Struttura e funzioni del cervello

salve a tutti sono giancarlo zito sono un medico neurologo con una dottorato di ricerca in fisiopatologia delle funzioni nervose e collaboro con l'istituto di ortofonologia da circa 20 anni sulla parte di neurofisiologia clinica sia orientata alla diagnostica generale sia anche alla ricerca cercherò oggi ed è un compito senza alto molto arduo di illustrarvi in grandi linee quella che la fisiologia del cervello umano partendo da alcuni brevi cenni anatomici e per poi soffermarmi su quello che la funzione del cervello e come possiamo studiarlo anche con un dettaglio che nel corso degli ultimi decenni è sempre andato

incontro a ulteriori arricchimenti mediante delle metodiche non invasive in primis l'elettroencefalografia che senz'altro un indagine di cui avrete molto probabilmente sentito decenni ma oggi entreremo un po più nel dettaglio e cercherò di illustrarvi come sia possibile poter studiare alcuni aspetti di fisiologia quindi di funzionamento normale e anche di patologia funzionamento anomalo di alcuni specifici ambiti del cervello umano più in generale se vogliamo delle neuroscienze parto da questi primi cenni e come vi ho anticipato sulla struttura e sulla funzione del cervello in alto la vostra destra potete apprezzare questa strana forma che in realtà è il

cervello nello stadio embrionale di sviluppo quindi nei primi giorni di vita dopo il concepimento e si può notare che al di là del rivestimento esterno già è possibile riconoscere le tre principali porzioni del cervello la più precoce è quella che viene a formarsi in contiguità con la corda spinale e il rombo encefalo spesso questi termini per mutuano la loro etimologia del greco il rombo encefalo permette di integrare l'informazione sensoriale che deriva sia dal cervelletto che dal midollo spinale verso le stazioni cerebrali superiori e si costituisce del ponte che questa questa struttura qui il bulbo ed

il cervelletto il cervelletto e la seconda struttura più grande del sistema nervoso centrale dopo il cervello continuando nella suddivisione delle principali porzioni del cervello abbiamo il mese in cefalo che nella evoluzione del cosiddetto tubo neurale quindi nella emma primordiale del sistema nervoso centrale e netta embrionale occupa la porzione appunto un mediana e come vedete anche una volta che il cervello si è completamente sviluppato continua a conservare una porzione intermedia tra il cosiddetto province fano di cui vi parlerò tra un attimo e il rombo encefalo e dall interno ospita delle strutture che sono fondamentali sia per

il mantenimento della vigilanza dello stato di vigilanza sia per garantire il corretto colloquio dialogo tra le strutture cosiddette sottocorticali rongen cefaliche e quelle invece province fa lì che è inclusa la cosiddetta neocorteccia che questa parte lo strale come si dice quindi anteriore del cervello che è particolarmente sviluppata nell'uomo ed infatti ospita poi alla fine le funzioni più importanti come l'attenzione il linguaggio la programmazione linguistica ed il calcolo che sono delle funzioni precipuamente caratterizzanti l'uomo sapiens sapiens come sappiamo bene ed infine appunto il presenze falo che sta al di sopra del mesencefalo e che è costituito

da ulteriori informazioni molto importanti che in questo schema per semplicità non vi mostro ma vi posso dire orientativamente dove sono localizzate abbiamo il talamo che come dice la stessa etimologia e il letto su cui si adagia la corteccia cerebrale dall'alto ed è una struttura pari quindi c'è un talamo destra un talamo sinistro ed è un vero e proprio cervello nel cervello anche se al suo interno non vi sono dei neuroni dotati di capacità di integrazione ad alto livello dei messaggi è comunque in grado di smistare informazioni motorie e sommato sensoriali visive tra le strutture basse

e le strutture più alte diciamo così più nobili più complesse del cervello umano questo è quindi in definitiva il cervello adulto in uno schema in cui vediamo la metà dall'interno è un po come se dividessimo il cervello a metà il noe cercassimo di vederlo dall'interno questa è un'altra struttura molto molto importante questa striscia di sostanza bianca che si chiama corpo calloso e che permette nelle sue varie porzioni il dialogo tra le varie aree del cervello e permette di conseguenza la possibilità di integrare continuamente i vari messaggi quindi volendo fare un piccolo riassunto abbiamo detto che

le tre principali regioni del cervello solo il rombo in cefalo il mesencefalo il presenze falo quest'ultimo è costituito essenzialmente dal talamo dall'ipotalamo che ha delle funzioni molto molto importanti nella regolazione della fame e del ritmo sonno veglia e nella stimolazione anche delle ghiandole endocrine poi la corteccia cerebrale la corteccia cerebrale che è abbastanza simmetrica abbiamo un emisfero di destra emisfero di sinistra ma nel circa 80 per cento delle persone esiste anche una lateralizzazione emisferica quindi una cosiddetta dominanza emisferica la dominanza vuol dire la diciamo così attribuzione di un ruolo appunto dominante nello svolgimento di determinate

funzioni su una parte del cervello piuttosto su un emisfero del cervello piuttosto che sul controlaterale questo riguarda essenzialmente funzioni cognitive superiori che generalmente risiedono all'interno dei lobi frontali che sono qui invece rappresentati e in questo modo da questa rappresentazione si sta idealmente divaricando questa scissura quindi questa suddivisione che esiste tra il lobo temporale ed il lobo frontale su questo solco molto importante che si chiama solco di rolando e che si intreccia con la misura di silvio quindi parleremo di strutture pre rolandi che dal solco primario solco di rolando e strutture post rolandi che mentre questa

