuni pazienti non sanno, ad esempio, nominare gli animali e altri esseri viventi, ma sono in grado di riferire il nome della maggior parte delle altre cose, come gli oggetti di uso domestico. Alcuni pazienti, specialmente quelli che hanno subito una lesione del lobo temporale destro, hanno problemi nel riconoscimento dei volti, ma sono in grado di dire se questi manifestano un particolare tipo di espressione.
Un danno in alcune aree della corteccia parietale, soprattutto di quelle posteriori, può provocare disturbi di percezione spaziale. Un problema di questo tipo è l'agnosia spaziale unilaterale, che consiste nella mancata percezione di metà del mondo circostante. Questo disturbo viene osservato soprattutto dopo una lesione alla zona posteriore destra della corteccia parietale, nel qual caso viene ignorato lo spazio esterno sinistro (dato che la parte destra del cervello presiede alla parte sinistra del corpo e la parte sinistra a quella destra). I pazienti che presentano questo disturbo tendono a scontrarsi con gli oggetti posti alla loro sinistra, a trascurare la parte sinistra del loro corpo, a tracciare solo la parte destra di un disegno e a mangiare solo il cibo presente nella parte destra di un piatto (perché mangino l'altra metà, il piatto deve essere ruotato di 180°). Possono, inoltre, incontrare difficoltà nella lettura, perché trascurano la metà sinistra delle parole o delle righe.
Disturbi motori
Alcune lesioni di un lato della corteccia motoria primaria (localizzata nella parte posteriore del lobo frontale) possono provocare un'incapacità completa di muovere la parte opposta del corpo; i danni a carico di parti della corteccia parietale vicine ai lobi occipitale e temporale possono causare un'incapacità o una difficoltà nel compiere alcuni movimenti; questi disturbi vengono chiamati globalmente aprassia. I pazienti che ne sono affetti dimenticano il modo in cui gli oggetti devono essere utilizzati e, pur potendo compiere alcuni movimenti, tendono a eseguirli in modo disordinato e casuale; in genere, non sono in grado di svolgere semplici azioni quotidiane, come preparare la tavola o vestirsi.

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