Diapositiva 1

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Il cervelletto
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È lorgano integrativo per Raffinamento e
coordinazione dei movimenti Regolazione del
tono muscolare e mantenimento dellequilibrio
Apprendimento dei movimenti
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Corteccia cerebellare e nuclei profondi
Il cervelletto è posto sulla faccia posteriore
del tronco cerebrale al quale è collegato da tre
paia di peduncoli. Possiede una corteccia grigia
superficiale che ricopre la sostanza bianca
dentro cui sono dispersi nuclei di sostanza
grigia. Sia anatomicamente che funzionalmente si
distinguono porzioni più antiche che esistono in
tutti i vertebrati (archicerebello e
paleocerebello) ed altre che si sono invece
sviluppate solo nei vertebrati superiori
(neocerebello)
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Anatomia del cervelletto
È diviso orizzontalmente in tre lobi. 1. Lobo
anteriore.
2. Lobo posteriore.
2. Lobo flocculonodulare.
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Anatomia del cervelletto
È diviso verticalmente in tre regioni. 1. Verme.
2. C. intermedio.
2. C. laterale.
La superficie del verme e dei lobi è percorsa da
solchi trasversali concentrici che delimitano la
massa cerebellare in lamelle. Le lamelle del
cervelletto sono disposte orizzontalmente e sono
più piccole di quelle della corteccia cerebrale.
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Corteccia cerebellare
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Nuclei profondi del cervelletto
NUCLEO DEL FASTIGIO (TETTO) - riceve dal verme,
dai nuclei vestibolari e dalloliva inferiore.
Proietta ai nuclei vestibolari e ad altri nuclei
bulbari NUCLEO GLOBOSO - riceve dal verme.
Proietta a nuclei bulbari NUCLEO EMBOLIFORME -
riceve dalla parte intermedia degli emisferi.
Proietta al talamo NUCLEO DENTATO - riceve dal
neocerebello (emisferi cerebellari). Proietta al
nucleo rosso ed al talamo
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Gran parte delle fibre afferenti ed efferenti
hanno come stazione di relè i nuclei profondi del
cervelletto
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La corteccia cerebellare è organizzata in tre
strati
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CORTECCIA CEREBELLARE
STRATO MOLECOLARE CELLULE STELLATE CELLULE A
CANESTRO FIBRE PARALLELE DENDRITI DELLE
CELLULE DI PURKINJE DENDRITI DELLE CELLULE DEL
GOLGI DI II TIPO
STRATO DI PURKINJE SOMA DELLE CELLULE DI
PURKINJE (unica via efferente dalla corteccia
cerebellare, portano impulsi inibitori) FIBRE
RAMPICANTI
STRATO DEI GRANULI CELLULE DEI GRANULI ASSONI
E SOMA DELLE CELLULE DEL GOLGI FIBRE MUSCOIDI
ASSONI DELLE CELLULE DI PURKINJE
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 Fibre rampicanti Originano dai neuroni
olivo-cerebellari di cui rappresentano le fibre
terminali Salgono attraverso lo strato
granulare Finiscono nello strato molecolare con
un ciuffo di arborizzazioni terminali Si
connettono ai dendriti delle cellule del Purkinje
(rapporto 11) ma ciascuna può formare numerosi
contatti sinaptici con lalbero dendritico della
c. del P. Liberano il neurotrasmettitore
glutamato
dalloliva bulbare
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Fibre muscoidi Input da neuroni del ponte e
del midollo spinale Costituiscono tutte le
rimanenti afferenze cerebellari Si ramificano e
terminano nello strato granulare Hanno
terminazioni dilatate (rosette) Formano sinapsi
con i dendriti delle cellule dei granuli
gli assoni dei neuroni del Golgi
da ponte e midollo spinale
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Cellule dei granuli sono neuroni molto piccoli
(7mm), sterttamente impachettati Piccolo albero
dendritico nello strato granulare Un assone
amielinico che si dirige verso lo strato
molecolare (centrifugo) e si divide a T per
formare la fibra parallela Le fibre parallele
decorrono longitudinalmente lungo le lamelle
Incrociano i dendriti di molte cellule del
Purkinje Liberano glutamato come
neurotransmettitore
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Cellule di Golgi sono localizzate nello strato
granulare il loro assone, insieme alle fibre
muscoidi e ai dendriti delle cellule dei granuli
costituiscono una struttura ciamata glomerulo.
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Glomerulo cerebellare Eun complesso di sinapsi
tra la terminazione di una fibra muscoide al
centro, e a) dendriti di cellule granulari, b)
assoni di neuroni del Golgi
Nel glomerulo cerebellare il terminale assonico
di una fibra muscoide (in blu) invia messaggi di
tipo sensoriale a 50 cellule granulari (in
rosso) (divergenza).
