CERVELLETTO - Neurofisiologia, Appunti di Fisiologia Umana

Scarica CERVELLETTO - Neurofisiologia e più Appunti in PDF di Fisiologia Umana solo su Docsity! pag. 1 CERVELLETTO Il cervelletto ha funzioni principalmente motorie, in sua assenza ogni atti motorio risulterebbe alterato tuttavia la mancanza non comporta la scomparsa del movimento. Il suo ruolo è quello di migliorare la pianificazione e l’esecuzione di ogni tipo di atto motorio. La sua funzione viene più chiara se capiamo i sistemi di entrata e di uscita. I segnali di ingresso provengono da un enorme numero di strutture precerebellari. - Informazioni sensoriali (arrivano direttamente dalla periferia o le informazioni sono già state elaborate a livello corticale e sottocorticale). - Informazioni motorie (informazioni elaborate dalle aree specifiche della corteccia) - Informazioni di altro genere (cognitive e emozionali sistema limbico) Il cervelletto non è mai una via obbligata (ad eccezione dei movimenti oculari di inseguimento lento), ma bensì come circuito collaterale. I segnali di uscita invece hanno la funzione di affinare il segnale più rozzo che percorre la via diretta. I miglioramenti del segnale di uscita sono: - Mantenere tono e forza muscolare - Correggere e stabilizzare i movimenti mediante segnali anticipatori (feedforward) - Iniziare rapidamente un movimento - Memorizzare movimenti appresi Elaborazione dei segnali I segnali di ingresso al cervelletto arrivano tramite due vie diverse: 1) Via delle fibre muscoidi: derivano da strutture precerebellari e forniscono una vasta gamma di informazioni. 2) Via delle fibre rampicanti: provengono dal nucleo olivare inferiore (bulbo). Entrambe le fibre una volta arrivate al cervelletto si biforcano e vanno ad innervare: - I nuclei cerebellari - La corteccia cerebellare tramite gli assoni delle cellule di Purkinje, innerva i nuclei cerebellari. I neuroni dei nuclei cerebellari costituiscono l’UNICA via d’uscita del cervelletto. C’è un’eccezione ed è il vestibolocerebello, in cui gli assoni delle cellule del Purkinje fuoriescono per andare in determinati nuclei vestibolari.  questi nuclei, innervati dalle C.P. hanno la stessa funzione dei nuclei cerebellari, quindi possono essere considerati a tutti gli effetti come neuroni cerebellari localizzati all’esterno del cervelletto. N.B. la via diretta (ingresso-nuclei-uscita) sono sinapsi eccitatorie, invece quelle che passano dalla corteccia hanno un effetto invertito perché le C. di Purkinje sono GABAergiche hanno effetto inibitorio sui nuclei cerebellari. pag. 2 Le cellule di Purkinje e la maggior parte dei neuroni dei nuclei cerebellari hanno un’attività spontanea di scarica di p.d.a. anche in assenza di segnali afferenti.  Questi neuroni hanno un potenziale di riposo sopra soglia e quindi generano continuamente potenziali d’azione. Proprietà elettrofisiologiche della cellula di Purkinje Le C.P. sono le cellule principali della corteccia cerebellare (7-14 milioni) e sono anche l’UNICA via di uscita, con i loro assoni formano sinapsi inibitorie con i neuroni dei nuclei cerebellari. Le fibre muscoidi e quelle rampicanti (ingresso) hanno un effetto eccitatorio sulle C.P. Segnali provenienti dalla fibre muscoidi Queste fibre terminano nei glomeruli cerebellari, dove formano sinapsi eccitatorie con i dendriti dei granuli. Il neurotrasmettitore è il glutammato e i recettori posti sull’elemento post-sinaptico sono NMDA. Queste fibre e i granuli generano PDA ad alta frequenza (fino a 100-200 Hz). I pda dei granuli percorrono il tratto ascendente del loro assone e proseguono nei due rami che costituiscono la fibra parallela sono le fibre a fornire alle CP la maggioranza delle sinapsi eccitatorie. Il neurotrasmettitore è il glutammato e i recettori postsinaptici sono di due tipi: AMPA e mGluR1. Ogni CP riceve alcune centinaia di migliaia di sinapsi da altrettante fibre parallele. Ogni fibra muscoide innerva molteplici granuli, risulta evidente