La rete neurale umana

Elementi costitutivi della rete neurale umana(modifica | fonte edit)

La rete neurale umana è un complesso sistema di comunicazione elettrochimica che invia informazioni a velocità quasi istantanea. La comprensione del ruolo e della funzione di ciascun livello di questa rete può essere un potente strumento per i professionisti della riabilitazione, aiutandoli a identificare gli interventi terapeutici appropriati e a guidare i piani di cura e i rinvii.

Di seguito è riportato un riepilogo dei componenti della rete neurale umana. Per un approfondimento di ogni argomento, si prega di consultare le pagine di lettura collegate.

Neuroni(edit | edit source)

Il neurone, o cellula nervosa, è l’elemento costitutivo del sistema nervoso. I neuroni hanno diverse forme e dimensioni, che ne determinano la funzione, ma tutti i neuroni hanno la stessa struttura di base.⁽¹⁾⁽²⁾

• • Corpo cellulare, noto anche come soma: contiene il nucleo, i mitocondri e altri organelli necessari al funzionamento dei neuroni. Queste strutture supportano i processi chimici del neurone, in particolare la produzione di neurotrasmettitori.

• Dendriti: si irradiano dal corpo cellulare e ricevono segnali afferenti da altri neuroni. Reagiscono ai neurotrasmettitori rilasciati dai neuroni vicini e trasmettono le informazioni tramite segnali elettrici attraverso il corpo cellulare. Un neurone può avere un singolo dendrite o molti dendriti, a seconda della sua funzione e della sua posizione nel sistema nervoso.
• Assoni: hanno anch’essi origine dal corpo cellulare in un’area specializzata chiamata collinetta assonica. Gli assoni trasmettono le informazioni efferenti ai neuroni vicini. La velocità di comunicazione dei neuroni è aumentata dalla guaina mielinica che circonda e “isola” gli assoni. Va notato che non tutti i nervi sono mielinizzati. Le guaine mieliniche sono formate da avvolgimenti concentrici della membrana plasmatica delle cellule della neuroglia intorno all’assone. Nel sistema nervoso centrale le cellule della neuroglia sono chiamate cellule di Schwann, mentre nel sistema nervoso centrale sono chiamate oligodendrociti.⁽³⁾ La guaina mielinica presenta degli spazi regolari, chiamati nodi di Ranvier, lungo l’assone. I nodi di Ranvier sono essenziali per la rapida propagazione dei potenziali d’azione (si veda sotto) lungo l’assone.⁽⁴⁾

I neuroni comunicanti interagiscono in corrispondenza delle sinapsi. Le sinapsi sono spazi microscopici che si trovano tra i neuroni, in genere tra l’assone di un neurone e il dendrite di un altro. Sono la sede della comunicazione chimica tra i neuroni. Il neurone che condivide le informazioni sul lato di trasmissione della sinapsi è chiamato neurone pre-sinaptico, mentre il neurone sul lato di ricezione della sinapsi è chiamato neurone post-sinaptico.⁽¹⁾⁽²⁾

Potenziali d’azione e neurotrasmettitori: il linguaggio dei nervi(modifica | modifica fonte)

Il sistema nervoso comunica in un linguaggio elettrochimico. I potenziali d’azione sono i segnali elettrici che si propagano lungo i neuroni, mentre i neurotrasmettitori facilitano la comunicazione chimica tra i neuroni nelle sinapsi. Questa intricata interazione permette al sistema nervoso di trasmettere informazioni in modo rapido ed efficiente, consentendo così comportamenti complessi, riflessi e processi cognitivi. La comprensione di questa comunicazione è fondamentale per le neuroscienze.

I potenziali d’azione sono rapidi impulsi elettrici che i neuroni utilizzano per trasmettere informazioni.⁽⁵⁾⁽⁶⁾

1. Potenziale di membrana a riposo: i neuroni mantengono un potenziale di membrana a riposo di circa -70 mV (millivolt). Questo potenziale a riposo è dovuto principalmente alla distribuzione degli ioni attraverso la membrana cellulare, con gli ioni sodio (Na⁺) all’esterno della membrana e gli ioni potassio (K⁺) all’interno. A questo punto il neurone è considerato polarizzato.
2. Depolarizzazione: quando un neurone riceve uno stimolo (da un altro neurone o da un segnale esterno), i canali del sodio nella membrana si aprono, permettendo al sodio di entrare nella cellula. L’afflusso di ioni positivi fa sì che il potenziale di membrana diventi meno negativo. Quando raggiunge una soglia, in genere di circa -55 mV, si innesca un potenziale d’azione.
3. Propagazione del potenziale d’azione: una volta raggiunta la soglia, si verifica una rapida depolarizzazione con l’apertura di un maggior numero di canali del sodio, con conseguente picco del potenziale di membrana. A questo segue l’apertura dei canali del potassio, che permettono al potassio di uscire dal neurone. Questo ripolarizza la membrana riportandola al suo stato di riposo.
4. Periodo refrattario: dopo la propagazione del potenziale d’azione, esiste un breve periodo in cui il neurone non può generare un altro potenziale d’azione (ovvero il periodo refrattario assoluto) e un periodo refrattario relativo in cui è più difficile generarlo. Questo assicura una propagazione unidirezionale del segnale lungo l’assone e impedisce al neurone di essere sovrastimolato.