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Cellule di Purkinje Consistono di Un ampio
albero dendritico nello strato molecolare, con
spine dendritiche a livello delle sinapsi Un
grosso soma Un assone che costituisce la via
efferente dal cervelletto, e manda collaterali
nello strato granulare. GABA è il
neurotrasmettitore liberato
ogni cellula di Purkinje riceve una fibra
rampicante (rapporto 11), che può formare però
numerosi contatti sinaptici con il suo albero
dendritico ogni cellula di Purkinje riceve
inoltre circa 200,000 contatti sinaptici dalle
fibre parallele (convergenza) ogni fibra
parallela prende contatto con numerose cellule di
Purkinje (divergenza) gli assoni delle cellule
di Purkinje costituiscono la principale via
efferente del cervelletto, attraverso i nuclei
cerebellari. Ciascun assone forma circa 1000
contatti con le cellule dei nuclei profondi. Il
neurotrasmettitore liberato è il GABA.
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Le cellule stellate e a canestro sono situate
trasversalmente nello strato molecolare
Cellule stellate Nella parte superficiale dello
strato molecolare Formano sinapsi con i
dendriti delle cellule del Purkinje Azione
inibitoria    Cellule a canestro Nella parte
profonda dello strato molecolare Gli assoni
formano un canestro attorno allencoder delle
cellule del Purkinje Azione inibitoria
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Circuiti cerebellari di base
Il circuito di base è lo stesso in tutte le parti
del cervelletto. Esso è costituito da tre parti
1. Via diretta linput afferente proietta
direttamente ai sistemi motori attraverso i
nuclei profondi senza passare per la corteccia.
2. Circuito laterale indiretto input delle fibre
muscoidi alle cellule granulari, da queste
mediante le fibre parallele alle cellule del
Purkinje, e da queste ritorno ai nuclei profondi
del cervelletto. Questo circuito è usato per
correggere le risposte riflesse.
3. Le fibre rampicanti mandano un input alle
cellule del Purkinje. Questo è linput di
rilevamento dellerrore. Questo circuito è usato
per lapprendimento.
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Circuiti cerebellari di base
Le fibre parallele decorrono parallelamente ai
solchi. Esse intersecano larborizzazione delle
cellule del Purkinje ad angolo retto.
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Gli input delle fibre parallele e rampicanti
hanno effetti molto diversi sulle cellule del
Purkinje
Si ritiene che lattivazione delle fibre muscoidi
possa rendere silente per alcune centinaia di ms
la scarica evocata nelle cellule del Purkinje
dalle fibre rampicanti
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Spikes semplici e complessi generati dalle
cellule del Purkinje
Le cellule di Purkinje normalmente generano
potenziali dazione ad elevata frequenza anche in
assenza di inputs sinaptici. La frequenza media
durante la veglia è di circa 40 Hz (40 spikes per
sec). I treni mostrano una mistura di cosiddetti
spikes semplici e complessi.
S. complessi
Spikes semplici
Gli spikes complessi sono spesso seguiti da una
pausa di alcune centinaia di msec durante la
quale lattività degli spikes semplici è
soppressa.
Uno spike complesso è una sequenza stereotipata
di potenziali dazione con intervalli molto brevi
tra uno spike e laltro e ampiezze
decrescenti. Gli spikes complessi, (che si
susseguono ad una velocità basale di circa 1 Hz,
massimo 10 Hz) sono costantemente associati
allattivazione delle fibre rampicanti.
Uno spike semplice è un singolo potenziale
dazione seguito da un periodo di refrattarietà
di circa 10 msec. Gli spikes semplici sono
prodotti da una combinazione di attività basale e
di inputs dalle fibre parallele.
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Lazione delle cellule del Purkinje sui nuclei
cerebellari profondi è inibitoria
Lunico output dal cervelletto è rappresentato
dalle cellule del Purkinje. I neuriti delle
cellule del Purkinje inibiscono i nuclei profondi
liberando GABA. I segnali inibitori da essi
inviati ai neuroni dei nuclei profondi ne frenano
continuamente lattività. Il ritardo,
lintensità e la durata dellinibizione prodotta
sono il risultato della complessa elaborazione
attuata nella corteccia cerebellare.
GABA
Quindi, ai neuroni dei nuclei profondi, che sono
la stazione duscita dei segnali dal cervelletto,
giungono immediatamente e direttamente i segnali
eccitatori portati dalle collaterali di tutte le
fibre afferenti al cervelletto e,
successivamente, i segnali inibitori provenienti
dalle cellule del Purkinje.
