L'Odysée del la Vie

Proprietà di muscoli

Nell'essere umano, come tra l'altro anche negli animali, i muscoli scheletrici normalmente non si contraggono se non in risposta ad un'azione eccitatoria da parte dei rispettivi nervi motori. Nel caso in cui avvenga una distruzione di questi nervi motori si avrà una atrofia, eccitabilità anormale ed aumento della sensibilità all'acetilcolina. Insorgeranno allora delle contrazioni fini, irregolari di singole fibre (fibrillazione). Se invece il nervo motore si rigenera, queste contrazioni andranno a scomparire; queste di solito non si vedono ad occhio nudo e non vanno confuse con la fascicolazione, che consiste in contrazioni brusche, visibili, di gruppi di fibre muscolari, dovute a scariche patologiche dei motoneuroni; sono sostanzialmente dei fugaci strattoni muscolari che si possono vedere sotto la pelle (cosiddetta 'carne che balla').

L'Unità Motoria

Gli assoni dei motoneuroni spinali diretti ai muscoli scheletrici si suddividono perifericamente in molti rami, così che ogni assone innerva molte fibre muscolari. In questo modo la più piccola porzione di muscolo che si contrae in risposta alla scarica di un solo motoneurone è costituita non da una fibra singola muscolare ma da tutte le fibre innervate dal neurone. Possiamo quindi definire che un motoneurone insieme con le fibre muscolari da esso innervate costituisce una 'unità motoria'.  Varia il numero delle fibre muscolari per unità motoria. Infatti nei muscoli della mano ed in quelli estrinseci dell'occhio, che servono per effettuare movimenti precisi, fini e graduati, vi sono dalle 3 alle 6 fibre muscolari per unità motoria; di contro, nei muscoli degli arti del gatto se ne sono contate dalle 120 alle 165 fibre per unità motoria e molto probabilmente se ne può trovare un numero maggiore nei grandi muscoli del dorso dell'essere umano.

Ciascun motoneurone spinale innerva fibre muscolari di un solo tipo e quindi tutte le fibre muscolari di una unità motoria sono dello stesso tipo. In base al tipo di fibre muscolari che le costituiscono, e pertanto in base alla durata della loro contrazione nella scossa, le unità motorie vengono divise in unità rapide ed unità lente. In generale, le unità muscolari lente sono innervate da piccoli motoneuroni a conduzione lenta e le unità rapide da grandi  motoneuroni a conduzione rapida (principio della dimensione). Nei grandi muscoli degli arti, le piccole unità lente vengono reclutate per prime nella maggior parte dei movimenti, sono resistenti all'affaticamento e sono unità più usate. Le unità rapide, che vanno incontro più facilmente all'affaticamento, vengono generalmente reclutate nei movimenti più vigotosi.

Se il nervo di un muscolo lento viene sezionato e sostituito con il nervo di un muscolo rapido, il secondo nervo rigenera ed innerva il muscolo lento. In queste condizioni il muscolo diviene rapido e si osservano variazioni corrispondenti nelle isoforme di MHC e nell'attività ATPasica della miosina. Si è ipotizzato che queste variazioni siano dovute a sostanze trofiche che passano dal nervo al muscolo, ma pare più probabile che esse siano dovute a variazioni nel tipo di attività muscolare.

I muscoli scheletrici dell'uomo possono sviluppare una tensione di 3-4 kg per cmq di superficie di sezione trasversa. Questo valore è all'incirca quello ottenuto in vari animali da esperimento e sembra essere costante per tutti i mammiferi. Molti muscoli dell'uomo hanno una notevole superficie trasversa, e la tensione che possono sviluppare è grande. Il gastrocnemio, ad esempio,  non solo solleva il peso di tutto il corpo nelle salite, ma resiste ad una forza molte volte maggiore quando il piede colpisce il suolo nella corsa e nel salto, mentre i glutei possono sviluppare una tensione fino a 1200 kg. La tensione totale che potrebbe essere sviluppata da tutti i muscoli di un soggetto maschio adulto è di circa 22.000 kg.

Il Dolore

I recettori per il dolore sono terminazioni nervose nude presenti in quasi tutti i tessuti. Gli impulsi sono condotti al sistema nervoso centrale da due sistemi di fibre, uno rappresentato da piccole fibre mieliniche (gruppo Aδ di 2-5 µm di diametro che conducono a 12-30 m/s), l'altro consistente in fibre amieliniche del gruppo C (diametro di 0,4-1,2 µm). Queste fibre amieliniche  del gruppo C si trovano nella divisione laterale delle radici dorsali e vengono anche chiamate 'fibre C delle radici dorsali'. Tutti e due i gruppi di fibre vanno a confluire nel corno dorsale e più precisamente: il primo nei neuroni della lamina I, mentre le fibre C delle radici dorsali terminano su neuroni localizzati nelle lamine I e II. Alcuni degli assoni di questi neuroni terminano nel midollo spinale e nel tronco cerebrale, mentre altri formano il tratto spinotalamico laterale.

Gli impulsi dolorosi risalgono lungo questo tratto fino ai nuclei ventrali posteromediale e posterolaterale del talamo; da qui raggiungono il giro postcentrale della corteccia cerebrale. Vi sono numerosi dati a sostegno del fatto che il trasmettitore sinaptico secreto dalle fibre afferenti primarie che mediano le sensazioni dolorifiche è la sostanza P. Precisiamo che la sostanza P è un peptide presente in quantità elevata nell'intestino, inoltre è presente nelle terminazioni nervose del sistema nervoso in differenti sedi. Se questa sostanza viene iniettata sottocutanea, provoca vasodilatazione e la sua liberazione dalle terminazioni periferiche dei neuroni afferenti primari è probabilmente responsabile del riflesso assonico.

 

 

DOLORE RAPIDO E DOLORE TARDIVO

Vi sono due tipi di dolore, e più precisamente una via per il dolore lenta ed una rapida. E' osservabile che vi sia uno stimolo dolorifico il quale provochi una sensazione acuta, forte e ben localizzabile, seguita da una sensazione sorda, intensa, estesa e spiacevole. Queste due sensazioni sono chiamate: dolore rapido e dolore tardivo o dolore primario e secondario. Da notare che quanto più lontano dal cervello viene applicato lo stimolo dolorifico, tanto più lungo è l'intervallo di tempo fra le due sensazioni. Si è capito quindi che il dolore rapido è dovuto all'attività delle fibre dolorifiche Aδ mentre quello tardivo è dovuto all'attività delle fibre dolorifiche C.

 

 

PERCEZIONE SOTTOCORTICALE E RISPOSTA AFFETTIVA

La percezione degli stimoli sensoriali la si può avere in assenza della corteccia cerebrale; questo processo è vero in particolar modo per il dolore. Infatti le aree corticali recettrici sono apparentemente deputate all'interpretazione discriminativa, esatta e significativa del dolore, ma la loro percezione del dolore non richiede la presenza della corteccia.

La maggior parte dei ricercatori è concorde con quanto detto da Sherrington: "...il dolore è un aspetto psichico di riflesso protettivo prepotente". Infatti gli stimoli dolorifici evocano potenti riflessi di allontanamento e di evitamento, inoltre il dolore è l'unico fra le sensazioni in quanto è associato con una forte componente emotiva.

Sebbene anche le informazioni trasmesse dagli altri organi di senso possano in un secondo tempo evocare emozioni gradevoli o sgradevoli, a seconda dell'esperienza del soggetto, solo il dolore ha una componente affettiva sgradevole, la quale dipende da connessioni delle vie del dolore nel talamo. Non per nulla lesioni al talamo possono dare una iperreattività agli stimoli dolorifici, condizione nota come 'sindrome talamica'. In queste condizioni, stimoli anche minimi producono dolori intensi, prolungati e molto sgradevoli.

Percutanea cordotomia cervicale

In alcuni casi si può dissociare il dolore dalla sua componente sgradevole mediante sezione delle connessioni profonde fra i lobi frontali ed il rimanente del cervello, cioè attraverso una lobotomia prefrontale. Dopo questo intervento i pazienti asseriscono di sentire ancora il dolore ma di non esserne disturbati. Questo intervento limite è talvolta utile se non necessario nel trattamento del dolore intrattabile causato dal cancro terminale. Oltre alla lobotomia, uno degli interventi più diffusi è la cordotomia anterolaterale, cioè l’interruzione ottenuta con il calore (prodotto dalla corrente a radiofrequenza) delle fibre nervose situate nella parte anterolaterale del midollo spinale che veicolano le informazioni relative al dolore dell’arto superiore, del tronco e dell’arto inferiore del lato opposto. Quando appropriatamente eseguito, questo intervento seziona le fibre dolorifiche spinotalamiche laterali lasciando intatte alcune delle fibre tattili spinotalamiche centrali.

