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Encefalo

Di

Steven A. Goldman

, MD, PhD, University of Rochester Medical Center

Ultima revisione/verifica completa mar 2018| Ultima modifica dei contenuti apr 2018
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Le funzioni cerebrali sono tanto misteriose quanto importanti. Tutti i pensieri, le convinzioni, i ricordi, i comportamenti e gli stati d’animo nascono nell’encefalo. L’encefalo è la sede della cognizione e dell’intelligenza, nonché il centro di controllo dell’intero organismo. Coordina le capacità di movimento, tatto, olfatto, gusto, udito e vista. Consente alle persone di formulare parole, parlare e comunicare, capire e manipolare i numeri, comporre e apprezzare la musica, riconoscere e comprendere forme geometriche, programmare e perfino immaginare e fantasticare.

L’encefalo riesamina tutti gli stimoli provenienti da organi interni, superficie corporea, occhi, orecchie, naso e bocca. Reagisce poi a questi stimoli correggendo la posizione del corpo, il movimento degli arti e la velocità di funzionamento degli organi interni. L’encefalo può inoltre determinare l’umore, i livelli di coscienza e di attenzione.

Struttura cerebrale

L’encefalo è composto dal cervello, dal tronco encefalico e dal cervelletto. Ciascuna metà del cervello (emisfero) è divisa in lobi.

Struttura cerebrale

Tessuti che rivestono il cervello

All’interno della scatola cranica, l’encefalo è ricoperto da tre strati di tessuto denominati meningi.

Tessuti che rivestono il cervello

Nessun computer è ancora riuscito ad avvicinarsi alle capacità del cervello umano. Tuttavia, questa specializzazione comporta un certo dispendio energetico. Il cervello ha bisogno di essere nutrito costantemente. Richiede una quantità molto importante e un flusso continuo di sangue e ossigeno, circa il 20% del flusso sanguigno proveniente dal cuore. Una riduzione dell’afflusso sanguigno al cervello di durata superiore a circa 10 secondi può provocare una perdita di coscienza. La mancanza di ossigeno o livelli di zucchero (glucosio) eccessivamente bassi nel sangue possono diminuire l’apporto energetico al cervello e danneggiarlo seriamente in pochi minuti. Tuttavia, il cervello è difeso da diversi meccanismi che agiscono per prevenire tali evenienze. Per esempio, se il flusso sanguigno al cervello diminuisce, quest’ultimo segnala immediatamente al cuore di battere più rapidamente e con maggiore intensità e quindi di pompare più sangue. Se il livello di zuccheri nel sangue si riduce troppo, il cervello segnala alle ghiandole surrenali di rilasciare epinefrina (adrenalina), che stimola il fegato a rilasciare lo zucchero di riserva.

Sapevate che...

  • Il cervello produce raramente nuove cellule nervose (neuroni), ma può continuare a produrre nuove cellule di supporto (cellule gliali) per tutta la vita.

  • Nessun computer è ancora riuscito a fare tutto quello che il cervello umano è in grado di fare.

  • Circa il 20% del sangue pompato dal cuore va al cervello.

L’encefalo è protetto anche dalla barriera emato-encefalica. Questa barriera sottile impedisce ad alcune sostanze tossiche presenti nel sangue di raggiungere l’encefalo. Esiste perché nell’encefalo, a differenza della maggior parte del corpo, le cellule che formano le pareti capillari sono ben sigillate (i capillari, i vasi sanguigni più piccoli del corpo, sono il luogo in cui avviene lo scambio di sostanze nutritive e ossigeno tra il sangue e i tessuti). La barriera emato-encefalica limita i tipi di sostanze che possono entrare nell’encefalo. Ad esempio, la penicillina, molti farmaci chemioterapici e la maggior parte delle proteine non possono entrarvi. Per contro, sostanze come l’alcol, la caffeina e la nicotina possono entrarvi. Alcuni farmaci, come gli antidepressivi, sono stati formulati in modo tale da poter passare attraverso la barriera. Alcune sostanze necessarie all’encefalo, quali zuccheri e aminoacidi, non passano facilmente attraverso la barriera. Tuttavia, quest’ultima dispone di sistemi di trasporto che permettono alle sostanze necessarie all’encefalo di superarla e raggiungere il tessuto cerebrale. Quando l’encefalo è infiammato, come può avvenire in caso di determinate infezioni o tumori, la barriera emato-encefalica diventa permeabile. Quando la barriera emato-encefalica è permeabile, nell’encefalo possono penetrare alcune sostanze (come determinati antibiotici) che normalmente non sarebbero in grado di farlo.

