Neurofiziologie_formatat.doc

UNIVERSITATEA “BABEŞ-BOLYAI” CLUJ-NAPOCA

FACULTATEA DE PSIHOLOGIE ŞI ŞTIINŢELE EDUCAŢIEI

SECŢIA PSIHOLOGIE ÎNVĂŢĂMÂNT LA DISTANŢĂ

NEUROFIZIOLOGIE

Dr. Adrian OLTEANU Dr. Viorel LUPU 0

CUPINS 1

CAPITOLUL I – FIZIOLOGIA NEURONULUI....................................................................................8 1.1 Unitatea embriologicaă a neuronului.................................................................................................. 8 1.1.1 Dezvoltarea neuronalaă ....................................................................................................................... 8 1.1.2 Inducerea plaă cii neurale.................................................................................................................... 9 1.1.3 Migrarea neuronilor............................................................................................................................ 9 1.2 Unitatea anatomicaă a neuronului..................................................................................................... 10 1.2.1 Structura neuronului........................................................................................................................ 11 1.2.2 Transportul axoplasmatic.............................................................................................................. 14 1.2.3 Clasificarea neuronilor.................................................................................................................... 15 1.2.4 Celulele gliale...................................................................................................................................... 16 1.3 Metabolismul neuronal........................................................................................................................ 17 1.4 Proprietaă ţile funcţionale ale neuronului....................................................................................... 18 1.4.1 Excitabilitatea...................................................................................................................................... 18 1.4.1.1 Potenţialul de repaus.............................................................................................................. 19 1.4.1.2 Potenţialul de acţiune............................................................................................................. 20 1.4.1.3 Variaţiile excitabilitaă ţii........................................................................................................... 23 1.4.1.4 Maă surarea excitabilitaă ţii ţesuturilor................................................................................ 24 1.4.2 Conductibilitatea................................................................................................................................ 25 1.4.2.1 Conductibilitatea îîn fibrele amielinice............................................................................25 1.4.2.2 Conducerea îîn fibrele mielinice.......................................................................................... 25 1.4.2.3 Legile conductibilitaă ţii........................................................................................................... 26 1.4.2.4 Clasificarea fibrelor nervoase îîn funcţie de viteza de conducere.........................26 1.4.3 Degenerarea şi regenerarea neuronalaă .................................................................................... 27 1.4.3.1 Degenerarea neuronalaă ......................................................................................................... 27 1.4.3.2 Degenerarea transneuralaă .................................................................................................... 28 1.4.3.3 Regenerarea neuronalaă .......................................................................................................... 28 1.4.4 Neurotransplantarea........................................................................................................................ 29 1.5 Arcul reflex................................................................................................................................................ 31 1.6 Receptorii.................................................................................................................................................. 31 1.6.1 Codificarea informaţiei la nivelul receptorului...................................................................... 33 1.6.1.1 Codificarea calitaă ţii stimulului............................................................................................ 33 1.6.1.2 Codificarea intensitaă ţii stimulului..................................................................................... 34 1.6.2 Adaptarea receptorilor.................................................................................................................... 34 1.7 Sinapsa........................................................................................................................................................ 35 1.7.1 Clasificarea sinapselor..................................................................................................................... 36 1.7.2 Neuroplasticitatea sinapticaă ......................................................................................................... 37 1.7.3 Structura sinapsei.............................................................................................................................. 37 1.7.4 Date generale despre mediatorii chimici................................................................................. 39 1.7.5 Funcţionarea sinapsei...................................................................................................................... 40 1.7.5.1 Sinteza mediatorului............................................................................................................... 40 1.7.5.2 Stocarea mediatorului............................................................................................................ 41 1.7.5.3 Eliberarea mediatorului........................................................................................................ 41 1.7.5.4 Traversarea spaţiului sinaptic............................................................................................ 42 1.7.5.5 Acţiunea postsinapticaă a mediatorului...........................................................................42 1.7.5.6 Inactivarea mediatorului....................................................................................................... 42 1.7.6 Potenţialele postsinaptice.............................................................................................................. 42 1.7.6.1 Potenţialul postsinaptic excitator...................................................................................... 43 1

1.7.6.2 Potenţialul postsinaptic inhibitor...................................................................................... 43 1.7.7 Particularitaă ţile transmiterii sinaptice..................................................................................... 44 1.8 Organele efectoare................................................................................................................................. 46 1.8.1 Placa motorie....................................................................................................................................... 46 1.8.2 Transmiterea sinapticaă îîn fibrele vegetative..........................................................................47 1.8.3 Secreţia glandularaă ........................................................................................................................... 48 2

CAPITOLUL II – FUNCTIA SENZITIVO-SENZORIALA A SISTEMULUI NERVOS.........49 2.1 Analizatorul.............................................................................................................................................. 49 2.2 Senzaţia si percepţia.............................................................................................................................. 50 2.3 Funcţia somestezica a sistemului nervos...................................................................................... 52 2.3.1 Organizarea generalaă a somesteziei........................................................................................... 52 2.3.2 Receptorii somestezici..................................................................................................................... 53 2.3.3 Calea de conducere a analizatorului somestezic...................................................................54 2.3.3.1 Sensibilitatea proprioceptivaă şi tactilaă bine discriminantaă (epicriticaă )............55 2.3.3.2 Sensibilitatea protopaticaă ..................................................................................................... 57 2.3.3.3 2.3.4.1. Rolul funcţional al talamusului........................................................................... 58 2.3.4 Cortexul cerebral somestezic........................................................................................................ 60 2.4 Durerea....................................................................................................................................................... 62 2.4.1 Receptorii durerii.............................................................................................................................. 63 2.4.1.1 Stimularea algoreceptorilor................................................................................................. 63 2.4.2 Caă ile de conducere a durerii.......................................................................................................... 64 2.4.3 Clasificarea durerii............................................................................................................................ 65 2.4.3.1 Durerea somaticaă cutanataă .................................................................................................. 65 2.4.3.2 Durerea profundaă ..................................................................................................................... 66 2.4.3.3 Durerea visceralaă ..................................................................................................................... 66 2.4.3.4 Durerea vascularaă .................................................................................................................... 68 2.4.4 Modularea durerii............................................................................................................................. 68 2.4.4.1 Modularea durerii la nivelul maă duvei spinaă rii.............................................................68 2.4.4.2 Modularea durerii la etajele supraspinale.....................................................................69 2.4.5 Receptorii opiacei.............................................................................................................................. 70 2.4.6 Semnificaţia fiziologicaă a durerii................................................................................................. 72 2.4.6.1 Psihalgiile (durerile psihogene)......................................................................................... 73 2.5 Sensibilitatea termicaă ........................................................................................................................... 74 2.6 Sensibilitaă ţi cutanate combinate. Pruritul şi gaî dilatul............................................................76

3

CAPITOLUL III - NEUROFIZIOLOGIA ANALIZATORILOR SENZORIALI......................78 3.1 Analizatorul vizual................................................................................................................................. 78 3.1.1 Anatomia ochiului............................................................................................................................. 78 3.1.1.1 Structura retinei....................................................................................................................... 79 3.1.1.2 Anexele ochiului....................................................................................................................... 80 3.1.2 Fiziologia analizatorului vizual.................................................................................................... 81 3.1.2.1 Mediile refringente ale ochiului......................................................................................... 81 3.1.2.2 Formarea imaginii pe retinaă ................................................................................................ 83 3.1.2.2.1 Reglarea cantitaă ţii de luminaă îîn ochi........................................................................... 83 3.1.2.2.2 Acomodarea.......................................................................................................................... 84 3.1.2.3 Mecanismele fotorecepţiei pentru lumina necolorataă ..............................................86 2

3.1.2.3.1 Structura celulelor cu bastonaş..................................................................................... 86 3.1.2.3.2 Geneza potenţialelor bioelectrice îîn celulele fotoreceptoare............................87 3.1.2.3.3 Bazele ionice ale potenţialelor îîn celulele fotoreceptoare..................................88 3.1.2.3.4 Componentele fotosensibile ale celulelor cu bastonaş........................................89 3.1.2.3.5 Legaă tura dintre rodopsinaă şi canalele de Na+..........................................................91 3.1.2.3.6 Sinteza de c-GMP îîn fotoreceptori................................................................................ 92 3.1.2.3.7 Mediatorii sinaptici îîn retinaă .......................................................................................... 93 3.1.2.3.8 Vederea scotopicaă ............................................................................................................... 93 3.1.2.3.9 Adaptarea retinei la îîntuneric........................................................................................ 93 3.1.2.3.10 Fuziunea stimulilor luminoşi........................................................................................ 94 3.1.2.4 Mecanismele fotorecepţiei pentru lumina colorataă ...................................................94 3.1.2.4.1 Teoria tricromaticaă a lui Young-Helmholtz...............................................................95 3.1.2.4.2 Teoria tetracromaticaă a lui Hering............................................................................... 95 3.1.2.4.3 Vederea fotopicaă .................................................................................................................. 96 3.1.2.5 Organizarea caî mpului receptor retinian........................................................................97 3.1.2.6 Calea intermediaraă a analizatorului vizual.................................................................100 3.1.2.6.1 Nervul optic........................................................................................................................ 100 3.1.2.6.2 Chiasma şi tractusurile optice..................................................................................... 101 3.1.2.6.3 Corpii geniculaţi laterali................................................................................................ 101 3.1.2.7 Segmentul central al analizatorului vizual..................................................................102 3.1.2.7.1 Caî mpurile corticale simple........................................................................................... 103 3.1.2.7.2 Caî mpurile complexe........................................................................................................ 103 3.1.2.7.3 Caî mpurile receptoare hipercomplexe......................................................................103 3.1.2.7.4 Organizarea îîn coloane a cortexului vizual............................................................104 3.1.2.7.5 Analiza corticalaă a culorilor.......................................................................................... 105 3.1.2.7.6 Simţul formelor................................................................................................................. 106 3.1.2.7.7 Simţul stereoscopic.......................................................................................................... 106 3.2 Analizatorul auditiv............................................................................................................................ 107 3.2.1 Sunetul şi caracteristicile sale fizice........................................................................................ 108 3.2.2 Capaă tul periferic al aparatului auditiv.................................................................................... 109 3.2.2.1 Sistemul de captare şi transmitere a sunetelor.........................................................109 3.2.2.2 Urechea medie........................................................................................................................ 110 3.2.2.3 Urechea internaă ...................................................................................................................... 111 3.2.2.3.1 Structura urechii interne............................................................................................... 111 3.2.2.3.2 Organul receptiv la urechii........................................................................................... 112 3.2.2.3.3 Mecanismul transducţiei îîn analizatorul auditiv.................................................112 3.2.3 Sistemul de conducere.................................................................................................................. 113 3.2.3.1 Segmentul de conducere şi rolul saă u îîn recepţia auditivaă .....................................113 3.2.3.2 Potenţialele microfonice cohleare.................................................................................. 114 3.2.4 Segmentul central al aparatului auditiv................................................................................. 115 3.3 Analizatorul olfactiv............................................................................................................................ 116 3.3.1 Segmentul periferic al analizatorului olfactiv.....................................................................117 3.3.1.1 Mucoasa olfactivaă .................................................................................................................. 117 3.3.1.2 Epiteliul olfactiv..................................................................................................................... 117 3.3.1.3 Pragul olfactiv......................................................................................................................... 118 3.3.1.4 Discriminarea olfactivaă ....................................................................................................... 119 3.3.1.5 Clasificarea substanţelor odorante................................................................................ 119 3.3.1.6 Modalitaă ţile de stimulare a receptorilor olfactivi.....................................................120 3.3.1.7 Transducţia semnalului olfactiv...................................................................................... 120 3.3.2 Calea de conducere a analizatorului olfactiv........................................................................ 122 3.3.3 Capaă tul central al analizatorului olfactiv............................................................................... 123 3

3.3.4 Implicaţiile psihofiziologice ale olfacţiei............................................................................... 123 3.4 Analizatorul gustativ.......................................................................................................................... 124 3.4.1 Capaă tul periferic al analizatorului gustativ..........................................................................124 3.4.1.1 Mugurii gustativi.................................................................................................................... 125 3.4.1.2 Papilele gustative................................................................................................................... 125 3.4.1.3 Pragul gustativ........................................................................................................................ 126 3.4.1.4 Senzaţiile gustative fundamentale.................................................................................. 127 3.4.1.5 Mecanismul de transducţie a gusturilor fundamentale.........................................127 3.4.1.5.1 Gustul acru.......................................................................................................................... 127 3.4.1.5.2 Gustul saă rat......................................................................................................................... 128 3.4.1.5.3 Gustul dulce........................................................................................................................ 128 3.4.1.5.4 Gustul amar......................................................................................................................... 129 3.4.2 Calea de conducere a analizatorului gustativ......................................................................129 3.4.3 Segmentul central al analizatorului gustativ.......................................................................130 3.4.4 Adaptarea gustativaă ....................................................................................................................... 131 3.4.5 Implicaţii psihofiziologice ale recepţiei gustative..............................................................131 4

CAPITOLUL IV - NEUROFIZIOLOGIA COMPORTAMENTULUI MOTOR UMAN.........133 4.1 Sistemul muscular striat.......................................................................................................................... 134 4.1.1 Structura muşchiului striat scheletic........................................................................................ 135 4.1.2 Compoziţia chimicaă a muşchiului striat scheletic.................................................................138 4.1.3 Mecanismul contracţiei musculare izotonice..........................................................................140 4.1.4 Mecanismul contracţiei izometrice............................................................................................. 141 4.1.5 Relaxarea muscularaă ......................................................................................................................... 141 4.1.6 Metabolismul energetic al contracţiei musculare.................................................................142 4.1.7 Implicaţiile calorice ale activitaă ţii musculare.........................................................................143 4.1.8 Efectele mecanice ale contracţiei musculare..........................................................................143 4.1.8.1 Particularitaă ţi ale efectelor mecanice ale contracţiei musculare............................144 4.1.8.1.1 Contractura musculataă .................................................................................................... 144 4.1.8.1.2 Fibrele tonice....................................................................................................................... 144 4.1.8.1.3 Efectul de treaptaă ............................................................................................................... 145 4.1.8.1.4 Tonusul muscular.............................................................................................................. 145 4.1.8.2 Aspecte mecanice speciale ale funcţiei musculare......................................................145 4.1.9 Manifestaă rile electrice ale contracţiei musculare.................................................................145 4.2 Sistemul muscular neted.......................................................................................................................... 146 4.3 Funcţia motorie a maă duvei spinaă rii..................................................................................................... 148 4.3.1 Reflexele motorii medulare............................................................................................................ 149 4.3.1.1 Reflexele miotatice.................................................................................................................... 150 4.3.1.1.2 Cum funcţioneazaă proprioreceptorii anulospirali şi eflorescenţi?................151 4.3.1.1.3 Rolul reflexelor miotatice............................................................................................... 151 4.3.1.1.4 Rolul funcţional al motoneuronilor γ........................................................................152 4.3.1.1.5 Neuronii inhibitori din maă duvaă ................................................................................... 152 4.3.1.1.6 Corpusculii tendinoşi Golgi........................................................................................... 153 4.3.1.2 Reflexele de flexiune................................................................................................................. 154 4.3.2 Reflexele ritmice medulare intersegmentare.......................................................................... 155 4.3.3 Şocul spinal........................................................................................................................................... 156 4.4 Controlul suprasegmentar al activitaă ţii reflexe medulare..........................................................157 4.4.1 Rigiditatea de decerebrare............................................................................................................. 158 4.5 Analizatorul vestibular............................................................................................................................. 160 4