I neurotrasmettitori sono messaggeri chimici che trasmettono segnali tra i neuroni e le altre cellule del sistema nervoso.⁽⁷⁾⁽⁸⁾

1. 1. Trasmissione sinaptica: una volta che il potenziale d’azione raggiunge il terminale dell’assone (l’estremità del neurone), innesca l’apertura dei canali del calcio voltaggio-dipendenti (Ca²⁺). Questo permette al calcio di entrare nel neurone. L’afflusso di calcio intracellulare fa sì che le vescicole sinaptiche (che sono speciali organelli che immagazzinano e rilasciano neurotrasmettitori) si fondano con la membrana presinaptica in preparazione al rilascio di neurotrasmettitori nella sinapsi.

1. Rilascio di neurotrasmettitori: la fusione con la membrana cellulare presinaptica porta al rilascio di neurotrasmettitori nella fessura sinaptica (lo spazio tra i due neuroni).
2. Legame con i recettori: i neurotrasmettitori rilasciati si diffondono attraverso la fessura sinaptica e si legano a recettori specifici sulla membrana del neurone postsinaptico. Questo legame può causare diversi effetti, a seconda del tipo di neurotrasmettitore e del recettore con cui interagisce.
3. Potenziale post-sinaptico: il legame dei neurotrasmettitori può generare un potenziale post-sinaptico, che può essere eccitatorio (depolarizzando il neurone post-sinaptico) o inibitorio (iperpolarizzandolo):
   • potenziale post-sinaptico eccitatorio (EPSP): se il neurotrasmettitore fa sì che la membrana post-sinaptica diventi meno negativa (depolarizzazione), può avvicinare il neurone alla sua soglia di attivazione, aumentando la probabilità di un potenziale d’azione.
   • potenziale post-sinaptico inibitorio (IPSP): al contrario, se il neurotrasmettitore rende la membrana postsinaptica più negativa (iperpolarizzazione), diminuisce la probabilità di un potenziale d’azione.
4. Terminazione dell’azione dei neurotrasmettitori: dopo che i neurotrasmettitori hanno agito sui recettori post-sinaptici, i loro effetti terminano attraverso vari meccanismi:
   • ricaptazione: molti neurotrasmettitori vengono riportati nel neurone pre-sinaptico attraverso proteine trasportatrici. Questo processo permette al neurone di riutilizzare il neurotrasmettitore ed è fondamentale per terminare il segnale.
   • scomposizione enzimatica: alcuni neurotrasmettitori vengono scomposti da enzimi nella fessura sinaptica, rendendoli inattivi.
   • diffusione: i neurotrasmettitori possono anche diffondersi lontano dalla fessura sinaptica, riducendo la loro concentrazione e il loro effetto.

Il seguente video facoltativo contiene una spiegazione visiva dei potenziali d’azione:

⁽⁹⁾

Le dimensioni e la forma dei neuroni forniscono informazioni sulla loro funzione e sulla loro posizione nel sistema nervoso. I neuroni si dividono generalmente in quattro tipi fondamentali.⁽²⁾

1. Unipolari: questo tipo di neuroni non è presente nei vertebrati. Sono caratterizzati da un’unica struttura che si estende lontano dal corpo cellulare.
2. Bipolari: questi neuroni hanno un assone e un dendrite che si estendono lontano dal corpo cellulare (ad esempio, una cellula bipolare retinica).
3. Multipolari: questi neuroni contengono un assone e più dendriti. I neuroni multipolari si trovano nel sistema nervoso centrale (ad esempio, le cellule di Purkinje nel cervelletto). In genere, la maggior parte dei neuroni multipolari sono motoneuroni. Infatti, tutti i motoneuroni che controllano i muscoli scheletrici sono neuroni multipolari.
4. Pseudounipolari: questi neuroni condividono caratteristiche sia dei neuroni unipolari che di quelli bipolari. La maggior parte dei neuroni sensitivi del corpo umano sono pseudounipolari. Hanno un unico processo che si estende dal soma, che poi si ramifica in due estensioni distinte. Un’estensione si collega ai dendriti che ricevono le informazioni sensitive afferenti, mentre l’altra trasmette queste informazioni al midollo spinale.

Esistono tre categorie di neuroni.

1. Neuroni motori o motoneuroni: si trovano all’interno del sistema nervoso centrale. Controllano gli output muscolari o motori nella periferia. I neuroni motori possono essere classificati in neuroni motori superiori (UMN) e neuroni motori inferiori.⁽¹⁰⁾ Per maggiori dettagli su UMN e LMN, si veda la Tabella 1.0.
2. Neuroni sensitivi: trasmettono le informazioni sensitive dal SNP al SNC.⁽¹¹⁾
3. Interneuroni: svolgono ruoli vari e importanti nel sistema nervoso centrale. Costituiscono il ponte tra i neuroni motori e sensitivi. Formano anche complesse reti di comunicazione tra di loro. Gli interneuroni permettono al sistema nervoso di coordinare complessi schemi di movimento motorio in risposta agli input ambientali e sensitivi e svolgono ruoli ausiliari nell’organizzazione dell’attività cerebrale e delle funzioni cognitive.⁽¹²⁾

Tabella 1.0. Confronto tra motoneuroni superiori e inferiori⁽¹⁰⁾

	Posizione del corpo cellulare	Neurotrasmettitori	Posizione di controllo motorio bersaglio	Sintomi con una lesione	Esempi clinici
Motoneuroni superiori	Corteccia	Glutammato	All’interno del sistema nervoso centrale	Movimento incontrollato Diminuzione della sensibilità alla stimolazione dei riflessi superficiali Spasticità	Ictus Sclerosi multipla Lesione del midollo spinale
Motoneuroni inferiori	Tronco encefalico e midollo spinale	Acetilcolina	Al di fuori del sistema nervoso centrale	Paralisi	Poliomielite Paralisi di Bell Atrofia muscolare spinale Sclerosi laterale amiotrofica (SLA)

Ulteriori informazioni sui neuroni in generale sono disponibili qui. Ulteriori informazioni sui motoneuroni sono disponibili qui.

