Cervello

Il cervello è uno degli organi più complessi e magnifici del corpo umano. Ci dà la consapevolezza di noi stessi e del nostro ambiente, elaborando un flusso costante di dati sensoriali. Controlla i nostri movimenti muscolari, le secrezioni delle nostre ghiandole e persino il nostro respiro e la temperatura interna. Ogni pensiero, sensazione e piano creativo è sviluppato dal nostro cervello. I neuroni registrano la memoria di ogni evento nelle nostre vite.

In realtà, il cervello umano è così complicato che rimane una frontiera eccitante nello studio del corpo; dottori, psicologi e scienziati stanno continuamente cercando di capire esattamente come le sue molte strutture lavorano insieme per creare la nostra mente umana potente.

Anatomia
Possiamo dividere il cervello in tre regioni principali basate sullo sviluppo embrionale: il proencefalo, il mesencefalo e il cervello posteriore.

Il proencefalo è costituito dal nostro incredibile cervello, talamo, ipotalamo e ghiandola pineale. I neuroanatomisti chiamano l’area cerebrale il telencefalo e usano il termine diencefalo per riferirsi all’area in cui risiedono il nostro talamo, l’ipotalamo e la ghiandola pineale.

Il mesencefalo, situato vicino al centro stesso del cervello tra il diencefalo e il cervello posteriore, è composto da una porzione del tronco cerebrale.
Il rombencefalo consiste nel rimanente tronco cerebrale, nel nostro cervelletto e nel ponte. I neuroanatomisti hanno una parola per descrivere la sub-regione del tronco cerebrale del nostro cervello posteriore, chiamandola “midolloencefalo”, mentre usano la parola metencefalo in riferimento al nostro cervelletto e al ponte collettivamente.
Prima di esplorare queste diverse regioni, per prima cosa definiamo i tipi importanti di cellule e tessuti che sono gli elementi costitutivi.

Istologia
Le cellule cerebrali possono essere suddivise in due gruppi: neuroni e neuroglia.

I neuroni, o cellule nervose, sono le cellule che svolgono tutte le comunicazioni e le elaborazioni all’interno. I neuroni sensoriali che entrano dal sistema nervoso periferico forniscono informazioni sulla condizione del corpo e dei suoi dintorni. La maggior parte dei neuroni nella materia grigia sono interneuroni, che sono responsabili dell’integrazione e dell’elaborazione delle informazioni fornite al cervello dai neuroni sensoriali. Gli interneuroni inviano segnali ai motoneuroni, che trasmettono segnali a muscoli e ghiandole.

Neuroglia, o cellule gliali, agiscono come cellule ausiliarie; supportano e proteggono i neuroni. Nel cervello ci sono quattro tipi di cellule gliali:

1. Gli astrociti proteggono i neuroni filtrando i nutrienti dal sangue e impedendo a sostanze chimiche e patogeni di lasciare i capillari del cervello.
2. Gli oligodendrociti avvolgono gli assoni dei neuroni nel cervello per produrre l’isolamento noto come mielina. Gli assoni mielinizzati trasmettono i segnali nervosi molto più rapidamente degli assoni non mielinizzati, quindi gli oligodendrociti accelerano la velocità di comunicazione del cervello.
3. Le microglia agiscono come i globuli bianchi attaccando e distruggendo i patogeni che invadono il cervello.
4. Le cellule ependimali rivestono i capillari dei plessi coroide e filtrano il plasma sanguigno per produrre il liquido cerebrospinale.
   Il tessuto del cervello può essere suddiviso in due classi principali: materia grigia e sostanza bianca.

Materia grigia e materia bianca

La materia grigia è composta principalmente da neuroni non mielinizzati, molti dei quali sono interneuroni. Le regioni di materia grigia sono le aree di connessioni nervose e di elaborazione.
La materia bianca è composta principalmente da neuroni mielinici che collegano le regioni della materia grigia tra loro e con il resto del corpo. I neuroni mielinizzati trasmettono i segnali nervosi molto più velocemente rispetto agli assoni non mielinizzati. La materia bianca agisce come l’autostrada dell’informazione del cervello per accelerare le connessioni tra parti distanti del cervello e del corpo.

Fisiologia

Metabolismo
Nonostante pesi solo 1,5kg, il cervello consuma fino al 20% dell’ossigeno e del glucosio assorbiti dal corpo. Il tessuto nervoso nel cervello ha un altissimo tasso metabolico a causa del numero di decisioni e processi che avvengono all’interno del cervello in un dato momento. Grandi volumi di sangue devono essere costantemente consegnati al cervello per mantenere una corretta funzione cerebrale. Qualsiasi interruzione nella somministrazione di sangue al cervello porta molto rapidamente a vertigini, disorientamento e infine perdita di conoscenza.

Sensoriale
Il cervello riceve informazioni sulle condizioni del corpo e dintorni da tutti i recettori sensoriali nel corpo. Tutte queste informazioni sono inserite in aree sensoriali del cervello, che mettono insieme queste informazioni per creare una percezione delle condizioni interne ed esterne del corpo. Alcune di queste informazioni sensoriali sono autonomiche che indicano inconsciamente al cervello le condizioni del corpo. La temperatura corporea, la frequenza cardiaca e la pressione sanguigna sono tutti i sensi autonomi che il corpo riceve. Altre informazioni sono informazioni sensoriali somatiche di cui il cervello è conscio. Il tatto, la vista, il suono e l’udito sono tutti esempi di sensi somatici.