4.5.1 Receptorii vestibulari....................................................................................................................... 160 4.5.1.1 Mecanismul transducţiei îîn celulele receptoare vestibulare....................................160 4.5.1.2 Stimularea receptorilor vestibulari.................................................................................... 161 4.5.2 Calea de conducere a analizatorului vestibular.....................................................................162 4.5.3 Segmentul central al analizatorului vestibular......................................................................162 4.5.4 Mecanismul de producere a nistagmusului............................................................................. 162 4.5.5 Raă ul de mişcare................................................................................................................................... 163 4.5.6 Stimularea maculelor otolitice...................................................................................................... 164 4.6. Menţinerea poziţiei de echilibru.......................................................................................................... 164 4.6.1 Reacţiile statice şi de posturaă ........................................................................................................ 165 4.6.2 Reacţiile de redresare....................................................................................................................... 166 4.6.3 Reacţiile statokinetice şi de echilibrare..................................................................................... 166 4.7 Controlul cortical al motricitaă ţii........................................................................................................... 167 4.7.1 Cortexul motor.................................................................................................................................... 167 4.7.1.1 Sistemul motor corticospinal................................................................................................ 169 4.7.1.2 Efectele lezaă rii sau stimulaă rii scoarţei cerebrale motorii..........................................170 4.8 Funcţia motorie a nucleilor bazali şi sistemul motor extrapiramidal...................................171 4.8.1 Funcţia motorie a ganglionilor bazali........................................................................................ 171 4.8.1.1 Etajul cortical............................................................................................................................... 171 4.8.1.2 Etajul nucleilor bazali............................................................................................................... 172 4.8.1.3 Conexiunile nucleilor bazali.................................................................................................. 172 4.8.2 Rolul nucleului caudat...................................................................................................................... 174 4.8.3 Rolul putamenului............................................................................................................................. 174 4.8.4 Rolul paleostriatului.......................................................................................................................... 175 4.8.5 Efectele lezaă rii nucleilor bazali..................................................................................................... 175 4.9 Cerebelul........................................................................................................................................................ 176 4.9.1 Conexiunile cerebelului................................................................................................................... 178 4.9.2 Cum funcţioneazaă scoarţa cerebeloasaă ?...................................................................................179 4.9.3 Rolul funcţional al cerebelului...................................................................................................... 180 4.9.4 Principalele funcţii ale cerebelului.............................................................................................. 181 4.10 Integrarea tuturor componentelor sistemului de control motor..........................................182 4.11 Coordonarea psihomotorie.................................................................................................................. 183 5 CAPITOLUL V – NEUROFIZIOLOGIA CONDIŢIONĂRILOR NESPECIFICE ALE COMPORTAMENTULUI.............................................................................................................. 184 5.1 Activitatea bioelectricaă corticalaă .......................................................................................................... 184 5.1.1 Electroencefalograma (EEG).......................................................................................................... 184 5.1.1.1 Originea EEG................................................................................................................................ 185 5.1.1.2 Variaţiile EEG............................................................................................................................... 186 5.1.2 Potenţialele evocate corticale........................................................................................................ 186 5.2 Neurofiziologia staă rii de veghe.............................................................................................................. 187 5.2.1 Formaţiunea reticularaă .................................................................................................................... 187 5.2.1.1 Rolul funcţional al formaţiunii reticulare.........................................................................188 5.2.1.2 Sistemul activator ascendent al formaţiunii reticulare..............................................189 5.2.2 Reflexul de orientare......................................................................................................................... 190 5.2.3. Atenţia.................................................................................................................................................... 192 5.2.3.1 Filtrarea atenţionalaă ................................................................................................................. 193 5.2.3.2 Mecanismele de activare a atenţiei..................................................................................... 193 5.2.3.3. Neatenţia...................................................................................................................................... 194 5

5.3. Somnul........................................................................................................................................................... 194 5.3.1 Tipurile de somn................................................................................................................................. 195 5.3.1.1 Somnul paradoxal...................................................................................................................... 196 5.3.1.2 Mecanismul de producere a somnului lent.....................................................................198 5.3.2 Mecanismele umorale ale somnului........................................................................................... 200 5.3.3 Tulburaă rile de somn.......................................................................................................................... 200 5.3.4 Activitatea oniricaă a creierului. Visul......................................................................................... 201 5.3.5 Funcţiile somnului şi ale visului................................................................................................... 203 5.4 Bazele neurofiziologice ale hipnozei................................................................................................... 203 5.5 IÎnvaă ţarea şi memoria................................................................................................................................. 204 5.5.1 Tipurile de îînvaă ţare........................................................................................................................... 204 5.5.2 Memoria................................................................................................................................................. 205 5.5.2.1 Facilitarea şi modularea memoriei..................................................................................... 208 5.5.2.2 Fiziopatologia memoriei......................................................................................................... 208 5.6 Transferul interemisferic al informaţiei şi specializaă rile emisferelor cerebrale...............209 6 CAPITOLUL VI – NEUROFIZIOLOGIA COMPONENTELOR HOMEOSTATICE ŞI PLASTICE ALE COMPORTAMENTULUI...................................................................................................... 211 6.1 Componenta afectiv-emoţionalaă a comportamentului................................................................213 6.1.1. Bazele neurofiziologice ale staă rilor afectiv-emoţionale. Sistemul limbic...................213 6.1.1.1 Conexiunile sistemului limbic............................................................................................... 214 6.1.1.2 Axa hipocampicaă ........................................................................................................................ 216 6.1.1.2.1. Neuroanatomia şi citoarhitectura hipocampului.................................................216 6.1.1.2.2. Hipocampul ca sistem de cartografiere cognitivaă ................................................217 6.1.1.2.3 Calcularea haă rţii cognitive............................................................................................. 217 6.1.1.3. Axa amigdaloidaă ........................................................................................................................ 218 6.1.1.3.1. Neuroanatomia complexului amigdalian................................................................218 6.1.1.3.2 Neurofiziologia complexului amigdalian.................................................................219 6.1.1.3.3. Rolul complexului amigdalian relevat îîn experimentele de stimulare şi lezare........................................................................................................................................................... 221 6.1.1.3.4. Staă rile emoţionale influenţeazaă procesaă rile cognitive......................................222 6.1.1.3.5. Complexul de orientare. Corelate EEG ale procesaă rilor de informaţie conştiente şi inconştiente................................................................................................................. 222 6.1.1.3.6. Amigdala: Loc de convergenţaă a sistemelor neuromodulatoare...................223 6.1.2 Cum se comportaă îîn ansamblu structurile limbice ?............................................................224 6.1.3 Rolul sistemului limbic..................................................................................................................... 225 6.2 Motivaţia......................................................................................................................................................... 225 6.3 Hipotalamusul.............................................................................................................................................. 227 6.3.1 Conexiunile hipotalamusului......................................................................................................... 227 6.3.2 Funcţiile hipotalamusului............................................................................................................... 228 6.4 Sistemul nervos vegetativ....................................................................................................................... 230 6.4.1 Sistemul nervos vegetativ parasimpatic...................................................................................231 6.4.2 Sistemul nervos simpato-adrenal................................................................................................ 232 6.4.2.1 Receptorii adrenergici............................................................................................................. 233 6.4.2.2 Efectele stimulaă rii sistemului simpato-adrenal.............................................................233 6.5 Mediaţia chimicaă centralaă . Bazele neurochimice ale comportamentului............................234 6.5.1 Sistemul colinergic central. Acetilcolina...................................................................................234 6.5.2 Sistemul dopaminergic central. Dopamina..............................................................................234 6.5.3 Sistemul adrenergic central şi noradrenalina.........................................................................235 6

6.5.4 Sistemul serotoninergic central şi serotonina........................................................................235 3.5.5 Sistemul histaminergic central şi histamina...........................................................................235 6.5.6 Sistemul GABA-ergic central şi acidul gama-aminobutiric. Alte sisteme mediatoare centrale.............................................................................................................................................................. 236 6.6 Comportamentul instinctiv..................................................................................................................... 237 6.6.1 Comportamentul alimentar........................................................................................................... 237 6.6.1.1 Foamea........................................................................................................................................... 237 6.6.1.2 Apetitul........................................................................................................................................... 237 6.6.1.3 Saţietatea....................................................................................................................................... 238 6.6.1.4 Reglarea comportamentului alimentar.............................................................................238 6.7 Comportamentul dipsic............................................................................................................................ 239 6.8 Comportamentul social............................................................................................................................ 240 6.9 Comportamentul sexual uman.............................................................................................................. 241 6.10 Comportamentul matern...................................................................................................................... 249 7

CAPITOLUL VII - ARHITECTURA NEUROCOGNITIVĂ...............................................250 7.1 Neurogeneza adultaă .............................................................................................................................. 251 7.1.2 Neurogeneza hipocampicaă la primatele adulte.................................................................252 7.1.3 Neurogeneza îîn hipocampul uman adult............................................................................ 253 7.1.4 Neurogeneza corticalaă adultaă : un posibil suport pentru îînvaă ţare...........................254 7.2. IÎnvaă ţarea şi memoria................................................................................................................................ 255 7.2.1. LTP şi memoria hipocamp-dependentaă ................................................................................... 255 7.3. Arhitectura neurocognitivaă .................................................................................................................... 256 7.3.1. Sisteme mnezice complementare............................................................................................... 256 7.3.2. Sisteme de îînvaă ţare complementare......................................................................................... 257 7.3.2.1. Sistemul de procesare neocorticalaă ................................................................................... 257 7.3.2.2. Sistemul mnezic hipocampic................................................................................................ 258

7

.1.1.

1 CAPITOLUL I FIZIOLOGIA NEURONULUI Paî naă nu de mult se considera caă sistemul nervos este o structuraă tridimensionalaă formataă din elemente neuronale interconectate îîntr-o retţea masivaă de circuite. Sistemul nervos nu este o retţea de elemente interconectate specializate sţ i imuabile. Sistemul nervos este un organ plastic, viu, care cresţ te, se dezvoltaă sţ i se modificaă îîn continuu pe baza programelor genetice sţ i sub influentţa mediului. Aceste probleme de neuroplasticitate sunt cercetaă ri moderne actuale care-sţ i pun din ce îîncaă mai mult amprenta pe vechile concepte privind sistemul nervos. La baza organizaă rii sistemului nervos staă unitatea elementaraă , neuronul, elementul celular al sistemului nervos. Neuronul este unitatea embriologicaă , anatomicaă , functţionalaă , troficaă sţ i metabolicaă a sistemului nervos. 1.1. Unitatea embriologică a neuronului Dezvoltarea neuronală Unitatea embriologicaă este asigurataă de originea ectodermicaă a sistemului nervos. Sistemul nervos la om se dezvoltaă îîntr-o perioadaă foarte timpurie a embriogenezei. Fecundatţia, care initţiazaă îîntregul proces de dezvoltare a individului, are loc îîn trompa uterinaă îîn treimea externaă a acesteia. Celula ou sau zigotul care ia nasţ tere din contopirea spermatozoidului cu ovulul, parcurge drumul de la locul fecundatţiei paî naă îîn cavitatea uterinaă îîn aproximativ 7 zile. Deplasarea zigotului se realizeazaă prin misţ caă rile contractile ale musculaturii trompei sţ i a uterului. Odataă cu deplasarea spre uter îîncepe dezvoltarea propriu zisaă a zigotului. Din ziua a 15-a paî naă îîn cea de a 19-a de la fecundatţie ia nasţ tere acest disc embrionar, numit placa cordo-mezodermicaă . Incepaî nd cu ziua a 18-a de la fecundatţie, tţesutul destinat saă se dezvolte îîn sistemul nervos formeazaă placa neuralaă formataă dintr-un mic strat de tţesut ectodermic situat pe suprafatţa dorsalaă a embrionului. Se formeazaă îîntr-o primaă etapaă sţ antţul sau jghiabul neural. Cele douaă creste laterale ale sţ antţului se vor uni îîntre ziua a 25-a sţ i a 31-a dupaă fecundatţie îîn sens cranio-caudal fiind îînvelite îîn final de ectoderm la suprafatţaă sţ i daî nd nasţ tere tubului neural. In acest fel tubul neural de origine ectodermicaă va pierde legaă tura cu ectodermul sţ i raă maî ne îîn interiorul unui canal, limitat la exterior de mezoderm. Interiorul acestui tub va da nasţ tere, îîn final, canalului ependinar de la nivelul maă duvei sţ i ventriculilor cerebrali de la nivelul creierului. La sfaî rsţ itul celei de a 4-a saă ptaă maî ni de la fecundatţie, devine vizibilaă o umflaă turaă la capaă tul cronial al tubului, umflaă turaă care este primordiul viitorului creier. In timpul transformaă rii plaă cii neurale îîn tub neural, celulele destinate saă devinaă viitorul sistem nervos, raă maî ne relativ constant ca numaă r, îîn jur de 125.000 de celule. Dupaă ce tubul neural s-a format, celulele suferaă un proces de 8

proliferare rapidaă . Dupaă ce neuronii cranian sţ i caudal ai tubului neural se îînchid,celulele tubului neural din zona dorsalaă , provenite din crestele neurale, migreazaă prin misţ caă ri ameboidale îîn sens lateral, fragmentaî ndu-se îîn grupe care se succed segmental sţ i vor formamai taî rziu ganglioni spinali. Dupaă 40 de zile de la momentul fecundatţiei umflaă tura cranianaă se divide initţial îîn trei vezicule din care se va dezvolta encefalul. Din mezodermul care limiteazaă tubul neural la exterior va proveni scheletul osos care protejeazaă maă duva spinaă rii sţ i creierul.

.1.2.

Inducerea plăcii neurale Inaintea dezvoltaă rii plaă cii neurale celulele ectodermului dorsal sunt tutipotente, adicaă ele au capacitatea de a dezvolta ori ce tip de celulaă a corpului. Dar odataă cu dezvoltarea plaă cii neurale celulele ectodemice îîsţi pierd tutipotentţialitatea. Odataă ce marginile adaî nciturii plaă cii neurale se unesc pentru a creia tubul neural, celulele tubului îîncep saă creascaă rapid îîn numaă r. Cea mai intensaă diviziune celularaă din tubul neural o are zona ventricularaă situataă deasupra cavitaă tţii ventriculare, centrul fiind umplut cu lichid. In zona ventricularaă este locul îîn care ADN-ul celular se dubleazaă ca etapaă premergaă toare procesului de diviziune. Dupaă diviziune cele douaă celule fiice se divid din nou sau migreazaă îîn altaă zonaă a tubului neural. Aceste celule primordiale ale neuronilor din tubul neural se mai numesc neuroblaste.

.1.3.