DOLORE PROFONDO
La principale differenza fra sensibilità superficiale e sensibilità profonda sta nella differente natura del dolore provocato dagli stimoli nocivi. Contrariamente al dolore superficiale, quello profondo è poco localizzato, sgradevole, nauseante e spesso associato a sudorazione ed a variazioni della pressione arteriosa.
Si può provocare dolore in modo sperimentale, iniettando nel periostio o nei legamenti un po' di soluzione salina ipertonica. Questo provoca una contrazione riflessa dei muscoli scheletrici che assomiglia allo spasmo muscolare che si osserva nel caso di lesioni ossee, tendinee ed articolari. Ne consegue che i muscoli continuamente contratti diventano ischemici, ciò provoca la stimolazione dei recettori dolorifici nei muscoli stessi, e siccome il dolore a sua volta aumenta lo spasmo, si instaura un circolo vizioso.

Acetilcolina

L'acetilcolina (ACh) è di base un neurotrasmettitore molto particolare in quanto viene utilizzato da tutti gli assoni motori del midollo spinale, oltre a ciò svolge la sua azione su tutti i neuroni autonomi pregangliari e sulle fibre parasimpatiche. Si ritiene che delle alterazioni delle vie cerebrali in cui sia coinvolto questo neurotrasmettitore siano responsabili di alcune forme di demenza senile come ad esempio il morbo di Alzheimer.
La struttura dell'acetilcolina è relativamente semplice. Questa sostanza è presente e per la gran parte racchiusa in piccole vescicole sinaptiche chiare in elevata concentrazione nei bottoni terminali dei neuroni colinergici, cioè neuroni che liberano l'acetilcolina. Per capire il meccanismo di trasmissione, con l'arrivo di un impulso ad un bottone sinaptico aumenta la permeabilità della membrana al Ca++, e l'afflusso di Ca++ che ne risulta provoca la liberazione di acetilcolina nella fessura sinaptica mediante il processo dell'esocitosi. Ricordiamo brevemente che l'esocitosi è il processo attraverso il quale la cellula riversa al suo esterno delle molecole accumulate all'interno di una vescicola tramite la fusione di quest'ultima con la membrana plasmatica. Continuiamo dicendo che il trasmettitore attraversa la fessura e a livello di quelle giunzioni sinaptiche nelle quali l'acetilcolina ha azione eccitatoria, agisce sui recettori presenti nella membrana della cellula postsinaptica, aumentando la permeabilità della membrana stessa al Na+.

I recettori per l'acetilcolina
I recettori per l'acetilcolina possono essere divisi in due tipi differenti in base alle loro proprietà farmacologiche: azioni muscariniche ed azioni nicotiniche. Esaminiamole.
La muscarina, alcaloide responsabile della tossicità dei funghi velenosi ad ombrello (Amanita Muscaria) ha scarsi effetti sui recettori presenti nei gangli autonomici, ma ha la stessa azione stimolante dell'acetilcolina sulla muscolatura liscia e sulle ghiandole; queste azioni dell'acetilcolina vengono quindi definite "Azioni Muscariniche" ed i recettori coinvolti 'recettori muscarinici'. Questi recettori sono anche quelli che mediano gli effetti inibenti della sostanza sul cuore; essi vengono bloccati dall'atropina. La tossicità della muscarina è dovuta alla sua azione sulla branca parasimpatica del sistema nervoso autonomo. Se ingerita o fumata provoca dispnea da broncocostrizione, ipotermia, stato confusionale, convulsioni, coma e morte.
Nei gangli simpatici, piccole quantità di acetilcolina stimolano i neuroni postgangliari mentre grandi quantità bloccano la trasmissione dell'eccitamento dai neuroni pre- ai neuroni postgangliari. Queste azioni non sono influenzate dall'atropina ma sono simili a quelle della nicotina. Di conseguenza queste azioni dell'acetilcolina vengono definite "Azioni Nicotiniche" e dei rispettivi 'recettori nicotinici'. I recettori presenti nelle placche motrici del muscolo scheletrico sono nicotinici ma non sono identici a quelli dei gangli simpatici in quanto rispondono in maniera differente ad alcuni altri farmaci.

Colinesterasi
L'acetilcolina deve essere rapidamente rimossa dalla sinapsi affinchè possa verificarsi la ripolarizzazione. La rimozione avviene mediante l'idrolisi dell'acetilcolina a colina ed acetato, una reazione catalizzata dall'enzima acetilcolinesterasi. Questo enzima è definito anche colinesterasi specifica o vera. E' presente in elevate concentrazioni nelle membrane cellulari a livello delle terminazioni nervose colinergiche, ma si riscontra anche in alcune altre membrane, nei globuli rossi e nella placenta. Nell'organismo esistono diverse esterasi. Una, presente nel plasma, è in grado di idrolizzare l'acetilcolina, ma possiede proprietà differenti da quelle dell'acetilcolinesterasi, viene pertanto definita pseudocolinesterasi o colinesterasi non specifica. La frazione plasmatica è parzialmente sotto controllo endocrino ed è influenzata da variazioni della funzione epatica. L'idrolisi dell'acetilcolina da parte di questo enzima è sufficientemente rapida da spiegare le variazioni osservate nella conduttanza per il Na+ e nell'attività elettrica durante la trasmissione sinaptica.
Assenza o mutazione della pseudocolinesterasi porta alla cosiddetta deficienza pseudocolinesterasica, una condizione che manifesta effetti solo quando nelle persone affette sono somministrate a livello muscolare, di solito durante interventi chirurgici, rilassanti come la succinilcolina o il mivacurium. La mancata azione dell'enzima rende il paziente più sensibile ai rilassanti tanto da portare a paralisi prolungata dei muscoli dell'apparato respiratorio, rendendo necessaria la ventilazione artificiale.
La pseudocolinesterasi è contenuta nel sangue, nel fegato, nel pancreas ed in alcune cellule del sistema nervoso.

Un aumento della pseudocolinesterasi può essere dovuto a diverse situazioni quali: ipertiroidismo, diabete mellito, obesità, sindrome nefrosica.

Una diminuzione della pseudocolinesterasi può essere dovuta a diverse situazioni quali: epatopatie, infarto miocardico, infezioni acute, anemia, tossicosi. L'assunzione di sostanza quali: caffeina, teofillina, chinidina, barbiturici, morfina, codeina, atropina, epinefrina, fenotiazine, acido folico e vitamina K possono diminuire i livelli della colinesterasi nel sangue.

L'Elettroencefalogramma

Hans Berger, 1873-1941

L'attività elettrica fondamentale del cervello, in modo particolare nell'animale non anestetizzato, era già stata descritta nel XIX secolo, ma venne analizzata in modo sistemico per la prima volta dallo psichiatra  Hans Berger, che chiamò elettroencefalogramma (EEG) la registrazione dei potenziali cerebrali derivati mediante elettrodi posti sulla cute della testa. La tecnica fu in seguito perfezionata da Herbert Jasper. Se gli elettrodi sono posti invece direttamente sulla superficie piale della corteccia cerebrale, il tracciato si chiama "elettrocorticogramma" (ECoG). La registrazione dell'elettroencefalografia può essere bipolare o unipolare. Nel primo caso vengono registrate le variazioni di potenziale fra due regioni corticali, nel secondo caso si registrano le variazioni fra una regione corticale ed un punto del corpo teoricamente indifferente, distante dalla corteccia cerebrale.

Nell'adulto a riposo, con la mente completamente rilassata e gli occhi chiusi, la componente più importante dell'EEG consiste in una serie abbastanza regolare di onde della frequenza di circa 8-12/s ed una ampiezza di circa 50 µV, se deriva dal cuoio capelluto; questo è definito ritmo alfa, ben marcato nell'area parieto-occipitale, ma talora rilevabile anche in altre aree. Un simile ritmico è stato osservato in tutte le specie di mammiferi, con piccole differenze tra le specie; si pensi che nel gatto la frequenza è un po' maggiore che nell'uomo.

Oltre al ritmo alfa, si registrano spesso, dalle regioni frontali, onde meno ampie e più frequenti (18-30/s); qui ci troviamo di fronte al ritmo beta. Onde larghe, regolari, con frequenza di 4-7/s caratterizzano il ritmo theta, presente nei bambini normali e generato dall'ippocampo negli animali da esperimento. Si può inoltre arrivare a trovare onde grandi, lente, con frequenza minore a 4/s, dette onde delta.

Nell'uomo  la frequenza del ritmo dominante a riposo varia con l'età. Nell'infanzia la frequenza è alta, tipo beta, ma il ritmo occipitale è lento (0,5-2/s). Quest'ultimo ritmo va crescendo di frequenza nella fanciullezza e nell'adolescenza sino a diventare il normale ritmo alfa. La frequenza del ritmo alfa diminuisce in caso di basso livello ematico di glucosio, di basso livello ematico di glucocorticoidi surrenalici, in caso di ipotermia o di elevata pressione parziale di CO₂ nel sangue arterioso. La frequenza aumenta invece nelle condizioni opposte a quelle citate. In clinica si ricorre talvolta al respiro forzato per abbassare la PCO₂ arteriosa e far comparire, nell'EEG, eventuali anormalità latenti.
Se il soggetto apre gli occhi, il ritmo alfa cede il posto ad una attività rapida, molto irregolare ma di basso voltaggio, priva di una frequenza dominante; questo fenomeno viene chiamato blocco del ritmo alfa, la si ottiene anche in seguito a qualunque forma di stimolazione sensitiva, o per effetto di concentrazione mentale, per la soluzione ad esempio di un calcolo matematico. Il fenomeno viene chiamato anche desincronizzazione perchè rappresenta l'interruzione di quel sincronismo nell'attività degli elementi nervosi che è responsabile del livello alfa. Dal momento che la desincronizzazione è prodotta dalla stimolazione sensoriale ed è in rapporto con lo stato di attenzione, questo effetto viene chiamato anche risposta o reazione di risveglio o di vigilanza.