è la cosiddetta scissura silviana sulla scissura silviana ci sono delle formazioni fondamentali che lo vedremo presto rispecchiano anche una organizzazione molto particolare cosiddetta sommato topica 15 sono sempre gli stessi neuroni in determinate porzioni del cervello dopo milioni di anni di evoluzione del cervello umano che può a buon diritto essere considerato come la struttura più complessa di tutto l'universo è tuttora la sua complessità e tale da metterlo ancora di gran lunga in cima a questa lista anche al di sopra di supercomputer perché dall'alto delle sue circa 100 miliardi di sinapsi e in grado di governare allo

stesso momento e vedremo dopo a quali spese energetiche e sorprendentemente basse una serie di funzioni e estremamente complesse quindi in questa in quest'area ad esempio qui al cosiddetto piede della circonvoluzione frontale ascendente c'è l'area del linguaggio l'area del linguaggio nell'ottanta per cento delle persone che hanno quindi una dominanza emisferica a sinistra e che conseguentemente sono anche destrimani per quanto riguarda gli aspetti motori governa il complesso fenomeno della produzione linguistica mentre la comprensione linguistica è appannaggio di queste strutture di quest'area che post romantica est a circa tra il giro temporale medio e superiore che l'area di

verni che un area di associazione uditiva e parleremo dopo anche di altre aree cosiddette associative o di associazione e dell'importanza che il loro alterato funzionamento riveste nella comprensione di fenomeni di condizioni cliniche di patologia tra cui l'autismo la schizofrenia ed altri disturbi coinvolgenti le funzioni cognitive superiori quindi normalmente sia una dominanza emisferica sinistra nella gran parte della popolazione per quanto riguarda la capacità di memorizzazione la capacità di linguaggio la dominanza anche motori emisferica di conseguenza cosa cosa vuol dire questo che in caso ad esempio di una ischemia che possa colpire un area del cervello quindi

laddove un cuore capriccioso dovesse generare dei tronchi quindi dei piccoli coaguli di sangue che poi vengono immessi nel circolo e impattando si all'interno di un piccolo vaso cerebrale determinano quindi una vera e propria ischemia quindi l'assenza di irrorazione del tessuto cerebrale a valle questo fa sì che se questo tessuto cerebrale a valle dell'ostruzione e deputato le funzioni linguistiche e si trova nell'emisfero di sinistra noi quindi nell'emisfero dominante per quel soggetto perché ricordiamo che normalmente invece i soggetti mancini hanno una dominanza emisferica a destra ma riguarda circa un quinto della popolazione questi soggetti andranno incontro ad

un fenomeno abbastanza complesso sia nella sua espressione clinica sia anche per quanto riguarda aspetti più prettamente prognostici come la possibilità di guarigione che è l'afasia cioè la mancanza di produzione del linguaggio se invece lo stesso fenomeno accade nell'emisfero controlaterale nella stessa regione quindi omologa dell'emisfero controlaterale il soggetto non sarà afasico ma sarà casomai disastri quindi non riuscirà ad articolare adeguatamente la parola questo vi dà una dimensione abbastanza importante della differenza o del concetto di lateralizzazione emisferica lo stesso riguarda anche la memoria esistono delle strutture che si trovano profondamente nel cosiddetto sistema limbico che sono gli

poc'anzi ad esempio la corteccia entorinale la parte anteriore anche del the di questo di questa circonvoluzione molto importante che cosiddetto giro del cingolo qui lo stiamo vedendo dall'interno il giro del cingolo e questa è la parte profonda dei loghi temporali superiori quindi esistono dei circuiti che vengono costantemente riverberati tra i lobi temporali il giro del cingolo lobi frontali che tengono vivi i nostri ricordi allora qualora sia siano colpiti circuiti dell'emisfero dominante noi avremo andremo incontro a delle importanti problematiche di amnesia ed è fondamentale prima di sottoporre un soggetto a degli interventi anche invasivi ad esempio

per delle neoplasie o per asportare una zona di corteccia cerebrale che funziona male dal punto di vista bio elettrico e quindi con una corti check tommy a parziale come si chiama è possibile asportare quella parte di corteccia cerebrale che genera le crisi epilettiche e sempre molto importante fare degli studi sulla dominanza emisferica proprio perché laddove noi andiamo ad asportare una certa area da un emisfero che per quel soggetto è dominante noi dobbiamo sapere fin dall'inizio che avremo grandi possibilità di generare degli handicap anche importanti questa è una rappresentazione grafica apparentemente molto complessa ma vela vela

riassumo molto brevemente di quella che è la disposizione cosiddetta cito architettonica del nostro cervello c'era un anatomista che nel 1909 quindi agli inizi dello scorso secolo [Musica] studiando i cervelli derivanti da prelievi autoptici al suo microscopio fetta perfetta e utilizzando soltanto dei tagli cosiddetti assiali quindi dall'alto verso il basso riuscì ad individuare korbinian brodmann come si chiamava questo anatomista riuscire ad individuare che le cellule all'interno della corteccia cerebrale non erano non erano tutte uguali ma era possibile differenziare delle aree che non rispettavano necessariamente quella che era la distribuzione delle circonvoluzioni dall'esterno e questo lo vedete