Migrarea neuronilor In cursul perioadei de migrare apare o retţea de celule gliale denumite celule gliale radiale. Neuronii migratori se misţ caă de-a lungul acestor celule gliale radiale paî naă ajung la destinatţie. In timp ce celulele tubului neural îîncep saă prolifereze, multe din ele vor ramaî ne pe loc formaî nd un strat celular ce se îîngroasţ aă progresiv numit zonaă intermediaraă . Dupaă ce aceastaă zonaă este bine stabilizataă , unele dintre celulele produse îîn zona ventricularaă se multiplicaă formaî nd un strat îîntre zona ventricularaă sţ i cea intermediaraă . Aceste celule care alcaă tuiesc zona subventricularaă vor forma neuronii sţ i celulele gliale, intermediare. Celulele nou formate din zona creierului anterior migreazaă formaî nd un strat de celule numit placa corticalaă care va da nasţ tere straturilor neuronale ale cortexului cerebral. Stratul celular mai profund a neuronilor corticali ajung primii la destinatţie, neuronii celorlalte straturi mai superficiale ale scoartţei trebuiesc saă migreze printre ele. Caî nd migrarea celulelor din zona ventricularaă este terminataă , celulele raă mase îîn aceea zonaă se transformaă îîn celulele epiteliale epidimare, caă ptusţ ind suprafetţele interne ale ventriculilor cerebrali sţ i a canalului epidimar medular. Pe partea dorsalaă , de o parte sţ i de alta a sţ antţului neural, se gaă sesc crestele neurale, care sunt formate din celule desprinse din tubul neural. De mare interes îîl reprezintaă migrarea celulelor crestelor neurale, deoarece ele se transformaă îîn celule gliale sţ i îîn neuroni ai sistemului nervos periferic care trebuiesc saă migreze 9

la cele mai mari distantţe. Mediul extracelular este acela care le ghideazaă îîn directţia destinatţiei lor finale. Odataă dezvoltatţi neuronii îîsţi croiesc drumul spre zona îîn care vor functţiona îîn sistemul nervos al adultului. Ei trebuie saă stabileascaă relatţii precise cu celelalte celule care sţ i ele au migrat îîn aceea zonaă . Acest proces se numesţ te agregare. Agregarea este mediataă de substantţe chimice denumite molecule ale adeziunii celulelor neuronale, localizate pe suprafatţa neuronilor sţ i care au rolul de a recunoasţ te ceilaltţi neuroni de acelasţ i tip sţ i aderaă la ei printr-o orientare specificaă . Odataă cu neuronii au migrat sţ i au ajuns îîn zona potrivitaă îîncep saă creascaă axionii sţ i dendritele, îîntinzaî ndu-se spre celelalte celule. Suntem tentatţi saă consideraă m caă aceste proiectţii se realizeazaă de o manieraă foarte precisaă , pentrucaă este foarte greu de imaginat cum ar putea functţiona sistemul nervos faă raă o bunaă armonizare, dupaă un plan bine stabilit. Au putut fi puse îîn evidentţaă modele clare sţ i stereotipice ale cresţ terii axonilor la o serie de specii animale. Pentru fiecare axon sau dendritaă se poate evidentţia îîn aceastaă fazaă o structuraă asemaă naă toare pseudopodelor amobelor denumite conuri de cresţ tere. Aceste structuri îîsţi extind sţ i îîsţi retrag ritmic extensiile sale citoplasmatice. Acest proces a fost denumit filopodie. Dezvoltarea neuronalaă pare saă functţioneze dupaă principiul supravietţuirii celui care este mai potrivit. Se produc îîn general mai multţi neuroni sţ i sinapse decaî t este necesar. Neuronii vor concura pentru resurse limitate sţ i numai cei mai potrivitţi vor supravietţui. Este un proces cunoscut îîn biologie sub numele de apoptozaă , adicaă procesul de moarte celularaă programataă . Mai multe experientţe sugereazaă caă neuronii mor datoritaă esţ ecurilor îîn competitţia pentru unii factori de supravietţuire primitţi la tţintele lor. Unul din acesţ ti factori ar putea fi sţ i factorul de cresţ tere al nervilor. In timpul perioadei mortţii neuronale planificate multe conexiuni sinapice dispar, dar îîn acelasţ i timp altele noi se vor forma. Astfel, îîn timpul acestei perioade se petrece o rearanjare a contactelor sinaptice, mai degrabaă decaî t o simplaă reducere a numaă rului lor. 1.2. Unitatea anatomică a neuronului Din punct de vedere structural neuronul prezintaă o structuraă perfect adaptataă functţiei sale. Neuronii sunt celule prevaă zute cu prelungiri abundente, de lungimi variabile, uneori extrem de mari. Neuronii sunt celule specializate îîn transmiterea rapidaă a informatţiei, prin conducerea impulsurilor electrice sţ i eliberarea de neurotransmitţaători. Impulsurile electrice se propagaă de-a lungul fibrei nervoase spre zona lor terminalaă , unde initţiazaă o serie de evenimente care declansţ eazaă eliberarea mediatorilor chimici. Eliberarea acestora are loc la nivelul unor structuri speciale, la nivelul sinapselor, zona de contact dintre douaă celule neuronale sau dintre celula neuronalaă sţ i organul efector. 10

.2.1.

Propagarea potentţialului de actţiune, eliberarea mediatorilor chimici sţ i activarea receptorilor membranei neuronale cu care vine îîn contact, constituie mecanisme, prin care neuronii comunicaă îîntre ei, transmit unul altuia informatţii, dar comunicaă sţ i cu organele efectoare (musţ chi, glande) sau cu organele receptoare. Neuronul are o structuraă îînalt specializataă pentru receptţionarea sţ i transmiterea informatţiei. Din punct de vedere structural neuronul prezintaă un corp celular (soma sau pericarionul) sţ i numeroase prelungiri unele scurte sţ i ramificate, numite dendrite, sţ i o prelungire micaă , de obicei mai lungaă , ramificataă îîn zona terminalaă , denumitaă axon. Anatomo-functţional neuronul poate fi îîmpaă rtţit îîn trei zone principale: Regiunea receptoare, specializataă pentru receptţionarea sţ i procesarea informatţiei. Este reprezentataă de ramificatţiile dendritice sţ i de corpul celular. In aceastaă zonaă neuronul realizeazaă contactul cu alt neuron prin sinapse. Deci aceastaă zonaă a neuronului este dotataă cu receptori specifici pentru neurotransmitţaători. Pragul saă u de depolarizare este mare sţ i de obicei la nivelul acestei zone nu se formeazaă potentţiale de actţiune. Excitarea zonei, genereazaă doar potentţiale locale sub forma potentţialelor postsinaptice, care codificaă informatţia îîn amplitudine, direct proportţionat cu intensitatea stimulului. Regiunea conducaă toare face legaă tura dintre regiunea receptoare sţ i cea efectoare a neuronului. Este reprezentataă de prelungirea axonicaă , de la locul îîn care aceasta iese din corpul celular, zonaă denumitaă conul axonic sau hilul axonilor sţ i se îîntide paî naă la arborizatţia terminalaă a axonului. Membrana acestei zone este bogataă îîn canale ionice activate electric denumite voltaj-dependente. Aici ia nasţ tere potentţialul de actţiune prin sumarea potentţialelor locale generate îîn zona recepoare. Potentţialul de actţiune se propagaă apoi paî naă la capaă tul distal al axonului supunaî ndu-se legii “tot sau nimic”. Dintre toate regiunile functţionale ale axonului, conul axonic are cel mai mic prag de depolarizare. IÎncepaî nd de la conul axonic informatţia este codificataă îîn frecventţaă. Potentţialele de actţiune au aceeasţ i amplitudine dar frecventţa lor este proportţionalaă cu intensitatea stimulului. Regiunea efectoare este reprezentataă dupaă butonii terminali ai axonului. Informatţia propagataă de-a lungul regiunii conducaă toare, sub formaă de potentţial de actţiune ajunge îîn regiunea efectoare unde este recodificataă îîn semnal chimic sţ i apoi transmisaă regiunii receptoare a neuronului urmaă tor. Structura neuronului Cele trei regiuni functţionale ale neuronului au particularitaă tţi structurale, perfect adaptate functţiei lor. Corpul celular sţ i dendritele sunt acoperite de o membranaă plasmaticaă denumitaă neurilema, iar axonul este îînvelit îîn axolemaă . Membrana joacaă un rol esentţial îîn functţia de excitatţie sţ i conducere a neuronului. Organizarea sa molecularaă este sub forma unui mozaic lichidian (Singer sţ i Nicolson). Este o 11

membranaă permeabilaă selectiv pentru ioni sţ i din acest motiv îîncaă rcataă electric. In aceastaă zonaă a neuronului, canalele ionice joacaă rol pentru difuziunea ionilor dinspre citoplasmaă îîn exterior sau invers. Aceste canale sunt activate electric deci voltaj-dependente. In plus, se îîntaî lnesc sţ i canalele ligand-dependente, care sunt legate de proteine cu rol de receptor pentru mediatorii chimici, avaî nd îîn vedere caă membrana de la nivelul acestei zone joacaă rolul de membranaă postsinapticaă . Neuronii prezintaă de obicei un singur nucleu central, foarte mare. Acesta vine îîntr-o oarecare discordantţaă cu faptul caă paî naă nu de mult neuronul se considera caă nu se divide. Cercetaă rile moderne au adus argumente îîn favoarea ideii dupaă care neuronii sunt celule care au capacitatea de a se divide chiar sţ i îîn perioada adultaă . IÎn cursul neurogenezei din perioada adultului, neuronii nou formatţi iau nasţ tere din celule precursoare. Nucleul neuronal este implicat îîn sinteze proteice intense la nivelul corpului celular. La nivelul nucleului neuronal se produce mai mult ARN-m decaî t îîn orice alt tip de celulaă a corpului uman. Din acest motiv cromatina nuclearaă este dispersataă . Sintezele de proteine se realizeazaă îîn structurile citoplasmatice neuronale sţ i anume la nivelul ribozomilor endoplasmic rugos care la nivelul neuronilor se organizeazaă sub forma corpusculilor Nissl sau corpi tigroizi. Aceste organite celulare sunt specifice structurii corpului celular neuronal. Axonul nu contţine corpusculi Nissl sţ i de aceea nici nu sintetizeazaă proteine. Reticulul endoplasmic neted este implicat îîn depozitarea Ca ++ intracelular sţ i mentţinerea lui la o concentratţie constantaă îîn citoplasmaă la 10 -7 moli. Dacaă Ca++ intracitoplasmatic cresţ te peste aceastaă valoare duce la degradarea sţ i moartea neuronului. IÎn corpul celulelor îîntaî lnim de asemenea aparatul Golgi. El este mai dezvoltat îîn neuronii cu proprietaă tţi secretoare de hormoni cum sunt mai ales neuronii hipotalamici. Dar totţi neuronii au proprietaă tţi neurosecretorii. Citoscheletul neuronilor este format din microfilamente, neurofilamente sţ i microtubuli. Microfilamentele se gaă sesc mai ales îîn dendrite sţ i sunt formate din actinaă . Neurofilamentele se gaă sesc ataî t îîn dendrite caî t sţ i îîn axoni. Ele conferaă rigiditatea sţ i mentţinerea formei neuronale. Ei nu apar îîn portţiunile cele mai dinamice ale neuronilor: cum ar fi conurile de cresţ tere sţ i îîn capetele dendritelor. Microtubulii sunt responsabili de transportul rapid al substantţei prin dendritaă , dar mai ales prin axon. Ei sunt formatţi din proteine numite proteine asociate microtubulilor. Dendritele au proteine asociate microtubulilor cu greutate molecularaă mare iar axonii proteine cu greutate micaă . Aceste proteine asociate microtubulilor sunt responsabile de distributţia materialului îîn dendrite sţ i axoni.Proteinele neurofilamentelor au proprietatea de a pune îîn misţ care sistemul de microtubuli. Cele douaă structuri, microtubilii sţ i neurofilamentele, formeazaă un tot unitar denumit neurofibrile, cel de al doilea organit specific al neuronului dupaă corpusculii Nissl. Aceste organite pe laî ngaă rolul lor structural îîndeplinesc un rol de transport al proteinelor, veziculelor cu mediator chimic sţ i al materialelor necesare pentru mentţinerea integritaă tţii structurale sţ i functţionale a neuronului. 12

In corpul celular al neuronului se îîntaî lnesc numeroase mitocondrii ce furnizeazaă ATP-ul ca substrat energetic sintezei de proteine sţ i mediatorilor chimici. Dar cea mai mare densitate de mitocondrii se aflaă îîn regiunea terminalaă a axonului, îîn butonii terminali, unde ele furnizeazaă pe de o parte energia necesaraă transmiterii sinaptice sţ i pe de altaă parte furnizeazaă substrate pentru sinteza unor substantţe cu rol de neurotransmitţaători. Pe de altaă parte,unele mitocondrii de la acest nivel joacaă rol îîn degradarea moleculelor de mediatori chimici, fiind echipate cu enzime specifice. Axonul, prelungirea unicaă , lungaă , denumit sţ i fibraă nervoasaă conduce centrifug potentţialul de actţiune, influxul nervos, generat îîn conul axonic prin sumarea potentţialelor locale, care au luat nasţ tere îîn portţiunea receptoare a neuronului. Axonii neuronilor sunt organizatţi îîn caă ile de conducere ascendente sţ i descendente din sistemul nervos central sţ i îîn nervii periferici. Spre deosebire de dendrite, axonii sunt ramificatţi numai la capaă tul periferic unde se îîntaî lnesc arborizatţiile terminale care au butoni terminali la capete. Aceste formatţiuni ale axonului sunt implicate îîn transmiterea sinapticaă pe cale chimicaă . Aceastaă parte alcaă tuiesţ te portţiunea efectoare a neuronului. Ele prezintaă membrana presinapticaă care vine îîn contact fie cu zona receptoare a altui neuron fie cu organele efecteoare (glande sau musţ chi). Axoplasma este straă baă tutaă de neurofibrile care penetreazaă paî naă îîn regiunea butonului terminal. Axonul este îînvelit de axolemaă care la raî ndul saă u este îînvelitaă la unii neuroni de trei teci: teaca de mielinaă , teaca celulelor Schwann sţ i teaca lui Henle. Teaca Henle se aflaă la exterior sţ i este de naturaă conjunctivaă . Ea asiguraă nutritţia, protectţia sţ i legaă tura dintre fibrele neuronale. Sub ea se aflaă teaca lui Schwann formataă din celule gliale numite celule Schwann, care aderaă de axolemaă sţ i se raă sucesţ te îîn jurul axonului secretaî nd mielina. Teaca de mielinaă este un îînvelisţ de naturaă lipoproteicaă , fiind cosiderataă ca unul din cei mai perfectţi izolatori electrici cunoscutţi. Teaca de mielinaă este îîntreruptaă din loc îîn loc la nivelul strangulatţiilor sau nodulilor Ranvier. La acest nivel pot iesţ i axonii colaterali, ramificatţii colaterale ale axonilor. Spatţiul dintre douaă noduri Ranvier numit spatţiu internodal este de dimensiune constantaă pentru aceeasţ i fibraă . Teaca de mielinaă se formeazaă datoritaă rulaă rii îîn spiralaă a celulelor Schwann din care dispare citoplasma sţ i raă maî n membranele celulare sţ i mielina. Nodulul este zona de contiguitate îîntre douaă celule Schwann îînvecinate. La acest nivel axolema este denudataă venind îîn raport cu mediul extracelular. La mamifere, caă ile motorii se mielinizeazaă mult mai taî rziu, îîn uter misţ caă rile faă tului sunt relativ reduse. La om, fibrele motorii îîncep saă -sţ i secrete teaca de mielinaă îîn a doua lunaă de viatţaă extrauterinaă . Mai îîntaî i îîncepe mielinizarea caă ilor extrapiramidale, apoi a celor piramidale. Procesul de mielinizare se îîncheie îîn jurul vaî rstei de 2 ani, caî nd copilul are deja un mers sigur. Fibrele nervoase amielinice numite fibrele Remach sunt lipsite de mielinaă sau un strat foarte subtţire de mielinaă . Ele au un diametru îîn general redus sţ i sunt 13

.2.2.