I Muscoli Lisci: attività elettrica e meccanica

Miofibrille

I muscoli lisci si distinguono anatomicamente da quelli scheletrici e dal miocardio per l'assenza di una visibile striatura trasversale. Hanno un reticolo sarcoplasmatico solo scarsamente sviluppato. Contengono actina, miosina e tropomiosina, ma apparentemente non contengono tropomina. Nella muscolatura intestinale liscia, le unità contrattili sono costituite da piccoli fasci di filamenti sottili e spessi interdigitati che hanno forma irregolare e sono disposte casualmente. Quando il muscolo si contrae i filamenti spessi e quelli sottili scivolano gli uni sugli altri. Vi è eterogeneità nella struttura delle proteine muscolari, come nel muscolo scheletrico e in quello cardiaco. In generale, i muscoli lisci contengono pochi mitocondri e dipendono in gran parte dalla glicolisi per le loro necessità metaboliche.

Nell'organismo i muscoli lisci sono di vari tipi. Normalmente si possono distinguere in muscoli lisci viscerali e muscoli lisci multiunitari. I primi si presentano in larghi fogli, possiedono fra cellula e cellula dei ponti a bassa resistenza e funzionano come un sincizio (in citologia con il termine sincizio si intende la fusione di due o più cellule fra di loro, per dare vita ad una sola cellula multinucleata). Questi ponti sono delle giunzioni simili a quelle che si trovano nel miocardio, formate dalla fusione delle membrane di due cellule adiacenti. I muscoli lisci viscerali si trovano in maggioranza nelle pareti degli organi cavi come l'intestino, l'utero e gli ureteri; quelli multiunitari, invece, sono formati da unità distinte, senza ponti di connessione; si trovano dove occorrono contrazioni graduate e fini come nell'iride dell'occhio. Di norma non sono controllati dalla volontà, ma funzionalmente somigliano, sotto molti aspetti, ai muscoli scheletrici.

Muscoli Lisci Viscerali

I muscoli lisci viscerali sono caratterizzati dall'instabilità del loro potenziale di membrana e dal fatto che mostrano continue ed irregolari contrazioni, indipendentemente dall'innervazione. Questo stato persistente di parziale contrazione è chiamato 'tono'. Il potenziale di membrana non ha un vero valore di riposo, esso è relativamente basso quando il muscolo è attivo, e più alto quando il muscolo è inibito.

Data la loro continua attività è difficile studiare in questi muscoli il rapporto fra gli eventi elettrici e quelli meccanici. Quando in un muscolo in relativa quiete nasce un potenziale di punta, si vede che il muscolo comincia a contrarsi circa 200 ms dopo l'inizio e 150 ms dopo la fine del potenziale stesso. La contrazione raggiunge il massimo anche 500 ms dopo il potenziale a punta. L'accoppiamento fra l'eccitazione e la contrazione è un processo lento rispetto a quello che si ha nei muscoli scheletrici e nel miocardio, dove la contrazione comincia dopo meno di 10 ms dall'inizio del potenziale d'azione.

Il Ca++ è coinvolto nell'avvio della contrazione del muscolo liscio come nel muscolo scheletrico. Il Ca++ entra attraverso canali controllati dal voltaggio. Comunque nel muscolo liscio la miosina deve essere fosforilata per l'attivazione dell'ATPasi. Nel muscolo liscio il Ca++ si lega alla calmodulina ed il complesso che ne risulta attiva la chinasi delle catene leggere della miosina, l'enzima che catalizza la fosforilazione della miosina. L'actina quindi scorre sulla miosina, producendo la contrazione, in contrasto con quanto si verifica nel muscolo scheletrico e cardiaco dove la contrazione è scatenata dal legame del Ca++ alla troponina C.

I muscoli lisci viscerali, a differenza di altri muscoli, si contraggono se vengono stirati anche in assenza di qualsiasi innervazione estrinseca.

La noradrenalina esercita sulla muscolatura azioni sia α che β. L'azione β (ridotta tensione muscolare in risposta alla stimolazione) è mediata dall'AMP ciclico ed è dovuta probabilmente ad un maggior legame intracellulare del Ca++, mentre l'azione α (consistente anch'essa in un'inibizione della contrazione) è associata ad aumento dell'efflusso di Ca++ dalle cellule muscolari.

L'acetilcolina ha un effetto opposto a quello della noradrenalina sul potenziale di membrana e sull'attività contrattile della muscolatura liscia dell'intestino.

Gli effetti dell'acetilcolina e della noradrenalina sui muscoli lisci viscerali servono a sottolineare due importanti proprietà di questi: la loro attività spontanea in assenza di stimolazione nervosa, e la loro sensibilità agli agenti chimici liberati localmente dai nervi o portati loro dal sangue circolante.

La trasmissione sinaptica

La struttura anatomica delle sinapsi varia in funzione delle rispettive parti del sistema nervoso dei mammiferi. Le terminazioni delle fibre presinaptiche sono di norma ingrossate a formare dei bottoni terminali o sinaptici. Essi sono localizzati normalmente su spine dendritiche, cioè su piccole protuberanze che sporgono dai dendriti. In alcuni casi le ramificazioni terminali dell'assone del neurone presinaptico formano un canestro o rete attorno al soma della cellula postsinaptica. In altre sedi esse si intrecciano con i dendriti della cellula postsinaptica (fibre rampicanti del cervelletto) o terminano direttamente sui dendriti (dendriti apicali delle celule piramidali corticali) o sugli assoni (terminazioni asso-assoniche). Nel midollo spinale le terminazioni presinaptiche sono strettamente applicate al soma ed alle regioni prossimali dei dendriti del neurone postsinaptico. Il numero dei bottoni sinaptici varia da uno per cellula postsinaptica (nel mesencefalo) fino a valori molto elevati; è stato calcolato che il numero di bottoni sinaptici su un singolo motoneurone spinale è di circa 10.000 dei quali 2.000 sul corpo cellulare e 8.000 sui dendriti.

La porzione della membrana del soma ricoperta da ogni singolo bottone sinaptico è piccola, ma i bottoni sinaptici sono così numerosi che nell'insieme l'area da essi ricoperta è circa del 40% della superficie totale della membrana. Nella corteccia cerebrale è stato calcolato che circa il 98% delle sinapsi è sui dendriti e solo il rimanente, cioè il 2%, sui corpi cellulari. Nel prosencefalo umano è stato calcolato che il rapporto tra sinapsi e neuroni è di 40.000 a 1.

Al microscopio elettronico si può notare che nelle sinapsi chimiche  bottoni sinaptici sono separati dalla membrana della cellula postsinaptica da una fessura sinaptica, larga 20 nm circa. Tanto il bottone sinaptico quanto il soma hanno la membrana intatta. Dentro il bottone vi sono molti mitocondri e piccole vescicole o granuli, specialmente numerosi nella parte del bottone più vicina alla fessura sinaptica. Le vescicole o granuli contengono piccoli pacchetti del mediatore chimico responsabile della trasmissione sinaptica; la loro morfologia varia a seconda della natura del trasmettitore in esso contenuto.

Solo alcuni dei bottoni sinaptici che terminano su di un neurone sono terminazioni di un singolo neurone presinaptico. I motoneuroni spinali ne ricevono dalle radici dorsali, dai lunghi fasci spinali discendenti ed in gran parte dagli interneuroni, brevi neuroni di connessione. In questo modo, su ogni neurone postsinaptico convergono parecchi neuroni presinaptici; inversamente, gli assoni di quasi tutti i neuroni presinaptici si dividono in molti rami che divergono per terminare su molti neuroni postsinaptici. La convergenza e la divergenza sono il substrato anatomico della facilitazione, dell'occlusione e della riverberazione. Si è calcolato che nel cervello umano ci sono circa 100 miliardi di neuroni e 100.000 miliardi di sinapsi. Di conseguenza,  in media su un neurone convergono 1.000 afferenze, mentre ogni neurone diverge su 1.000 altri neuroni. E' ovvio che il numero di possibili vie che un impulso può seguire attraverso una rete neuronica di tale complessità è astronomico.