abbastanza bene in questa rappresentazione lui ne individuò 52 di aree con una disposizione cito architettonica specifica e il suo studio anche se oggi come oggi potere in potrebbe sembrare grossolano e attuale perché effettivamente quando noi parliamo dell'area di brodmann 44 ad esempio che è la cosiddetta apparso per cool harris del giro frontale inferiore stiamo riferendoci ad una parte molto specifica dei lobi frontali quello che vedete qui è appunto il solco di rolando e al cosiddetto piede della circonvoluzione frontale ascendente c'è tutto questo giro frontale inferiore che si distingue in almeno tre parti la pars o

per cool ha ris la pars triangolari quindi triangolare la pars orbitali ma nella parso per cool harris in particolare ci sono dei neuroni dotati di una specializzazione estremamente raffinata che quella che permette la produzione del linguaggio quindi il coordinamento molto molto specifico granulare direi della muscolatura della range del coordinamento con il diaframma e quindi anche della produzione delle parole la parso berco l'aris nell'uomo è estremamente sviluppata e lo caratterizza in maniera specifica quindi voi potete in questo modo apprezzare che esistono delle differenze azioni molto specifiche e gran parte anche della neurologia clinica di quasi due

terzi del secolo scorso e anche più diciamo i tre quarti del secolo scorso e appunto molto fondata si è fondata tantissimo sulla possibilità di correlare un deficit clinico ad una funzione di una determinata area cerebrale con un riferimento sempre estremamente frequente alle aree cito architettoniche di brodmann in particolare questa area 44 si è visto che è popolata da neuroni che sono in grado di rispondere alla imitazione dei gesti che vengono osservati dal soggetto e questa è una scoperta assolutamente made in italy diciamo così da parte del gruppo del professor ezio nati di parma che sembra

essere anche alla base non solo degli apprendimenti motori della consolidamento dell'informazione motore appresa ma anche di ulteriori e più complesse funzioni rispetto al movimento come ad esempio l'empatia l'emotività tant'è che esiste anche una teoria che coinvolge i neuroni specchio come si chiamano questi specifici cluster quindi queste famiglie di neuroni dotate di queste specifiche caratteristiche in quest'area ad esempio nell'autismo questo è un quadro rappresentativo ma non mi ci soffermo di quelle che sono proprio le specializzazioni delle aree di brockman vedete l'area di brodmann 7 un'area di associazione parietale posteriore si trova sullo culo parietale superiore ed

è fondamentale per la percezione visiva e per l'organizzazione di suo motoria visiva un danno ad esempio ischemico da neoplasia nei neuroni che si trovano in quest'area può determinare una condizione così detta di amy negligenza il soggetto sta benissimo poi perfettamente tutti gli artigli arti ma ignora lo spazio visivo che controlaterale all'area lesionata qualora quest'area si trovi nel lobo di destra abbiamo anche aree di associazione la novela 10 la 11 aree coinvolte nelle emozioni nella corteccia di associazione limbica di cui vi ho parlato prima ulteriori aree come l'area 44 di brockman la corteccia premotoria laterale detta

anche area di broca che è un po la controparte motoria dell'area di verres nick di cui vi ho parlato precedentemente e che coinvolta nella pianificazione del movimento del linguaggio quindi potete notare che esiste una precisa disposizione dei neuroni nella corteccia cerebrale in base a quelle che sono le nostre funzioni e questa suddivisione molto particolare del cosiddetto omuncolo omuncolo motorio e un colo somatosensoriale e nient'altro che la distribuzione della delle parti del nostro corpo o meglio la proiezione delle parti del nostro corpo sulla corteccia cerebrale in particolare apposta appena al davanti nell'unico lo motorio e appena

al di dietro di questo che il solco centrale o solco di rolando quindi vedete che una rappresentazione qui in rosa della lingua e del faringe si trova proprio al piede del giro frontale superiore della parso per cool ha ris dell'area di broca di cui vi ho parlato prima alla rappresentazione del volto e qui la rappresentazione della mano invece è un po più alta in un in un'area molto particolare che normalmente una forma un po di omega all'interno della quale c'è la cosiddetta area motoria primaria in particolare della mano nell'omega e quindi al suo interno ci

sono dei neuroni che sono in grado di regolare in maniera extra fine una serie di movimenti con la mano garantendone anche di alcuni che sono o esclusiva dell'uomo ad esempio la possibilità di opporre il pollice al mignolo e qualcosa che sa fare solo l'uomo tra i primati e questo lo si deve anche ad una complessità maggiore dell'area motoria primaria della mano quindi questa è una distribuzione appunto sommato topica cioè una parte del corpo corrisponde ad una certa specifica localizzazione della corteccia e qui cominciano piano piano addentrarci in quella che è proprio la cito architettonica della

corteccia cerebrale non entro nel dettaglio ma al rinforzo di quanto ci siamo detti finora noi vediamo che la corteccia cerebrale quindi per capirci la parte che qui in questa rappresentazione grafica è costituita dalla fascia colorata essendo questa bianca pressoché esclusivamente coperta dalle dai fasci di nervi che uniscono i neuroni che invece stanno qui nella nel mantello corticale sia all'interno dello stesso emisfero che tra regioni dello stesso emisfero che tra regioni omologhe dei due emisferi o regioni anche eterologhe ti emisferi diversi e questo vi spiega la complessità dei 100 miliardi di sinapsi del cervello umano quindi

qui abbiamo i vari strati della corteccia e per ogni strato vi sono dei neuroni che ciascuno euron e e l'unità fondamentale di base dell'architettura dell'impalcatura della corteccia cerebrale e come vedete sono tutti i neuroni caratterizzati dalla presenza di un corpo cellulare e di una serie di propagazioni che possono essere di tipo assonale quando sono molto lunghe o di tipo dendritico quando sono invece armonizzate in per lo più sul piano trasversale e in questo modo è quindi possibile distinguere tra le varie aree del cervello degli strati che sono più o meno sviluppati ad esempio la corteccia

