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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Tronco

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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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/,,,,,,,Ž͗ il giro dentato dell’ippocampo presiede ai processi di apprendimento,

alla codifica della memoria ed alla neurogenesi.

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,,,,,,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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---

---

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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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socio-emotivi, dei processi intellettivi e decisionali.

20

21

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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.

Il ^,,,,,,

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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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(molecole carrier) di sostanze necessarie alla produzione di energia e per il metabolismo

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in corso di infezioni cerebrospinali, traumi, malattie degenerative, esposizione a

metalli pesanti, malattie circolatorie, ipertensione arteriosa, colpo di calore, etc. Anche

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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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22

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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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con la vista, l’udito, l’equilibrio. Regola la percezione della posizione del

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linguaggio ed alle emozioni.

Nella parte superiore e posteriore dell’emisfero dominante ha sede

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fascicolo arcuato.

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È localizzato nella parte posteriore del cervello dietro il tronco encefalico. È formato da due

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gangli della base e alla corteccia cerebrale.

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 mesencefalo, ponte e bulbo. È

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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al talamo, ipotalamo ed alle aree della corteccia cerebrale sono responsabili delle risposte

decisionali ed allo stimolo.

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Sono ammassi di cellule nervose localizzati in una posizione centrale sotto la corteccia

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filogeneticamente più avanzata del cervello e sono interconnessi con la corteccia cerebrale,

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formano una rete altamente integrata associata a numerose funzioni quali il controllo,

la regolazione e la fluidità dei movimenti volontari, l’apprendimento, la cognizione e le

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La substantia nigra è detta così perchè è scura a causa dell’accumulo del pigmento

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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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DK

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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ritrasmette alle aree del sistema motorio. Nella sua parte superiore si trova l’epitalamo, sede

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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sonno-veglia. Collega il sistema nervoso al sistema endocrino (sistema neuroendocrino)

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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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formazione reticolare, il nucleo anteriore del talamo, parte dell’ipotalamo ed il nucleo dell’

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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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sono possibili azioni emotive estreme.

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localizzati nella porzione mediale del lobo temporale anteriore. Curva da dietro in avanti

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memoria ed alla neurogenesi. Nell’emisfero cerebrale destro è collegato alla memoria

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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di amnesia.L’asportazione degli ippocampi determina l’incapacità di creare ricordi a lungo

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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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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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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“ Il 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

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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

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,,,,,,,,,, (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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(sistema di ricompensa e piacere) e

alla regolazione dell’umore.

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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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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.

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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.

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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.

34

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tempo può portare ad aumento della glicemia, obesità,

aumento della pressione arteriosa, problemi cardiologici e

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della memoria, ansietà e depressione, soppressione del

sistema immunitario, riduzione della serotonina.

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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.

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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,

40

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

42

ECCOLE : https://legatumoriprato.it/wp-content/uploads/2022/11/neuroscienze.pdf