acoperite de celulele Schwann care frecvent sunt comune pentru mai multţi axoni îînvecinatţi, pentru 10-15 axoni Remach. Transportul axoplasmatic Integritatea anatomicaă a prelungirilor unui neuron depinde de pericarion. Axonii sunt lipsitţi de ribozomi care saă le permitaă sinteza de proteine, de aceea proteinele axonale provin din pericarion sţ i migreazaă de aici îîn prelungiri, fenomen numit transport sau flux axoplasmatic. Transportul axoplasmatic poate fi studiat prin ligatura fibrelor nervoase sţ i analiza substantţelor acumulate deasupra ligaturii. Se distinge un transport anterograd, de la soma spre periferie sţ i un transport retrograd îîn directţia corpului celular. Se distinge apoi un transport rapid, cu o vitezaă de 410 mm/zi, sţ i un transport lent cu o vitezaă îîntre 0,5 sţ i 10 mm /zi. Kinezina este o proteinaă asociataă microtubulilor, implicataă îîn medierea transportului anterograd. S-a evidentţiat recent caă sursa energeticaă localaă legataă de transportul rapid prin axon ar fi straî ns corelataă cu metabolismul oxidativ al nervului, deoarece îîn nervul asfixiat cu cianuraă , transportul rapid este blocat îîn cca 15 minute de la îînceputul asfixiei. Viteza de transport nu depinde de structura anatomicaă a neuronului. Microtubulii cu diametru de 25 nm sunt implicatţi îîn mecanismul transportului anterograd rapid. Tubulina, o proteinaă din structura microtubulilor, are actţiune ATP-azicaă , fiind o enzimaă care scindeazaă ATP-ul eliberaî nd astfel energia necesaraă transportului. Pe suprafatţa microtubulilor se observaă numeroase proeminentţe, asţ ezate la intervale regulate. Dacaă se administreazaă colhicinaă (o substantţaă citostaticaă extrasaă din bulbul de braî ndusţ aă – colhicis autumnalis) este dezorganizat sistemul microtubular. In aceste conditţii este blocat transportul rapid, nu îînsaă sţ i cel lent. Aceste observatţii duc la concluzia caă transportul rapid ar avea loc de-a lungul microtubulilor, pe caî nd cel lent de-a lungul microfilamentelor. Fluxul axonal rapid servesţ te mai ales la vehicularea mediatorilor chimici, fiind utilizat pentru transportul organitelor, veziculelor sţ i membranelor glicoproteice necesar bunei functţionaă ri a butonilor sinaptici. Acest transport necesitaă ca substrat energetic ATP-ul sţ i se desfaă sţ oaraă independent de transmiterea potentţialului de actţiune. Transportul lent este folosit pentru transportul Ca++, gucozei sţ i ATP-ului. IÎn dendrite tranportul anterograd are o vitezaă de 0,4 mm/zi sţ i solicitaă de asemea ATP-ul. transportul dendritic se realizeazaă pentru ribozomi sţ i ARN, sugeraî nd caă sintezele proteice sunt corelate cu functţia dendritelor. S-a descris sţ i un transport retrograd datoritaă caă ruia unele substantţe se îîndreaptaă de la periferie spre corpul celular, cu o vitezaă de cca 220 mm/zi. Transportul retrograd este mediat de caă tre dineinaă , o altaă proteinaă asociataă microtubulilor. Acest transport se pare caă joaaă un rol important îîn reglarea sintezei de proteine din corpul celular. De acest lucru ne daă m seama dupaă ce se sectţionazaă axonul. La caî teva zile dupaă sectţionarea unui axon apare îîn pericarion procesul de distrugere a corpusculilor Nissl numit cromatolizaă sau tigrolizaă , ca o expresie a tulburaă rii sintezei de proteine. Prin transport retrograd se propagaă 14

.2.3.

virusurile neutrotrope (de ex. virusul poliomielitei, herpetic, rabic etc.) care ajung de la periferia organismului la nivelul corpilor celulari din sistemul nervos central pe care îîi distrug. Polinevritele (cum ar fi cele alcoolice sau avitaminotice B1 din boala Beri Beri) se explicaă prin tulburaă ri metabolice le nivelul axonului care îîmpiedicaă procesele de transport axonal. Clasificarea neuronilor Clasificarea neuronilor se poate face dupaă prelungiri, dupaă lungime, fupaă functţii, dupaă mediatorii chimici pe care îîi sintetizeazaă etc. Dupaă numărul prelungirilor se deosebesc urmaă toarele tipuri de neuroni: - neuronii multipolari reprezintaă majoritatea celulelor nervoase. Au o formaă stelataă , cu numeroase prelungiri sţ i cu nucleu mare, sferic, situat central. Ei pot fi motori sau senzitivi, situatţi îîn interiorul sau îîn afara sistemului nervos central. - neuronii bipolari, de formaă ovalaraă sau fusiformaă , se caracterizeazaă printr-o prelungire la nivelul fiecaă rei extremitaă tţi. Nucleul lor este ovalar sţ i adesea situat excentric. Neuronii acesţ tia îîi îîntaî lnim îîn retinaă , îîn ganglionii Scarpa sţ i îîn cel a lui Corti. Neuronii simpatici sunt adesea de tip bipolar. - neuronii unipolari sunt rari, prezintaă o unicaă prelungire axonalaă cum sunt celulele cu bastonasţ sţ i con din retinaă . - neuronii pseudounipolari caracterizeazaă ganglionii rahidieni sau spinali. Sunt celule sferice cu nucleu mare, rotund, dispus central. Au o prelungire unicaă initţial care se divide îîn douaă ramuri: una perifericaă sţ i cealaltaă centralaă . Acesţ ti neuroni sunt atipici prin faptul caă au o singuraă prelungire de obicei foarte lungaă sţ i mielinizataă , considerataă a fi un axon modificat. Ei sunt neuroni lipsitţi de dendrite (neuronii senzitivi din ganglionii spinali sau cerebrali), - neuroni lipsiţi de axoni cum sunt celulele orizontale sţ i amacrine din retinaă . Din punct de vedere funcţional neuronii se îîmpart îîn: - neuroni motori sau eferenţi, sunt de obicei celule mari, multipolare, cu axon lung. Din acest grup fac parte celulele piramidale ale scoartţei sţ i neuronii piramidali din cornul anterior al maă duvei; - neuronii de asociaţie sau interneuronii sunt mici, adesea multipolari sţ i uneori bipolari: - neuronii senzitivi aferenţi sau receptori sunt de tip pseudounipolari fiind reprezentatţi de celulele din ganglionii spinali (ganglionii rahidieni) sţ i îîn ganglionii nervilor cranieni. Cercetaă rile recente au demonstrat marea complexitate sţ i heterogenitate functţionalaă a neuronilor. Astfel, neuronii motori pot fi de tip excitator sau inhibitor. Studiile histochimice au demonstrat existentţa îîn sistemul nervos central a unor neuroni nonadrenergici, colinergici, dopaminergici, serotoninergici sţ i altţii dupaă natura mediatorului chimic pe care-l sintetizeazaă . 15

.2.4.

Neuronii au dimensiuni foarte variate. Unii au dimensiuni foarte mari, care variazaă îîntre 100 sţ i 200 μm asţ a cum sunt celulele piramidale din scoartţa cerebralaă , motoneuronii din coarnele ventrale ale maă duvei spinaă rii, neuronii Purkinje din scoartţa cerebeloasaă . Altţi neuroni au dimensiuni foarte reduse cum sunt de exemplu neuronii din stratul granular al scoartţei cerebeloase, care ating dimensiuni de abea 4-8 μm Celulele gliale Neuronii nu sunt singurele celule care populeazaă sistemul nervos central. In sistemul nervos central sunt de asemenea asţ a numitele celule gliale care alcaă tuiesc nevroglia. Ele alcaă tuiesc tţesutul interstitţial al sistemului nervos central sţ i sunt mai numeroase decaî t neuronii de 10-50 de ori. Aceste celule nu posedaă axoni sţ i nu fac contacte sinaptice îîntre ele. Membrana a douaă celule gliale adiacente fuzioneazaă sţ i formeazaă asţ a numitele “gap junctions” adicaă jonctţiunea de mare conductantţaă ionicaă . Celulele gliale posedaă capacitatea de a se divide îîn decursul vietţii. Consideratţi îînainte vreme doar un simplu tţesut de sustţinere a neuronilor din SNC, celulele gliale par a detţine un rol mult mai important îîn economia sistemului nervos. Studiile de microscopie electronicaă au araă tat caă spatţiul dintre neuroni, raă mas îîn afara contactelor sinaptice, este ocupat de celulele gliale. Raă maî ne doar un spatţiu de 15-26 nm îîntre neuroni, care reprezintaă doar 5% din volumul total al creierului sţ i doar acest spatţiu este de fapt adevaă ratul spatţiu extracelular. Celulele gliale posedaă organitele unor celule active metabolic: mitocondrii, reticul endoplasmic, ribozomi, ATP sţ i incluziuni celulare de glicogen sţ i lipide. De mentţionat este faptul caă celulele gliale prolifereazaă abundent îîn regiunile cerebvral unde neuronii sunt distrusţ i. Au fost identificate trei tipuri de celule gliale: Astrocitele constitue astroglia. Ele îînconjoaraă vasele sanguine cerebrale. Capilarele cerebrale au o structuraă specialaă la nivelul sistemului nervos central, jonctţiunile dintre celulele endoteliale fiind foarte straî nse. Din acest motiv sunt considerate capilarele cele mai restrictive din organism. Astrocitele formeazaă cea mai mare clasaă de celule neexcitabile din SNC. Se disting douaă tipuri de astrocite: astrocitele protoplasmatice situate îîn substantţa cenusţ ie sţ i astrocitele fibroase dispuse mai ales îîn substantţa albaă . Deoarece astrocitele se interpun îîntre capilarele cerebrale sţ i neuronii cerebrali, li s-a atribuit o functţie de transport specialaă . Numerosţ i cercetaă tori sunt de paă rere caă astrocitele reprezintaă bariera hematoencefalicaă realaă . Bariera hematoencefalicaă reprezintaă un mecanism homeostatic cerebral de mare importantţaă îîn functţionarea sistemului nervos central. Dar la aceastaă barieraă mai joacaă un rol, poate mai important, structura specialaă a capilarelor cerebrale. Astrocitele servesc drept canale de transport îîntre vasele sanguine sţ i neuroni, avaî nd deci rol simbiotic îîn metabolismul celular. Astrocitele joacaă rol de asemenea îîn conducerea impulsului nervos sţ i îîn transmiterea sinapticaă . La nivelul sinapselor GABA-ergice sţ i glutamat-ergice celulele gliale joacaă rol îîn 16

inactivarea acidului gamaaminobutilic sţ i a glutamatului, prin captarea acestuia de la nivelul fisurii sinaptice. Dupaă captare mediatorii sunt inactivatţi sţ i convertitţi îîn glutaminaă , care apoi sunt transportatţi îîn butonul presinaptic sţ i utilizatţi îîn sinteza GABA sţ i glutamatului care sunt incorporatţi îîn vezicule presinaptice sţ i utilizatţi ca mediatori chimici ai acestor sinapse. O subgrupaă de astrocite, denumite astrocite radiare, actţioneazaă ca o retţea, ca un esţ afodaj, care permite migrarea neuronilor îîn cursul neurogenezei, de la punctul lor de origine embrionaraă spre destinatţiile lor finale. Oligocitele formeazaă oligorendroglia. Sunt celule formatoare de mielinaă la nivelul SNC, fiind echivalentul celulelor Schwann din fibrele nervoase periferice. Dar spre deosebire de celulele Schwann care mielinizeazaă portţiuni mici din axonii periferici, cuprins îîntre spatţiul internodal, oligodendrocitele realizeazaă acest proces pentru aproximativ 40 de neuroni centrali îînvecinatţi sţ i de aici consecintţele negative pe care le joacaă îîn procesul de regenerare a neuronilor centrali, care nu regenereazaă comparativ cu fibrele nervoase periferice care regenereazaă foarte usţ or. Microcitele formeazaă microglia care facce parte din sistemul reticuloendotelial. Microcitele au origine din monocitele sanguine care paă raă sesc vasul sţ i se fixeazaă îîn tţesuturi. Ele detţin rol fagocitar, avaî nd rol îîn apaă rarea imunaă a SNC îîmpotriva agentţilor bacterieni, virali sau a celulelor proprii distruse sau moarte, curaă tţind terenul îîn vederea cicatrizaă rii. 1.3. Metabolismul neuronal Metabolismul neuronal reprezintaă unitatea troficaă a sistemului nervos central. Glucoza pare a fi singurul material energetic utilizat de neuron “in vivo”. De aceea coeficientul respirator al tţesutului cerebral este egal cu unitatea. Coeficientul respirator este dat de raportul dintre oxigenul consumat sţ i dioxidul de carbon eliminat. Cu caî t substantţa metabolizataă are îîn compozitţia sa chimicaă raportul îîntre hidrogen sţ i oxigen de 2/1 acestaă substantţaă se va degrada îîn totalitate îîn apaă sţ i dioxid de carbon. IÎn compozitţia glucazei avem acest raport deci coeficientul respirator al tţesutului care o utilizeazaă este unitar. Glucoza straă bate usţ or bariera hematoencefalicaă , printr-un mecanism activ, iar utilizarea ei este asigurataă de aceleasţ i enzime ca sţ i celelalte celule ale corpului. Lipidele neuronale prezintaă cele mai importante caracteristici, neavaî nd nimic comun cu cele din restul organismului. Astfel neuronii nu contţin trigliceride, componentul lipidic cel mai important îîn restul celulelor. Neuronul are îîn schimb un contţinut foarte ridicat (50-54%) de lipide complexe: fosfolipide, sfingozine, proteolipide, colesterol neesterificat etc. Lipidele sunt sintetizate îîn îîntregime îîn neuron, deoarece nici un material “prefabricat” nu poate straă bate bariera hematoencefalicaă . Spre deosebire de alte tţesuturi, îîn neuroni catabolismul lipidic nu pare a fi utilizat pentru furnizarea de energie. Aminoacizii, bogat reprezentatţi îîn neuron, îîn parte sintetizatţi local sţ i îîn parte transportatţi prin bariera hematoencefalicaă , îîndeplinesc numeroase functţii 17

.4.1.

