PRINCIPI ESSENZIALI DI NEUROSCIENZE

Gianpaolo Pegoretti Dottorando in Scienze della Cognizione e della Formazione Centro Interateneo per la Ricerca Didattica e la Formazione Avanzata

 

In questo momento, mentre stai leggendo, il tuo sistema nervoso  e il tuo cervello sono impegnati a trovare il significato di questa frase. Leggere, come tutte le altre attività  che coinvolgono il cervello, implica che una serie di impulsi elettrici si muovano attraverso un network di cellule nervose collegate tra loro e dette neuroni .

Lo scopo primario delle neuroscienze è capire come i gruppi di neuroni interagiscono percreare il comportamento. I neuroscienziati studiano l'azione di molecole, geni e cellule, inoltre esplorano le complesse interazioni coinvolte nel movimento, nella percezione, nel pensiero, nelle emozioni, nell'apprendimento.

Il mattone fondamentale che costituisce il sistema nervoso è la singola cellula nervosa, il neurone. I neuroni si scambiano informazioni inviandosi segnali elettrici e sostanze chimiche attraverso delle connessioni dette sinapsi.

Sul cervello c'è ancora moltissimo da scoprire, pertanto le neuroscienze forniscono risultati soggetti a diverse interpretazioni

.

Illustrazione 1: un neurone trasmette segnali elettrici lungo il suo assone. Quando i segnali raggiungono la fine dell'assone innescano il rilascio di neurotrasmettitori, che sono immagazzinati nelle vescicole sinaptiche. I neurotrasmettitori si legano ai recettori, molecole poste sulla superficie dei neuroni adiacenti. Il punto di contatto è conosciuto come sinapsi.(illustrazione tratta da Brain Facts,Society for Neuroscience)

 

 

 

IL SISTEMA NERVOSO CONTROLLA LE FUNZIONI CORPOREE, RISPONDE AGLI STIMOLI DEL CORPO E DIRIGE IL COMPORTAMENTO

 

1) il cervello è l'organo più complesso del corpo umano a. ci sono cento miliardi di cellule nervose nel cervello, e 1014 o 1015 sinapsi 

b.

i neuroni comunicano tra loro formando dei gruppi che si scambiano un flusso enorme di segnali

c.

il normale funzionamento del sistema nervoso richiede l'azione coordinata di neuroni in diversearee del cervello

d. il sistema nervoso influenza ed è influenzato da tutti gli altri sistemi del corpo (cardiovascolare,endocrino, gastrointestinale, immunitario, respiratorio)e. gli esseri umani hanno un sistema nervoso complesso che si è evoluto a strati, al centro le parti più antiche, all'esterno quelle recenti coinvolte nelle capacità  tipicamente umane come ragionamento, pianificazione e linguaggio

 

2)i neuroni comunicano usando sia segnali elettrici sia segnali chimici

a.

gli stimoli sensoriali sono convertiti in segnali elettrici 

b. i potenziali d'azione sono i segnali elettrici che vengono scambiati da un neurone ad un altro

c.

le sinapsi sono i punti di giunzione elettrici o chimici che consentono ai segnali di passare da unneurone ad un altro

d. i segnali elettrici diretti ai muscoli causano la contrazione e il movimentoe.  i cambiamenti nell'attività  delle sinapsi modificano le nostre azioni

f.

la comunicazione tra neuroni è rafforzata o indebolita dalle attività  che facciamo, come lo studio o l'esercizio

g.

tutti i pensieri, le percezioni e i comportamenti sono il risultato di combinazioni di segnali traneuroni

 

Illustrazione 2: IL CERVELLO. Corteccia cerebrale(figura in alto). Questa parte di cervello è divisa inquattro aree: lobo occipitale, lobo temporale, lobo parietale, lobo frontale. Le funzioni, come la visione,l'udito e il linguaggio, sono distribuite in diverseregioni. Alcune regioni sono associate a più di una funzione. Principali strutture interne (figura in basso). Le aree frontali (1) sono implicate nelle più alte funzioni mentali — pensiero, pianificazione e problem- solving. L'ippocampo è coinvolto nella memoria. Il talamo serve come zona di convergenza di quasi tutti i segnali in entrata. I neuroni nell'ipotalamo fungono da zona di convergenza per i sistemi di regolazioneinterna, monitorano i segnali provenienti dal sistema nervoso autonomo e controllano il corpo attraverso le fasce nervose autonome e l'ipofisi. Sulla parte superioredel mesoencefalo (2) ci sono due paia di piccoli rigonfiamenti, i collicoli, gruppi di cellule che convogliano specifici segnali sensoriali dagli organi di senso al cervello. Il rombencefalo (3) è costituito dal  ponte e dal midollo allungato, che aiutano a controllarela respirazione e il ritmo cardiaco, e dal cervelletto,che è preposto al controllo del movimento e dei processicognitivi che richiedono un timing preciso.(illustrazione tratta da Brain Facts, Society for  Neuroscience) 

 