In genere le sinapsi permettono la conduzione degli eccitamenti solamente in una direzione, e cioè dai neuroni presinaptici a quelli postsinaptici. Un impulso condotto antidromicamente lungo gli assoni delle radici ventrali si esaurisce dopo aver depolarizzato i corpi cellulari dei motoneuroni spinali. Poichè gli assoni conducono con uguale facilità in entrambe le direzioni, la presenza di un 'cancello' a senso unico a livello delle sinapsi rappresenta una condizione necessaria per una funzione nervosa ordinata. La trasmissione chimica a livello delle giunzioni sinaptiche spiega la conduzione a senso unico. Il trasmettitore è localizzato nei bottoni terminali delle fibre presinaptiche, mentre nella membrana postsinaptica se ne trova poco o niente. Quindi un impulso che arriva alla membrana postsinaptica non può liberare la sostanza. La progressione degli eccitamenti avviene solo quando il potenziale d'azione giunge nelle terminazioni presinaptiche e determina la liberazione del trasmettitore immagazzinato.

La chimica del cervello: comportamento e trasmissione sinaptica

Recettori dopamina e oppioidi

Vi sono dei farmaci che hanno la capacità di modificare il comportamento nell'uomo come gli psicotomimetici che danno allucinazioni o altre manifestazioni psicotiche, i tranquillanti che riescono a sedare l'ansietà e gli energizzanti psichici, che sollevano dagli stati depressivi, migliorando l'umore e aumentando l'interesse.

Secondo la moderna psichiatria molti di questi farmaci agiscono modificando la trasmissione nelle giunzioni sinaptiche del cervello, stimolando l'interesse circa la natura e le proprietà dei mediatori coinvolti. Anche se di contro vi sono delle ricerche scientifiche che non attribuiscono a questi farmaci particolari risposte chimiche, esaminiamo ora alcuni neurotrasmettitori monoaminici, cioè trasmettitori che contengono un singolo gruppo amminico, i quali sono correlati a delle risposte emotive. La loro distribuzione è stata mappata impiegando tecniche istochimiche.

Serotonina

Serotonina

La serotonina è presente in concentrazione relativamente elevata in alcune aree del cervello; i neuroni contenenti serotonina hanno i corpi cellulari nei nuclei del rafe della linea mediana del tronco cerebrale e si proiettano a porzioni dell'ipotalamo, del sistema limbico, della neocorteccia e del midollo spinale.

L'LSD (dietilamide dell'acido lisergico) è un farmaco psicotomimetico, antagonista della serotonina. Le allucinazioni che produce vennero scoperte dal chimico che la sintetizzò quando la inalò accidentalmente. Sebbene l'LSD non abbia dei rapporti chiari con la serotonina cerebrale, la sua scoperta ha richiamato l'attenzione sul rapporto fra comportamento e concentrazione della serotonina nel cervello. Sono diverse le sostanze che, come la serotonina, sono derivanti dalla triptamina e che quindi hanno un'azione psicotomimetica come la psilocibina, un allucinogeno presente in alcuni funghi. Una deplezione selettiva della serotonina contenuta nel cervello può essere prodotta mediante la somministrazione di p-clorofenilalanina, un composto che blocca la conversione del triptofano a 5-idrossitriptofano. Questa è la tappa limitante la velocità di biosintesi della serotonina. Negli animali la p-clorofenilalanina determina insonnia prolungata, suggerendo che la serotonina svolga un ruolo del sonno. Tuttavia nell'uomo non compaiono insonnia né chiare modificazioni psichiche, anche in seguito a somministrazioni di dosi più grandi. I neuroni serotoninergici scaricano rapidamente nello stato di veglia, lentamente durante la sonnolenza, più lentamente con raffiche durante il sonno e per nulla durante il sonno REM. L'LSD deprime l'attività dei neuroni serotoninergici ed è stato ipotizzato che la risposta psicotomimetica alla LSD sia in realtà il sognare da svegli. La serotonina svolge un ruolo eccitatorio nella regolazione della secrezione di prolattina.

Noradrenalina

La distribuzione della noradrenalina, nel cervello, è parallela a quella della serotonina. I corpi cellulari dei neuroni contenenti noradrenalina si trovano nel locus ceruleus (o punto blu, nucleo situato nel tronco encefalico tra mesencefalo e ponte di Varolio, è coinvolto nelle risposte dello stress e del panico) ed in altri nuclei del ponte e del midollo allungato.

Studi con farmaci che influenzano la noradrenalina indicano che l'umore è correlato alla quantità di noradrenalina libera disponibile a livello delle sinapsi nel cervello. La depressione risulta da una quantità troppo bassa di noradrenalina disponibile; di contro, farmaci quali gli inibitori della monoaminossidasi e le amfetamine, che aumentano la noradrenalina libera migliorando l'umore. Sembra che gli antidepressivi triciclici, come la desipramina, agiscano allo stesso modo; essi riducono la ricaptazione di noradrenalina liberata. Questi farmaci deprimono anche la ricaptazione di serotonina ed hanno attività antiistaminica.

Nell'ipotalamo i neuroni contenenti noradrenalina sono coinvolti nella regolazione della secrezione di ormoni dell'ipofisi anteriore e pare che inibiscano la secrezione della vasopressina e dell'ossitocina.

Adrenalina

Esiste un sistema di neuroni contenenti feniletanolamina-N-metiltransferasi (PNMT) i cui corpi cellulari sono contenuti nel bulbo e si proiettano all'ipotalamo. Questi neuroni secernono adrenalina, ma la loro funzione è incerta. La feniletanolamina-N-metiltransferasi è un enzima appartenente alla classe delle transferasi e converte la noradrenalina in adrenalina.

In ambito clinico l'adrenalina (o epinefrina) viene impiegata nella terapia dello shock anafilattico, dell'arresto cardiaco ed aggiunta agli anestetici locali per ritardare l'assorbimento.

Dopamina

La dopamina è prodotta in diverse zone del cervello tra cui la substantia nigra e la zona ventrale tegmentale(VTA). Troviamo quantità notevoli nei gangli della base, in modo particolare nel telencefalo, nell'accumbens, nel tubercolo olfattorio, nel nucleo centrale dell'amigdala, nell'eminenza mediana e in alcune zone della corteccia frontale.

Attraverso la tomografia ad emissione di positroni (PET) si è capito che negli esseri umani normali vi è una perdita costante di recettori per la dopamina nei gangli basali con l'invecchiamento; la perdita è maggiore negli uomini rispetto alle donne. Esistono prove sempre maggiori che la dopamina è coinvolta nella patogenesi della schizofrenia. Le amfetamine le quali stimolano la secrezione di noradrenalina e di dopamina provocano una psicosi che ricorda la schizofrenia quando somministrate a grandi dosi, ed alcuni derivati della dopamina sono allucinogeni.

Gli antagonisti dopaminergici sono farmaci che trovano ampio utilizzo come neurolettico in ambito psichiatrico, mentre agonisti dopaminergici sono usati sia come terapia di prima scelta nel morbo di Parkinson, sia come antidepressivi e contro la dipendenza, anche se in misura minore.

Acetilcolina

L'acetilcolina è un estere di acido acetico e colina. La molecola fu inizialmente identificata nel 1914 da Henry Hallett Dale grazie alla sua azione sul tessuto cardiaco. Il suo ruolo di neurotrasmettitore fu confermato da Otto Loewi, che nominò inizialmente la molecola come vagusstoff, perché secreta dal nervo vago. Per questi studi, entrambi ricevettero nel 1936 il Premio Nobel.

L'acetilcolina si trova in tutte le parti del SNC, ma è particolarmente concentrata nella corteccia cerebrale, nel talamo ed in diversi nuclei del proencefalo basale. L'acetilcolina risulta essere un mediatore eccitatorio nei gangli della base, nei quali invece la dopamina è inibitoria. Nel parkinsonismo, la perdita della dopamina altera l'equilibrio colinergico-dopaminergico, e gli anticolinergici, insieme con la L-dopa, riescono di beneficio.

Basi Neurofisiologiche del comportamento istintivo e delle emozioni

Le emozioni hanno componenti psichiche e fisiche. Nel loro insieme comprendono la cognizione, coscienza della sensazione e della sua causa, l'affettività, cioè il sentimento generato dalla sensazione, la conazione, e più precisamente la spinta all'azione ed in ultimo i cambiamenti fisici quali l'ipertensione, la tachicardia e la sudorazione.

Con il termine lobo limbico o sistema limbico ci si riferisce a quella parte del cervello costituita da un anello di tessuto corticale attorno all'ilo dell'emisfero cerebrale e da un gruppo di strutture profonde associate, cioè l'amigdala, l'ippocampo ed i nuclei del setto. Istologicamente la corteccia limbica è filogeneticamente la parte più antica della corteccia cerebrale; è costituita da un tipo primitivo di tessuto corticale, chiamato allocorteccia che circonda l'ilo dell'emisfero, e da un secondo anelo di corteccia, di tipo intermedio, detta iuxtallocorteccia, che sta tra la prima ed il resto della corteccia cerebrale.