L’attività del cervello deriva dagli impulsi elettrici generati dalle cellule nervose (neuroni), che elaborano e immagazzinano le informazioni. Gli impulsi passano lungo le fibre nervose all’interno del cervello. L’intensità, il tipo di attività cerebrale e l’area del cervello in cui essa inizia dipendono dal livello di coscienza della persona e dalla specifica attività che questa sta svolgendo.

L’encefalo è composto da tre parti principali:

  • Cervello

  • Tronco encefalico

  • Cervelletto

Ognuna di esse contiene un numero di zone più piccole, ciascuna con funzioni specifiche.

Cervello

Il cervello, la parte più grande dell’encefalo, è costituito da:

  • Corteccia cerebrale: questo strato convoluto di tessuto forma la superficie esterna del cervello. È composto da un sottile strato di materia grigia di circa 2-4 millimetri di spessore. Negli adulti, la corteccia cerebrale contiene la maggior parte delle cellule del sistema nervoso.

  • Materia bianca: la materia bianca è composta principalmente da fibre nervose che collegano le cellule nervose della corteccia fra loro e con altre parti dell’encefalo e del midollo spinale. Inoltre, contiene le cellule di supporto (cellule gliali) delle cellule nervose. La materia bianca si trova sotto la corteccia.

  • Strutture sottocorticali: anche queste strutture si trovano sotto la corteccia (da cui il loro nome). Esse comprendono i gangli basali, il talamo, l’ipotalamo, l’ippocampo e il sistema limbico, che include l’amigdala, le connessioni olfattive (strutture che aiutano a trasmettere i segnali olfattivi) e le strutture correlate.

Il cervello è diviso in due emisferi: destro e sinistro. Gli emisferi sono collegati tramite fibre nervose che formano un ponte di materia bianca (chiamato corpo calloso) attraverso il centro del cervello. Ogni emisfero è ulteriormente diviso in lobi:

  • Lobo frontale

  • Lobo parietale

  • Lobo occipitale

  • Lobo temporale

Ciascun lobo ha funzioni specifiche, ma per la maggior parte delle attività diverse aree di diversi lobi in entrambi gli emisferi devono cooperare.

I lobi frontali hanno le seguenti funzioni:

  • Avviare molte azioni volontarie, come guardare verso un oggetto interessante, attraversare la strada, rilassare la vescica per urinare

  • Controllare le capacità motorie acquisite, quali scrivere, suonare strumenti musicali e legare i lacci delle scarpe

  • Controllare i processi intellettivi complessi, come linguaggio, pensiero, concentrazione, soluzione di un problema e programmazione del futuro

  • Controllare le espressioni facciali e i gesti di mani e braccia

  • Coordinare le espressioni e i gesti con lo stato d’animo e le emozioni

Particolari aree dei lobi frontali controllano specifici movimenti, in genere del lato opposto dell’organismo. Nella maggior parte delle persone, il lobo frontale sinistro controlla gran parte delle funzioni coinvolte nell’uso del linguaggio.

I lobi parietali hanno le seguenti funzioni:

  • Interpretare le informazioni sensoriali che provengono dal resto del corpo

  • Controllare la posizione del corpo e degli arti

  • Combinare le impressioni relative a forma, struttura e peso in percezioni generali

  • Influenzare le capacità matematiche e la comprensione del linguaggio, come fanno le aree adiacenti dei lobi temporali

  • Accumulare ricordi che permettono alle persone di orientarsi (sapere dove si trovano) e di mantenere il senso della direzione (sapere dove si dirigono)

  • Elaborare le informazioni che aiutano le persone a percepire le varie parti del loro corpo

I lobi occipitali hanno le seguenti funzioni:

  • Elaborare e interpretare la visione

  • Consentire alle persone di creare dei ricordi visivi

  • Integrare le percezioni visive con le informazioni spaziali fornite dai lobi parietali vicini

I lobi temporali hanno le seguenti funzioni:

  • Generare ricordi ed emozioni

  • Elaborare eventi immediati nella memoria recente e a lungo termine

  • Conservare e recuperare ricordi a lungo termine

  • Comprendere suoni e immagini, consentendo alle persone di riconoscere altre persone e oggetti e di integrare l’udito e il linguaggio

Le strutture sottocorticali comprendono grandi raccolte di cellule nervose:

  • I gangli basali, che coordinano e regolano i movimenti

  • Il talamo, che generalmente organizza messaggi sensoriali da e verso livelli più elevati del cervello (corteccia cerebrale), offrendo la consapevolezza di sensazioni come dolore, tatto e temperatura