motoria primaria di cui vi ho parlato prima nel quarto strato della corteccia ci sono particolarmente in evidenza questi neuroni che si chiamano cellule piramidali giganti descritte dal best un lato mista tedesco le quali cellule sono in grado di produrre di generare l'impulso motorio questa è un'altra rappresentazione che mette un po insieme quello che ci siamo detti finora quindi qui abbiamo la suddivisione e cito architettonica secondo brodmann delle delle aree mentre qui abbiamo la suddivisione della degli strati della corteccia cerebrale nella corteccia prefrontale di associazione nell'area motoria primaria l'area 4 e vedete che nel quinto strato

tra il quarto il quinto strato ci sono queste cellule piramidali giganti e poi c'è la corteccia visiva primaria che sta qui che sta nello voci pitale nella cosiddetta scissura call carina la quale invece costituita da neuroni che sappiamo essere dei neuroni di morfologia molto diversa più stondata con delle con una densità superiore rispetto a quella che si trova in altre parti del cervello e questo permette una ultraspecializzazione del delle varie aree ma questo cervello che abbiamo appena visto come è costituito sul piano anatomico quanto consuma che cosa come fa ad andare avanti nonostante il peso

del cervello e circa il 2 per cento del peso di una persona il cervello di un adulto pesa circa 1200 mg quindi un chilo e 2 un chilo e 3 il cervello consuma ben il 20 per cento dell'energia del nostro corpo a riposo per cui è una macchina diciamo così ad elevato o catabolismo il consumo medio di una della bio corrente di un adulto tipico è di circa 100 watt e questi calcoli vedremo rapidamente come sono stati fatti e il cervello non si ferma mai come sappiamo tutti né quando si è svegli né quando si

dorme il cervello cambia il suo tipo di metabolismo ma non si ferma mai ciò nonostante è fondamentale che noi dormiamo e che conserviamo la qualità del sonno regolare affinché possiamo diciamo così per riposarci e sentirci rigenerati quindi è chiaro che durante il sonno per quanto il cervello non si ferma mai si instaura diciamo così si instaurano dei fenomeni e bioelettrici e metabolici tali da permettere un recupero della un azzeramento diciamo così della funzione e funzionalità dei neuroni il cervello quindi riesce ad utilizzare fino al quinto di tutta l'energia che viene consumata dal nostro corpo per

cui può essere quasi paragonato ad una sorta di grande muscolo che sta all'interno della scatola cranica per quanto è chiaro che non ha nulla a che fare il tessuto cerebrale con quello muscolare ma sono molto simili da un punto di vista del consumo energetico e anche quando il cervello è stato di riposo consuma il 20 per cento dell'ossigeno quindi per via di questa associazione ragionevole presumere che il cervello rappresenta il 20 per cento del consumo totale del nostro corpo facciamo un po alcuni esempi pratici per cercare di dare una cornice di comprensione un po più

specifica a quello che ci stiamo dicendo che poi se volete il preludio delle elettroencefalografia finora vi sto parlando molto di correnti di neuroni di bio elettricità di fatto poi è quello che andrà a misurare l'elettroencefalografia vedete se noi pensiamo all'introito di un uomo adulto che ha una dieta di 2mila e 400 kcal nelle 24 ore e circa 100 kcal per ora quindi 27.8 calorie al secondo e da equazioni insomma di assolutamente consolidate è possibile trasformare queste calorie in joule e quindi da joule in watt quello che consuma quindi in 24 ore sono circa 116 fatta

il 20 per cento di 106 di questo è il nostro corpo il 20 per cento di 116 watt sono 23.3 watt per cui pensate un po il cervello una delle strutture più complesse di tutto l'universo che va sostanzialmente a gru cosio glucosio e ossigeno perché questo ciò di cui ha bisogno il nostro cervello per assolvere alle sue estremamente complesse funzioni consuma praticamente quanto una piccola lampadina di uso domestico e questo se volete è veramente un miracolo dell'evoluzione dell'evoluzione animale perché se confrontato con una con un'altra struttura con un altro apparato con cui viene spesso fatto

una sorta di sillogismo e di confronto cioè il compito inter noi vediamo che un pc desktop di uso domestico completo consuma circa 200 watt ora 200 vanta ora che deriva un po dalla somma del consumo medio dello stesso computer e che sono 171 vatta il consumo del modem per andare su internet della stampante e degli altoparlanti di conseguenza supponendo che ha un computer sia acceso circa otto ore al giorno questi avrà consumato circa 600 kilowatt e non c'è dubbio che quando poi il computer non abbiamo spento non facciamo più nulla e quando il computer è

in stand by certamente il suo processore sta andando ad un numero di giri estremamente basso la memoria è molto poco coinvolta e tutto questo invece del cervello umano non si può dire perché il suo consumo rimane sempre estremamente basso indipendentemente da quelle che sono le funzioni nelle quali è coinvolto ed è questo una sorta se vogliamo quasi di paradosso quindi a e che ci dice nulla dice lunga su quanto poi si ha una struttura da una parte estremamente complessa e dall'altra anche estremamente parsimoniosa per quanto riguarda il fabbisogno energetico però non dobbiamo non dobbiamo ignorare