Illustrazione 3: MIDOLLO SPINALE E NERVI. IL sistema nervoso centrale (CNS) consiste nel cervello e nel midollo spinale. Il cervello invia segnali nervosi a specifiche parti del corpo attraverso i nervi periferici, conosciuti come sistema nervoso periferico (PNS). I nervi periferici nella regione cervicale servono il collo e le braccia; quelli nella regine toracica servonoil tronco; quelli nella regione lombare servono le gambe; quelli della regione sacrale servono l'intestino e la vescica. Il PNS è il sistema nervoso corporeo che connette i muscoli scheletrici volontari con le cellule specializzate a rispondere alle sensazioni, come tatto edolore. Il sistema nervoso autonomo è costituito da neuroni che connettono il CNS con gli organi interni, e si divide in sistema nervoso simpatico, che mobilita energia e risorse in momenti di stress, e in sistema nervoso parasimpatico, che conserva energia e risorsedurante gli stati di rilassamento.(illustrazione tratta da Brain Facts, Society for Neuroscience)

 

 

LA STRUTTURA E LE FUNZIONI DEL SISTEMA NERVOSO SONO DETERMINATESIA DAI GENI SIA DALL'AMBIENTE E DALLE ESPERIENZE LUNGO IL CORSODELLA VITA

 

3)circuiti geneticamente determinati sono il fondamento del sistema nervoso

a.

i circuiti neurali sono formati dalla programmazione genetica durante lo sviluppo embrionale, emodificati attraverso l'interazione con l'ambiente interno ed esterno 

b.

i circuiti sensoriali (vista, udito, tatto, gusto, olfatto) portano segnali dall'esterno al sistemanervoso, invece i circuiti motori portano segnali dal sistema nervoso all'esterno verso muscoli eghiandole

c.

il più semplice dei circuiti è il riflesso, quando uno stimolo esterno innesca una predeterminata risposta motoria

d.

risposte complesse avvengono quando il cervello integra segnali provenienti da diversi circuiti neurali, generando una nuova risposta, non predeterminata

e.

interazioni semplici e complesse tra neuroni avvengono in tempi che vanno da pochi millesimi disecondo (per esempio schiacciare un pulsante) a mesi (per esempio apprendere una nuova lingua)

f.

il cervello è organizzato in modo da riconoscere sensazioni, iniziare comportamenti, e ritenerememorie che possono durare tutta la vita

 

4)le esperienze di vita modificano il sistema nervoso

a.

le differenze individuali, che rendono ciascun individuo diverso da tutti gli altri, sono dovute ad una combinazione di fattori genetici e ambientali 

b.

la maggior parte dei neuroni sono generati durante le primissime fasi dello sviluppo, e rimangonoin funzione per tutta la vita

c.

il cervello ha una notevole capacità  di recuperare le proprie funzioni anche dopo aver subito lesioni o malattie

d.

sfidare continuamente il proprio cervello con attività  mentali, fisiche e sociali è il modo giusto per mantenere o migliorare la sua struttura e le sue funzionie. la morte neuronale è una naturale componente della crescita e dell'invecchiamento

f.

il corpo genera un certo numero di neuroni costantemente durante tutte le fasi della vita, la produzione è regolata dagli ormoni e dall'esperienza

 

 

Illustrazione 4: Il cervello di un bambino è un mistero di cui gli scienziati hanno appena cominciato a svelare i segreti. Dopo solo quattro settimane di gestazione le prime cellule nervose, ineuroni, si stanno già  formando al ritmo rapidissimo di 250,000 al minuto. Miliardi di neuroni formeranno connessioni con miliardi di altri neuroni, creando circa 100 miliardi di sinapsi.Quando si è bambini il cervello è maggiormente disponibile ad essere plasmato dall'esperienza che negli adulti. Il cervello infantile struttura se stesso in risposta all'ambiente. Gli scienziati hanno definito questo processo evolutivo  “darwinismo neurale”, tuttavia come afferma la neurologa Carla Shatz, "Un grande mistero rimane. Le nostre memorie, le nostre speranze e aspirazioni, chiamiamo, tutto questo è codificato nei circuiti. Ma possediamo solamente il più nudo inizio dicomprensione a proposito di come il cervello funziona."(illustrazione tratta da Brain Facts, Society for Neuroscience) 

 

Illustrazione 5: Il cervello dei bambini è un magnifico sistema di apprendimento. Un bambino impara a gattonare, poi a camminare, correre ed esplorare. Un bambino impara a ragionare, a fare attenzione, a ricordare, si impadronisce del linguaggio, la caratteristica propria dell'umanità. Nella maggior parte degli adulti il centro del linguaggio è lateralizzato nell'emisfero sinistro, ma nei bambini il cervello è meno specializzato. Fino ad un anno di età , i bambini rispondono al linguaggio con entrambi gli emisferi, dopo il linguaggio si sposta gradualmente verso l'emisfero sinistro, guidato dalla sua stessa acquisizione.

 

 

 

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