che la via delle fibre muscoidi-fibre parallele-cellule Purkinje ha una sorprendente divergenza. Per realizzare tale divergenza il numero dei granuli cerebellari è di circa dieci volte superiore al numero degli altri neuroni presenti nel SNC mess i insieme costituiscono la famiglia neuronale più numerosa nel sistema nervoso umano. Gli effetti dell’attivazione delle fibre parallele sulle C.P sono duplici: - La depolarizzazione causata dalla somma dei potenziali eccitatori, perché una singola fibra parallela non può da sola raggiungere la soglia di attivazione, provoca un aumento di scarica sulle CP. Il glutammato rilasciato provoca l’apertura dei canali AMPA. - Se la quantità di glutammato rilasciato è sufficiente riesce ad agire anche sui recettori mGluR1 ulteriore depolarizzazione rapido aumento di Ca2+ al livello del dendrite dove si trovano le sinapsi attivate.  Entrambi i segnali sono fondamentali per il corretto funzionamento del cervelletto, se uno di essi viene a mancare si denotano i medesimi sintomi neurologici che si osservano in caso di lesione cerebellare. Abbiamo due classi di recettori: - AMPA (ionotropici): si attivano quando ho una stimolazione singola e di piccola entità. - mGluR1 (metabotropici): si attivano quando avrò stimoli intensi e di numero maggiore. Determinano oltre alle EPSP nella cellula di Purkinje un aumento di concentrazione di calcio a livello intracellulare. pag. 5 Esempio della calibrazione dei riflessi Studiando la coordinazione visuomanuale è stato dimostrato il ruolo fondamentale che ha il cervelletto nella calibrazione del movimento. L’esperimento è il seguente:  Fase I. Il soggetto deve semplicemente lanciare delle freccette contro un bersaglio e lo sperimentatore misura per ogni dardo a che distanza dal centro esso si conficca. (Per semplicità la misurazione viene fatta valutando solo il piano orizzontale).  Fase II. Vengono fatti indossare al soggetto degli occhiali con lenti prismatiche, il soggetto quindi vedrà il centro spostato a sinistra. Il soggetto quindi mira il bersaglio, che non è però nella posizione reale; quindi il soggetto lancerà le frecce nella direzione in cui guarda i primi lanci mancano, quindi il bersaglio, e il soggetto nota i propri errori.  Fase III. Piano piano il soggetto capisce dove deve mirare, quindi non più dove vede il bersaglio (quindi a sinistra) ma più a destra, finché non riesce nuovamente a centrarlo.  Fase IV. Vengono levati gli occhiali si ripresenta la medesima situazione solamente che adesso il soggetto mirerà troppo a destra.  Fase V. il soggetto riesce a correggere la mira, lanciando i dardi verso sinistra. N.B. I pazienti affetti da lesioni cerebellari andranno incontro ad errori sistematici, quindi non saranno in grado aggiustare il lancio. Quindi la possibilità di ricalibrare il riflesso è totalmente abolita. Suddivisione anatomofunzionale del cervelletto Il cervelletto viene suddiviso in tre parti (prendono il nome dalle loro connessioni o dalla loro antichità filogenetica):  Vestibolocerebello o archicerebello: è stata la prima a comparire nell’evoluzione dei cordati. Connessioni con il vestibolo. L’area di corteccia corrispondente è il lobo flocculonodulare, connesso principalmente con i nuclei vestibolari l’unico bersaglio diretto dei neuroni sensoriali vestibolari. L’unico caso in cui gli assoni delle cellule di Purkinje si ritrovano al di fuori del cervelletto.  Spinocerebello o paleocerebello: ricche connessioni con il midollo spinale. Le aree della corteccia sono: il verme (eccetto il nodulo), che proietta ai nuclei fastigiali (nell’uomo sono i nuclei del tetto). La parte più mediale degli emisferi, detta parte intermedia e proietta ai nuclei globoso ed emboliforme.  