il fatto che proprio in virtù di questo suo costante bisogno di energia rimane estremamente vulnerabile cioè se è un cervello dovesse andare incontro per ad esempio un arresto cardiocircolatorio ad una interruzione dell'apporto di sangue quindi dell'apporto sia di ossigeno che di metaboliti per un periodo superiore ai 10 minuti il danno cerebrale sarebbe permanente e capita in clinica di vedere sempre quindi in ospedale di vedere sempre dei grossi danni cerebrali i tossici quando si è interrotto a lungo questo questo flusso entriamo un po più da vicino nelle metodiche di indagine delle neuroscienze e come vi ho

anticipato all'inizio ci soffermeremo sulle metodiche non invasive sono sostanzialmente due l'elettroencefalografia che registra l'attività del cervello l'attività bio elettrica cerebrale in quanto derivante dalla somma azione cosiddetta spaziale e temporale dei potenziali post sinaptici eccitatori e inibitori questa è una frase diciamo così apparentemente molto complessa ma di fatto dobbiamo immaginare che nel cervello ogni neurone un po una piccola lampadina e con l'elettroencefalogramma è come se noi riuscissimo contemporaneamente sommandoli l'uno sull'altro nei vari strati della corteccia tutti i potenziali che sono serviti ad accendere a spegnere queste microscopiche lampadine che poi portano al normale funzionamento del cervello

poi laddove c'è per dei principi di fisica molto consolidati la produzione di corrente elettrica c'è anche una pari produzione di corrente magnetica e siamo in grado ormai da circa 30 anni di poter rilevare con un apparato estremamente sofisticato che la magnetoencefalografia nella quale ci sono dei gradi o metri all'interno immersi in azoto liquido e quindi che lavorano ad una temperatura pari allo zero assoluto quindi non zero gradi centigradi ma circa meno 270 e sono quindi in queste condizioni in grado di rilevare le alterazioni del campo magnetico indotte dal cambiamento delle correnti elettriche cerebrali e qui

siamo nell'ordine del milionesimo miliardesimo di volt quindi sento tesla essendo in testa l'unità di misura l'intensità del campo magnetico quindi si va da un campo elettrico ad un campo magnetico indotto da un campo bio elettrico un po come accade normalmente per qualunque altra circostanza vedete qui c'è una rappresentazione del neurone e dei suoi assoli e dendriti attraversati da corrente elettrica che un po come dei cavi dell'alta tensione generano poi un campo magnetico con l'elettroencefalografia noi misuriamo la corrente elettrica con la magnetoencefalografia siamo in grado di misurare la variazione dei campi magnetici indotta da questa corrente

elettrica l'elettroencefalografia deve il suo sviluppo a questi illustri scienziati caton berger walters e josefsson che tra il la metà del xix secolo più o meno e la metà del secolo scorso hanno permesso un avanzamento estremamente rapido a della tecnologia dietro alle elettroencefalografia johnson e in particolare che è un fisico gallese che ha insegnato a cambridge aveva fatto degli studi pionieristici sulla superconduzione che quella di cui vi parlavo prima quindi la capacità di rilevare campi magnetici in condizioni di temperatura pari a prossima allo zero assoluto è anche stato insignito del premio nobel per la fisica è

l'essenza del suo pensiero la raggiunse quando era un giovane 22enne cohen poi che un americano a si è anche occupato delle prime dei primi studi sul bio magnetismo quindi volendo mettere insieme un po di queste indagini vediamo che per quanto riguarda le metodiche di indagine delle neuroscienze e sempre importante considerare due tipi cosiddetti di risoluzione quindi la capacità di andare a leggere un determinato bio segnare la risoluzione e può riguardare sia il tempo che lo spazio quindi quanto queste metodiche riescono a leggere dei fenomeni come la comunicazione tra i neuroni che avvengono in una scala

temporale nell'ordine dei millisecondi e questo riguarda ad esempio la stessa elettroencefalografia che con i normali e attuali apparati digitali di registrazione può garantire delle cosiddette frequenze di campionamento quindi quante volte l'apparato si mette in ascolto e registra i bio segnali che arrivano anche a 16 kg hearts a 14 kg alcuni vuol dire che il segnale del cervello viene eletto ben 16 mila volte al secondo per cui abbiamo una complessità di apparecchiature che ci permette davvero una risoluzione temporale altissima sulla risoluzione spaziale invece c'è qualche limite in più per quanto negli ultimi decenni si è potuto

sviluppare delle metodiche che permettono anche di andare come si può vedere su delle scale estremamente più piccole qui vedete sull'asse dell'ex si va dalla appunto eg potenziali evento correlati magnetoencefalografia che studiano nella con una scala a risoluzione temporale del millisecondo delle strutture nell'ambito comunque dei centimetri fino alle registrazioni a singola cellula alla micro stimolazione nelle quali siamo al livello di una risoluzione spaziale e estremamente bassa come quella della cellula della sinapsi o della molecola quindi le neuroscienze oggi come oggi possono far leva su tutta questa serie di metodiche più o meno complesse più o meno

sofisticate che messe insieme permettono di dare una visione integrata sul funzionamento del cervello stando l'elettroencefalogramma ma quello che noi andiamo a prendere solo delle onde sostanzialmente delle onde cerebrali che sono il frutto della come abbiamo anticipato sommazione spaziale e temporale dei potenziali quindi delle scariche sia eccitatorie sia inibitorie prodotte dai neuroni ci sono sostanzialmente 5 fondamentali ritmi cerebrali il ritmo beta che ha frequenze fino a 30 hertz quindi c'è un neurone che scarica che fa diciamo così varie fino a 30 frequenze per secondo e noi siamo in grado di leggerlo e costituisce il ritmo beta

