dendrite

Ho notato che in quasi sessanta articoli non ho mai parlato (con un’eccezione) di neuroscienze; devo questa mancanza ad una mia parziale ignoranza in merito, ignoranza alla quale, con molta fatica, ho posto qualche riparo, per cui eccomi qui. Voglio parlarvi di due fenomeni estremamente interessanti e discuterne le cause. Capita molto spesso che a persone a cui venga amputato un arto, o parte di esso, capiti ancora di sentire l’arto mancante. Questo fenomeno abbastanza conosciuto è noto come arto fantasma, ed a prima vista è assolutamente bizzarro (e spesso doloroso). Come è possibile che una parte del corpo mancante mandi ancora segnali nervosi al sistema nervoso centrale? Sembra una contraddizione! In realtà la risposta risiede nell’anatomia del sistema nervoso centrale, nella quale ci addentreremo pian piano.
Il Sistema Nervoso Centrale è costituito da encefalo e midollo spinale, che sono parte della stessa struttura che durante lo sviluppo embrionale si chiama tubo neurale (essendo un tubo, è cavo al suo interno, e questa cavità persiste anche nel SNC dell’adulto, con i quattro ventricoli encefalici e il canale centrale del midollo spinale). Mentre però il midollo spinale mantiene grossomodo una struttura tubulare, l’encefalo è enormemente sviluppato e rigonfiato. Il Midollo spinale è contenuto all’interno del canale vertebrale, costituito come potrete facilmente dedurre dalle vertebre. Il Midollo spinale ha quindi una posizione mediana tra metà destra e sinistra del corpo, ed ha una posizione dorsale. Dal midollo spinale si dipartono numerose paia di nervi spinali (un nervo per la metà sinistra e uno per la metà destra). I nervi spinali sono delle strutture rivestite, e sono costituite da veri e propri fasci di assoni il cui corpo cellulare è situato nel midollo. Ciascun nervo spinale è un nervo misto, cioè ha sia assoni motori, che vanno ad eccitare i muscoli per farli contrarre, sia assoni sensitivi, che innervano il nostro organismo (muscoli, cute, visceri) e ci danno la sensibilità (quella che chiamiamo sensibilità somatica, del nostro corpo, e sensibilità propriocettiva che è una sensibilità non cosciente sullo stato dei nostri muscoli e tendini). Gli assoni sensitivi partono da neuroni il cui corpo cellulare (o soma) risiede in appositi gangli molto vicini al midollo spinale, tra una vertebra e l’altra. Questi neuroni, che vengono chiamati sensitivi primari, sono particolari perchè hanno un corpo cellulare localizzato in questo ganglio, e invece di avere dei normali dendriti e un normale assone, presentano un unico processo a T (vengono chiamati neuroni pseudounipolari):

Come vedete questo processo a T è funzionale al loro ruolo di “percepire” stimoli (tattili, dolorosi, termici) in periferia con un’estremità del processo, attivare un potenziale di azione (o impulso elettrico) che viaggia a ritroso (rispetto alla direzione dell’impulso di un neurone motore, che dal centro va in periferia) fino all’estremità opposta. L’estremità opposta è “inserita” nel midollo spinale” dove ci sono neuroni sensitivi di secondo ordine che vengono attivati da questo potenziale d’azione. I neuroni sensitivi spinali attivati sono dei neuroni come normalmente li immaginiamo, ovvero hanno un corpo cellulare, un albero dendritico, e un assone diametralmente opposto. Ricevono l’impulso sui loro dendriti e attivano un potenziale d’azione che corre lungo l’assone in direzione ascendente, ovvero dal midollo spinale verso l’encefalo. Questa via spinale termina nell’encefalo, dove attraverso altri neuroni cambia metà (oltrepassa la lina mediana che divide in due metà speculari il nostro SNC), contatta il Talamo, e dal Talamo arriva alla corteccia (dell’emisfero della metà opposta del corpo dove lo stimolo si è originato). La corteccia è una struttura straordinaria. Rappresenta lo strato più esterno e più sviluppato dei due emisferi cerebrali, quello che viene volgarmente detto “materia grigia” ed è costituita da miliardi (si stima sui 50) di neuroni.  La corteccia ha subito nei mammiferi e nei primati uno sviluppo enorme dell’estensione, ed è tanto estesa che è ripiegata su se stessa ed è per questo che ha assunto quell’aspetto tipico con solchi e circonvolluzioni (questo ha permesso un’aumento della superficie senza un corrispettivo aumento del volume; ricordo che in biologia il rapporto volume/superficie di solito non deve mai essere troppo elevato).