Nervi(edit | edit source)

Un nervo è un gruppo di neuroni raggruppati nel sistema nervoso centrale. Esistono tre classificazioni di nervi.

1. Nervi motori: contengono solo neuroni motori. I nervi motori trasmettono le informazioni efferenti dal SNC alla periferia per influenzare i muscoli scheletrici e i tessuti somatici.⁽¹³⁾
2. Nervi sensitivi: contengono solo neuroni sensitivi. I nervi sensitivi trasmettono le informazioni afferenti dal sistema nervoso periferico (SNP) al sistema nervoso centrale (SNC). Esistono due vie sensoriali all’interno del sistema nervoso centrale: (1) il sistema somatosensoriale, in cui i nervi spinali trasmettono informazioni sull’ambiente esterno al sistema nervoso centrale, e (2) il sistema nervoso autonomo, che trasmette informazioni sull’ambiente interno attraverso i neuroni sensitivi viscerali.⁽¹⁴⁾ I nervi sensitivi contengono diversi tipi di fibre nervose a seconda dei recettori sensoriali associati. Si prega di consultare la Tabella 2.0 per maggiori informazioni sulla classificazione dei recettori sensoriali e la Tabella 2.1 per le differenze tra i tipi di fibre nervose sensitive.
3. Nervi misti: contengono una combinazione di neuroni motori e sensitivi.

Tabella 2.0. Classificazione delle fibre sensitive e dei recettori sensoriali associati^(14)(15)

Tipo di recettore sensoriale	Sottotipi di recettori sensoriali	Informazioni sensitive e posizione	Tipo di fibra
Chemorecettori	Olfattivi	Senso dell’olfatto Posizione: epitelio olfattivo nella cavità nasale	Fibre A-delta, fibre C
	Gustativi	Senso del gusto Posizione: papille gustative della lingua, del palato molle e della faringe e parte superiore dell’esofago
	Chemorecettori interni	Trasmettono le informazioni sui livelli di gas nel sangue al sistema nervoso centrale Posizione: nei corpi carotidei e aortici del cuore, nel tronco encefalico, nel cervelletto, nell’ipotalamo e nel mesencefalo
Meccanorecettori	Recettori tattili	Corpuscoli di Meissner: funzione: sensibili al tocco leggero e ai cambiamenti di consistenza; rispondono rapidamente agli stimoli posizione: papille dermiche della pelle Corpuscoli paciniani: funzione: rilevano la pressione e le vibrazioni in profondità; rispondono rapidamente posizione: strati profondi del derma e del tessuto sottocutaneo Dischi di Merkel (dischi tattili): funzione: rispondono alla pressione e alla consistenza sostenute; forniscono una risoluzione spaziale fine posizione: epidermide (soprattutto nei polpastrelli e nei follicoli piliferi) Terminazioni di Ruffini (corpuscoli di Ruffini): funzione: rispondono allo stiramento della pelle e alla pressione prolungata; svolgono un ruolo nella propriocezione posizione: in profondità nel derma e nelle capsule articolari	A-beta, A-delta
	Propriocettori	Fusi muscolari: funzione: rilevano le variazioni di lunghezza dei muscoli (allungamento) e contribuiscono alla percezione della posizione e del movimento del corpo posizione: all’interno dei muscoli scheletrici Organi tendinei del Golgi: funzione: monitorano la tensione dei muscoli e dei tendini; aiutano a prevenire i danni muscolari dovuti a una forza eccessiva posizione: alla giunzione di muscoli e tendini Recettori articolari: funzione: rispondono alla pressione, alla tensione e al movimento nelle articolazioni, fornendo un feedback sulla posizione e sul movimento articolare posizione: all’interno delle capsule articolari
	Barorecettori	Rilevano le variazioni della pressione sanguigna Posizione: i barorecettori arteriosi si trovano nelle pareti dell’aorta del cuore e delle arterie carotidi. I barorecettori a bassa pressione sono situati nelle grandi vene, nei vasi polmonari e nelle pareti del cuore
	Recettori dell’udito	Senso dell’udito Posizione: le cellule ciliate situate nell’orecchio interno rispondono alle vibrazioni meccaniche causate dalle onde sonore
Nocicettori	Nocicettori somatici	Rilevano il dolore e gli stimoli potenzialmente dannosi Si trovano nella pelle, nei tessuti sottocutanei, nella fascia, in altri tessuti connettivi, nel periostio, nell’endostio e nelle capsule articolari	A-delta (dolore acuto, acuto) C-fibra (dolore sordo, pulsante)
	Nocicettori viscerali	Rispondono al dolore negli organi interni
Fotorecettori	Bastoncelli	Sensibili ai bassi livelli di luce e responsabili della visione in condizioni di scarsa luminosità	Fibre A
	Coni	Sono responsabili della visione dei colori e funzionano meglio con una luce più intensa. Esistono tre tipi di coni, ciascuno sensibile a diverse lunghezze d’onda della luce, corrispondenti al blu, al verde e al rosso.
Termorecettori	Recettori del freddo	Rispondono a temperature più basse (ad esempio, i bulbi terminali Krause)	Fibre A (per il freddo) Fibre C (per il caldo)
	Recettori del calore	Rispondono a temperature più elevate (ad esempio, le terminazioni di Ruffini)