e riguarda le aree del cervello fronto centrali pre centrali e posteriori che sono poi quelle molto coinvolte nella funzioni cognitive superiori il mantenimento dei ricordi e l'analisi di stimoli visivi di stimoli uditivi prevede richiede in maniera molto importante anche la partecipazione di compagini neuronali estese che devono comunicare tra loro con estrema rapidità il ritmo alfa che sarà probabilmente saltato le vostre orecchie più di qualche volta è un ritmo che prevale in un cervello allo stato di riposo ha un'ampiezza che oscilla tra i 5 ei 120 micron balls quindi l'ampiezza misura quanto su una scala ben

determinata questi potenziali sono ampi mentre la frequenza oscilla tra gli 8 ed i 13 els tra i 7 ei 12 insomma dipende un po dal dal contesto le onde teta sono delle onde che vengono appena al di sotto del ritmo alfa solo un po più lenta del ritmo alfa tra 4 e 7 hearts e sono delle onde ritmiche che prevalgono durante le fasi di addormentamento durante gli stadi di sonno leggero fino poi ad arrivare ai ritmi più lenti come le onde delta tra 053 hearts e che si hanno sia in condizione di fisiologia come il

sonno cosiddetto ad onde lente quindi nelle fasi profonde del sonno non rem sia anche possono accompagnare delle condizioni di patologia quindi vedere in un soggetto sveglio e vigile una dominanza in un'area specifica del cervello di onde delta ci fa in qualche modo porre l'attenzione sull'eventualità che ci sia una patologia sotto l'area del cervello interessata da questi ritmi più lenti e poi abbiamo le onde ultrarapide che sono quelle molto ben studiate anche dalla maniera encefalografie o dalle lettrici fotografia ad alta risoluzione che sono le onde gamma che arrivano fino a 60 hertz i loro generatori cosiddetti

non sono ancora ben noti ma le onde gamma prevarrebbero anche in alcune strutture del province falo e sarebbero responsabili dell'innesco del sonno della variazione degli stati del sonno quindi questo rappresenta ancora un campo di indagine estremamente affascinante qui c'è la rappresentazione grafica dei ritmi cerebrali di cui vi ho parlato ritmo alpha è un ritmo è sempre importante vedere la scala temporale quando si vedono elettroencefalogramma quindi tra 0 e 1 questo è un secondo quindi tra 0 e 1 noi vedremo o tra 8 e 13 volte questi fusi che costituiscono nell'insieme il ritmo alfa ritmo teta

è un po più lento come potete vedere ritmo delta si tratta di onde ultra l'ente e il ritmo beta di onde molto rapide ritmo gamma e di difficile apprezzamento con l'occhio umano e va per lo più studiato con metodiche specifiche e questo è ciò che può succedere quando ci sono delle anomalie come ad esempio l'epilessia quindi ci sono dei pattern cosiddetti elettroencefalografici quindi delle modifiche del normale della normale morfologia delle gi a punta onda ad esempio questo si vede nell'epilessia generalizzata primaria è possibile passare quindi da un elettrodo registrante a proposito delle metodiche con risoluzione

spaziale e temporale di cui vi parlavo pochi minuti fa registrare colore elettrodo nella profondità della corteccia avere quindi dei piccolissimi punti in cui il segnale viene raccolto tradotto poi in onde allegi ed è anche possibile fare poi delle cosiddette mappe di densità spettrale quindi si sottopone il segnale elettroencefalografico a dei algoritmi matematici che hanno a che fare con il passaggio dal segnale analogico segnale digitale e questo poi permette di creare delle vere e proprie mappe nel cervello per capire quali sono qual è la potenza e dello spettro in cui si manifestano alcuni ritmi rispetto ad

altri mou nella esecuzione di alcuni compiti ricordiamo che volendo calarci adesso ed è l'ultima parte della lezione nello studio della fisiopatologia specialmente nell'età evolutiva e specialmente nell'ambito dell'autismo di cui l'istituto di ortofonologia si occupa ormai da decenni dobbiamo ricordare che la possibilità di riscontrare delle anomalie piletti formi anche in assenza di crisi epilettiche vere e proprie per cui tutti quei ritmi di cui abbiamo parlato finora si possono riscontrare alterati in dei bambini con disturbo dello spettro autistico e che hanno in tal caso un significato abbastanza incerto ma sono presenti ricordiamo che un bambino con autismo

e entreremo un po più nel dettaglio tra poco a un 50 per cento circa di probabilità in più rispetto ad una popolazione di bambini in con uno sviluppo tipico cosiddetto di andare incontro delle crisi epilettiche l'attività e biglietti forma generalizzata quindi quando è abbastanza consistente quando più aree del cervello tutto il cervello contemporaneamente va incontro a quei complessi conta honda che abbiamo visto prima è un tipo di attività che interferisce con i normali processi cognitivi e esiste anche la possibilità che le anomalie b elettriche riguardino un'area specifica del cervello e siano quindi focali ad inizio

focale ma da questo punto di vista il ruolo delle anomalie e elettrico in focali pur estremamente frequenti non è ancora stato ben delineato e un declino cognitivo e comportamentale quasi invariabilmente comporta a una controparte neurofisiologico bioelettrica nello correnza di anomalie molto specifiche e tutto questo nell insieme costituisce il cosiddetto la cosiddetta compromissione cognitiva transitoria quindi qualora questo tipo di fenomeni insorgano in un età evolutiva molto in una finestra dell'età evolutiva molto specifica possono diventare dei co fattori ci spiegano lo sviluppo del fenotipo quindi dell'espressione clinica autistica ciò che succede nell'autismo è una vera e propria