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Circuiti cerebellari di base
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Circuiti inibitori collaterali
Cellule stellate e a canestro (strato
molecolare). Formano sinapsi inibitorie con le
cellule del Purkinje. Afferenze eccitatorie
fibre parallele. Funzione accentuano il
contrasto tra i gruppi di cellule del Purkinje
attivi. Cellule del Golgi (strato
granulare). Afferenze eccitatorie fibre
parallele. Contribuiscono alla costituzione del
glomerulo cerebellare, formando sinapsi
inibitorie con i dendriti delle cellule dei
granuli e sopprimendone leccitamento in risposta
allattivazione delle fibre muscoidi. Funzione
scansione temporale dei processi eccitatori.
cellula stellata
fibre parallele
cellula a canestro
Circuito inibitorio collaterale
cellula del Purkinje
cellula del Golgi
cellula granulare
fibra rampicante
fibra muscoide
Circuito eccitatorio principale
neuroni profondi del cervelletto
fibre ascendenti dagli organi di senso
fibre disc. ai sistemi motori
oliva inferiore
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La circuiteria del cervelletto
dendriti
eccitatorie
inibitorie
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Le cellule stellate e a canestro causano
uninibizione laterale delle cellule del Purkinje
situate ai lati del fascio di fibre parallele
attivate
Anche le cellule del Golgi ricevono un input
dalle fibre parallele, ma distribuiscono i loro
assoni indietro alle cellule granulari. È un
esempio di inibizione a feedback che taglia gli
input dopo un breve ritardo, tendendo ad
accorciare la durata dei treni di potenziali
dazione nelle fibre parallele.
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ORGANIZZAZIONE MORFOFUNZIONALE DEL CERVELLETTO
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Le principali funzioni di ciascuna suddivisione
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Funzione generale del cervelletto Agisce sul
controllo motorio Quindi, dal cervelletto non
dipende tanto la capacità di compiere i
movimenti, quanto la capacità di compierli in
modo corretto. Ad es., sollevare una scatola. Il
sollevamento iniziale viene regolato in base al
peso supposto della scatola.

• Quando avviene lintervento regolatore?
• Prima, durante e alla fine di ogni movimento in
  modo da regolarne
• durata,
• ampiezza
• gradualità.

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Consideriamo ad esempio il controllo eseguito dal
cervelletto sui movimenti volontari Inputs al
cervelletto - dallapparato propriocettivo
muscolare (fascio spino cerebellare) una completa
informazione sulla posizione che le diverse parti
del corpo assumono istante per istante - dalla
corteccia cerebrale (fascio cortico-ponto
cerebellare) una completa informazione sugli
ordini motori elaborati dalla corteccia
cerebrale. Azioni del cervelletto - confronto
tra quadro delle afferenze propriocettive e delle
efferenze motorie - rilevazione degli errori
negli ordini - correzione in tempo reale con
segnali inviati alla corteccia tramite la via
ascendente cerebello-talamo-corticale e al
midollo spinale tramite la vie discendenti
(cerebello-rubro-, cerebello-reticolo- e
cerebello-vestibolo-spinali).
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Il cervelletto nellapprendimento motorio
Il cervelletto potrebbe avere un ruolo
nellapprendimento di nuove capacità motorie. I
segnali convogliati dalle fibre rampicanti
modificherebbero, in periodi di tempo lunghi, le
risposte dei neuroni di Purkinje rispetto ai
segnali che arrivano attraverso le fibre
muscoidi. Dati sperimentali dimostrano che i
circuiti cerebellari vengono modificati con
lesperienza e che queste modifiche sono
importanti nellapprendimento motorio.
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Il cervelletto nellapprendimento motorio Esempio
1. Aggiustamento del riflesso vestibulo-oculare
Cosè il riflesso vestibulo-oculare (VOR)? La
funzione del VOR è di stabilizzare limmagine
della retina durante le rotazioni della testa.
quando la testa ruota ad una certa velocità e in
una certa direzione, locchio ruota alla stessa
velocità ma in direzione opposta. Senza il VOR,
locchio vedrebbe unimmagine offuscata ogni
volta che si muove la testa. Ciò accade perché
locchio è come una macchina fotografica con
velocità di otturazione lenta.
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Il cervelletto nellapprendimento motorio Esempio
1. Aggiustamento del riflesso vestibulo-oculare
Quindi, lo scopo del VOR è di ruotare locchio in
direzione opposta alla testa, mantenendo ferma
limmagine sulla retina. Il VOR è realizzato
tramite due vie.