  • L’ipotalamo, che coordina alcune delle funzioni più automatiche dell’organismo, tra cui il controllo del sonno e della veglia, il mantenimento della temperatura corporea, la regolazione dell’appetito e della sete e il controllo dell’attività ormonale della vicina ipofisi

Il sistema limbico, un’altra struttura sottocorticale, è costituito da strutture e fibre nervose che si trovano in profondità all’interno del cervello. Questo sistema connette l’ipotalamo ad altre aree dei lobi frontali e temporali, inclusi l’ippocampo e l’amigdala. Il sistema limbico controlla la percezione e l’espressione delle emozioni, oltre ad alcune funzioni corporee spontanee. Attraverso le emozioni (come paura, collera, piacere e tristezza), il sistema limbico permette a una persona di comportarsi in maniera tale da favorire la comunicazione e sopravvivere a turbamenti fisici e psicologici. L’ippocampo partecipa anche alla formazione e al recupero dei ricordi e le sue connessioni attraverso il sistema limbico aiutano a collegare questi ricordi alle emozioni provate quando si sono formati. Grazie al sistema limbico, i ricordi emotivamente significativi sono spesso più facili da ricordare rispetto a quelli meno importanti.

Tronco encefalico

Il tronco encefalico connette il cervello al midollo spinale. Contiene un sistema di cellule e fibre nervose (definito sistema di attivazione reticolare) situato in profondità all’interno della parte superiore del tronco encefalico. Questo sistema controlla i livelli di coscienza e di attenzione. Inoltre, contiene numerosi gruppi di centri nervosi che controllano i movimenti degli occhi, del viso, della mandibola e della lingua, tra cui la masticazione e la deglutizione.

Il tronco encefalico, inoltre, regola automaticamente funzioni corporee importanti come la respirazione, la pressione arteriosa e il battito cardiaco, oltre a regolare la postura e l’equilibrio. Se il tronco encefalico viene gravemente danneggiato, si perde lo stato di coscienza e queste funzioni corporee spontanee cessano. La morte segue dopo poco. Tuttavia, se il tronco encefalico rimane intatto, il corpo può rimanere in vita, anche quando una grave lesione del cervello rende impossibili la coscienza, la cognizione e il movimento.

Cervelletto

Il cervelletto, situato al di sotto del cervello, appena sopra il tronco encefalico, coordina i movimenti corporei. Con le informazioni che riceve dalla corteccia cerebrale e dai gangli basali riguardo alla posizione degli arti, il cervelletto contribuisce all’adeguato e corretto movimento di questi ultimi. Ciò avviene grazie alla costante regolazione del tono muscolare e della postura.

Il cervelletto interagisce con aree del tronco encefalico dette nuclei vestibolari, connesse agli organi dell’equilibrio (canali semicircolari) nell’orecchio interno. Insieme, queste strutture forniscono il senso dell’equilibrio, rendendo possibile camminare in posizione eretta.

Il cervelletto immagazzina anche ricordi dei movimenti eseguiti, permettendo di compierne altri altamente coordinati, come una piroetta durante un balletto, con una certa velocità ed equilibrio.

Meningi

Sia il cervello sia il midollo spinale sono rivestiti da tre strati di tessuto (meningi) che li proteggono.

  • La pia madre è il sottile strato più interno, che aderisce al cervello e al midollo spinale.

  • L’aracnoide, simile a una delicata ragnatela, è lo strato intermedio.

  • Infine, la dura madre è lo strato più esterno e resistente.

Lo spazio tra l’aracnoide e la pia madre (spazio subaracnoideo) funge da canale per il liquido cerebrospinale, che contribuisce a proteggere l’encefalo e il midollo spinale.

Il liquido cerebrospinale aiuta a proteggere l’encefalo, come una sorta di cuscinetto, dagli scuotimenti improvvisi e da traumi minori, e rimuove altresì le scorie dall’encefalo. Il liquido cerebrospinale entra nell’encefalo dall’esterno dei vasi sanguigni e scorre sulla superficie encefalica tra le meningi. Il liquido viene assorbito dalle cellule di supporto (cellule gliali) e distribuito a tutto l’encefalo, riempiendone le cavità interne (i quattro ventricoli cerebrali). Infine, il liquido lascia l’encefalo ed entra nei vasi sanguigni dell’organismo. Mentre scorre attraverso l’encefalo, il liquido cerebrospinale rimuove le proteine e altri prodotti di scarto dal tessuto cerebrale. Questo processo di rimozione avviene principalmente mentre le persone dormono, il che rimarca l’importanza del sonno.

L’encefalo e le meningi sono contenuti in una struttura ossea protettiva e resistente, il cranio. Il midollo spinale collega l’encefalo alla base del tronco encefalico.

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