Una delle caratteristiche del sistema limbico è la sua scarsezza di connessioni con la neocorteccia; funzionalmente l'attività neocorticale influenza il comportamento emozionale e viceversa, tuttavia, una delle caratteristiche delle emozioni è quella di non essere sotto il dominio della volontà. Un'altra caratteristica dei circuiti limbici è la loro lunga scarica postuma in seguito  a stimolazione. Questo fatto spiega in parte il fatto che le risposte emotive sono piuttosto lunghe, anzichè evanescenti e durano più degli stimoli che le producono. Esperimenti di stimolazione e di ablazione dimostrano che il lobo limbico è implicato anche nel comportamento alimentare oltre che nella funzione olfattiva. In qualunque caso, insieme con l'ipotalamo esso è implicato anche nel comportamento sessuale, nelle emozioni di rabbia e di paura e nella motivazione. Vediamo questi tre aspetti:

Comportamento sessuale

L'accoppiamento è da ritenersi un fenomeno particolarmente complesso che coinvolge molte parti del sistema nervoso. Se esaminiamo attentamente la copulazione, ad esempio, essa è fatta di tutta una serie di riflessi, integrati nel midollo spinale e nella parte caudale del tronco cerebrale; da notare però che le componenti comportamentali legate al desiderio sessuale nel maschio e nella femmina sono regolate in misura maggiore dal sistema limbico e dall'ipotalamo. Nell'essere umano le funzioni sessuali sono in gran parte encefalizzate e sono condizionate da fattori psichici e sociali.

Nella donna adulta l'ovariectomia non riduce obbligatoriamente la libido o la capacità sessuale. Oltre a ciò, le donne, anche dopo la menopausa, hanno rapporti sessuali anche frequenti quanto prima della menopausa stessa. Secondo alcuni ricercatori, questa continuità del desiderio sessuale è dovuta ad una persistente secrezione di estrogeni e di androgeni da parte della corticale surrenale, ma è anche possibile che questo sia il risultato dell'encefalizzazione delle funzioni sessuali nella specie umana e della loro relativa indipendenza dal controllo istintivo ed ormonale. Inoltre, la somministrazione di ormoni sessuali aumenta il desiderio sessuale nell'uomo, infatti il testosterone  aumenta la libido come anche gli estrogeni usati nel trattamento del cancro alla prostata.

Paura e Rabbia

Sotto certi aspetti, queste due emozioni sono sotto molti aspetti affini. Le manifestazioni esterne della paura (reazione di fuga), consistono, negli animali, in risposte autonomiche quali la sudorazione, la midriasi, il tremore ed un continuo volgere della testa da un lato all'altro in cerca di una via di fuga. La rabbia (reazione di lotta o di attacco), è associata, nel gatto, a fischi, sputi, brontolio, piloerezione, midriasi, morsi e graffi ben diretti. Queste due reazioni, molte volte fuse insieme, possono essere prodotte dalla stimolazione dell'ipotalamo. Nell'animale sveglio si può provocare la reazione della paura stimolando l'ipotalamo o i nuclei amigdaloidei; se le amigdale sono state distrutte, vengono a mancare la reazione della paura e le sue manifestazioni autonomiche ed endocrine. Gli ormoni gonadali influenzano il comportamento aggressivo; negli animali maschi il comportamento aggressivo viene depresso dalla castrazione ed aumentato dagli androgeni.

Da ciò si deduce che nell'ipotalamo e nel sistema limbico vi siano due meccanismi in intimo rapporto fra di loro che determinano uno la placidità, l'altro la rabbia. Sebbene le risposte emozionali siano nell'uomo molto più complesse e sottili che negli animali, i substrati nervosi sono probabilmente gli stessi. La stimolazione dei nuclei dell'amigdala o di parti dell'ipotalamo, nell'uomo sveglio, produce sensazioni di paura e di rabbia.

Motivazione

Vi sono ricerche che forniscono la prova fisiologica che il comportamento è motivato non solo dalla riduzione o dall'evitamento di effetti spiacevoli, ma anche da ricompense primarie quali quelle prodotte dalla stimolazione del sistema cerebrale di ricompensa. Le implicazioni di questi fatti sono molto importanti per quanto riguarda sia la classica teoria della motivazione, sia le risposte emozionali normali ed anormali.

Lo sviluppo motorio del bambino

Alla nascita i più importanti movimenti del bambino sono i riflessi: movimenti automatici in risposta a stimoli specifici. I riflessi più importanti sono le risposte di ricerca, suzione e deglutizione. Se si tocca lievemente la guancia di un neonato, egli volta il capo in modo che l'oggetto raggiunga le sue labbra (risposta di ricerca). Se l'oggetto ha le dimensioni, la tessitura e la temperatura appropriate, il neonato apre la bocca e comincia a succhiare. A quanto pare questi riflessi sono importantissimi per la sopravvivenza del bambino. Un neonato alimentato artificialmente, ad esempio con il poppatoio, non ha bisogno della risposta di ricerca per mangiare, poiché la tettarella viene introdotta direttamente nella sua bocca. Quindi questi comportamenti, come il sorriso ed il pianto, sono molto importanti per lo sviluppo sociale del bambino.

Un neonato può anche rispondere a stimoli nocivi ritraendosi, ma questi riflessi tendono ad essere piuttosto diffusi; un bambino più grandicello ritrarrà il braccio se la mano va a contatto con un corpo molto caldo o acuminato, ma il riflesso di ritrazione di un bambino piccolo è privo di tale precisione, infatti l'intero corpo partecipa al movimento. Poiché i movimenti organizzati del bambino piccolo sono così limitati, egli deve dipendere dall'intervento degli adulti che lo protegga da danni e gli fornisca gli alimenti per la sua sopravvivenza.

Lo sviluppo motorio normale segue un modulo distinto, benché i singoli bambini progrediscano con velocità differente.

Nello sviluppo di un buon controllo motorio spiccano due tendenze generali, e cioè lo sviluppo cefalocaudale e lo sviluppo prossimodistale. Il termine cefalocaudale (dal capo alla coda) si riferisce al fatto che un bambino apprende a controllare per primi i movimenti della parte superiore del capo. In effetti il neonato ha un discreto controllo dei movimenti oculari, e la presenza delle risposte di ricerca, suzione e deglutizione dimostra un controllo di alcuni movimenti del capo, delle labbra, della lingua e della gola. Il termine prossimodistale (da vicino a lontano) si riferisce al fatto che il bambino piccolo è in grado di controllare le proprie braccia molto tempo prima di essere in grado di controllare le mani e le dita.

Lo sviluppo delle abilità motorie richiede due condizioni determinanti: la maturazione del sistema nervoso e molta pratica. Come ben sappiamo, lo sviluppo dell'encefalo non è completo alla nascita, infatti una notevole quantità di accrescimento avviene durante i primi mesi, in realtà c'è da dire che alcune modificazioni sono ancora in atto nel primo periodo dell'età adulta.

Ma lo sviluppo motorio non è semplicemente una questione di utilizzazione di differenti sistemi neuromuscolari via via che si sviluppano. Invece, lo sviluppo fisico del sistema nervoso dipende, in larga misura, dai movimenti che il bambino compie mentre interagisce con l'ambiente. I movimenti del bambino influenzano notevolmente lo sviluppo del suo sistema nervoso.

Un bambino normale in un ambiente stimolante e non restrittivo eserciterà le proprie abilità motorie in sviluppo. Ciò implica solitamente un duro lavoro da parte sua, infatti egli deve compiere un vero e proprio sforzo per impadronirsi di nuove abilità. Un buon esempio al riguardo è l'energia che il bambino spende per apprendere a camminare. Al termine del suo primo anno di vita un bambino è in grado di trasferirsi da un luogo all'altro con grande efficienza camminando carponi. Però egli comincia presto a sforzarsi di stare in piedi e compiere alcuni passi. Se tenta di andare da qualche parte velocemente, cade e cammina a carponi; ma se va esplorando più lentamente, prova a camminare, anche se questo mezzo di locomozione è lento, noioso, e punteggiato da frequenti cadute. Per il bambino, impadronirsi dell'abilità di camminare sembra servire la propria ricompensa.

Le sinapsi

In questo articolo andremo ad esaminare due aspetti dell'azione sinaptica e cioè gli effetti della trasmissione sinaptica e i meccanismi della trasmissione sinaptica.

Effetti della trasmissione sinaptica

Esistono fondamentalmente due tipi di sinapsi: le sinapsi eccitatorie (o eccitatrici) e le sinapsi inibitorie (o inibitrici). Le prime, cioè le sinapsi eccitatorie, fanno esattamente ciò che indica il loro nome e cioè quando vengono attivate da un potenziale d'azione, liberano una sostanza trasmettitrice che eccita i neuroni su cui sinaptano. Questo eccitamento ha l'effetto di rendere più probabile che questi neuroni (detti neuroni postsinaptici) scarichino o inviino un potenziale d'azione lungo i loro assoni. Per potenziale d'azione si intende un messaggio elettrico innescato da una estremità e verso un'altra estremità. Alcuni farmaci influenzano la conduzione dei potenziali d'azione lungo gli assoni. Un piccolo numero di essi eccita l'assone, ma queste sostanze sono relativamente rare. Più importanti sono gli anestetici locali che bloccano la conduzione dei potenziali d'azione lungo gli assoni. Questi farmaci permettono interventi chirurgici indolore come ad esempio l'estrazione di un dente o la sutura di una ferita. Bloccando quindi la conduzione assonica essi impediscono ai messaggi dolorifici di raggiungere il SNC.