Tabella 2.1. Differenze tra i tipi di fibre sensitive⁽¹⁴⁾

	Struttura	Velocità di conduzione	Funzione	Sensazione
A-beta	Mielinizzate 6-12 micrometri di diametro	Le più veloci (30-75 m/s)	Principalmente sono responsabili della trasmissione delle sensazioni di tatto, pressione e vibrazione	Associate alle sensazioni di tatto fine e alla propriocezione, forniscono la capacità di percepire la consistenza e la forma
A-delta	Mielinizzate 1-5 micrometri di diametro	Veloci (5-30 m/s)	Trasmettono il dolore acuto e tagliente (segnali nocicettivi) e alcune sensazioni di temperatura (freddo)	Associate al dolore iniziale e localizzato che si verifica dopo uno stimolo acuto, spesso definito “dolore rapido”
Fibre C	Non mielinizzate 0,2-1,5 micrometri di diametro	Lente (0,5-2 m/s)	Trasmettono il dolore sordo e doloroso, le sensazioni di temperatura (calore) e alcuni segnali autonomici	Associate al dolore diffuso e prolungato che segue il dolore acuto iniziale delle fibre A-delta, spesso definito “dolore lento”

Nervi spinali(modifica | fonte edit)

I nervi spinali si diramano direttamente dal midollo spinale, ma sono considerati parte del SNP. Funzionano come intermediari tra il sistema nervoso centrale e il sistema nervoso centrale. Sono nervi misti che trasmettono informazioni sensitive, motorie e autonomiche tra il SNC e il corpo. Ci sono 31 coppie di nervi spinali, raggruppati per regione spinale: 8 coppie di nervi cervicali, 12 coppie di nervi toracici, 5 coppie di nervi lombari, 5 coppie di nervi sacrali e una coppia di nervi coccigei. Ogni nervo spinale è formato da fibre nervose, chiamate fila radicularia, che si estendono dalle radici dorsali (posteriori) e ventrali (anteriori) del midollo spinale, dove si connettono attraverso interneuroni. Queste fibre nervose convergono all’interno del forame intervertebrale per creare un nervo spinale.⁽¹⁶⁾

La radice dorsale contiene assoni sensoriali afferenti che trasmettono informazioni sensitive viscerali e somatiche dai recettori periferici al sistema nervoso centrale. Le aree della pelle innervate da specifici nervi spinali sono organizzate in regioni note come dermatomi. Le informazioni sensitive provenienti dalla radice dorsale fanno sinapsi nel corno dorsale del midollo spinale, mentre i corpi cellulari di questi neuroni pseudounipolari risiedono nel ganglio della radice dorsale. Le fibre della radice dorsale possono fare sinapsi con gli interneuroni nella materia grigia per le azioni riflesse oppure risalire attraverso il midollo spinale per raggiungere il talamo per un’ulteriore elaborazione.⁽¹⁶⁾

La radice ventrale è responsabile della trasmissione dei segnali motori somatici dal cervello e dal midollo spinale ai muscoli scheletrici. I corpi cellulari delle fibre motorie efferenti si trovano nel corno anteriore del midollo spinale. I muscoli innervati da uno specifico nervo spinale sono chiamati miotomi del nervo. In particolare, il midollo spinale presenta degli allargamenti nelle regioni cervicale e lombosacrale, che riflettono la maggiore densità di innervazione muscolare negli arti superiori e inferiori.⁽¹⁶⁾

I nervi spinali escono dal canale vertebrale attraverso i forami intervertebrali come fasci di fibre nervose miste. Un’eccezione si verifica a livello di C1, dove il nervo spinale C1 esce tra l’occipite e l’atlante (C1). Poiché il midollo spinale non si estende per tutta la lunghezza della colonna vertebrale, i nervi delle regioni craniche escono orizzontalmente, mentre quelli al di sotto delle vertebre L1 o L2 viaggiano verso il basso prima di uscire, formando la cauda equina. I nervi spinali sopra C7 escono dalla colonna al di sopra delle vertebre corrispondenti. Il nervo spinale C8 esce tra C7 e T1. Tutti gli altri nervi spinali escono al di sotto delle vertebre corrispondendi.⁽¹⁶⁾

Dopo l’uscita, il nervo spinale si divide in un ramo dorsale e in un ramo ventrale. Entrambi i rami contengono fibre miste per l’innervazione sensitiva e motoria. Il ramo dorsale è tipicamente più piccolo di quello ventrale. Si divide in un ramo mediale e in un ramo laterale (e talvolta in un ramo intermedio). È responsabile dell’innervazione dei muscoli paraspinali e delle regioni cutanee associate. Le funzioni di questi rami variano a seconda del livello vertebrale, in particolare sopra e sotto T6. Al contrario, i rami ventrali più grandi contribuiscono ai principali plessi neurali, che fungono da vie primarie per l’innervazione sensomotoria in tutto il corpo.⁽¹⁶⁾ I plessi neurali principali o le vie nervose spinali comprendono: (1) plesso cervicale, (2) plesso brachiale, (3) nervi spinali toracici, (4) plesso lombare e (5) plesso sacrale.

