Riassunto concetti chiave di Psicobiologia

Origini dello studio del cervello e del comportamento

Il cervello è un organo estremamente complesso, composto da circa 90 miliardi di neuroni, che comunicano tra loro attraverso segnali elettrochimici. È il centro di tutte le funzioni cognitive, motorie ed emotive dell'essere umano. Tuttavia, la comprensione del suo ruolo nel comportamento è il frutto di un lungo processo storico.

Le prime concezioni storiche

• Preistoria: Sono state trovate tracce della trapanazione cranica (apertura del cranio) in individui vissuti 7000 anni fa. Si riteneva che questa pratica servisse a curare malattie mentali o a liberare il cervello dagli "spiriti maligni”.
• Antico Egitto: Non si attribuiva al cervello un ruolo importante. Si credeva che il cuore fosse la sede delle emozioni e del pensiero, mentre il cervello veniva rimosso e scartato durante le pratiche funerarie.
• Antica Grecia: Aristotele riteneva che il cuore fosse la sede delle funzioni mentali e che il cervello servisse solo a raffreddare il sangue. Ippocrate, invece, sostenne che il cervello fosse la sede delle funzioni cognitive e del controllo del comportamento.

Dall'epoca romana alla Rivoluzione scientifica

• Galeno (II sec. d.C.): Studiò gli effetti delle lesioni cerebrali nei gladiatori e iniziò a collegare il cervello al comportamento. Credeva che uno "spirito" fluido regolasse le funzioni corporee passando attraverso i nervi, visti come tubi.
• Medioevo: Lo studio del corpo umano venne ostacolato da credenze religiose.
• Rinascimento (XIV-XVI sec.): Si riprese lo studio del corpo umano con un approccio più scientifico.

Cartesio e il dualismo mente-corpo

Nel XVII secolo, René Descartes (Cartesio) introdusse l'idea del dualismo, distinguendo:

• Res cogitans (mente): inestesa, consapevole e libera.
• Res extensa (corpo): materiale, meccanico e inconsapevole.

Secondo Cartesio:

• Il corpo umano funziona come una macchina.
• Alcuni movimenti, come i riflessi, sono automatici e non coinvolgono la mente.
• La mente controlla il corpo attraverso la ghiandola pineale, che dirige un fluido dai ventricoli cerebrali ai muscoli per attivarli.

Cartesio si ispirò a statue semoventi nei giardini di Parigi, che si muovevano grazie a meccanismi idraulici. Tuttavia, le sue teorie vennero smentite con il tempo.

Dalle scoperte scientifiche alla psicofisiologia moderna

• Luigi Galvani (XVIII sec.): Scoprì che la contrazione muscolare è causata dall'elettricità, non da un fluido cerebrale.. Johannes Peter Müller (XIX sec.): Introdusse il metodo sperimentale e la teoria delle energie nervose specifiche, secondo cui i nervi trasmettono segnali elettrici uguali, ma le sensazioni variano in base all'area cerebrale coinvolta.
• Franz Joseph Gall: Diffuse la frenologia, teoria errata secondo cui la forma del cranio rivelerebbe i tratti della personalità. Tuttavia, contribuì all'idea che il cervello sia diviso in aree con funzioni specifiche.

Conclusione

Lo studio del cervello e del comportamento ha attraversato secoli di evoluzione, passando da credenze mistiche a un approccio scientifico basato su esperimenti e osservazioni. Oggi sappiamo che il cervello è responsabile di tutte le funzioni cognitive, emotive e motorie, e la ricerca continua a svelarne i segreti.

I livelli di analisi nell'indagine psicobiologica

La spiegazione scientifica può avvenire tramite due approcci:

• Generalizzazione: formulare leggi generali a partire da esperimenti (es. condizionamento classico: associo la paura del cane a un evento spaventoso del passato).
• Riduzionismo: scomporre un fenomeno complesso in unità più piccole per comprenderlo meglio.

Nella psicobiologia, i livelli di indagine sono:

1. Molecolare: studia le molecole che regolano le funzioni cerebrali (es. neurotrasmettitori).
2. Cellulare: analizza le proprietà delle cellule nervose e il loro funzionamento.
3. Sistemico: osserva i circuiti neuronali responsabili di funzioni specifiche (es. sistema visivo, uditivo, motorio).
4. Comportamentale: esamina come i sistemi neurali influenzano il comportamento (es. emozioni, sogni).
5. Cognitivo: esplora i meccanismi neurali legati a ragionamento, linguaggio, immagini mentali.

I neuroscienziati comportamentali integrano generalizzazione e riduzione per spiegare il comportamento. Ad esempio, i topi costruiscono nidi per motivi diversi (temperatura bassa o gravidanza), ma i meccanismi fisiologici alla base sono differenti. Comprendere la causa psicologica aiuta a individuare il correlato fisiologico.

L'interazione fra comportamento e cervello: la neuroplasticità

La psicobiologia considera il sistema nervoso non come un'entità statica, ma come un sistema che cambia in base all'esperienza. Questo fenomeno si chiama neuroplasticità e implica modificazioni strutturali e funzionali del cervello.

Le esperienze attivano i circuiti neurali, inducendo cambiamenti grazie all'azione coordinata di vari agenti molecolari e cellulari. La neuroplasticità è fondamentale per l'adattamento all'ambiente in tutte le fasi della vita, sia in condizioni normali che in situazioni patologiche (es. riparazione dopo un danno cerebrale).

Le cellule del sistema nervoso

Il sistema nervoso si divide in:

• Sistema Nervoso Centrale (SNC): cervello e midollo spinale.
• Sistema Nervoso Periferico (SNP): nervi e organi sensoriali esterni al SNC.