îîn sinteza de proteine neuronale, de acizi nucleici, amine biologic active sau mediatori chimici acizi aminatţi sţ i polipeptidici. Sinteza proteicaă este foarte importantaă îîn neuron, existaî nd proteine de “structuraă ” sţ i proteinele “functţionale” (reprezentate de enzime, polipeptidele sau unele cu functţie hormonalaă . 1.4. Proprietăţile funcţionale ale neuronului Neuronii reprezintaă unitatea functţionalaă a sistemului nervos. Ei sunt celule specializate îîn receptţionarea stimulilor din mediu, conducerea impulsurilor spre organele centrale precum sţ i îîn transmiterea comenzilor spre organele efectoare. Neuronii reprezintaă urmaă toarele proprietaă tţi importante: excitabilitatea, conductibilitatea, degenerescentţa, regenerarea sţ i activitatea sinapticaă . Excitabilitatea Excitabilitatea este proprietatea neuronilor sau a oricaă rei celule vii de a intra îîn activitate sub influentţa unui stimul. Excitabilitatea este datorataă structurii membranei celulare. Prin stimul se îîntţelege modificarea bruscaă a energiei din preajma membranei plasmatice, care maă resţ te dintr-o dataă permeabilitatea membranei celulare pentru Na+. Stimulii pot fi electrici, mecanici, termici, chimici etc. Reactţia de raă spuns a tţesuturilor la un stimul poartaă numele de excitatţie. Pentru ca stimulul saă determine excitatţia, trebuie saă îîndeplineascaă anumite conditţii: Excitatţia apare numai sub actţiunea unor stimuli ce depaă sţ esc o anumitaă intensitate. Intensitatea minimaă a curentului care provoacaă excitatţia, are valoare prag (valoare liminalaă ). Stimulii cu intensitate sub valoarea prag sunt numitţi subliminali. Cei care depaă sţ esc pragul, stimuli supraliminali. Variatţia de energie trebuie saă aibaă o anumitaă bruschetţe. In cazul cresţ terii lente sţ i progresive a intensitaă tţii stimulului, tţesutul nu mai raă spunde, chiar dacaă se depaă sţ esţ te valoarea prag, îîntrucaî t are loc o acomodare a tţesutului la stimuli. Acomodarea se explicaă ca sţ i o cresţ tere a pragului de excitabilitate a tţesutului îîn timpul stimulaă rii. Inlaă turarea fenomenului de acomodare se obtţine prin folosirea unor stimuli electrici a caă ror intensitate cresţ te extrem de rapid. Pentru a declansţ a excitatţia stimulul trebuie saă realizeze o anumitaă densitate pe unitatea de suprafatţaă. Aplicaî nd pe un nerv doi electrozi, unul cu suprafatţaă foarte mare, altul cu suprafatţaă foarte micaă , punctiformaă sţ i laă saî nd saă treacaă un curent electric de aceeasţ i intensitate vom observa caă excitatţia nervului va porni îîntotdeauna de la electrodul cu suprafatţaă micaă , deoarece creeazaă o densitate mai mare pe unitatea de suprafatţaă. Excitarea tţesuturilor depinde sţ i de durata stimulaă rii. Chiar sţ i stimulii supraliminali, a caă ror intensitate cresţ te brusc, dacaă sunt aplicatţi o perioadaă prea scurtaă de timp, nu produce excitatţia. IÎntre stimulii mai sus amintitţi, este utilizat îîn fiziologie sţ i medicinaă de preferintţaă stimulul electric. Stimularea electricaă la intensitaă tţi reduse nu 18

provoacaă leziuni neuronului sau determinaă modificaă ri reversibile. Momentul aplicaă rii stimulului se marcheazaă cu precizie, poate fi bine localizat iar durata stimulaă rii poate fi modificataă dupaă dorintţaă. Excitatţia se traduce la periferie prin variatţii ale potentţialului electric al membranei neuronale. Potenţialul de repaus Celula vie, îîn stare de repaus, este polarizataă electric, avaî nd sarcini pozitive la exterior sţ i negative la interior. Utilizaî nd microelectrozi intracelulari sa araă tat caă diferentţa îîntre suprafatţa exterioaraă sţ i interioaraă a membranei celulare maă soaraă pentru musţ chii striatţi, îîn repaus, -90 mV pentru celulele musculare netede –30 mV, pentru nervii neexcitatţi –70 mV. Diferentţa de potentţial al membranei celulare poartaă numele de potentţial de repaus sau de membranaă . Microelectrozii sunt nisţ te tuburi efilate din sticlaă neutraă cu un diametru la vaî rf de aproximativ 0,2 μm, umplute cu solutţie de cloruraă de potasiu. IÎn interiorul microelectrodului se introduce un fir de platinaă care reprezintaă unul din polii circuitului. celaă lalt pol este plasat pe suprafatţa celularaă . Variatţiile de potentţial electric dintre cei doi poli sunt îînregistrate cu ajutorul unui tub catodic. Microelectrodul pentru a fi introdus îîn celulaă este purtat de un micromanipulator. IÎn momentul straă pungerii membranei neuronale apare o diferentţaă de potentţial de –70 mV îîntre cei doi electrozi. La producerea potentţialului de repaus contribuie trei factori: transportul activ de Na+ sţ i K+, difuziunea ionilor sţ i echilibru Donnan la nivelul membranei neuronale. Transportul activ de Na+ sţ i K+ este datorat interventţiei pompei ionice de Na+ sţ i K+ prin care sunt expulzatţi din celulaă trei ioni de natriu (3Na +) sţ i captatţi doi ioni de potasiu (2K+). Deoarece se eliminaă din celulaă mai multe sarcini pozitive decaî t paă trund, interiorul celulei se negativeazaă . Prin mecanismul de transport activ se explicaă prima aparitţie a potentţialului de membranaă . Aceasta se realizeazaă consecutiv instalaă rii unor gradiente de concentratţie ionicaă de o parte sţ i de alta a membranei. Pompa de Na + sţ i K+ este o pompaă electrogenaă sţ i este reprezentataă de ATP-aza Na+ sţ i K+ - dependentaă fiind activataă îîn urma descompunerii ATP îîn ADP sţ i eliberarea energiei necesare transportului. Difuziunea ionilor prin membrana celularaă este inegalaă . Un prim factor il reprezintaă inegalitatea distributţiei ionilor de potasiu sţ i sodiu de o parte sţ i de alta a membranei celulare. Aceastaă inegalitate a concentratţiei ionilor reprezintaă unul din factorii care initţiazaă difuziunea ionilor. Concentratţia extracelularaă a Na + este de 143 mEq/l iar îîn celulaă de 14 mEq/l, îîn timp ce concentratţia intracelularaă a K + este de 155mEq/l iar îîn lichidul extracelular deste de 5 mEq/l. Un al doilea factor îîl constituie permeabilitatea inegalaă a membranei pentru diferitţii ioni. Permeabilitatea este de 50-100 mai mare pentru K+ decaî t pentru Na+. Din cauza concentratţiei intracelulare mai mare de K+ îîn comparatţie cu concentratţia sa extracelularaă , K+ difuzeazaă spre exterior de-a lungul gradientului de 19

concentratţie. Iesţ irea K+ din celulaă conferaă sarcini pozitive la suprafatţa membranei sţ i maă resţ te negativitatea îîn interior. Caî nd interiorul celulei devine suficient de negativ pentru a îîmpiedica difuziunea îîn continuare a K +, se ajunge la potentţialul de echilibru pentru K+. Potentţialul de repaus se schimbaă îîn functţie de concentratţia K + extracelular. Acumularea K+ intracelular nu poate fi explicataă numai de actţiunea directaă a pompei de ioni care pompeazaă îîn interior doi ioni de K + pentru trei de Na+ iesţ itţi din celulaă . Din cauza negativitaă tţii create îîn interior de pompa electrogenaă cationii de K+ sunt atrasţ i de la exterior la interior. Ionii ce Cl- nu sunt pompatţi de membrana neuronalaă îîn nici o directţie. Negativitatea din interiorul celulei respinge ionii de Cl -, îîncaî t concentratţia lor îîn celulaă maă soaraă doar 4 mEq/l fatţaă de 103 mEq/l la exterior. Valoarea potentţialului de membranaă depinde îîn orice moment de distributţia ionilor de K +, Na+ sţ i Cl- de o parte sţ i de alta a membranei celulare sţ i de permeabilitatea membranei pentru fiecare din ioni. La repartitţia inegalaă a ionilor de o parte sţ i de alta a membranei mai participaă sţ i echilibrul de membranaă a lui Donnan. El se produce din cauzaă caă proteinele îîncaă rcate negativ nu pot paă raă si celula sţ i determinaă îîncaă rcarea electricaă negativaă interioaraă a membranei. In aceastaă situatţie ionii pozitivi, care straă bat cu usţ urintţaă membrana, cum este ionul de K+ , se acumuleazaă la suprafatţa membranei, conferindu-i sarcinile electrice la exterior. Potenţialul de acţiune Modificarea potentţialului de repaus ce apare dupaă stimularea supraliminalaă a celulei, poartaă numele de potentţial de actţiune. El constaă îîn sţ tergerea diferentţei de potentţial dintre interiorul sţ i exteriorul celulei sţ i îîn îîncaă rcarea electricaă inversaă a membranei, pozitivaă îîn interior sţ i negativaă la exterior (paî naă la aproximativ + 35 mV). Valoarea potentţialului ce depaă sţ esţ te valoarea zero se numesţ te overshoot. Aceste valori sunt urmate de revenirea potentţialului spre valoarea de repaus. Cresţ terea sţ i scaă derea rapidaă a potentţialului se cunoasţ te sub denumirea de potentţial de vaî rf sau spike potentţial sţ i dureazaă îîn fibra nervoasaă 0,5-1 ms. Revenirea potentţialului are loc brusc paî naă ce repolarizarea se face îîn proportţie de cca 70%, dupaă care viteza de repolarizare îîncetinesţ te. O perioadaă de cca 4 ms potentţialul raă maî ne deasupra nivelului de repaus, constituind postdepolarizarea sau postpotentţial negativ. Dupaă ce potentţialul a atins valoarea de repaus, se constataă caă el se subdeniveleazaă (cu 1-2 mV) un interval de 40-50 ms sau chiar mai mult, ceea ce reprezintaă posthiperpolarizarea sau postpotentţialul pozitiv. Denumirile de postpotentţial negativ sau pozitiv s-au faă cut pornind de la schimbaă rile electrice survenite îîn timpul excitatţiei la suprafatţa externaă a membranei neuronale. Aparitţia potentţialului de actţiune este determinataă de cresţ terea bruscaă a permeabilitaă tţii membranei celulare pentru Na+. Cresţ terea este de cca 5.000 ori. 20

Modificarea permeabilitaă tţii membranei celulare pentru Na + sţ i K+ a fost apreciataă prin maă surarea conductantţei pentru Na + sţ i K+. Conductantţa reprezintaă valoarea inversaă a rezistentţei electrice a membranei sţ i se noteazaă cu g. In faza de depolarizare cresţ te foarte mult conductantţa pentru Na+ (gNa+) iar îîn cea de repolarizare conductantţa pentru K+ (gK+). In structura membranei celulare existaă canale de Na+sţ i K+ voltaj-dependente sţ i canale ligand-dependente. Factorul principal îîn producerea depolarizaă rii membranei neuronale îîl constituie deschiderea sţ i îînchiderea succesivaă a canalelor de Na + sţ i K+. Ele se caracterizeazaă prin permeabilitatea selectivaă sţ i prin prezentţa unor bariere sau portţi care pot îînchide sau deschide canalele. Barierele sunt nisţ te expansiuni ale moleculelor din structura proteicaă a canalului care prin schimbaă ri conformatţionale permeabilizeazaă ori blocheazaă canalul. Dupaă modul cum pot fi actţionate barierele canalelor de Na+ sţ i K+ ele pot fi: canale voltaj-dependente caî nd variatţiile de potentţial ale membranei induc modificaă ri ale barierei sţ i determinaă fie deschiderea fie îînchiderea ei; sau canale ligand dependente caî nd modificaă rile conformatţionale ale proteinelor survin dupaă cuplarea lor cu anumite substantţe. Substantţa care se fixeazaă pe receptorii canalului ionic se numesţ te ligand. Din categoria liganzilor se îîncadreazaă mediatorii chimici sau hormonii. Canalul de Na+ are suprafatţa internaă puternic îîncaă rcataă negativ care atrage Na+ îîn interiorul canalului îîntr-o maă suraă mai mare decaî t altţi ioni. Spre partea extracelularaă a canalului se aflaă o barieraă de activare, iar pe partea intracelularaă o barieraă de inactivare. La potentţialul de repaus de –70 mV bariera de activare se aflaă îînchisaă iar cea de inactivare deschisaă . Odataă ce depolarizarea celulei ajunge de la –70 mV la –55 mV se produce schimbarea bruscaă a conformatţiei proteice a barierea de activare sţ i se deschide canalul de sodiu. In consecintţaă, ionii de sodiu naă vaă lesc îîn celulaă conform gradientului de concentratţie. IÎn momentul potentţialului de vaî rf numaă rul canalelor de sodiu deschise depaă sţ esţ te de 10 ori pe cel al canalelor de K+. De aceea permeabilitatea membranei pentru Na + cresţ te îîn timpul depolarizaă rii de 5000 de ori. In faza de repolarizare, revenirea potentţialului de vaî rf la valoarea de repaus, produce îînchiderea barierei de inactivare. Modificaă rile conformatţionale care îînchid bariera de inactivare se desfaă sţ oaraă mult mai lent decaî t cele care deschid bariera de activare. Odataă cu îînchiderea barierei de inactivare Na+ nu mai poate paă trunde îîn celulaă sţ i potentţialul de membranaă îîncepe saă revinaă spre valoarea de repaus. Redeschiderea barierei interne de inactivare are loc numai îîn momentul îîn care potentţialul de membranaă atinge valoarea de repaus. Canalele de K+ nu prezintaă îîncaă rcaă turaă electricaă negativaă . In absentţa sarcinilor negative lipsesţ te fortţa electrostaticaă care atrage ionii pozitivi îîn canal. Forma hidratataă a K+ are dimensiuni mult mai mici decaî t forma hidratataă a Na +, de aceea ionii hidratatţi de K+ pot trece cu usţ urintţaă prin canal pe caî nd cei de Na + sunt respinsţ i. Pe partea intracelularaă a canalului de K existaă o singuraă barieraă , îînchisaă îîn perioada potentţialului de repaus. Membrana celularaă , contţine îînsaă îîn repaus un 21

numaă r de aproximativ 9 ori mai multe canale pentru K+deschise fatţaă de cele pentru Na+, ceea ce îînseamnaă o conductantţaă de 9 ori mai mare pentru K + îîn comparatţie cu Na+. Depolarizarea celulei determinaă o modificare conformatţionalaă lentaă a barierei, cu deschiderea ei sţ i difuzarea K + spre exterior. Din cauza îîncetinelii cu care se deschide canalul de K + deblocarea lui are loc îîn acelasţ i timp cu inactivarea canalelor de Na+, ceea ce accelereazaă procesul de repolarizare. La sfaî rsţ itul perioadei de repolarizare numaă rul canalelor de K + deschise este de 15 ori mai mare decaî t a canalelor de Na+ deschise. Prin urmare, îîn cinetica fluxurilor ionice prin canalele membranale trebuie saă se tţinaă cont de faptul caă fiecare canal odataă activat raă maî ne deschis un anumit interval de timp dupaă care se îînchide automat. Aceastaă constantţaă de inactivare este caracteristicaă fiecaă rui tip de canal. Ionii de Ca++ participaă la mecanismul de activare a canalelor de Na + voltajdependente. Reducerea concentratţiei Ca++ îîn mediul extracelular scade pragul de declansţ are al activaă rii canalului, îîn timp ce cresţ tere concentratţiei Ca ++ tinde saă stabilizeze canalul. Absentţa Ca++ duce la o cresţ tere semnificativaă a conductantţei Na+, deci la o cresţ tere a excitabilitaă tţii celulei. Maă rirea permeabilitaă tţii pentru Na+ se produce numai la acei stimuli care diminuaă negativitatea potentţialului de repaus cu 15 mV, de la –70 la –55 mV. Stimulii subliminali determinaă deschiderea unui numaă r restraî ns de bariere de activare a canalelor de Na+ sţ i membrana îîncepe saă se depolarizeze. In aceastaă situatţie membrana neuronalaă este facilitataă , adicaă sensibilizataă la actţiunea unui alt stimul subliminal. Stimularea subliminalaă care nu e îîn maă suraă saă provoace un flux important de Na+ duce la modificaă ri de potentţial cu caracter local. In timpul raă spunsului local permeabilitatea pentru Na+ cresţ te usţ or, îînsaă efluxul de K+ poate restabili potentţialul la valoarea sa de repaus. Raă spunsul local nu este maximal, ci cresţ te îîn amplitudine proportţional cu intensitatea stimulului paî naă la valoarea prag a stimulului, caî nd apare potentţialul de vaî rf. Acest potentţial are valoarea îîntre 15-35 mV. Actţiunea mai multor stimuli subliminali succesivi fie temporari, fie spatţiali se pot suma sţ i saă dea nasţ tere la potentţialul de vaî rf. Aceste potentţiale locale au darul saă faciliteze membrana neuronului. Potentţialul de receptor sţ i potentţialele postsinaptice fac parte din aceastaă categorie de potentţiale. Trecerea Na+ prin membrana celularaă îîn timpul potentţialului de vaî rf se face pasiv, fiind dependentaă exclusiv de gradientul de concentratţie. De aceea geneza impulsurilor nervosase nu este subordonataă proceselor metabolice sţ i nu este consumatoare de energie. Restabilirea potentţialului de repaus are loc prin limitarea influxului de Na + sţ i cresţ terea permeabilitaă tţii pentru K+. Ionul de potasiu abandonaî nd lichidul intracelular restabilesţ te echilibrul electric. Iesţ irea K+ nu reusţ esţ te saă readucaă imediat potentţialul la valoarea de repaus. Ca urmare, dupaă potentţialul de vaî rf urmeazaă faza de postpolarizare sau 22