Vedete ora un encefalo dall’alto, come se apriste la calotta cranica di una persona (ma vi invito a non farlo, potreste ucciderla), e osservaste il cervello dall’alto, intero (in anatomia spessissimo si fanno delle sezioni di organo per osservarne l’interno). Vedete benissimo come sia diviso in due emisferi da una scissura che corre longitudinalmente (scissura longitudinale), e che questi emisferi hanno dei solchi e delle altre scissure. Quella che vedete è quindi la corteccia cerebrale, la nostra parte del cervello più sviluppata. La corteccia è divisibile in lobi, che anche se si tratta di strutture dai confini arbitrari, rispondono abbastanza bene alle esigenze anatomiche:

Se operiamo una sezione coronale (perpendicolare alla scissura longitudinale) otteniamo questo:

I due emisferi sono ancora distinguibili. Notiamo inoltre come la corteccia, sia solo lo strato più esterno (grigio) degli emisferi, ma come sia comunque sviluppata ed estesa. Sotto la corteccia (la parte in giallo) c’è la mteria bianca, ovvero fasci di assoni che mettono in comunicazione varie parti del SNC tra loro (particolarmente degni di nota sono le fibre commessurali, ovvero quelle fibre che passano da un emisfero all’altro formando il corpo calloso). Notate in oltre come i due emisferi presentino due cavità, i ventricoli laterali (lateral ventricle),al di sopra dei quali si trova il corpo calloso che mette in comunicazione i due emisferi. I due ventrucoli laterali confluiscono, attraverso i fori interventricolari del Monro nel terzo ventricolo ai fianchi del quale si sviluppa il talamo (il talamo è un nucleo pari, ovvero uno per ogni emisfero) che è la stazione dove tutte le percezioni (tattili, dolorifiche, visive, uditive e olfattive) “sostano” prima di venire mandate alla corteccia dove verranno elaborate. Tutte quelle senzazioni che non percepiamo (come ad esempio i vestiti che abbiamo addosso) è perchè sono filtrate dal talamo e non sono inviate alla corteccia (poi c’è anche un discorso di adattamento dei recettori cutanei, ma non aggiungiamo altra carne al fuoco). Il talamo, con altri nuclei (come il caudato, e il lentiforme) costituisce il Diencefalo, la parte del cervello che è la base dei due emisferi e dai queli è completamente ricoperto (i due emisferi formano il telencefalo). Il Diencefalo poggia infine sul tronco cerebrale, costituito da diversi nuclei importantissimi per le funzioni vitali come la respirazione, battito cardiaco, sonno/veglia, è la parte più fondamentale e arcaica del cervello, e restringendosi sempre di più esce dal cranio e diventa midollo spinale. Ma torniamo alla corteccia. I neuroni che formano la corteccia sono stratificati (da tre a sei strati), ma le unità operative non sono a strati, ma a colonne che attraversono gli strati. Questi moduli sono attivati da segnali specifici (provenienti dal “basso”, da aree dello stesso emisfero, o dall’emisfero opposto). La corteccia è responsabile dell’elaborazione delle informazioni, e in genere delle funzioni superiori (linguaggio, riconoscimento ecc..). La corteccia ha aree specializzate per questo tipo di funzioni. Ha un’area deputata all’elaborazione delle immagini visive, una per le informazioni uditive, e così via. Sono state individuate 47 aree corticali. Tra queste c’è anche l’area somatosensitiva o somestetica indicata in viola:

La corteccia somestetica (lobo parietale) viene raggiunta da tutte le informazioni sensitive coscienti che arrivano dai nervi periferici (seguendo quel percorso che ho illustrato prima). Bisogna anche sottolineare come in molti casi, e questo è uno di quelli, l’area somatosensitiva dell’emisfero sinistro riceve informazioni dalla parte destra del corpo e viceversa, questo perchè come ho detto prima, gli assoni che dal midollo spinale portano gli impulsi verso l’encefalo terminano all’inizio del cervello, e passano il testimone ad un altro gruppo di neuroni (che formano due nuclei, il gracile e il cuneato), i quali come si dice in gergo decussano, e vanno a finire nel talamo dell’emisfero opposto, dal talamo quindi passano alla corteccia dove queste informazioni vengono elaborate, e noi effettivamente sentiamo, ad esempio, una mano che ci sfiora, e le mie dita sentono i tasti mentre sto scrivendo questo post. Una cosa molto interessante, è che questa corteccia sensitiva ha un’organizzazione che rispecchia le varie parti del corpo, c’è quindi una zona, in quest’area, che è deputata alle senzazioni arrivanti dalla mano, un’altra da quelle della lingua, del torso e così via. Ha un’organizzazione somato-topica. Ma, ad esempio, la zona corrispondente alla mano è molto più sviluppata rispetto a quella del piede, o del busto, questo determina una sensibilità maggiore alle mani rispetto ai piedi (con le mani scriviamo, cuciamo, suoniamo strumenti, riconosciamo). E’ stato così costruito un homunculus, che ha le zone del corpo di dimensioni proporzionali all’area dedicata nella corteccia. Ora finalmente, vi accorgerete che questa digressione serviva a portarci all’argomento principale: l’arto fantasma. Come è possibile che venga sentito un pezzo di corpo che non c’è più? Se non c’è più, le terminazioni nervose non ci sono più, questo impedisce alla corteccia somatosensitiva di elaborare alcuno stimolo, e noi non dovremmo sentire più nulla. Invece non è così. Infatti, una delle principali caratteristiche della nostra corteccia è che è plastica, capita a volte che funzioni di aree danneggiate (ad esempio da ictus) vengano assunte col tempo da altre aree circostanti, recuperando le funzioni perdute. In questo caso è stato dimostrato che le aree corticali corrispondenti all’arto tagliato, non ricevendo più stimoli propri, vengono spesso accese da altri stimoli, che non c’entrano nulla con la parte del corpo in questione, è come se diventassero più ricettive. Questo determina la sensazione (spesso dolorosa) proveniente dall’arto sparito, in realtà è la nostra corteccia che sente senza essere debitamente stimolata. A volte accade che se a queste persone viene sfiorata un’altra parte del corpo, essi sentano come se si stesse toccando la parte mancante. Questo può accadere quando aree della corteccia somatosensitiva  vicine a quella dell’arto mancante le mandino delle informazioni collaterali, per cui può capitare che una persona a cui è stata amputata la mano sinistra, senta sensazioni alla mano fantasma quando le viene sfiorata la guancia sinistra (nella corteccia l’area del viso è confinante con quella della mano), in questo caso c’è stata una sovrapposizione di aree, quella della guancia è andata a sovrapporsi a quella della mano.
Una sovrapposizione simile è evidente anche in un’altra sindrome molto curiosa, la sinestesia. La sinestesia è meglio nota come figura retorica, che come sindrome, ed è quel modo di dire tipico delle poesie in cui si associano due concetti appartenenti a due sfere sensoriali diverse, così secondo Quasimodo l’urlo delle madri che vedono i propri figli uccisi è nero: una sensazione uditiva viene descritta con un attributo visivo, il nero (cfr alle fronde dei salici). La sinestesia neurologica si fonda sullo stesso concetto, sono sinestetiche quelle persone che associano sensazioni differenti. Il caso più semplice è quello delle persone che vedono i numeri colorati.. nel senso associano un colore a ciascun numero. Io quando penso al quattro penso al quattro, non al verde. Nonostante questo se vedo un quattro verde  sono in grado di dividere queste due cose quattro (numero) e verde (colore). Alcuni sinestetici invece associano il colore ai numeri sempre, per cui se in un insieme di numeri neri, c’è un numero (sempre nero) che ripetuto forma ua figura particolare, un sinestetico la individuerà subito, perchè assocerà ai numeri colori diversi, mentre noi ci mettiamo sicuramente di più. In questo caso la risposta è da cercare nell’area visiva dove il modulo del riconoscimento del simbolo dei numeri è estremamente vicino a quello dei colori e talvolta (geneticamente) è possibile una sovrapposizione delle parti. Ma ci sono casi più complessi, come quelli che ad esempio sentono le note colorate, o associano gusti alle parole. Molto spesso il fenomeno avviene in un solo senso, per cui uno sento un do giallo, ma non è detto che se vedo il giallo sento un do. Questo è dovuto ad un maggior numero di collegamenti che da un’area specifica (mettiamo quella del suono) va a quella della visione o viceversa (da questo si può capire il motivo dell’unidirezionalità). Altri non reputano che sia dovuto ad un maggior numero di connessioni, ma al fatto che queste connessioni siano attive nei sinestetici e inattive negli altri. Il fenomeno è ovviamente complesso e in molti versi ancora incompreso.

Spero di non avervi annoiato, e che la digressione dell’anatomia del nostro cervello, seppur parziale e con molte lacune, sia stato di vostro interesse, perchè mai come in questo caso la struttura si correla strettamente con la funzione, e in questo caso anche la posizione. Se volete leggere qualcosa a proposito consiglio due libri divulgativi del neuroscienziato indiano Ramachandran, “Cosa sappiamo della mente” Mondadori, 2004 e “La donna che morì dal ridere” Mondadori, 1998. Ovviamente potete sempre consultare un testo di neuroanatomia, come ho fatto io per i dettagli, ma se non siete obbligati vi consiglio di evitare (esperienza personale). Se avete dubbi, notate errori, o avete domande usate i commenti! Alla prossima!