Ulteriori informazioni su questi argomenti sono disponibili qui:

• Nervi spinali
• Dermatomi
• Miotomi

Nervi cranici(modifica | fonte edit)

I nervi cranici (CN) forniscono l’innervazione per la testa e il collo. Funzionano in maniera simile ai nervi spinali. Come i nervi spinali, i nervi cranici sono considerati parte del sistema nervoso periferico e funzionano come nervi sensitivi puri, motori puri o misti. I nervi cranici differiscono dai nervi spinali per le loro origini neurologiche: le radici dei nervi spinali hanno origine dalla materia grigia del midollo spinale, mentre le radici dei nervi cranici derivano da processi neurali associati a specifici nuclei del tronco encefalico e aree corticali. L’organizzazione dei nuclei dei nervi cranici fornisce indicazioni sulla loro funzione: in genere i nuclei più posteriori e laterali tendono ad essere nervi sensitivi, mentre quelli più anteriori tendono ad essere nervi motori.⁽¹⁷⁾

Ci sono 12 nervi cranici accoppiati che sono numerati con numeri romani.

• CN I: Nervo olfattivo
• CN II: Nervo ottico
• CN III: Nervo oculomotore
• CN IV: Nervo trocleare
• CN V: Nervo trigemino
• CN VI: Nervo abducente
• CN VII: Nervo facciale
• CN VIII: Nervo vestibolococleare
• CN IX: Nervo glossofaringeo
• CN X: Nervo vago
• CN XI: Nervo accessorio (spinale)
• CN XII: Nervo ipoglosso

Ulteriori informazioni sui nervi cranici sono disponibili qui.

La maggior parte dei nervi cranici (CN III-XII) ha origine dal tronco encefalico (che consiste nel mesencefalo, nel pons e nel midollo allungato). Tuttavia, i nervi cranici I e II originano dal prosencefalo.

• I nervi cranici sensitivi si collegano direttamente a nuclei specifici del tronco encefalico. I gangli sensoriali contengono i corpi cellulari dei neuroni sensitivi e hanno la funzione di trasmettere ed elaborare le informazioni sensitive tra la periferia e il sistema nervoso centrale. I recettori sensoriali trasmettono i segnali attraverso i nervi cranici ai gangli sensoriali, quindi ai nuclei cerebrali appropriati e ai centri cerebrali superiori.
• I nervi cranici motori hanno origine dai nuclei del tronco encefalico.
• Alcuni nervi cranici, come il CN X (nervo vago), hanno importanti funzioni autonomiche. Le fibre sensitive e motorie del nervo vago si collegano a vari organi, fornendo un feedback al SNC sulle funzioni viscerali e consentendo il controllo autonomo della frequenza cardiaca, della digestione e della frequenza respiratoria.

I nervi cranici escono dal cranio attraverso specifici forami nelle ossa craniche. Dopo essere usciti dal sistema nervoso centrale, i nervi cranici si dirigono verso gli organi o i muscoli di destinazione.

Il sistema nervoso(modifica | fonte edit)

Il sistema nervoso umano ha due divisioni: il sistema nervoso centrale e il sistema nervoso periferico.

Sistema nervoso centrale (SNC)(modifica | fonte edit)

Il sistema nervoso centrale comprende il cervello e il midollo spinale. Il cervello e il midollo spinale sono considerati strutture separate ma sono estensioni funzionali l’uno dell’altro.

Il cervello è un organo composto da tessuto nervoso. Svolge innumerevoli funzioni in modo continuativo per tutta la vita. È responsabile dell’integrazione degli input sensoriali, del controllo dei movimenti, della facilitazione delle funzioni cognitive e della comunicazione, della regolazione delle emozioni, del mantenimento dell’omeostasi e del supporto alle interazioni sociali. Il cervello è protetto dalle forze esterne dal cranio, dalle meningi e dal liquido cerebrospinale (CSF). Il cervello ha un’ulteriore protezione interna contro le sostanze nocive che circolano nel sangue, fornita dalla barriera emato-encefalica.⁽¹⁸⁾

Il cervello è diviso in due emisferi (destro e sinistro). Ogni emisfero è responsabile di comportamenti diversi, pur rimanendo in costante comunicazione con l’altro lato: questo è noto come lateralizzazione cerebrale. Ogni cervello è unico, ma in genere l’emisfero sinistro è più dominante nelle abilità linguistiche, logiche e matematiche, mentre l’emisfero destro è dominante nelle situazioni artistiche e musicali e nell’intuizione. La corteccia cerebrale è lo strato più esterno del cervello, costituito da materia grigia che ospita miliardi di neuroni responsabili di funzioni esecutive di alto livello. È diviso in quattro lobi: (1) frontale, (2) parietale, (3) temporale e (4) occipitale. Ogni lobo svolge un ruolo specifico nell’elaborazione delle informazioni e nel coordinamento delle funzioni cognitive.⁽¹⁸⁾