Le due principali cellule del sistema nervoso sono:

1. Neuroni: responsabili della trasmissione delle informazioni.
2. Cellule gliali: supportano i neuroni in vari modi.

Storia della ricerca sui neuroni

Nel XIX secolo, gli studi microscopici hanno rivelato la complessità delle cellule nervose. Camillo Golgi ipotizzava che i neuroni fossero connessi in una rete continua, mentre Santiago Ramón y Cajal dimostrò che erano cellule separate. La teoria del neurone afferma che:

• Il cervello è composto da cellule indipendenti.
• Le informazioni passano tra neuroni attraverso sinapsi.

Negli anni '50, il microscopio elettronico ha confermato la teoria di Cajal, consolidando il neurone come unità base della comunicazione nervosa.

Struttura del neurone

Ogni neurone ha quattro componenti principali:

• Soma (corpo cellulare): contiene il nucleo e gli organelli cellulari.
• Dendriti: ricevono segnali da altri neuroni attraverso le sinapsi.
• Assone: trasmette l'informazione sotto forma di potenziale d'azione.
• Bottoni terminali: rilasciano neurotrasmettitori per comunicare con altri neuroni.

Le spine dendritiche, piccole estensioni sui dendriti, facilitano i contatti sinaptici e si modificano nel tempo, rappresentando un'importante forma di neuroplasticità.

Il Sistema Nervoso Centrale comunica con il corpo tramite nervi, fasci di assoni che trasportano informazioni tra il SNC e il resto dell'organismo.

Le cellule gliali

Le cellule gliali sono cellule di supporto del sistema nervoso che affiancano i neuroni, garantendo il loro corretto funzionamento. Le loro funzioni principali includono:

• Mantenere i neuroni nella giusta posizione.
• Fornire energia e sostanze chimiche necessarie.
• Rimuovere i detriti dei neuroni morti.

I tre tipi principali di cellule gliali sono:

1. Astrociti:
   • Forniscono supporto fisico ai neuroni.
   • Pulizia del cervello eliminando neuroni morti tramite fagocitosi.
   • Regolano la composizione chimica del fluido intorno ai neuroni.
   • Forniscono energia ai neuroni trasformando il glucosio in lattato.
2. Oligodendrociti:
   • Producono la guaina mielinica nel sistema nervoso centrale (SNC), una sostanza che isola e protegge gli assoni, facilitando la trasmissione dei segnali elettrici.
   • Un singolo oligodendrocita può creare più segmenti di guaina mielinica.
   • Nel sistema nervoso periferico (SNP), questa funzione è svolta dalle cellule di Schwann, che avvolgono gli assoni singolarmente e favoriscono la rigenerazione in caso di danno (cosa che nel SNC non avviene).
3. Microglia:
   • Eliminano cellule danneggiate e microrganismi dannosi.
   • Hanno un ruolo fondamentale nella risposta immunitaria del cervello.

La barriera ematoencefalica

• È una protezione che regola il passaggio di sostanze dal sangue al cervello.
• Impedisce l'ingresso di tossine, ma può anche ostacolare farmaci utili.
• In alcune zone, come l'area postrema, la barriera è più permeabile per permettere al cervello di rilevare sostanze tossiche e attivare il vomito.

La comunicazione neuronale

Il sistema nervoso comunica attraverso segnali elettrochimici.

1. Potenziale di membrana a riposo:
   • Il neurone ha una carica negativa interna rispetto all'esterno, pari a circa -70 mV.
   • Questo è dovuto all'equilibrio tra due forze:
     • Forza di diffusione: le molecole si spostano da zone ad alta concentrazione a zone a bassa concentrazione.
     • Pressione elettrostatica: le cariche opposte si attraggono, quelle uguali si respingono.
   • La membrana del neurone mantiene questo equilibrio grazie alla pompa sodio-potassio, che regola il movimento degli ioni.
2. Conduzione del potenziale d'azione Il potenziale d'azione è un segnale elettrico che si trasmette lungo il neurone. Si origina nel monticolo assonico, dove l'assone si stacca dal soma del neurone. Il segnale si propaga lungo l'assone mantenendo costante l'intensità grazie alla legge del tutto o nulla, che stabilisce che il potenziale d'azione, una volta generato, ha sempre la stessa ampiezza. La variabilità dell'intensità del segnale è codificata dalla frequenza di scarica, ossia dalla velocità con cui si generano i potenziali d'azione. L'assone può essere mielinizzato (ricoperto da guaina mielinica), che favorisce una trasmissione più veloce ed energeticamente efficiente del segnale. Nei nodi di Ranvier, dove non c'è mielina, il potenziale d'azione viene "rigenerato", facendo sembrare che "salti" da nodo a nodo, processo detto conduzione saltatoria.
3. Comunicazione tra neuroni I neuroni comunicano tra loro attraverso sinapsi, giunzioni specializzate dove il neurone presinaptico rilascia un neurotrasmettitore per trasmettere il segnale a quello postsinaptico. La sinapsi può essere di vari tipi: assodendritica (tra assoni e dendriti), assosomatica (tra assoni e corpi cellulari) o assoassonica (tra assoni). La comunicazione avviene in uno spazio chiamato fessura sinaptica, dove il neurotrasmettitore rilasciato dal neurone presinaptico si diffonde e viene ricevuto dal neurone postsinaptico.
4. Rilascio del neurotrasmettitore Quando un potenziale d'azione raggiunge il bottone terminale del neurone presinaptico, si apre un canale per il calcio (Ca2+) che entra nel neurone. Gli ioni di calcio causano la fusione delle vescicole contenenti il neurotrasmettitore con la membrana presinaptica, rilasciando il neurotrasmettitore nella fessura sinaptica (processo di esocitosi). Le vescicole, una volta vuote, vengono riempite di nuovo con neurotrasmettitore e possono essere rilasciate di nuovo.