RIASSUNTO FISIOLOGIA
CAPITOLO 16 – PLASTICITÀ CEREBRALE
Definizione
La plasticità cerebrale è la capacità del sistema nervoso di modificare sia il numero che l'efficienza delle sinapsi chimiche in risposta all'intensità d'uso. In particolare, maggiore è l'utilizzo di un determinato circuito neuronale, maggiore è la germogliatura di sinapsi che avviene a sostegno di tale funzione. Questo meccanismo è fondamentale per l'apprendimento e la memoria, poiché consente al cervello di adattarsi e riorganizzarsi in base all'esperienza e all'ambiente.
Processi Chiave
Germogliatura (Sprouting): È il processo attraverso il quale i neuroni formano nuove sinapsi per migliorare la comunicazione intercellulare. Questo fenomeno avviene spesso in risposta a esperienze di apprendimento o a stimolazione intensificata.
Potatura (Pruning): Contrariamente alla germogliatura, la potatura implica l'eliminazione delle sinapsi superflue o non utilizzate, un processo essenziale per affinare le connessioni neuronali e mantenere l’efficienza del circuito neuronale.
Determinazione della plasticità
Il grado di plasticità cerebrale varia significativamente in base al tipo di funzione e all’area cerebrale coinvolta. Ad esempio, regioni associative del cervello mostrano una maggiore plasticità rispetto a regioni sensoriali primarie, il che indica una certa specializzazione nella capacità di modificarsi.
SVILUPPO PRENATALE
Neuroni e Cellule Gliali
I neuroni e le cellule gliali derivano da cellule staminali totipotenti, le quali si specializzano mediante diverse sostanze chimiche presenti nell'ambiente extracellulare. La formazione di questi elementi è fondamentale per il corretto sviluppo del sistema nervoso.
Presenza di Neuroni alla Nascita
Alla nascita, il cervello umano contiene circa 100 miliardi di neuroni, una quantità che gradualmente si stabilizzerà durante la crescita.
Migrazione Neuronale
I neuroni immaturi migrano verso localizzazioni specifiche del cervello grazie a sistemi di molecole che attivano o disattivano geni specifici, modellando così la struttura cerebrale.
Ruolo delle Cellule Gliali
Le cellule gliali, oltre a supportare i neuroni, giocano un ruolo cruciale nella migrazione neuronale estendendo delle proiezioni verso la superficie cerebrale per guidare i neuroni in crescita.
Differenziazione
I neuroni immaturi si differenziano sviluppando dendriti e assoni in risposta a stimoli chimici specifici dell'ambiente circostante, aumentando così la loro funzionalità.
Realizzazione Sinapsi
Durante la formazione delle sinapsi, i neuroni estendono prolungamenti chiamati neuriti che culminano in un cono di accrescimento dotato di filopodi, i quali guidano la creazione di connessioni sinaptiche tramite il meccanismo della chemiotassi.
Neuromuscolare e Sistema Nervoso Centrale
In ambito neuromuscolare, la creazione di cluster di proteine e le modificazioni della permeabilità al calcio della membrana plasmatica sono cruciali. Il contatto con un neurone bersaglio stimola il rilascio di vescicole sinaptiche, essenziale per la trasmissione dell'impulso nervoso.
Capacità Sinaptica
Ogni neurone ha un numero massimo di sinapsi che può ricevere, formando così una rete complessa ma limitata di connessioni.
Fattori Neurotrofici
I fattori neurotrofici sono cruciali per la sopravvivenza dei neuroni, in quanto facilitano il legame tra neuroni pre e post-sinaptici e portano all'apoposi di connessioni inadeguate.
SVILUPPO POSTNATALE
Cambiamenti Strutturali
Dopo la nascita, si osserva un aumento significativo del volume della sostanza bianca e della corteccia cerebrale, fondamentale per lo sviluppo delle capacità cognitive.
Mielinizzazione
La mielinizzazione degli assoni rappresenta un processo cruciale. Le guaine di mielina aumentano la velocità di conduzione degli impulsi nervosi, migliorando così la rapidità delle reazioni e delle interazioni neuronali.
Genesi di Sinapsi
La genesi sinaptica inizialmente avviene nelle aree motorie e sensoriali primarie, stabilendo le basi per il funzionamento delle regioni cerebrali superiori.
Crescita Asincrona
Vi è un incremento asimmetrico nelle sinapsi tra diverse aree corticali; alcune regioni si sviluppano rapidamente, mentre altre possono subire una diminuzione nel numero di sinapsi.
Sopravvivenza Sinapsi
Le sinapsi prenatali seguono il Postulato di Hebb, secondo il quale l'attività sincrona tra neuroni pre e post-sinaptici favorisce il rafforzamento delle connessioni sinaptiche a lungo termine.
Recettori NMDA
L'attivazione dei recettori NMDA richiede una depolarizzazione della membrana, essenziale per la plasticità sinaptica e l'apprendimento.
Esempio Colonne Visive
L’esperimento di Hubel e Wiesel sulle colonne visive ha rivelato gli effetti della deprivazione monoculare sullo sviluppo delle vie visive e sulla plasticità cerebrale.
Crossmodale
La riorganizzazione delle aree sensoriali deprivate avviene attraverso processi crossmodali, dimostrando la capacità del cervello di compensare le perdite funzionali.
PLASTICITÀ IN ETA’ ADULTA
Stimolazione Ripetuta
La plasticità in età adulta può manifestarsi sia come modificazioni sinaptiche reversibili (breve termine) che come cambiamenti irreversibili (lungo termine) per effetto della stimolazione continua, come nel caso dell'apprendimento di nuove abilità motorie.
Plasticità Maladattiva
Un esempio di plasticità maladattiva è la sindrome dell'arto fantasma, dove pazienti percepiscono sensazioni dolorose in un arto che non esiste più, evidenziando adattamenti cerebrali non sempre benefici.
PLASTICITÀ INDOTTA DA LESIONE
Risanamento
Il risanamento è generalmente più efficace nelle lesioni del sistema nervoso periferico rispetto a quelle del sistema nervoso centrale, dove la rigenerazione è limitata.
Cellule Gliali
Le cellule gliali giocano un ruolo fondamentale nel cicatrizzare le lesioni nel sistema nervoso centrale, ma questa cicatrizzazione può ostacolare la rigenerazione neurale.
Riorganizzazione
Le evidenze cliniche dimostrano che le persone colpite da lesioni possono mostrare recupero parziale delle funzioni motorie e cognitive, attraverso processi di riorganizzazione neuronale.