1. Lobo frontale: responsabile delle funzioni motorie volontarie, della risoluzione dei problemi, dell’attenzione, della memoria e del linguaggio. Include aree chiave come la corteccia motoria e l’area di Broca. La corteccia motoria permette di eseguire movimenti volontari precisi dei muscoli scheletrici, mentre l’area di Broca regola le funzioni motorie necessarie alla produzione del linguaggio.
2. Lobo parietale: responsabile dell’elaborazione delle informazioni sensitive. Contiene la corteccia somatosensoriale, che elabora i dati sensoriali e li integra con le conoscenze pregresse per creare una comprensione delle esperienze tattili.
3. Lobo temporale: responsabile dell’elaborazione degli stimoli uditivi attraverso la corteccia uditiva. Anche l’area di Wernicke si trova nel lobo temporale ed è responsabile della comprensione del linguaggio.
4. Lobo occipitale: responsabile dell’elaborazione visiva. Qui si trova la corteccia visiva. Inoltre, riceve input dalla retina e interpreta gli stimoli visivi attingendo alle esperienze visive passate per aiutare il riconoscimento e la comprensione.

Altre regioni principali del cervello sono:⁽¹⁸⁾

• • Gangli della base: un gruppo di strutture cerebrali interconnesse che svolgono un ruolo fondamentale nella regolazione dei movimenti e nel coordinamento del controllo motorio volontario. Aiutano a facilitare i movimenti desiderati e a inibire quelli indesiderati, contribuendo a un movimento fluido e mirato. Inoltre, i gangli della base sono coinvolti in diverse funzioni cognitive, tra cui l’apprendimento, la formazione di abitudini e la regolazione delle emozioni. Funzionano integrando le informazioni provenienti dalla corteccia cerebrale e inviando gli output ad altre aree del cervello che gestiscono il movimento e il comportamento.
  • Talamo: funziona come una stazione di collegamento nel cervello, elaborando e trasmettendo le informazioni sensitive alle aree appropriate della corteccia cerebrale. Filtra e integra i dati provenienti da varie modalità sensoriali, come il tatto, il dolore, la temperatura, i segnali visivi e uditivi, prima di inviarli alle regioni cerebrali superiori per un’ulteriore elaborazione. Inoltre, il talamo svolge un ruolo nella regolazione del sonno, della vigilanza e della coscienza, contribuendo al coordinamento generale dei segnali sensitivi e motori.
  • Ipotalamo: regola le funzioni corporee essenziali, tra cui l’omeostasi, il controllo della temperatura, la fame, la sete e i ritmi circadiani. Svolge un ruolo fondamentale nel mantenimento dell’equilibrio interno dell’organismo influenzando il sistema nervoso autonomo e il sistema endocrino. L’ipotalamo controlla anche il rilascio di ormoni da parte dell’ipofisi, che influenzano la crescita, il metabolismo e le risposte allo stress. Inoltre, è coinvolto nelle risposte emotive e nei comportamenti, collegando i processi fisiologici agli stati emotivi.
  • Sistema limbico: una complessa rete di strutture nel cervello che svolge un ruolo centrale nella regolazione delle emozioni, della memoria e della motivazione. È coinvolto nell’elaborazione e nell’espressione dei sentimenti, come la paura, il piacere e la rabbia, ed è fondamentale per la formazione e il recupero dei ricordi, in particolare quelli legati alle esperienze emotive. I componenti chiave del sistema limbico includono l’amigdala, che elabora le emozioni, l’ippocampo, che è essenziale per la formazione della memoria, e il giro cingolato, che collega le risposte emotive agli outcome comportamentali. Nel complesso, il sistema limbico integra le esperienze emotive con le funzioni cognitive superiori, influenzando il comportamento e il processo decisionale.

• Cervelletto: responsabile del coordinamento dei movimenti volontari e del mantenimento dell’equilibrio e della postura. Regola l’attività motoria integrando gli input sensoriali provenienti dal corpo e dall’ambiente, garantendo movimenti fluidi e precisi. Inoltre, il cervelletto svolge un ruolo nell’apprendimento delle abilità motorie e nell’adattamento dei movimenti in base all’esperienza. Contribuisce anche alle funzioni cognitive, come l’attenzione e l’elaborazione del linguaggio, evidenziando la sua importanza al di là del semplice controllo motorio.
• Tronco encefalico: una struttura vitale che collega il cervello al midollo spinale e regola molte funzioni vitali essenziali. È responsabile del controllo dei processi fisiologici di base, tra cui la frequenza cardiaca, la respirazione, la pressione sanguigna e la digestione. Il tronco encefalico è composto da tre parti principali: il mesencefalo, il pons e il midollo allungato. Serve anche come via per i segnali motori e sensitivi tra il cervello e il resto del corpo. Inoltre, il tronco encefalico svolge un ruolo nella regolazione del sonno e della vigilanza, oltre a coordinare i riflessi e le risposte con gli stimoli sensoriali. È fondamentale per il mantenimento delle funzioni corporee di base e per consentire la comunicazione tra le diverse regioni cerebrali.
• Formazione reticolare: una rete di neuroni situata nel tronco encefalico che svolge un ruolo importante nella regolazione dell’eccitazione, della vigilanza e dell’attenzione. Aiuta a controllare il ciclo sonno-veglia ed è coinvolta nel filtraggio delle informazioni sensitive, permettendo al cervello di concentrarsi sugli stimoli rilevanti ignorando le distrazioni. Inoltre, la formazione reticolare contribuisce alla coordinazione delle funzioni motorie e svolge un ruolo nei riflessi e in alcune funzioni autonome, come la regolazione della frequenza cardiaca e della pressione sanguigna. È essenziale per mantenere la coscienza e facilitare la reattività all’ambiente.