postpotentţial negativ. In perioada potentţialului de vaî rf, depolarizarea se produce total, pe caî nd la postpotentţialul negativ, repolarizarea celulei nu se face deplin. Posthiperpolarizarea sau postpotentţialul pozitiv se caracterizeazaă prin acumularea de Na+ sţ i K+ la exterior sţ i cresţ terea numaă rului de sarcini negative îîn interior. Faza de posthiperpolarizare se explicaă prin interventţia activaă a pompelor de Na+ sţ i K+. Prin îîmpiedicarea transportului activ de ioni, are loc o disparitţie a posthiperpolarizaă rii, desţ i potentţialul sţ i postdepolarizarea continuaă saă aparaă îîncaă o perioadaă de timp. Potentţialul de actţiune se supune legii “tot sau nimic”, adicaă un stimul supraliminal indiferent de intensitate, nu poate depaă sţ i depolarizarea de 115 mV ( de la –70 mV la + 45 mV. Variaţiile excitabilităţii Aplicarea pe un nerv a unui stimul a caă rui intensitate cresţ te progresiv sţ i foarte lent, induce fenomenul de acomodare, descris anterior. Excitabilitatea se modificaă paralel cu potentţialul de actţiune. In perioada potentţialului de vaî rf, membrana neuronului devine inexcitabilaă , deoarece membrana celulei este depolarizataă . Timpul îîn care celula nervoasaă raă maî ne inexcitabilaă reprezintaă perioada refractaraă absolutaă . Urmeazaă o micaă perioadaă refractaraă relativaă , îîn care din cauza cresţ terii pragului de excitabilitate, numai stimuli destul de puternici reusţ esc saă declansţ eze excitatţia, dacaă potentţiale de actţiune se produc acestea au amplitudine mai micaă . Sfaî rsţ itul perioadei refractare relative corespunde cu restabilirea amplitudinii normale a potentţialului de actţiune. Frecventţa potentţialelor de actţiune generate de un tţesut depinde de durata perioadelor refractare absolute. Perioada refractaraă absolutaă dureazaă 2 ms de la declansţ area potentţialului de actţiune, ceea ce îînseamnaă caă celula poate fi excitataă cu maximum 500 stimuli / secundaă . O reducere a excitabilitaă tţii apare îîn faza posthiperpolarizaă rii sau postpotentţialului pozitiv. In cursul stimulaă rii nervului cu un curent electric continuu la stabilirea circuitului, excitatţia pornesţ te de la catod, care aduce sarcini negative îîn plus sţ i favorizeazaă depolarizarea membranei. La îîntreruperea circuitului, excitatţia pornesţ te de la anod unde se creazaă un dezechilibru electric mai puternic, care influentţeazaă tţesutul. Trecerea neîîntreruptaă a curentului continuu cu valoare paî naă la 7 mV printr-un nerv modificaă excitabilitatea îîn apropierea polului pozitiv sţ i negativ, fenomen numit electrotonus. Sub actţiunea curentului electric continuu, excitabilitatea nervului îîn jurul catodului se maă resţ te, fenomen cunoscut sub numele de catelectrotonus. In apropierea polului pozitiv excitabilitatea diminuaă (necesitaî nd un stimul excitant de intensitate mai mare), modificare denumitaă anelectrotonus. Excitabilitatea variazaă sţ i îîn functţie de frecventţa stimulilor. Tesuturile vii transmit impulsuri cu o anumitaă frecventţaă. Majoritatea celulelor au capacitatea de a emite sau de a propaga impulsuri cu o frecventţaă de 500 impulsuri/s. Caî nd stimulul aplicat asupra tţesutului viu depaă sţ esţ te posibilitatea lui de a genera sau transmite impulsuri, excitatţia nu se mai produce. Numaă rul mare de stimuli ce 23

.4.2.

pot fi generatţi sau propagatţi de un tţesut viu îîn unitatea de timp poartaă numele de mobilitate functţionalaă sau labilitate functţionalaă . Un stimul care depaă sţ esţ te mobilitatea functţionalaă , nu produce excitatţie ci o stare numitaă parabiozaă . Curentţii de îînaltaî frecventţaă sunt utilizatţi îîn fizioterapie faă raă a produce excitatţii, deoarece este depaă sţ itaă mobilitatea functţionalaă a tţesuturilor. Măsurarea excitabilităţii ţesuturilor Pentru maă surarea excitabilitaă tţii tţesuturilor îîn medicinaă se folosesţ te curentul electric. Pentru maă surarea excitabilitaă tţii unui nerv sau musţ chi se recurge la procedee conventţionale. Se practicaă stimularea prin îînchiderea unui curent continuu sau prin aplicarea unui stimul rectangular. Se stabilesţ te îîn mV sau îîn mA, valoarea curentului îîn maă suraă saă producaă îîntr-o perioadaă minimaă de timp aceleasţ i efecte ca sţ i un curent de aceiasţ i intensitate, actţionaî nd nedefinit. Durata minimaă a unui curent de o anumitaă intensitate necesar pentru producerea excitatţiei a fost numit de Gildemeister timp util sţ i depinde de intensitatea curentului de excitatţie. Cu caî t intensitatea curentului de excitatţie este mai mare cu ataî t timpul este mai redus. IÎn cazul îîn care îînscriem îîntr-un sistem de coordonate raportul îîntre timpul îîn ms sţ i intensitatea curentului îîn mV apare o curbaă de forma unei hiperbole cunoscutaă sub numele de curba timpintensitate (sau tensiune) care reflectaă excitabilitatea unui tţesut. Ca indicatori de maă surare a excitabilitaă tţii se utilizeazaă urmaă torii parametri: Intensitatea minimaă a curentului, capabil saă producaă excitatţia îîntr-un timp nedefinit se numesţ te reobazaă . Timpul îîn ms îîn care un curent rectangular de o reobazaă produce excitatţia poartaă denumirea de timp util principal. Cronaxia reprezintaă timpul îîn care un curent de douaă reobaze produce excitatţia. Acest parametru a fost introdus de Lapique îîn 1903. Determinarea cronaxiei constituie metoda de electţie pentru stabilirea excitabilitaă tţii relative a tţesuturilor excitabile. De exemplu cronaxia unei fibre mielinice groase A este de 0,1-0,2 ms; fibrele nervoase mielinizate subtţiri au valori de 0,3 ms; fibrele amielinice 0,5 ms; fibrele musculaturii striate de la 0,25 la 1,0 ms; fibrele miocardice de la 1,0 la 3,0 ms; fibrele netede paî naă la 20 ms. Cronaxia este invers proportţionalaă cu excitabilitatea. Cu aceastaă metodaă se poate explora tulburaă rile transmiterii neuromusculare. In acest sens se maă soaraă cu un electrod ac introdus îîn musţ chi, cronaxia la stimularea musţ chiului respectiv. Dacaă transmiterea neuronalaă este normalaă , valoarea cronaxiei maă surate transcutan este cea a fibrei mielinice groase. In cazul alteraă rii inervatţiei motorii a musţ chiului striat se obtţin valori mai lungi ale cronaxiei peste 1 ms paî naă la 100 ms. Conductibilitatea Conductibilitatea este proprietatea neuronului de a transmite impulsuri. Propagarea impulsurilor se face diferit îîn fibrele amielinice sţ i mielinice. 24

Conductibilitatea în fibrele amielinice In fibrele amielinice, excitatţia se transmite din aproape îîn aproape, prin curentţi Hermann, care se raă spaî ndesc ataî t la suprafatţaă caî t sţ i îîn interiorul fibrei nervoase. O scaă dere a potentţialului de repaus cu 20 mV determinaă propagarea excitatţiei îîn ambele directţii. Curentţii locali, care se produc îîn interiorul zonei excitate, actţioneazaă asupra zonelor vecine, îîntocmai ca sţ i catodul, care a produs excitatţia. Aceasta va produce o depolarizare îîn imediata vecinaă tate, care va progresa. Zona depolarizataă , datoritaă paă trunderii inverse, din afara îînaă untru a curentului este repolarizataă îîn asţ a fel caă zona depolarizataă avanseazaă sub forma unei unde. Unda de depolarizare se propagaă astfel îîn ambele sensuri, plecaî nd de la catod. Viteza de transmitere a impulsurilor prin prelungirile amielinice variazaă direct proportţional cu diametrul fibrei. Conducerea în fibrele mielinice Fibrele mielinice au o conductibilitate mai mare datoritaă prezentţei tecii de mielinaă . Conducerea impulsului nervos prin fibrele mielinice se face saltator, de la o strangulatţie Ranvier, la alta. Fibra mielinicaă are membrana liberaă numai îîn zona nodulilor Ranvier. In regiunile internodale nu se produc scurgeri de curent prin membranaă , din cauza tecii de mielinaă , izolatoare, ce are o rezistentţaă electricaă de 500 ori mai mare. Depolarizarea din zona nodulului Ranvier se datoreazaă paă trunderii Na+ prin membrana îînzestrataă cu canale de Na + de cca 200 ori mai multe decaî t îîn membrana fibrelor amielinice. Fibrele amielinice sunt dotate cu 110 canale de Na+/μm2. Membrana pericarionului neuronilor mielinici contţine îîntre 50 sţ i 5 canale de Na+/μm2, portţiunea incipientaă a axonului (conul axonal) îîntre 350 sţ i 500/μm 2 membrana de la suprafatţa tecii de mielinaă are 25/μm2, membrana strangulatţiilor Ranvier îîntre 2000 sţ i 12000/μm 2 iar axonul terminal îîntre 20 sţ i 75 canale de Na +/μm2. Potentţialul de actţiune generat, se transmite faă raă îîntaî rziere ca sţ i un curent electric, de la nodul la nodul, ataî t prin lichidul extracelular caî t sţ i prin axoplasmaă . In zona nodulilor are loc o îîntaî rziere a conducerii din cauzaă caă potentţialul de actţiune trebuie saă atingaă un anumit prag, pentru a provoca excitatţia. Dar, variatţia potentţialului este suficient de mare pentru a depolariza sţ i strangulatţiile urmaă toare. Deci, transmiterea saltatorie are un grad de sigurantţaă chiar dacaă sunt excluse multe strangulatţii Ranvier, producaî nd transmiterea potentţialului de-a lungul îîntregii fibre. Avantajul conducerii saltatorii constaă îîn: 1) transmiterea mai rapidaă a influxului nervos de cca de 50 ori mai iute decaî t cea mai rapidaă fibraă amielinicaă ; 2) consumul mai redus de energie, îîntrucaî t se depolarizeazaă numai zona restraî nsaă a strangulatţiei Ranvier sţ i 3) pierderile de ioni sunt de caî teva sute de ori mai mici. Legile conductibilităţii Legile care guverneazaă conducerea influxului nervos sunt: a) Legea integritaă tţii neuronului. Neuronul distrus chiar partţial nu conduce excitatţia. 25

b)Legea conducerii izolate. Excitatţia transmisaă de o fibraă nu trece îîn fibra alaă turataă . c) Legea conducerii indiferente. Impulsurile se transmit prin neuroni sţ i prelungirile sale îîn ambele directţii. d)Legea conducerii nedecrementţiale. Transmiterea influxului nervos se face faă raă scaă derea amplitudinii potentţialului de actţiune pe tot parcursul fibrei nervoase, deoarece intervin procesele biologice îîn mecanismele conductibilitaă tţii. Clasificarea fibrelor nervoase în funcţie de viteza de conducere IÎnregistraî nd potentţialul de actţiune îîntr-un nerv mixt (de ex. sciatic) la distantţaă fatţaă de locul de stimulare, se obtţine un potentţial de actţiune compus, avaî nd mai multe deflexiuni care se îînscriu sub forma electronervogramei. Deflexiunile se datoreazaă conducerii impulsurilor cu vitezaă inegalaă prin fibrele ce alcaă tuiesc nervul. In functţie de structuraă , fibrele se îîmpart îîn: fibre mielinice A sţ i B sţ i fibre amielinice C (vezi tabelul de mai jos). Tipul de fibraă

Diametrul (μm)

Vitezaă (m/s)

Mielinicaă Aα

10 – 20

60 – 120

Mielinicaă Aγ

7 (sţ apte) – 15 4–8

Mielinicaă Aδ

2,5 – 5

15 – 25

Mielinicaă B

1–3

3 – 14

Amielinicaă C

sub 1

0,5 – 2

Mielinicaă Aβ

40 – 90 30 – 40

Functţia fibrei Motoneuronii α Proprioreceptorii Exteroreceptorii tactili sţ i presoreceptorii Motoneuronii γ Receptorii durerosţ i Termoreceptorii Fibre vegetative preganglionare Raă spuns reflex dureros Fibre vegetative postganglionare

Fibrele A la raî ndul lor, îîn raport de grosime se clasificaă îîn fibre alfa, beta, gama sţ i delta. Diametrul lor variazaă de la 1 la 20 m, iar viteza de conducere îîntre 5 m/s sţ i 120 m/s (alfa =  10-20 m ; 60-120 m/s; beta =  7-15 m, 4090 m/s; gama =  4-8 m, 30-40 m/s; delta =  2,5 – 5 m, 15-25 m/s. Astfel de fibre sunt atasţ ate motoneuronilor sţ i proprioceptorilor. Tipul B cu diametrul de 1-3 m sţ i vitezaă de conducere de 3-14 m/s sunt fibre preganglionare vegetative. Fibrele C, amielinice cu diametrul sub 1 m cu vitezaă de conducere de 0,52 m/s, formeazaă fibrele postganglionare vegetative sţ i nervii senzitivi ce conduc durerea.

26

.4.3.