disconnessione funzionale tra le varie aree associative del cervello quindi mentre in un soggetto normale i neuroni riescono a parlare regolarmente con tanti altri neuroni potendo instaurare quindi una comunicazione virtuosa finalizzata ad un corretto sviluppo nell'autismo questo tipo di fenomeni non occorrono c'è una vera e propria disconnessione tra le varie corticali tra le varie aree corticali in più alcune aree sono tra loro disconnesse altre aree sono viceversa iperconnessi è questa i per connessione e fa sì che poi ci sia una dominanza funzionale di quelle aree a scapito di altre aree quindi gli input sia inibitori che

eccitatori che vengono in questo modo quindi a di sregolatezze determinano una alterazione funzionale anche molto importante tra i normali processi di maturazione del cervello e quelli che permettono poi di consolidare le connessioni normalmente instaurate durante le varie fasi di sviluppo con i potenziali evento correlati siamo in grado di studiare anche in età evolutiva tramite l'elettroencefalografia ciò che può essere attribuibile in termini di funzione e funzionalità a determinate aree del cervello sottoponendo il soggetto a degli stimoli specifici e quindi cercando di capire quali siano poi le alterazioni conseguenti i potenziali amento correlati come dice lo stesso

nome sono dei potenziali che vengono a generarsi di tutte le volte che il soggetto è sottoposto ad un compito e quindi c'è un certo evento bioelettrico si sommano le risposte e lo si fa in questo modo quindi le varie risposte ad uno stimolo vengono poi ad essere sommate l'una all'altra e si giunge quindi alla produzione di risposta evocate che possono essere poi mappate nel cervello e questi potenziali evento correlati solo il frutto di un coinvolgimento sincrono di determinate popolazioni neuronali che quindi più di altre sono coinvolte in un certo compito e permettono di conseguenza la

genesi di potenziali molto specifici nell'ambito dello studio con metodiche non invasive nei disturbi dello spettro autistico alcuni anni fa è stato condotto nella istituto di ortofonologia uno studio sulle differenze del processamento lessicale semantica fatto da bambini con disturbo dello spettro autistico quindi volevamo capire se l'influenza di fattori cosiddetti semantici quindi l'ascolto di parole di senso compiuto rispetto a parole che apparentemente sono ben dotate di una propria musicalità vi faccio un esempio shirt allo potessero ma prive di significato ovviamente potessero evocare delle risposte diverse da un punto di vista elettroencefalografico differenziando questo dà un ulteriore fattore

che quello ambientale quindi quando queste parole erano pronunciate da una voce familiare rispetto ad una voce non familiare quindi quale era l'ipotesi di lavoro l'ipotesi di lavoro era che ci aspettavamo un processamento cognitivo differenziato tra bambini a sviluppo tipico e bambini nello spettro autistico per via di una diversa con partecipazione delle strutture associative coinvolte nella comprensione nell'accesso al bagaglio semantico nell'interpretazione di questi fonemi rispetto ad un gruppo di controllo quindi ci aspettavamo che il gruppo di bambini con sviluppo tipico riuscissero a raggiungere a produrre dei potenziali deputati al processamento della parola prima rispetto ai bambini

con il con nello spettro autistico rispetto invece a ciò che potesse accadere qualora si ascoltasse una pseudo parola che richiedeva quindi un maggior tempo di elaborazione presumendo che la risposta potesse essere piatta o indifferenziata nel gruppo di bambini con disturbo dello spettro autistico e adesso vi spiegherò che cosa è successo intanto potete immaginare che non è semplice lavorare con dei bambini che siano nel disturbo dello spettro autistico perché tendono a distrarsi tendono a muoversi nella stanza è chiaramente tendono a non partecipare per questo motivo ci siamo dotati di una apparecchiatura di ultima generazione che dotata

di una testina digitale che trasmetteva ad una unità centrale i segnali tramite bluetooth e avevamo quindi preallestito nell'ambito del set up sperimentale una serie di parole e di non parole lette dalla stessa mamma del soggetto in studio che quindi alla quale richiedevamo una registrazione preliminare dei suoi fonemi e questo lo confrontavamo con una voce di controllo neutra ignota al bambino siamo stati in grado di effettuare quattro o cinque sessioni per soggetto in distribuzione casuale ed è questo una modalità con cui vengono normalmente fatti gli esperimenti quindi si fa in modo che il cervello non prenda

mai qual è l'ordine di presentazione degli stimoli qual è l'ordine in cui compariranno verranno ascoltate perché si trattava di effettuare un ascolto passivo sui bambini che avevano una cuffia pre cablata in testa ma erano liberi di muoversi nella stanza e di stare anche vicino alla loro mamma quindi con queste sicure difficoltà tecniche ma superate grazie alla tecnologia è stato poi possibile raccogliere i loro potenziali effettuare delle registrazioni elettroencefalografiche con una modalità abbastanza standard quindi 19 canali che venivano distribuiti topograficamente su questa cuffia pre cablata con un filo che poi giungeva alla testina di registrazione e

quindi poi abbiamo processato questi segnali e ottenuto dei potenziali evento correlati quindi in questo studio come spesso accade in studi con soggetti non particolarmente collaboranti abbiamo dovuto raccogliere dati da 54 bambini con una diagnosi di disturbo dello spettro autistico in base al punteggio nella dos o nella scala cars abbiamo dovuto rinunciare a ben 30 di questi per segnali eccessivamente artefatta t e ne abbiamo utilizzati 24 quindi 19 maschi e 5 femmine di età compresa tra i 6.1 e 2.6 anni che sono finalmente stati inseriti nell'analisi e dai quali è stato possibile poi raccogliere delle dei