Il midollo spinale si estende dal forame magno alla base del cranio fino alla prima o alla seconda vertebra lombare, fungendo da via di comunicazione bidirezionale tra il cervello e il corpo. È diviso in quattro regioni: (1) cervicale, (2) toracico, (3) lombare e (4) sacrale, composto da 31 segmenti e coppie di nervi spinali corrispondenti.

Il midollo spinale varia in larghezza per via degli allargamenti cervicali e lombari, che si verificano rispettivamente a livello di C3-T1 e L1-S2. Strutturalmente, il midollo spinale contiene materia bianca all’esterno e materia grigia al suo interno, con il liquor all’interno del canale centrale. La materia grigia comprende la commissura grigia, le corna dorsali (che contengono interneuroni), le corna laterali e le corna ventrali (che ospitano i motoneuroni somatici). I neuroni afferenti nelle radici dorsali trasmettono le informazioni sensitive dal corpo al midollo spinale, dove inizia l’elaborazione. I motoneuroni efferenti nelle corna ventrali controllano i movimenti volontari e involontari.

Il midollo spinale culmina nel cono midollare, ancorato al coccige dal filum terminale, con legamenti che forniscono supporto strutturale a tutta la colonna vertebrale.⁽¹⁸⁾

Vie ascendenti: le informazioni sensitive viaggiano dal corpo al midollo spinale e poi salgono al cervello attraverso neuroni di primo, secondo e terzo ordine. I neuroni di primo ordine ricevono gli impulsi sensoriali e li trasmettono al midollo spinale. Questi neuroni di primo ordine fanno sinapsi con i neuroni di secondo ordine situati nel corno dorsale. I neuroni di secondo ordine inviano segnali al talamo e al cervelletto. I neuroni di terzo ordine nel talamo trasmettono queste informazioni alla corteccia somatosensoriale, consentendo la percezione di sensazioni come la pressione, il dolore e la temperatura.⁽¹⁸⁾ Le vie spinali ascendenti includono:

• via delle colonne dorsali-lemnisco mediale
  • trasporta il tatto fine, la discriminazione a due punti, la propriocezione cosciente e le sensazioni di vibrazione dalla periferia
• tratti spinotalamici
  • il tratto spinotalamico laterale trasporta le informazioni sul dolore e sulla temperatura
  • il tratto spinotalamico anteriore trasporta le informazioni relative al tatto e alla pressione
• tratto spinocerebellare
  • situato nella colonna laterale, trasporta le informazioni propriocettive

Vie discendenti: i tratti discendenti trasportano i segnali motori dal cervello ai motoneuroni inferiori, che poi avviano il movimento muscolare.⁽¹⁸⁾ I tratti spinali discendenti comprendono:

• tratto corticospinale
  • una delle due divisioni principali del tratto piramidale
  • responsabile dei movimenti volontari del tronco e degli arti
• tratto corticonucleare (o corticobulbare)
  • l’altra divisione principale del tratto piramidale
  • fornisce l’output motorio per i nervi cranici alla testa e al viso
• tratto vestibolospinale
  • coinvolto nel mantenimento della postura e dell’equilibrio e nella regolazione dei movimenti della testa
• tratto tectospinale
  • non ben compreso, ma probabilmente coinvolto nella rotazione della testa in risposta agli stimoli visivi
• tratto reticolospinale
  • svolge un ruolo importante nel controllo motorio e posturale
• tratto rubrospinale
  • coinvolto nella regolazione del tono dei muscoli flessori

Sistema nervoso periferico (SNP)(modifica | fonte edit)

Il SNP comprende tutti i nervi esterni al SNC, compresi i nervi cranici e i nervi spinali. Il SNP può essere suddiviso in due componenti direzionali: una divisione afferente (sensitiva) e una divisione efferente (motoria).⁽¹⁹⁾

• La divisione afferente trasmette gli impulsi dagli organi sensoriali periferici, come i recettori tattili o del dolore nella pelle, le papille gustative sulla lingua, gli input visivi dagli occhi, verso il SNC.
• La divisione efferente trasmette gli impulsi dal SNC agli organi periferici per provocare un effetto o un’azione.

Il SNP può anche essere suddiviso funzionalmente in (1) sistema nervoso somatico e (2) sistema nervoso autonomo.

Sistema nervoso somatico(modifica | fonte edit)

Il sistema nervoso somatico svolge un ruolo fondamentale nel consentire l’interazione con l’ambiente attraverso la percezione sensoriale e il movimento volontario. Le principali funzioni del sistema nervoso somatico comprendono:⁽²⁰⁾

• • innervazione sensitiva: il sistema nervoso somatico trasmette le informazioni sensitive dalla pelle, dai muscoli e dagli organi sensoriali al sistema nervoso centrale.

• controllo motorio e coordinamento del movimento: il sistema nervoso somatico innerva i muscoli scheletrici, consentendo i movimenti volontari e il controllo cosciente dell’attività muscolare. Inoltre, aiuta la coordinazione di movimenti complessi integrando il feedback sensoriale e le risposte motorie, garantendo azioni fluide e mirate.
• riflessi spinali: il sistema nervoso somatico facilita i riflessi spinali, che sono risposte automatiche agli stimoli esterni. Ad esempio, il riflesso di allontanamento aiuta a proteggere il corpo consentendo reazioni rapide, come allontanarsi da una superficie calda.