2) Una via indiretta attraverso le fibre
muscoidi, le fibre parallele e le cellule del
Purkinje del cervelletto, che inibisce il nucleo
vestibolare e permette le opportune correzioni.
1) Una via diretta dai canali semicircolari (e
nucleo vestibolare) agli appropriati muscoli
dellocchio causandone la contrazione (vedi sist.
vestibolare)
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Supponiamo che a causa di un trauma o delletà
alcuni neuroni coinvolti nel riflesso funzionino
male o muoiano e di conseguenza i muscoli
dellocchio non si contraggano più adeguatamente.
Occorre qualcosa che ponga riparo a ciò.
3) Quando il VOR non lavora adeguatamente (p.es.,
locchio non ruota abbastanza) uno scorrimento
dellimmagine è captato dallocchio e inviato al
cervelletto tramite le fibre rampicanti. Limput
dalle fibre rampicanti altera in maniera
semi-permanente le sinapsi delle fibre parallele
attivate simultaneamente. Quando il VOR è
riparato (cioè nessuno scorrimento dellimmagine
sulla retina) lattività delle fibre rampicanti
cessa. Quindi le fibre rampicanti istruiscono
lazione delle fibre muscoidi (apprendimento
motorio o adattamento).
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Il cervelletto nellapprendimento motorio Esempio
2. Un prisma davanti agli occhi altera la
posizione apparente degli oggetti
1) Lanciando il dardo con un prisma davanti agli
occhi, il bersaglio appare spostato di lato e
quindi viene mancato.
2) Gradualmente il cervelletto aiuta a correggere
lerrore.
Senza prisma lerrore è piccolo
3) Togliendo i prismi, il bersaglio viene di
nuovo sbagliato, ma nella direzione opposta. 4)
Il cervelletto, di nuovo, correggerà lerrore.
Gli occhiali hanno un effetto simile a quello dei
prismi. Il VOR è ricalibrato ogni volta che
vengono utilizzate nuove lenti.
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Il cervelletto nellapprendimento motorio Esempio
3. apprendimento di nuovi riflessi posturali
Normalmente, quando si sta in piedi su una
superficie ferma (pavimento), una distensione
dellestensore significa che ci si sta sporgendo
in avanti troppo e e la risposta corretta
dellazione riflessa è di contrarre lestensore.
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Il cervelletto nellapprendimento motorio Esempio
3. apprendimento di nuovi riflessi posturali
Quando ci si trova su una piattaforma in
equilibrio su una palla, lo stesso riflesso
provoca una caduta.
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Il cervelletto nellapprendimento motorio Esempio
3. apprendimento di nuovi riflessi posturali
Bisogna imparare a rilassare lestensore, quando
la piattaforma stira lestensore. Gradualmente il
cervelletto impara a sopprimere questo riflesso
di contrazione. Non cè apprendimento se il
cervelletto è danneggiato.
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Lesioni del neocerebellum provocano atassia
Latassia consiste in 1) Un ritardo nellinizio
del movimento. Vi è anche una maggiore lentezza
nel movimento perché lattività del muscolo
agonista è meno fasica.
2) Dismetria il movimento supera o non raggiunge
il bersaglio.
3) Tremore Si verifica dopo un movimento o
quando cò una perturbazione nel momento in cui
si sta tentando di tenere un arto in una
posizione particolare. Il tremore non si
manifesta a riposo.
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• In conclusione
• Il cervelletto opera come unofficina per
  riparazioni.
• Impara ad adattarsi a nuovi compiti
• I disordini motori prodotti da lesioni al di
  fuori del cervelletto sono velocemente mascherati
  da questofficina.
• Le lesioni cerebellari provocano disordini motori
  perché se lofficina è danneggiata i disordini
  diventano evidenti.
• Il deficit persiste se esso eccede le
  capacità riparatorie dellofficina p. es., non
  cè compensazione per un muscolo totalmente
  paralizzato.

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FINE
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Vie afferenti dalle fibre rampicanti
43
Vie afferenti dalle fibre muscoidi
Le fibre muscoidi convogliano informazione
richiesta per fare degli aggiustamenti
Spinocerebellari Informazione di feedback da
muscoli e articolazioni Vestibulo-cerebellari
Feedback circa la postura e il movimento
Cortico-ponto-cerebellari Dalle aree
associative  Aggiustamenti motori che
richiedono giudizio, discriminazione, e decisioni
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 Vie efferenti
Loutput dal cervelletto avviene tramite le
cellule del Purkinje e i nuclei profondi