segnali idonei al processamento il 37 per cento del totale presentava delle anomalie a specifiche all'elettroencefalogramma e tre avevano anche delle anomalie cosiddette specifiche quindi delle anomalie più francamente e piletti formi quello che possiamo vedere dall'analisi di questi potenziali evento correlati cui è che abbiamo effettivamente potuto osservare delle differenze specifiche questo studio ovviamente è stato pubblicato anni fa su una rivista internazionale sono state osservate delle differenze tra gruppi nella cosiddetta componente p2 che è una componente tipica un potenziale tipico del processamento delle parole una componente p2 misurata su questo elettrodo centrale questa è una rappresentazione schematica

della testa vista dall'alto questo triangolino e il naso e questa è la distribuzione degli elettrodi pari pari come stavano sulla cuffia che ha raccolto il segnale ciò che abbiamo potuto osservare era una differenza rilevante nella risposta che questi bambini sono stati in grado di fornire cioè in questo disegno come si dice fattoriale quindi in cui c'erano due condizioni familiari o non familiare la pronuncia della parola è il fattore anche semantico quindi parola rispetto a non parola e si è osservato che un componente earth intanto positivo si è ritrovato per questo p2 di cui vi ho

parlato si è ritrovato normalmente a 200 300 millisecondi dall'ascolto dello stimolo fo nemico sul sensore frontale fz che questo qui e là l'intervallo di comparsa di questo potenziale dall'ascolto è stato allungato quindi era più lungo c'era una cosiddetta alla terza maggiore nei bambini nello spettro autistico rispetto ai bambini del gruppo a sviluppo tipico ed era di circa 70 millisecondi più lunga la differenza era statisticamente significativa era circa 300 millisecondi nel gruppo di bambini nello spettro autistico rispetto a 235 nei bambini a sviluppo tipico e questo riguardava tutte le condizioni ad eccezione delle parole udite da

una voce non familiare che non rappresentavano non diciamo così segregavano questi due gruppi quindi per quanto riguarda poi l'ampiezza e l'ampiezza e indicata in questo in questo grafico mentre in quest'altro grafico è indicata alla latenza quindi il tempo intercorso vedete i due gruppi differenziavano per sia lo stimolo parola che non parola al sud awards dall'inglese rispetto ad un pronunciate da un soggetto familiare c'erano differenze statisticamente significative anche nelle pseudo parole pronunciate da un soggetto non familiare ma non vi era una differenza statisticamente significativa per le voci non familiari in nessuno dei tempi l'ampiezza segregava invece

per anche qui era più ampia nei soggetti con sviluppo con lo spettro autistico rispetto a soggetti normativi di controllo che cosa vuol dire sostanzialmente questo questo vuol dire che un bambino nello spettro autistico aveva più difficoltà a generare un potenziale da l'ascolto di una pseudo parola indipendentemente se era pronunciata da una voce familiare o non familiare intendendo per questo la necessità di coinvolgere dei network neuronali più ampi quindi per quanto riguarda il processamento del linguaggio perché sempre importante circostanziare i propri reperti nell'ambito di studio è stato possibile differenziare in maniera molto molto selettiva e specifica

un comportamento linguistico differenziale tra questi due gruppi tuttora è in corso questa è un'altra e un'altra immagine che vi dice vi riassume un po quanto vi ho appena detto quindi lennon parole da voce strane o materna non producono differenze nei due gruppi mentre le parole da voce materna nel gruppo di controllo di soggetti sani determinano una risposta più precoce nel gruppo dsa determinano latenza è significativamente più tardive quindi è come se ci fosse un maggior sforzo bio elettrico perdonatemi un po questa forzatura appunto semantica per farmi intendere quello che questo studio ci ha mostrato ma

è chiaro che è stato possibile lo si vede anche da queste da queste immagini nelle quali c'è una codifica per colore dell'ampiezza in micron volt dei potenziali e della loro distribuzione dello scalpo tra i soggetti nello spettro e i soggetti a sviluppo normale vedete come molto ad esempio più pulito il cervello dei bambini con sviluppo tipico è come se le queste funzioni cerebrali quindi l'ascolto di una parola da un estraneo non richiedesse il coinvolgimento di tanti network neuronali mentre invece nel soggetto con autismo per via della complessità della condizione dell'alterazione dello sviluppo delle sinapsi e

necessariamente richiesto un coinvolgimento più massivo di neuroni per quanto riguarda la lettura effettuata da questi due elettrodi e i potenziali generati dai segnali su questi due elettrodi fc tuttora in corso un altro studio nell'ambito dell'istituto di ortofonologia con il quale diciamo così stiamo cercando di studiare un indice di complessità di funzionamento del cervello durante la semplice il semplice riposo dei bambini quindi stiamo studiando la cosiddetta dimensione frattale che c è un indice che ci dice quanto un sistema di neuroni riesce ad essere più o meno complesso in una condizione di riposo è un indice compreso

tra 0 e 1 abbiamo raccolto moltissimi dati da circa 80 bambini sono in via di definizione di analisi avrò piacere di parlarvene non appena saremo giunti a delle conclusioni definitive ma vi posso anticipare che ci sono dei risultati estremamente promettenti e se vogliamo anche in grado di darci un giudizio prognostico precoce su bambini per i quali la diagnosi è avvenuta molto molto presto rispetto alla manifestazione clinica dei loro disturbi ringrazio