Sistema nervoso autonomo( modifica | modifica fonte )

Il sistema nervoso autonomo è coinvolto nella gestione delle funzioni corporee involontarie, consentendo all’organismo di rispondere in modo appropriato a diversi stimoli interni ed esterni. Il sistema nervoso autonomo ha due divisioni principali:⁽²¹⁾

• • sistema nervoso simpatico: spesso indicato come il sistema “lotta o fuga”. Prepara l’organismo a situazioni di stress o di emergenza aumentando la frequenza cardiaca, dilatando le vie respiratorie e reindirizzando il flusso sanguigno verso i muscoli. Utilizza principalmente la noradrenalina per comunicare con gli organi bersaglio, influenzando funzioni come la frequenza cardiaca, l’attività delle ghiandole sudoripare e la costrizione dei vasi sanguigni.

• sistema nervoso parasimpatico: noto anche come sistema “riposo e digestione”. Promuove i processi riparativi quando il corpo è a riposo, diminuendo la frequenza cardiaca, migliorando la digestione e conservando l’energia. L’acetilcolina è il principale neurotrasmettitore utilizzato, che agisce sugli organi bersaglio per facilitare il rilassamento e la conservazione dell’energia.

Le principali funzioni del sistema nervoso autonomo includono:⁽²²⁾

• regolazione degli organi interni: il sistema nervoso autonomo controlla il funzionamento degli organi interni, tra cui il cuore, i polmoni, l’apparato digerente e le ghiandole, assicurandosi che funzionino in modo efficiente senza alcuno sforzo cosciente:
  • cuore e sistema circolatorio: il sistema nervoso autonomo può regolare la frequenza cardiaca e la forza delle contrazioni cardiache. La divisione simpatica aumenta la frequenza cardiaca e la contrattilità, mentre la divisione parasimpatica (attraverso il nervo vago) diminuisce la frequenza cardiaca. La divisione simpatica agisce anche per costringere i vasi sanguigni per aumentare la pressione sanguigna e reindirizzare il sangue verso organi e muscoli essenziali durante le emergenze.
  • polmoni: il sistema simpatico dilata i bronchioli, aumentando il flusso d’aria durante lo stress, mentre il sistema parasimpatico li restringe durante il riposo.
  • sistema digestivo: il sistema simpatico inibisce le secrezioni digestive e la peristalsi durante lo stress, reindirizzando il flusso sanguigno lontano dal tratto gastrointestinale. Al contrario, il sistema parasimpatico migliora la secrezione degli enzimi digestivi e aumenta la motilità.
  • ghiandole: il sistema nervoso autonomo è coinvolto nella regolazione dell’attività ghiandolare, come la sudorazione (attivazione simpatica) e la produzione di saliva (attivazione parasimpatica).
• mantenimento dell’omeostasi: il sistema nervoso autonomo opera attraverso cicli di feedback per mantenere l’omeostasi corporea, il che consente un monitoraggio costante delle condizioni interne attraverso i recettori sensoriali. Queste informazioni vengono trasmesse al sistema nervoso centrale, che quindi regola l’output autonomico per mantenere l’equilibrio regolando i processi fisiologici, come la regolazione della temperatura, l’equilibrio dei fluidi e l’utilizzo dell’energia.
• azioni riflesse: il sistema nervoso autonomo coordina le azioni riflesse che mantengono l’omeostasi e facilitano risposte rapide agli stimoli. Attraverso una rete di recettori, percorsi neurali ed effettori, il sistema nervoso autonomo fa sì che il corpo possa adattarsi ai cambiamenti dell’ambiente e delle condizioni interne senza richiedere uno sforzo cosciente. Si tratta di due tipi di riflessi: (1) i riflessi viscerali, che coinvolgono gli organi interni e comprendono risposte che aiutano a controllare funzioni come la frequenza cardiaca, la digestione e la frequenza respiratoria; e (2) i riflessi omeostatici, che aiutano a mantenere l’equilibrio interno, come la regolazione della pressione sanguigna, della temperatura corporea e dell’equilibrio dei liquidi.

Risorse(edit | edit source)

Risorse didattiche:(modifica | modifica fonte)

• Nozioni di base sul cervello a cura dell’Istituto Nazionale di Sanità
• Neuroanatomia interattiva online di Innerbody
• Panoramica sul sistema nervoso online a cura di Visible Body

Letture aggiuntive consigliate:(modifica | modifica fonte)

I seguenti articoli sono esempi di come la conoscenza della rete neurale umana possa ispirare e migliorare gli outcome della riabilitazione.

• Gatica-Rojas V, Méndez-Rebolledo G. Virtual reality interface devices in the reorganization of neural networks in the brain of patients with neurological diseases. Neural regeneration research. 2014 Apr 15;9(8):888-96.
• Nackaerts E, D’Cruz N, Dijkstra BW, Gilat M, Kramer T, Nieuwboer A. Towards understanding neural network signatures of motor skill learning in Parkinson’s disease and healthy aging. The British Journal of Radiology. 2019 Sep 1;92(1101):20190071.
• Sale P, Franceschini M. L ‘osservazione dell’azione e la rete dei neuroni specchio: uno strumento per la riabilitazione dell’ictus motorio. Eur J Phys Rehabil Med. 2012 Jun 1;48(2):313-8.

References(edit | edit source)