Le sinapsi inibitorie fanno esattamente l'opposto delle precedenti; quando vengono attivate, fanno diminuire la probabilità che l'assone del neurone postsinaptico scarichi. La frequenza con cui un particolare assone scarica è determinata dall'attività delle afferenze sinaptiche che giungono ai dendriti ed al soma della cellula. Se le sinapsi eccitatorie sono più attive, l'assone scaricherà con una frequenza alta; se invece sono più attive le sinapsi inibitorie, esso scaricherà con una frequenza bassa, o forse non lo farà affatto.

L'antagonismo fra sinapsi eccitatorie e sinapsi inibitorie, detto integrazione neurale, costituisce la base del processo decisionale. In questo caso con il termine 'integrazione' si intende semplicemente addizione; gli effetti delle sinapsi eccitatorie e delle sinapsi inibitorie si vanno a sommare ed il risultato determina l'attività dell'assone del neurone postsinaptico. Se predomina l'eccitamento, l'assone scarica rapidamente; se predomina l'inibizione, esso è silente. A sua volta l'attività dei bottoni terminali di questo neurone svolge un ruolo nella determinazione della frequenza di scarica degli assoni di altri neuroni.

Meccanismi della trasmissione sinaptica

I bottoni terminali eccitano o inibiscono le loro cellule postsinaptiche liberando sostanze trasmettitrici. Queste sostanze vengono immagazzinate all'interno di piccoli ricettacoli tondeggianti detti vescicole sinaptiche. Quando un assone scarica, il potenziale d'azione si propaga fino ai suoi bottoni terminali. L'arrivo di un potenziale d'azione in un bottone terminale fa sì che alcune delle vescicole sinaptiche prossime alla membrana presinaptica si attacchino e aderiscano ad esso e poi si aprano riversando il proprio contenuto nello spazio compreso tra il bottone terminale e la membrana della cellula postsinaptica, spazio che è detto fessura sinaptica. La sostanza trasmettitrice andrà a causare, nel neurone postsinaptico, reazioni che lo eccitano o lo inibiscono.

Una molecola di sostanza trasmettitrice agisce su un sito recettore come una chiave su di una serratura. Quando la membrana presinaptica libera una sostanza trasmettitrice, le molecole raggiungono i siti recettori e le attivano, a loro volta i siti recettori producono effetti eccitatori o inibitori sul neurone postsinaptico. Ricordiamo che molti farmaci producono i loro effetti stimolando o bloccando questi siti recettori postsinaptici.

L'eccitamento o l'inibizione prodotta da una sinapsi è breve, infatti gli effetti scompaiono presto. I due meccanismi che pongono termine a questi effetti sono l'inattivazione chimica e la ricaptazione. Nel primo caso la sostanza trasmettitrice viene in realtà distrutta; il processo più comune è la ricaptazione (re-uptake). La maggior parte delle sostanze trasmettitrici viene riciclata dai bottoni terminali. La sostanza viene liberata dal bottone terminale e viene ricaptata rapidamente, e quindi dispone soltanto di un breve intervallo di tempo per stimolare i siti recettori postsinaptici. La sostanza trasmettitrice viene riutilizzata; vescicole sinaptiche neoformate, prodotte nel  bottone terminale, si riempiono della sostanza riciclata. La velocità con cui il bottone terminale ricapta la sostanza trasmettitrice determina la durata degli effetti della sostanza sul neurone postsinaptico.

Breve analisi degli Oppiacei

Papaver Somniferum - papavero da oppio

L'oppio, derivato da una resina appiccicosa prodotta dal papavero da oppio (Papaver Somniferum), viene mangiato e fumato da secoli. Uno dei componenti naturali dell'oppio, la morfina, viene ripetutamente utilizzato a livello farmacologico come antidolorifico, anche se negli ultimi anni è stata sostituita da oppiacei di sintesi. L'eroina, un composto estratto dalla morfina, è l'oppiaceo di cui si è fatto più abuso.

I recettori degli oppiacei, simili ai siti recettori postsinaptici che rispondono alle sostanze trasmettitrici sono stati trovati su neuroni dell'encefalo. Questi recettori esistono perchè l'encefalo produce i propri oppiacei, detti endorfine, o morfine interne, scoperte solo nel 1975. Durante i periodi di stress o durante l'attività sessuale, durante l'attività sportiva, l'assunzione di particolari alimenti come il cioccolato, la lotta o altri comportamenti importanti per la sopravvivenza, neuroni specializzati liberano delle endorfine nel liquido che bagna le cellule encefaliche. Le endorfine stimolano i recettori degli oppiacei e producono analgesia, cioè diminuzione del dolore. Questo effetto primario degli oppiacei spiega perchè molti eroinomani non si svegliano anche quando si bruciano le dita o altre parti del corpo con una sigaretta accesa. L'effetto analgesico sembra essere mediato principalmente dai neuroni della sostanza grigia periacqueduttale i quali contengono molti recettori degli oppiacei. La sostanza grigia periacqueduttale è la regione del mesencefalo che circonda l'acquedotto cerebrale; contiene i circuiti neurali coinvolti nei comportamenti specie-specifici ed in fenomeni di anestesia endogena.

Quando vengono inettati in vena, l'eroina e gli altri oppiacei producano un'ondata (rush) che il consumatore del farmaco trova intensamente piacevole. Lo stesso fanno anche le endorfine, un fatto che ha indotto i neuroscienziati a capire che questi composti chimici naturali siano importanti nella regolazione dell'umore.

L'uso cronico di oppiacei produce tolleranza fisiologica e dipendenza; cioè, devono essere iniettate quantità progressivamente maggiori del farmaco per produrre la tipica ondata ed insorgono sintomi di astinenza quando un consumatore cronico cessa di assumere il farmaco.

Lo studio della liberazione delle endorfine ha attinenza con il fenomeno dell'impotenza appresa in quanto uno degli effetti di queste sostanze è l'analgesia. L'altro effetto degli oppiacei è il rinforzo. Quando un organismo è attivato (come durante la lotta o il comportamento sessuale), alcune cellule del suo encefalo secernono endorfine. Come abbiamo già visto, queste sostanze  chimiche circolano attraverso l'encefalo e stimolano i recettori appropriati, attivando i sistemi neurali che diminuiscono il dolore. La stimolazione aumenta anche l'attenzione dell'organismo per ciò che sta succedendo e lo induce a continuare a fare qualsiasi cosa stia facendo, cioè rinforza il suo comportamento. Il valore di sopravvivenza di questo sistema è quindi evidente: è importante che un organismo impegnato nella lotta e nell'accoppiamento continui a fare ciò che sta facendo e non venga inibito facilmente dal dolore. Un organismo che, impegnato nella lotta, si fermi all'improvviso a causa del dolore può venir ucciso, uno impegnato nell'accoppiamento non si riprodurrà. Oltre a ciò, quando sono sessualmente eccitati, i soggetti diventano meno sensibili a molte forme di dolore e spesso trovano persino piacevole tale stimolazione intensa, talvolta i soldati feriti che sono sopravvissuti  ad una cruenta battaglia rifiutano i farmaci antidolorifici: si presume che la sensazione causata dalla ferita, che dice loro che sono ancora vivi, compensa gli effetti negativi del dolore.

Esistono validi dati fisiologici a sostegno di una distinzione tra la sensazione dolorifica e la sua componente emotiva. Gli oppiacei come la morfina diminuiscono la sensazione dolorifica stimolando i recettori degli oppiacei situati su neuroni dell'encefalo; questi neuroni partecipano ai meccanismi che bloccano la trasmissione delle informazioni dolorifiche dell'encefalo. Di contro alcuni tranquillanti come il valium deprimono i sistemi neurali a cui è dovuta la componente emotiva del dolore, ma non diminuiscono l'intensità della sensazione. Quindi soggetti che hanno ricevuto un farmaco come il valium riferiscono di percepire il dolore tanto intensamente quanto prima, ma che esso non li preoccupa molto.

Midollo Spinale, Stress e Osteopatia Craniosacrale

L’intervento manipolativo è indubbiamente indicato nelle condi-zioni di stress, in modo particolare il trattamento craniosacrale. L’intervento manipolativo craniosacrale apporta un profondo rilascio di tutta la struttura intracranica. Soprattutto l’intervento sulle disfunzioni della base cranica apporta grandi benefici a soggetti che soffrono di stress. Con questa asserzione non intendiamo certo affermare che il solo intervento manipolativo possa risolvere o eliminare condizioni legate allo stress. Come abbiamo visto la causa può essere data da modelli di vita o situazioni che permangono nel tempo e che fino a quando questi esistono, risultano essere la causa primaria dello stress. Ma qual è allora l’utilità del trattamento craniosacrale sullo stress e sul riequilibrio delle funzionalità del sistema nervoso autonomo? Per dare risposta a questa domanda dobbiamo rivedere le componenti anatomiche delle meningi.