Cerebrocerebello o neocerebello: connessioni con la corteccia cerebrale. Corrisponde alla parte laterale degli emisferi e proietta al nucleo dentato. Si ritiene che contribuisca non solo all’elaborazione corticale di funzioni motorie ma anche cognitive. pag. 6 Vestibolocerebello: equilibrio del corpo e stabilizzazione oculare Riceve segnali vestibolari, visivi e propriocettivi. Le cellule di Purkinje, che si trovano nel lobo flocculonodulare inibiscono i neuroni che si trovano nel nucleo vestibolare laterale e mediale. Neuroni del nucleo vestibolare mediale Tramite questi neuroni il vestibolocerebello controlla vari tipi di movimenti oculari: - Movimenti saccadici stabilizzazione dell’occhio al termine di ogni saccade. - Riflesso vestiboloculare mantenimento equilibrio, compito del flocculo è di mantenerlo continuamente calibrato. - Riflesso optocinetico - Movimenti di inseguimento lento questo è l’unico che in caso di lesioni cerebellari viene totalmente perso (più precisamente del flocculo). Neuroni del nucleo vestibolare laterale Questo nucleo detto anche nucleo di Deiters, il vestibolocerebello influenza le vie vestibolo-spinali mediali e laterali, che controllano i muscoli del tronco e i musconi antigravitari degli arti. Quindi attraverso questo nucleo avvengono aggiustamenti posturali indispensabili per l’equilibrio del corpo. In caso di lesione si manifesta una difficoltà di equilibrio e il paziente per tenere l’equilibrio deve tenere i piedi più distanti tra di loro, in movimento il paziente tende a cadere sia ad occhi chiusi che aperti. Se invece il paziente si trova in posizione distesa il movimento degli arti sono normali, questo denota che questo nucleo non controlla i movimenti degli arti di per sé, ma l’utilizzo dei segnali vestibolari per controllare l’equilibrio. pag. 7 Spinocerebello: esecuzione dei movimenti Riceve numerosissime informazioni sensoriali da recettori tattili e propriocettivi nonché informazioni vestibolari, visive e acustiche. Questi segnali lo tengono informato su tutto ciò che avviene all’interno del corpo (propriocettivo) sia alla periferia (esterocettori) sia nell’ambiente esterno (recettori visivi e acustici). Inoltre, i segnali vestibolari informano riguardo la posizione e i movimenti del capo rispetto all’ambiente. In base all’esperienze passate, lo spinocerebello, utilizzando tutti i suddetti segnali, si costruisce schemi interni che gli permettono di prevedere in anticipo e con estrema precisione cosa avverrà durante un movimento. Calcolare l’esatto contributo da dare ai centri motori per migliorare l’esecuzione dei movimenti. Il verme, tramite il nucleo fastigiale, controlla i centri delle vie discendenti del sistema ventromediale: vie reticolo-, vestibolo-spinali e cortico-spinale mediale controlla tronco dell’encefalo e aree della testa, del collo, del tronco e dei muscoli prossimali nell’area motoria primaria controlaterale. La parte intermedia, tramite il nucleo interposito, controlla i centri delle vie discendenti dorsolaterali: dato che la via rubro-spinale e la via cortico-spinale laterale sono a loro volta crociate, il cervelletto controlla i muscoli del lato ipsilaterale del corpo. Una lesione dello spinocerebello comporta una diminuzione dell’eccitabilità spontanea e quella evocata dai motoneuroni ipotonia muscolare e una diminuzione di forza di contrazione durante il movimento (astenia). Sintomi a carico degli arti ipsilaterali. Una lesione della parte intermedia o del nucleo interposito provoca, un’evidente mancanza di precisione dei movimenti fatti per un determinato punto dello spazio (es. raggiungimento di un oggetto). Risulta alterata l’ampiezza (dismetria), la direzione e la temporizzazione. I movimenti multiarticolari diventano scoordinati. Cerebrocerebello: programmazione dei movimenti Le afferenze al cerebrocerebello provengono esclusivamente dalla corteccia cerebrale, da aree sensoriali, motorie e associative, e raggiungono il cervelletto tramite i nuclei del ponte. Contribuisce alla formazione e al miglioramento dei programmi motori. È essenziale per migliorare la loro latenza e la loro temporizzazione, ma partecipa anche a funzioni puramente cognitive.