Controllo del movimento
Il nostro cervello controlla direttamente quasi tutti i movimenti nel corpo. Una regione della corteccia cerebrale nota come area motoria invia segnali ai muscoli scheletrici per produrre tutti i movimenti volontari. I nuclei basali del cervello e la sostanza grigia nel tronco cerebrale aiutano a controllare questi movimenti inconsciamente e prevengono movimenti estranei indesiderati. Il cervelletto aiuta con i tempi e la coordinazione di questi movimenti durante i moti complessi. Infine, il tessuto muscolare liscio, il tessuto muscolare cardiaco e le ghiandole sono stimolati dalle uscite motorie delle regioni cerebrali del cervello.

Processo delle informazioni
Una volta che le informazioni sensoriali sono entrate nel cervello, le aree di associazione del cervello vanno al lavoro elaborando e analizzando queste informazioni. Le informazioni sensoriali vengono combinate, valutate e confrontate con le esperienze precedenti, fornendo al cervello un’immagine precisa delle sue condizioni. Le aree di associazione lavorano anche per sviluppare piani d’azione che vengono inviati alle regioni motorie del cervello al fine di produrre un cambiamento nel corpo attraverso i muscoli o le ghiandole. Le aree dell’associazione lavorano anche per creare i nostri pensieri, piani e personalità.

Apprendimento e memoria
Il cervello ha bisogno di memorizzare molti tipi diversi di informazioni che riceve dai sensi e che si sviluppa attraverso il pensiero nelle aree associative. Le informazioni nel cervello sono memorizzate in diversi modi a seconda della sua fonte e di quanto tempo è necessario. Il nostro cervello mantiene la memoria a breve termine per tenere traccia dei compiti in cui il cervello è attualmente impegnato. Si ritiene che la memoria a breve termine sia costituita da un gruppo di neuroni che si stimolano a vicenda in un ciclo per mantenere i dati nella memoria del cervello. Nuove informazioni sostituiscono le vecchie informazioni nella memoria a breve termine in pochi secondi o minuti, a meno che le informazioni non vengano spostate nella memoria a lungo termine.

La memoria a lungo termine è immagazzinata nel cervello dall’ippocampo, il quale trasferisce le informazioni dalla memoria a breve alle regioni di memoria del cervello, in particolare nella corteccia cerebrale dei lobi temporali. La memoria relativa alle abilità motorie (nota come memoria procedurale) è immagazzinata dal cervelletto e dai nuclei basali.

L’omeostasi
Il cervello agisce come centro di controllo del corpo mantenendo l’omeostasi di molte funzioni diverse come la respirazione, la frequenza cardiaca, la temperatura corporea e la fame. Il tronco cerebrale e l’ipotalamo sono le strutture cerebrali più interessate all’omeostasi.

Nel tronco cerebrale, il midollo allungato contiene il centro cardiovascolare che monitora i livelli di anidride carbonica disciolta e ossigeno nel sangue, insieme alla pressione sanguigna. Il centro cardiovascolare regola la frequenza cardiaca e la dilatazione dei vasi sanguigni per mantenere livelli sani di gas disciolti nel sangue e per mantenere una pressione sanguigna sana. Il centro di ritmicità midollare del midollo osseo monitora i livelli di ossigeno e di anidride carbonica nel sangue e regola la velocità di respirazione per mantenere questi livelli in equilibrio.

L’ipotalamo controlla l’omeostasi della temperatura corporea, della pressione sanguigna, del sonno, della sete e della fame. Molti recettori sensoriali autonomi per temperatura, pressione e sostanze chimiche si alimentano nell’ipotalamo. L’ipotalamo elabora le informazioni sensoriali che riceve e invia l’output a effettori autonomi nel corpo come ghiandole sudoripare, cuore e reni.

Dormire
Mentre il sonno può sembrare un momento di riposo per il cervello, questo organo è in realtà estremamente attivo.
L’ipotalamo mantiene l’orologio biologico del corpo a 24 ore.
Quando l’orologio circadiano indica che è arrivato il momento del sonno, invia segnali al sistema di attivazione reticolare del tronco cerebrale per ridurre la sua stimolazione della corteccia cerebrale.

Riflessi
Un riflesso è una reazione rapida e involontaria a una forma di stimolo interno o esterno. Molti riflessi nel corpo sono integrati nel cervello, tra cui il riflesso della pupilla, la tosse e lo starnuto. Molti riflessi proteggono il corpo dai danni. Ad esempio, tosse e starnuti liberano le vie respiratorie dei polmoni. Altri riflessi aiutano il corpo a rispondere agli stimoli, come ad esempio la regolazione delle pupille alla luce intensa o debole. Tutti i riflessi si manifestano rapidamente aggirando i centri di controllo della corteccia cerebrale e integrandosi nelle regioni inferiori del cervello come il mesencefalo o il sistema limbico.