Partiamo del midollo spinale cervicale. Questo serve da conduttore principale degli impulsi nervosi tra il cervello ed il midollo spinale al di sotto del collo; in ultimo lo stesso midollo spinale ha la funzione di collegare il cervello al sistema nervoso periferico. La parte più caudale del cervello è il bulbo, struttura in continuità con il midollo spinale cervicale a livello del forame magno.

Dal midollo spinale fuoriescono 8 coppie di radici dosali e ven-trali (i nervi spinali sono in totale 31 paia: 8 cervicali, 12 toracici, 5 lombari, 5 sacrali ed 1 coccigeo; la maggior parte degli assoni che compongono le radici ventrali originano dalle cellule della sostanza grigia anteriore e laterale del midollo spinale, mentre quelli che compongono le radici dorsali originano dai gangli spinali dorsali), che si uniscono temporaneamente per formare un tronco comune a livello del forame intervertebrale.

La radice dorsale trasporta l’impulso sensoriale dalla periferia al midollo spinale, la radice ventrale invia i comandi motori dal sistema nervoso centrale ai vari distretti del corpo; inoltre le stesse fibre motorie ventrali, dopo essere uscite dal forame intervertebrale entrano in contatto con il sistema nervoso simpatico. Il nervo spinale C1, dopo essere uscito dal canale vertebrale tra occipite ed atlante, passa sopra l’arco dell’atlante e sotto l’arteria vertebrale e si preoccupa di innervare il muscolo obliquo superiore, inferiore e grande retto posteriore del capo, piccolo retto posteriore e semispinale del capo; in misura minore, questo nervo spinale C1 dà origine ad una branca sensoriale che innerva una parte del cuoio capelluto. La compressione dei condili occipitali o una alterazione della struttura occipito atlantoidea causata da ipertonicità della muscolatura suboccipitale può causare una disfunzione del nervo spinale C1 con conseguente cefalea, localizzata maggiormente nella zona frontale. Posture errate, tipiche di coloro che rimangono ore al computer, o atteggiamenti posturali conseguenti a sollecitazioni emozionali possono determinare una alterazione strutturale della zona cervicale appena considerata; in questo caso lo stress emotivo continuativo può provocare seri danni alla struttura articolare. Tecniche, ad esempio, come il rilassamento della base cranica o CV4 sono molto efficaci. Quando si presentano soggetti con sindromi da stress accumulato da molto tempo, il trattamento craniosacrale è il più indicato, considerando l’accumulo di tensione protratto nel tempo.

Il piccolo ed il grande nervo occipitale, che provengono entrambi dalle radici nervose di C2, hanno funzione motoria (piccolo n. occipitale) e sensoriale (grande n. occipitale); inoltre il piccolo nervo occipitale dà il suo contributo alla formazione del plesso cervicale, i cinque segmenti inferiori del midollo spinale cervicale, invece, contribuiscono alla formazione del plesso brachiale con funzione di innervazione dell’estremità superiore. Anche in questo caso il trattamento craniosacrale è utile per distendere le tensioni che si manifestano in quest’area. Saranno indicati, oltre al già citato rilassamento della base cranica e CV4 anche il rilascio strutturale dello stretto toracico, accompagnato dalla distensione delle aponeurosi del tratto cervicale anteriore.

Per comprendere bene l’azione del trattamento craniosacrale sulle radici nervose è utile approfondire l’aspetto anatomico dei tre strati della meninge.

Iniziamo con la pia madre, la più interna delle tre. Questa riveste più da vicino l’intero sistema nervoso centrale con funzione di trasporto dei vasi sanguigni utili al nutrimento ed all’eliminazione degli scarti metabolici del tessuto nervoso. È composta da collagene e fibre elastiche rivestite da cellule squamose piatte. Dal sistema nervoso centrale provengono degli astrociti i quali entrando nella pia madre collegano la stessa al tessuto nervoso, con la funzione di selezionare il trasporto degli ioni e delle molecole dentro e fuori il sistema nervoso centrale; tutto ciò fa presumere che sia parte della barriera emato-encefalica.

Nel momento in cui la radice nervosa si stacca dal midollo spinale ed inizia la sua corsa fuori da questa struttura, o comunque quando vi rientra, sarà la pia madre a formare una specie di guaina protettiva che segue il nervo fino al forame intervertebrale; nel momento in cui esce definitivamente da questo forame, avviene una fusione della pia madre con il perineo del nervo. Delle sottili trabecole fanno da ponte fra la pia madre e l’aracnoide, la seconda del gruppo delle tre meningi. Lo spazio che si forma fra questi due strati meningei è chiamato spazio subaracnoideo, pieno di liquor. Da notare che nel tratto cervicale, la pia madre è più spessa e meno vascolarizzata rispetto all’area craniale.

Degno di nota citare i legamenti denticolati, disposti frontalmente che vanno dalla parete laterale alla faccia laterale del midollo spinale a destra e a sinistra; essi prendono questo nome perché sono come i denti di un pettine. Questi legamenti, che sono dipendenze della dura madre e dell’aracnoide, fissano lateralmente il midollo spinale, inoltre rappresentano una barriera per cui le radici posteriori sono separate fisicamente da quelle anteriori fissando tali radici nel luogo in cui stanno impedendo loro di spostarsi verso il centro. Ci sono 21 coppie di legamenti denticolati; la coppia superiore, o meglio la prima cranialmente, si inserisce nella dura madre a livello del forame magno dopo essere passata tra l’arteria ed il nervo ipoglosso, la coppia inferiore, l’ultima in direzione caudale, esce a livello della giunzione T12.

Sistema Nervoso Ortosimpatico e Parasimpatico: la condizione di stress

Vogliamo ora considerare alcuni fattori legati alla regolazione centrale delle funzioni viscerali. Questi livelli di integrazione sono suddivisi secondo una scala di influenza qui sotto sintetizzata.

• Midollo spinale: integra i riflessi semplici come la contrazione della vescica piena;
• Midollo allungato: integra riflessi più complessi quali la regola-zione del respiro e della pressione sanguigna;
• Mesencefalo: controllo e regolazione delle risposte pupillari alla luce;
• Ipotalamo: regolazione chimica e termica dell’intero organi-smo;
• Ipotalamo e sistema limbico: regolazione del comportamento emozionale ed istintivo.

Riepilogando l’elenco sopra presentato possiamo dire che i centri bulbari per il controllo riflesso autonomico dei polmoni, del cuore e della circolazione sono definiti ‘centri vitali’ in quanto una eventuale lesione in queste zone può portare alla morte. La deglutizione, come anche la tosse, e lo starnuto sono risposte riflesse integrate nel bulbo. Anche il vomito è un altro esempio di riflessi viscerali integrati nel bulbo.

L’ipotalamo è parte dell’area anteriore del diencefalo situata sotto il solco ipotalamico e davanti ai nuclei interpeduncolari. Troviamo delle connessioni nervose e vascolari fra l’ipotalamo ed il lobo posteriore ed anteriore ipofisario, tali da determinare uno stretto rapporto ipotalamo-ipofisario. Esistono inoltre molte connessioni tra l’ipotalamo ed il sistema libico, come anche connessioni tra ipotalamo e i nuclei del tegmento mesencefalico, ponte e rombencefalo.

La stimolazione dell’ipotalamo anteriore determina talora la con-trazione della vescica urinaria, risposta quindi di tipo parasimpatico, anche se comunque non abbiamo molti dati per credere che esista un centro parasimpatico ben localizzato. La stimolazione, invece, delle regioni laterali dell’ipotalamo provoca un aumento della pressione sanguigna, midriasi, piloerezione ed altre manifestazioni tipicamente date da una scarica simpatica. La stimolazione della porzione dorsale ipotalamica provoca vasodilatazione nei muscoli con associata vasocostrizione nella cute ed in altre parti del corpo, ciò al fine di mantenere costante la pressione sanguigna. La stimolazione della zona dorsomediale della regione ipotalamina posteriore fa aumentare la secrezione di adrenalina e noradrenalina da parte delle surreni; si ricordi che un aumento della secrezione da parte della midollare surrenale è un fenomeno tipico in casi di rabbia e paura, e ciò avviene quando viene attivato il sistema vasodilatatore simpatico colinergico.

Quanto detto fin ora ci porta ad esaminare più da vicino la condizione chiamata stress. Lo stress è definito come fattore o condizione di fattori fisici, chimici e psicologici che alterano l’omeostasi o il benessere di un organismo e che producono, come conseguenza, una risposta di difesa. Nel momento in cui il corpo umano incontra delle difficoltà si instaura una condizione in cui l’intero essere entra in crisi. Questo ci porta a comprendere che ogni organo o sistema ha un suo grado ideale di funzionamento; il buon funzionamento del sistema ortosimpatico e parasimpatico faranno sì che si abbiano scambi metabolici a livelli ottimali, come anche mantenimento della temperatura corporea al fine di conservare il ciclo biologico in equilibrio. Se uno stimolo interviene a modificare questo equilibrio ottimale, si avrà una perturbazione la quale andrà a creare uno stress, a sua volta i dispositivi adattativi dell’organismo cercheranno di riportare equilibrio in tutte le funzionalità organiche e sistemiche. I passaggi che l’organismo umano attua in relazione agli avvenimenti sono così suddivisi: avremo una prima fase in cui si percepisce il segnale, alla quale segue la funzione di allarme o percezione di una minaccia; qui vengono raccolte tutte le energie a disposizione per far fronte al pericolo. Ne segue la fase di resistenza in cui si va a conservare l’omeostasi perturbata, in buona sostanza, a livello biologico e comportamentale, si attivano i meccanismi capaci di garantire la conservazione; infine, se vi è una prolungata sollecitazione psicofisica, si manifesta una fase di esaurimento, questo fenomeno si esplicita quando l’evento stressante è stato troppo intenso o quando l’individuo è sottoposto a prolungate situazioni di rischio.

Quanto detto ci ricorda che lo stress può assumere due differenti condizioni: il primo è definibile stress positivo (eustress), condizione in cui l’organismo addirittura migliora le proprie funzionalità, portandolo ad essere più attivo ed attento, aumentando così la capacità di concentrazione e di percezione, in sintesi si ha un miglioramento psico-fisico, l’individuo dà il meglio di sé stesso con un rapido recupero delle forze dopo aver affrontato la situazione con successo. Quando invece la risposta è inadeguata, si ha un disadattamento (distress), che è lo stress negativo, quello che porta l’individuo alla malattia e diventa causa di disfunzione. In relazione a questa seconda condizione si deve ricordare che esiste una grande variabilità individuale, tale da provocare una vera condizione di stress negativo; non si parlerà allora di situazioni estreme uguali per tutti come una grande tragedia, una catastrofe esistenziale che coinvolge interamente la vita di un individuo o una situazione di natura sociale come può essere l’isolamento dai propri simili. Parliamo invece dell’atteggiamento nei confronti della vita, del modo di pensare, dell’autostima, dell’importanza che viene data agli avvenimenti e da altre variabili che possono condizionare l’esistenza. Gli studi compiuti nel campo delle neuroscienze dimostrano che il pensiero ha la capacità di influenzare la vita biologica dell’essere umano; se un tempo il concetto psicosomatico non risultava appoggiare su basi concrete, oggi sempre più dimostrazioni confermano questo fatto: la mente umana può realmente o aiutare la componente fisica arrivando a guarirla, come danneggiarla scatenando malessere e malattie.

In sintesi possiamo quindi affermare che di fronte ad un avveni-mento, questo può risultare insignificante, non causando alcuna reazione da parte dell’organismo, oppure tale da scatenare delle reazioni di stimolo positive o reazioni di difesa talmente forti da coinvolgere il sistema endocrino, il sistema nervoso vegetativo ed il sistema immunitario, i quali rappresentano i tre principali sistemi di risposta allo stress.

(Tratto dal libro Il Trattamento Osteopatico in Geriatria, Ed. Lampi di Stampa)

Sistema Nervoso Ortosimpatico e Parasimpatico: considerazioni di base

Il sistema nervoso autonomo (o vegetativo) ha la funzione di controllare l’ambiente interno dell’organismo; si intende l’attività cardiaca, tutte le variazioni del flusso ematico in rapporto alle necessità del momento, la secrezione ghiandolare, l’attività peristaltica e via dicendo. Le risposte non razionali, emotive, vengono anch’esse mediate da questa parte del sistema nervoso.

Il sistema nervoso autonomo è notoriamente diviso in due sezioni: l’ortosimpatico ed il parasimpatico. Queste hanno essenzialmente la responsabilità di controllare le funzioni viscerali, o per meglio dire involontarie, del corpo umano. A sua volta queste due componenti sono singolarmente composte da una porzione sensitiva, o afferente, ed una motoria, o efferente.

Queste due componenti del sistema nervoso vegetativo scatenano negli organi bersaglio degli effetti in parte contrastanti. In buona sostanza l’ortosimpatico svolge una funzione di stimolazione e reazione; due sono i termini che sintetizzano questa reazione: combatti o fuggi. In ugual misura il parasimpatico svolge una funzione contraria, infatti ha la proprietà di coordinare il riposo e le fasi digestive.

Per quanto riguarda l’organizzazione anatomica delle efferenze autonomiche, le vie efferenti del sistema nervoso autonomo si compongono di neuroni pregangliari e di neuroni postgangliari; i corpi cellulari dei neuroni pregangliari si trovano nella colonna grigia intermedio-laterale (efferente viscerale) del midollo spinale, gli assoni dei postgangliari vanno a terminare sugli effettori viscerali. La trasmissione a livello delle giunzioni sinaptiche fra i neuroni pregangliari e postgangliari, e fra i neuroni postgangliari ed effettori autonomici è mediata da sostanze chimiche, e più precisamente da acetilcolina e noradrenalina (in minima parte anche da dopamina). In sistesi ricordiamo che:

Sistema Nervoso Centrale (SNC)

Coordinazione, integrazione e processo di tutte le informazioni di senso e di moto; è sede delle emozioni, della memoria e dell’apprendimento

Sistema Nervoso Periferico (SNP)

Vie Afferenti: invia informazioni di senso al SNC

Vie Efferenti: invia comandi di moto agli organi

L’acetilcolina è fondamentalmente racchiusa in piccole vescicole sinaptiche chiare, molto concentrata nei bottoni terminali dei neuroni colinergici. L’arrivo di un impulso ad un bottone sinaptico aumenta la permeabilità della membrana al Ca++, e l’afflusso di questo che ne risulta provoca la liberazione di acetilcolina nella fessura sinaptica mediante un processo di esocitosi.

La noradrenalina è il trasmettitore delle terminazioni simpatiche postgangliari. Questa sostanza è immagazzinata nei bottoni sinaptici dei neuroni che la secernono (vescicole granulate). La noradrenalina ed il suo metil-derivato, che è l’adrenalina, vengono secrete dalla midollare surrenalica, anche se comunque neuroni che secernono noradrenalina, dopamina ed adrenalina sono anche presenti nel cervello. In ultimo ricordiamo che i neuroni che secernono noradrenalina sono chiamati neuroni noradrenergici.

Da quanto abbiamo potuto osservare, il sistema nervoso autonomo è distinto in colinergico e noradrenergico, in pratica sono neuroni colinergici:

• Tutti i neuroni pregangliari, sia parasimpatici che simpatici;
• I neuroni postgangliari parasimpatici;
• I neuroni postgangliari simpatici che innervano le ghian-dole sudoripare; 
• I neuroni postgangliari simpatici che terminano sui vasi sanguigni dei muscoli con funzione di vasodilatazione.

Tutti gli altri neuroni simpatici postgangliari sono neuroni noradrenergici.

Al fine della risposta degli organi effettori agli impulsi dei nervi autonomici, è necessario sapere che la muscolatura delle pareti degli organi cavi è normalmente innervata sia da fibre noradrenergiche e colinergiche; avremo allora una fase eccitatoria sulla muscolatura liscia in un caso, ed una fase inibitoria nell’altro caso. Questo processo, comunque, non deve essere interpretato come unico ed assoluto: se prendiamo l’area degli sfinteri, questa riceve impulsi eccitatori sia dalle fibre noradrenergiche che da quelle colinergiche, con la sola differenza che le fibre noradrenergiche agiscono sui muscoli costrittori degli sfinteri, mentre le fibre colinergiche sui muscoli dilatatori. Questo esempio ci ricorda, quindi, che non esiste una regola ferrea in relazione a quale sia il sistema che stimola e quale quello che inibisce.

La liberazione di noradrenalina ha la funzione di aumentare l’attività simpatica del sistema nervoso autonomo, quindi la scarica noradrenergica entra in azione nel momento in cui si presenta una situazione di emergenza. Questa condizione determina una midriasi pupillare, aumento del battito cardiaco e pressione arteriosa con relativo miglioramento dell’irrorazione ematica ai muscoli ed organi vitali, per contro restringimento dei vasi sanguigni della cute con netta riduzione del sanguinamento delle ferite. Questa liberazione di noradrenalina andrà ad abbassare la soglia della formazione reticolare rinforzando lo stato di vigilanza ed innalzando la concentrazione di glucosio ed acidi grassi nel sangue, aumentando in questo modo l’energia.

L’azione colinergica favorisce la digestione e l’assorbimento inte-stinale, ciò dovuto al fatto che aumenta la secrezione gastrica e la motilità intestinale con rilascio dello sfintere pilorico. È a causa di ciò che viene chiamata anabolica la componente colinergica del sistema nervoso autonomo, in contrasto con la fase catabolica, di pertinenza noradrenergica.

(Tratto dal libro Il Trattamento Osteopatico in Geriatria Ed. Lampi di Stampa)