Degenerarea şi regenerarea neuronală Degenerarea neuronală Lezarea axonilor prin zdrobire, sectţionare, anoxie, injectare de substantţe toxice sţ i altele, produce douaă tipuri de degenerare neuronalaă : o degenerare a segmentului distal denumitaă degenerare anterogradaă sţ i una a segmentului proximal denumitaă degenerare retrogradaă . Degenerarea anterogradaă a fost studiataă de A.V.Waller îîn 1850 sţ i de aceea poartaă numele sţ i de degenerare sau degenerescentţaă wallerianaă . Ea apare la scurt interval de la producerea leziunii sţ i se datoreazaă îîn principal separaă rii segmentului distal al axonului de corpul celular care reprezintaă centrul metabolic al neuronului. Aceastaă degenerare îîncepe la 24 ore de la sectţionare sţ i este urmataă de o serie de modificaă ri structurale, histologice sţ i chimice, care se petrec de-a lungul îîntregii portţiuni distale. La îînceput apare o umflare, o tumefiere a acestei portţiuni, iar îîncepaî nd cu aproximativ a 5-a zi detasţ area îîn fragmente a portţiunii distale. Teaca de mielinaă se fragmenteazaă . Acest proces este urmat de o invazie a macrofagelor la locul leziuni sţ i fagocitarea fragmentelor. Intre ziua a 8-a sţ i a 32-a teaca de mielinaă dispare complet. La locul leziunii raă maî n celule Schwann care se diferentţiazaă îîn celule alungite. Aceste celule cresc îîn toate directţiile de la capaă tul distal al nervului sectţionat. Acest proces se produce cu o vitezaă de aproximativ 1 mm/zi. Spatţiul dintre capetele nervului sectţionat dacaă nu depaă sţ esc 3 mm este umplut complet cu celule Schwann. Din acest motiv procesul este favorizat dacaă capetele sectţionate sunt suturate prin procedeul de neurorafie. IÎn portţiunea proximalaă prima reactţie la sectţionarea axonului este degenerarea portţiunii axonice adiacente sectţiunii, de obicei paî naă la prima stangulatţie Ranvier sau la a 2-a strangulatţie. Adesea îîn aproximativ 48 de ore de la sectţionare apar modificaă ri sţ i la nivelul corpului celular dar mai putţin intense sţ i mai variabile decaî t primele. Aceasta constituie degenerescentţa retrogradaă . Aceste modificaă ri pot fi de douaă tipuri: degenerative sau regenerative. Modificaă rile degenerative timpurii ale corpului celular al unui nerv sectţionat sunt de prost augur, semnalaî ndu-ne moartea posibilaă a neuronului. Aceste modificaă ri sunt traduse prin dezintegraă ri sţ i pulverizaă ri ale corpusculilor Nissl (fenomenul de cromatolzaă sau tigrolizaă ), care dispar complet îîn 15-20 zile de la leziune. IÎn acest timp corpul celular se tumefiazaă , devine rotund sţ i se produce disparitţia sţ i a celorlalte organite celulare (aparatul Golgi, mitocondrii). Gradul de cromatolizaă depinde de varietatea neuronilor afectatţi, de natura sţ i de distantţa sectţiunii fatţaă de corpii celulari. Modificaă rile regenerative timpurii indicaă faptul caă corpul celular este implicat îîntr-o sintezaă masivaă de proteine necesare pentru îînlocuirea portţiunii degenerate a axonului. “Reparatţiile” celulare îîncep la cca 20 de zile dupaă sectţionare sţ i devin complete dupaă 80 de zile. Corpusculii Nissl sţ i aparatul Golgi se refac treptat iar celula capaă taă forma sţ i dimensiunile normale. Aceastaă refacere celularaă nu garanteazaă îînsaă sţ i o supravietţuire de lungaă durataă a 27

neuronului lezat. Dacaă un neuron regenerat nu reusţ esţ te saă stabileascaă contacte sinaptice cu o celulaă tţintaă potrivitaă , el poate muri. Dacaă axonii lezatţi se aflaă îîn SNC celulele gliale specializate, sţ i îîn primul raî nd microglia, dar sţ i astroglia, prolifereazaă sţ i absorb prin fagocitozaă resturile celulare. De aceea aceste tipuri de celule gliale se mai numesc sţ i fagocite. Astrocitele fibroase vor forma tţesutul cicatricial. Degenerarea transneurală. IÎn general degenerescentţa se opresţ te la nivelul sinapselor. Dar îîn anumite situatţii ea se exercitaă sţ i transneural. De exemplu degenerarea nervului optic sectţionat se transmite transsinaptic sţ i îîn neuronii ganglionului geniculat lateral sţ i chiar mai departe. La fel dupaă sectţionarea raă daă cinilor medulare posterioare apare degenerescentţa neuronilor din coarnele anterioare. Regenerarea neuronală Regenerarea neuronalaă reflectaă de fapt fenomenele de neuroplasticitate. Se face pe seama celulelor Schwann care-sţ i prelungesc citoplasma sub formaă de muguri care dau nasţ tere la 50-100 prelungiri. Procesul îîncepe la 2-3 saă ptaă maî ni de la sectţionarea axonului. Din cele 50-100 ramuri îînmugurite abia una paă trunde îîn teaca endoneuralaă formataă de teaca Schwann golitaă . Acest lucru este deci posibil dacaă existaă o solutţie de continuitate la distantţaă de cel putţin 3 min. îîntre capetele sectţiunii sţ i de aici necesitatea apropierii acestor capete prin procedeul de neurorefie. Rata zilnicaă de cresţ tere este de 0,25 mm îîn jurul leziunii sţ i de 4 mm/zi îîn segmentul distal. Cresţ terea fibrelor nervoase se face deci foarte lent, regenerarea nervului necesitaî nd perioade de unul sau mai multţi ani. Dacaă spatţiul care separaă cele douaă fragmente sectţionate este mai mare de 3 mm sţ i este ocupat de tţesut cicatricial ce creiazaă un obstacol pentru fibrele care îînmuguresc, acestea se îîncolaă cesc sţ i formeazaă o structuraă tumoralaă numitaă neurom. Durerile fantomatice ce le semnaleazaă unii bolnavi dupaă amputatţii sunt cauzate de aparitţia acestei formatţiuni tumorale. IÎn procesul regeneraă rii pot survenii unele complicatţii. Este posibil ca un numaă r de fibre saă creascaă îîn teaca altui nerv decaî t cel original sau ca fibrele unui nerv senzitiv saă creascaă îîn segmentul distal al unui nerv motor, sau invers. Astfel se descrie regenerarea aberantaă a nervului facial, caî nd unele fibre pot lua directţia spre ganglionul sfenopalatin sţ i glanda lacrimalaă . La astfel de persoane apare sindromul “lacrimilor de crocodil”, caracterizat prin hiperlacrimatţie îîn timpul masticatţiei. Axonii saă naă tosţ i din apropierea unei fibre sectţionate pot raă spunde uneori la degenerarea acestora prin dezvoltarea unor muguri adiacentţi colaterali care inerveazaă zonele sinaptice abandonate de axonii degeneratţi. Aceste ramuri colaterale pot avea origine din terminatţiile axonice sau din colateralele pornind de la nivelul strangulatţiilor Ranvier. IÎnainte vreme se credea caă aceastaă îînmugurire colateralaă ar fi determinataă de substantţe chimice eliminate de axonii degeneratţi, dar cercetaă rile recente au 28

.4.4.

araă tat caă ele sunt determinate de anumitţi factori eliberatţi de tţesuturile tţintaă . De exemplu îînmugurirea colateralaă poate fi indusaă îîn neuronii motori prin simpla paă strare a musţ chiului tţintaă îîntr-o stare de inactivitate, sţ i absentaă dacaă acest musţ chi este stimulat electric. Cresţ terea axonilor este determinataă îîn mare maă suraă de interactţiunea îîntre axonii care cresc îîn mediul tisular îîn care se dezvoltaă . La capaă tul axonului existaă o structuraă numit conul de cresţ tere a axonului. Axonul se strecoaraă prin tţesuturi prin conul saă u de cresţ tere. Penetrarea conului de cresţ tere se numesţ te filopodie. Conurile de cresţ tere contţin actinaă , care determinaă extensii sţ i retractţii citoplasmatice cu un ritm de 6-10 μm/min. Noile structuri formate inclusiv microtubulii sţ i neurofilamentele sunt aduse printr-un transport axoplasmatic din portţiunea proximalaă a axonului. Directţia de cresţ tere a axonului este dictataă îîn parte de moleculele de adeziune celularaă , glicoproteine membranare care accelereazaă procesul de comunicare intercelularaă . Regenerarea nervilor este un proces care se realizeazaă deosebit de greu la vertebratele superioare sţ i la om, comparativ cu vertebratele inferioare sţ i la nevertebrate, la care acest proces se realizeazaă deosebit de usţ or. Dacaă factorii care promoveazaă regenerarea precisaă la vertebratele inferioare ar putea fi identificatţi sţ i apoi aplicatţi îîn cazul regeneraă rii nervoase la om, acest lucru ar putea face posibilaă recuperarea unor leziuni cerebrale. Neurotransplantarea S-a pus problema dacaă sistemul nervos poate fi transplantat sţ i dacaă acest tţesut poate îînlocui zonele lezate din SNC sţ i sistemul nervos periferic. In anul 1971 a îînceput era modernaă a neurotransplantaă rii printr-un studiu care a adus dovezi indubitabile privind supravietţuirea tţesutului neuronal transplantat îîn creierul unei gazde. Acesţ ti neuroni transplantatţi aveau ADN-ul nuclear marcat îîn prealabil cu timidinaă radioactivaă . Era vorba de o portţiune din cerebelul unor sţ obolani tineri îîn vaî rstaă de 7 zile. Dupaă douaă saă ptaă maî ni examenul antoradiografic indica faptul caă cei mai multţi din neuronii transplantatţi supravietţuiau. Cercetaă ri ulterioare au araă tat caă eliminarea transplantului îîn SNC este raraă îîntre membrii aceleasţ i specii, îîn special dacaă tţesutul este preluat de la donatori nou naă scutţi sau embrioni. Zonele optime pentru neurotransplant sunt acele zone puternic vascularizate sţ i care au un suficient spatţiu de cresţ tere. Un implant va dezvolta o structuraă normalaă spre proiectţiile sale neuronale doar dacaă este implantat îîntr-o zonaă corespunzaă toare. In aceastaă situatţie, neuronii transplantatţi se dezvoltaă la fel ca sţ i îîn organismul donatorului. De exemplu caî nd precursorul embrionar al retinei este transplantat la sţ obolani nou naă scutţi îîn cortexul nevizual sau cerebel, care îîn mod normal nu primesc informatţii de la retinaă , acesţ tia nu supravietţuiesc. Aceste cercetaă ri de pionierat privind neurotransplantarea au fost motivate de ideea caă ele ar putea dovedi posibilitatea de realizare a unor procedee utilizate îîn terapia unor leziuni nervoase. 29

Eforturile pentru a promova regenerarea îîn SNC s-au focalizat pe îîntrebarea de ce neuronii sistemul nervos periferic regenereazaă , pe caî nd cei ai SNC nu realizeazaă aceastaă regenerare? Cercetaă rile au dovedit caă neuronii SNC au capacitatea de a regenera îîn cazul îîn care sunt implantatţi îîn structurile sistemului nervos periferic. Astfel, neuronii periferici senzitivi regenereazaă normal de-a lungul raă daă cinilor medulare posterioare paî naă ajung îîn maă duva spinaă rii, la nivelul caă reia regenerarea se opresţ te. S-a pus problema caă la nivelul SNC existaă ceva care îîmpiedicaă regenerarea. Au fost discutate douaă posibilitaă tţi: Una este caă tţesutul fibros al astrogliei care prolifereazaă îîn zona lezataă a SNC ar îîmpiedica proliferarea. Dar s-a constatat caă eliminarea acestui tţesut cicatricial nu a creat posibilitatea regeneraă rii neuronilor îîn SNC. A doua posibilitate este caă îîn opozitţie cu celulele Schwann din sistemul nervos periferic, oligodendroglia, care asţ a cum am amintit are rolul de a mieliniza mai multţi axoni din SNC. Acest proces s-a dovedit a fi un substrat fizic propice axonilor îîn vederea regeneraă rii lor. Cercetaă rile faă cute cu neuronii SNC care erau obligatţi saă îînmugureascaă sţ i saă se dezvolte îîn conducte formate din celule Schwann, au ajuns la concluzia caă îîn aceste conditţii acesţ ti neuroni pot regenera oprindu-sţ i îînsaă procesul de regenerare odataă ajunsţ i îîn zona SNC. O arie largaă de preocupaă ri privind neurotransplantul a constat îîn posibilitaă tţile de tratare a afectţiunilor cerebrale prin neurotansplantare, de îînlocuire a tţesutului bolnav lezat cu tţesut saă naă tos. Aceastaă abordare a fost utilizataă îîn mai multe directţii, dar cele mai mari progrese s-au obtţinut îîn tratamentul bolii Parkinson. Boala este dataă de degenerarea unei populatţii de neuroni dopaminergici din substantţa neagraă a trunchiului cerebral sţ i care se proiecteazaă îîn zona neostriatului din nucleii bazali (este o boalaă degenerativaă care se caracterizeazaă printr-un comportament motor aberant). Precursorii celulelor eliberatoare de dopaminaă din subtantţa neagraă obtţinute de la embrionii sţ obolanilor au fost transplantatţi îîn peretele ventriculului cerebral vis-a-vis de leziunile experimentale din substantţa neagraă care inducea simptomele bolii Parkinson sau îîntr-o cavitate adiacentaă creiataă pe cale neurochirurgicalaă îîn apropierea neostriatului. Numerosţ i axoni din implant au crescut ulterior îîn neostriat. Dupaă sţ ase luni de la neurotransplant se observa o îîmbunaă taă tţire a comportamentului motor afectat de leziunile din substantţa neagraă . Imbunaă taă tţirea comportamentului motor era direct proportţionalaă cu numaă rul neuronilor regeneratţi. La bolnavii parkinsonieni s-a transplantat tţesut dopaminergic din medulosuprarenalaă îîn zona ventriculilor laterali din apropierea neostriatului. Acest procedeu a dus la ameliorarea simptomelor bolii. Una din cele mai recente sţ i mai spectaculoase strategii de cercetare îîn domeniul neurotransplantaă rii preconizeazaă grefa de celule provenite de la embrioni avortatţi a caă ror celule regenereazaă prin colonizare tţesuturile nervoase lezate sau distruse. Ca urmare, au fost initţiate studii ce urmaă resc, pe parcursul dezvoltaă rii embrionului evolutţia sistemuli nervos, caă utaî nd saă determine 30

perioada optimaă pentru recoltarea celulelor îîn vederea neurotransplantaă rii sţ i de aici interesul sţ i dezvoltarea care a fost adusaă cercetaă rilor privind embriogeneza sţ i organogeneza SNC sţ i sistemului nervos periferic. IÎn aceastaă etapaă cercetaă rile se desfaă sţ oaraă îîncaă pe animale de laborator. In prezent, se efectueazaă experientţe pe maimutţe mult mai apropiate structural de om, iar primele rezultate sunt îîncurajatoare. Transplantul de tţesut nervos promite saă amelioreze sau chiar saă vindece, îîn viitor sţ i alte boli provocate de distructţii apaă rute la nivelul creierului sţ i SNP cum ar fi epilepsia, scleroza îîn plaă ci, boala Altzheimeier. 1.5. Arcul reflex Prin act reflex se îîntţelege reactţia de raă spund involuntaraă sţ i inconsţ tientaă a organismului, apaă rutaă la aplicarea unui stimul asupra unei zone receptoare, cu participarea sistemului nervos. Reflexele secretorii sţ i motorii gastrice sţ i intestinale, reflexele respiratorii, circulatorii precum sţ i reflexele motorii care mentţin echilibrul sţ i postura se desfaă sţ oaraă faă raă un control consţ tient. Atingerea cu degetul a unei suprafetţe ascutţite provoacaă retractţia maî inii îînainte de aparitţia durerii consţ tiente, ceea ce demonstreazaă caracterul involuntar al reflexului. Baza anatomicaă a actului reflex este arcul reflex, compus din cinci elemente: receptorul, calea aferentaă , centrul reflex, calea eferentaă sţ i efectorul. Terminatţiile nervoase libere sau specializate îîndeplinesc rolul de receptori. In alcaă tuirea caă ilor aferente intraă fibre nervoase senzitive a caă ror neuroni de origine sunt situatţi îîn ganglionii spinali sau îîn ganglionii nervilor cranieni. Este vorba de dentritele acestor neuroni. Centrii nervosţ i pot fi localizatţi îîn maă duva spinaă rii sau îîn etajele supraiacente. Calea aferentaă este constituitaă din fibre nervoase motorii somatice sau vegetative. Desţ i majoritatea celulelor din organism se comportaă ca sţ i efectori, tţesuturile specializate îîn raă spunsuri efectoare sunt musţ chii sţ i glandele. 1.6. Receptorii Receptorii transformaă diferitele forme ale variatţiilor de energie din mediul îînconjuraă tor, îîn semnale nervoase. In receptori are loc îîn acelasţ i timp o codificare a informatţiei. Din punct de vedere structura, receptorii sunt fie terminatţii nervoase libere, fie formatţiuni specializate. Clasificarea receptorilor a fost faă cutaă pentru prima dataă de Sherrington îîn 1906, îîn functţie de localizarea lor: exteroreceptori sţ i interoreceptori. Exteroreceptorii raă spund la stimuli care iau nasţ tere îîn afara organismului, iar interoreceptorii la cei din interiorul lui. Exteroreceptorii la raî ndul lor sunt de douaă feluri:

31

a) Telereceptori (receptorii la distantţaă). Sursa de energie care excitaă asemenea receptori este situataă la distantţaă (de exemplu receptorii vizuali, auditivi). b)Receptorii de contact, vin îîn contact direct cu sursa de energie (de ex. receptorii tactili). Interoreceptorii, îîn functţie de amplasarea lor se îîmpart îîn: a) Proprioreceptorii, raă spaî nditţi îîn musţ chi, tendoane, articulatţii sţ i aparatul vestibular. b) Visceroreceptorii, îîmpraă sţ tiatţi difuz îîn organele interne. IÎn ultima vreme se preferaă o clasificare a receptorilor îîn functţie de natura energiei care îîi influentţeazaă . Se disting astfel: 1)Mecanoreceptorii cum ar fi: receptori tactili, auditivi (sensibili la vibratţii), presoreceptorii, baroreceptorii din artere (zona sinusului carotidian); fusurile neuromusculare sţ i corpusculii tendinosţ i Golgi. 2) Termoreceptorii sensibili la radiatţiile calorice: receptorii pentru cald sţ i pentru rece. 3) Receptorii electromagnetici excitatţi de radiatţiile electromagnetice reprezentatţi de celulele cu conuri sţ i bastonasţ e din retinaă . 4) Chemoreceptorii sensibili la modificaă rile chimice ale mediului intern: receptorii din muguri gustativi, receptorii epiteliului olfactiv, receptorii aortici sţ i din glomusul carotidian, sensibili la pO2 sanguin sţ i a pCO2 sanguin, receptori sensibili la concentratţia sanguinaă a glucozei, a acizilor aminatţi sţ i a acizilor grasţ i, situatţi de asemenea îîn hipotalamus. 5) Osmoreceptorii din nuclei anteriori ai hipotalamusului sţ i 6) Algoreceptorii sau nociceptorii impresionatţi de stimulii durerosţ i, reprezentatţi de fibrele nervoase libere. Metodele moderne de studiu al receptorilor constau îîn introducerea unor microelectrozi fie îîn receptori, fie îîn nervii aferentţi, cu îînregistrarea potentţialului de actţiune. Primele determinaă ri au fost faă cute îîn 1950 de Katz asupra proprioreceptorilor. Ulterior, astfel de cercetaă ri s-au extins sţ i asupra corpusculilor tactili Vater-Pacini. Fibra nervoasaă din corpusculul Vater-Pacini are dimensiuni de 2μm. Capaă tul distal al fibrei nervoase aferente din interiorul corpscului este amielinic. IÎncaă din interiorul corpusculului, fibra nervoasaă îîncepe saă fie acoperitaă de teaca de mielinaă . Prima strangulatţie Ranvier se aflaă îîn interiorul corpusculului, iar cea de a doua strangulatţie, îîn apropierea punctului îîn care fibra nervoasaă paă raă sesţ te corpusculul. Microelectrozii introdusţ i îîn receptor, îîn portţiunea de fibraă nervoasaă amielinicaă au araă tat caă sub influentţa stimulului, îîn fibra nervoasaă apare o modificare a potentţialului de repaus proportţionalaă cu intensitatea stimulului, care nu se supune legii “tot sau nimic”. Cu caî t presiunea exercitataă asupra receptorului cresţ te, cu ataî t se amplificaă depolarizarea îîn corpusculul VaterPacini ajungaî nd paî naă la 100 mV. Variatţia de potentţial electric apaă rutaă îîn receptor sub actţiunea stimulului poartaă denumirea de potentţial receptor sau potentţial generator. Presiunea exercitataă produce o deformare a terminatţiunii nervoase, 32

.6.1.

cu deschiderea canalelor pentru Na+ sţ i paă trunderea Na+ îîn interiorul fibrei. Cu caî t presiunea exercitataă este mai mare, cu ataî t mai mult Na+ straă bate membrana. Modificaă rile de potentţial din receptor ce ating valoarea de 10 mV sunt transmise de-a lungul fibrei. Transmiterea depinde de diferentţa de potentţial dintre prima strangulatţie Ranvier sţ i receptor. Caî nd se anesteziazaă sau se comprimaă prima strangulatţie Ranvier potentţialul generator din receptor nu se transmite. Potentţialul generator ce se transmite prin nerv, daă nasţ tere la potentţialul de actţiune sau potentţialul propagat care ia nasţ tere îîntre prima sţ i a doua strangulatţie Ranvier. Codificarea informaţiei la nivelul receptorului Paî naă acum am prezentat functţia de traductor a receptorului, de transformare a energiei din mediul îînconjuraă tor îîn semnal nervos. Un stimul fiziologic ce actţioneazaă asupra receptorilor este caracterizat prin urmaă torii parametri: calitate, intensitate, extindere care reprezintaă distributţie spatţialaă sţ i durata de timp, care reprezintaă desfaă sţ urare temporalaă . Totţi acesţ ti parametri sunt codificatţi îîn semnalul pe care receptorul îîl transmite centrilor nervosţ i superiori. Codificarea calităţii stimulului Codificarea calitaă tţii stimulului depinde îîn primul raî nd de structura portţiunii aneurale a receptorului. Fiecare tip de receptor raă spunde la un anumit tip de stimulare, sau cu alte cuvinte receptorii sunt celule specializate îîn perceperea unei forme de energie, reactţionaî nd slab sau deloc la alte forme. Forma de energie la care terminatţia aferentaă raă spunde optimal îîn timpul functţionaă rii normale poartaă numele de stimul adecvat. In circumstantţe neobisţ nuite, terminatţiile aferente descarcaă sţ i la alte forme de energie. Senzatţiile percepute sunt îînsaă îîntotdeauna cele ale stimulului adecvat pentru receptor, indiferent de forma de energie care a initţiat descaă rcaă rile de potentţiale de actţiune la nivelul terminatţiilor sau de-a lungul caă ii aferente. Codificarea intensităţii stimulului. Potentţialele propagate îîn nervul aferent sunt cu ataî t mai frecvente cu caî t potentţialul receptor este mai mare. Prin urmare, receptorul codificaă informatţia prin modularea fecventţei. Stimulii slabi dau nasţ tere la impulsuri slabe îîn nervi, iar stimulii puternici, la impulsuri frecvente. Cresţ terea potentţialului generator nu schimbaă amploarea potentţialului de actţiune din nerv ci doar frecventţa lui. Sistemul nervos central interpreteazaă intensitatea stimulului printr-o codificare îîn frecventţaă, existaî nd un paralelism net îîntre frecventţa absolutaă sţ i intensitatea stimulului, exprimataă îîn legea Weber-Fechner, care demonstreazaă caă frecventţa impulsurilor nervoase generataă de un nerv senzitiv (F) este proportţionalaă cu logaritmul intensitaă tţii stimulului (IS): F = K log IS Constanta K este constantaă de proportţionalitate 33

.6.2.

Raă spunsul logaritmic al receptorilor la intensitatea stimulului conferaă acestora o scaraă foarte largaă de sensibilitate sţ i perceptivitate. Dacaă receptorii nu ar raă spunde logaritmic, nu ar putea fi detectate decaî t modificaă rile mari ale intensitaă tţii stimulului. Creierul îînsaă apreciazaă de fapt intensitatea realaă a stimulului (IR), senzatţia perceputaă , nu îîn raport cu logaritmul stimulului, ci cu intensitatea stimulului (IS) ridicat la o putere constantaă (A) îînmultţitaă cu constanta de proportţionalitate (K). Acest fenomen este cunoscut îîn psihofiziologie sub numele de “legea puterii”: IR = K.(IS)A Exponentul A sţ i constanta K sunt diferite pentru fiecare tip de senzatţie. Legea nu este valabilaă pentru toate tipurile de energie, lipsind corespondentţa îîntre stimuli sţ i senzatţie, mai ales la energiile foarte mici sţ i foarte mari. La valorile medii ale energiei stimulul cresţ te îîn progresie geometricaă , iar senzatţia perceputaă îîn progresie aritmeticaă . Se poate remarca o relatţie liniaraă ataî t cu intensitatea realaă a stimulului caî t sţ i cu intensitatea actualaă a stimulului. Stimulii de intensitate slabaă sţ i de intensitaă tţi prea puternice, a caă ror existentţaă, îîn genere iradiazaă usţ or sţ i se concentreazaă greu se aflaă îîntr-o relatţie nonlinearaă cu sensibilitatea ceea ce observaă m la îînceputul sţ i sfaî rsţ itul curbei. Pe laî ngaă frecventţa potentţialelor de actţiune, intensitatea realaă a stimulilor se apreciazaă sţ i dupaă variatţia numaă rului de receptori activatţi. In mod obisţ nuit stimulii activeazaă mai intens un caî mp receptor. In acest mod numaă rul total al impulsurilor nervoase este de fapt suma frecventţelor individuale, a mai multor receptori sţ i a mai multor fibre nervoase aferente, realizaî ndu-se o codificare spatţialaă a informatţiei primite de caă tre receptor. Adaptarea receptorilor Potentţialele de actţiune, potentţialele propagate, din nervii conectatţi cu receptorul tactil Vater-Pacini apar îîn momentul comprimaă rii receptorului. Desţ i compresiunea se mentţine, se constataă caă potentţialele de actţiune se raă resc sţ i dupaă un timp scurt dispar. Ele reapar odataă cu îînlaă turarea compresiunii. Raă rirea sţ i disparitţia potentţialelor de actţiune din nervul aferent constituie fenomenul de adaptare. Receptorii care se adapteazaă rapid se numesc receptori fazici. Existaă îînsaă receptori care se adapteazaă foarte îîncet sau incomplet, numitţi receptori tonici. Algoreceptorii, receptorii pentru frig, baroreceptorii, fusurile neuromusculare sunt receptori tonici ce informeazaă îîn mod constant creierul asupra staă rii organismului sţ i asupra relatţiilor sale cu mediul îînconjuraă tor. Senzatţiile de durere sţ i de rece sunt declansţ ate de stimulii cu potentţial nociv. Dacaă algoreceptorii sţ i receptorii pentru frig s-ar adapta rapid, sţ i-ar pierde din rolul lor fiziologic, de a dezvaă lui pericolul. Baroreceptorii sinocarotidieni sţ i cardioaortici intervin îîn permanentţaă îîn reglarea presiunii arteriale, iar adaptarea lor ar limita precizia cu care opereazaă sistemul de reglare. Fusurile neuromusculare joacaă un rol îîn adaptarea posturii de lungaă durataă . 34

Fenomenul de adaptare nu corespunde cu oboseala receptorului, îîntrucaî t stimularea lui mai intensaă daă nasţ tere la o nouaă reactţie de raă spuns. In cursul adaptaă rii s-a modificat pragul de excitabilitate a receptorului fatţaă de stimul. Fenomenul de adaptare este important îîn fiziologie, deoarece daă posibilitatea receptorilor saă detecteze noi modificaă ri de energie din mediul îînconjuraă tor. Receptorii sunt prin urmare, influentţatţi numai de variatţiile brusţ te de energie. Energia de aceeasţ i intensitate, aplicataă timp îîndelungat, nu are nici o valoare informatţionalaă . Adaptarea corpusculilor Vater-Pacini au loc îîn primul raî nd deoarece lamele conjunctive concentrice ale corpusculului raă maî n deformate îîn zona de maximaă presiune, îînsaă se extind rapid îîn partea opusaă . Ca urmare, dispare distorsiunea terminatţiei nervoase centrale. Dupaă îîndepaă rtarea lamelor conjunctive ale corpusculului prin procedee de microdisectţie, la compresiunea directaă a terminatţiei nervoase apare o adaptare lentaă a receptorului, adicaă receptorul din fazic, devine tonic. Receptorii fazici sţ i tonici se deosebesc prin capacitatea lor de codificare temporaraă a stimulilor. O primaă modalitate este cea îîn care receptorul descarcaă tot timpul caî t actţioneazaă excitantul, cazul receptorilor tonici sţ i deci durata semnalizataă de receptor coincide cu durata actţiunii excitantului. Altaă modalitate a codificaă rii temporale este realizataă mai ales de receptorii fazici de diverse tipuri, care semnalizeazaă îînceputul actţiunii excitantului (celule receptoare tip “ON”), sfaî rsţ itul (celule receptoare tip “OFF”) sau îînceputul sţ i sfaî rsţ itul actţiunii excitantului (receptor tip “ON-OFF”). In general, acesţ ti receptori semnaleazaă variatţia intensitaă tţii stimulului (ex. celulele receptoare din retinaă ). 1.7. Sinapsa Impulsurile nervoase sunt transmise de la un neuron la altul prin jonctţiuni functţionale interneuronale denumite sinapse. Deci sinapsa este regiunea de comunicare neuro-neuronalaă sau neuro-efectoare (musţ chi sau glande). La nivelul acestei portţiuni existaă diferentţieri morfofunctţionale ce determinaă excitatţia sau inhibitţia elementului postsinaptic, atunci caî nd neuronul presinaptic intraă îîn activitate. Transmiterea impulsului nervos de la zona presinapticaă la cea postsinapticaă nu este o simplaă saă rituraă de potentţial de actţiune, ci un proces mult mai complex, datorat faptului caă membrana postsinapticaă este inescitabilaă electric. In afaraă functţiei sale îîn transmiterea excitatţiei sau inhibitţiei de la un neuron la altul, sinapsa este sţ i o zonaă de comunicare intercelular prin care o celulaă îîsţi exercitaă influentţele trofice asupra celeilalte. Sherrington îîn 1897 a denumit acest loc de contact îîntre doi neuroni sinapsaă . Ramon y Cajal la îînceputul secolului a adus argumente morfologice sţ i experimentale pentru îîntreruperea continuitaă tţii sistem nervos la nivelul jonctţiunii interneuronale. Otto Loewi îîn 1921, a dovedit pentru prima dataă existentţa mediatorilor chimici responsabili de transmiterea impulsului nervos la 35

.7.1.

nivelul sinapsei. IÎn anul 1954 G.E. Palade a studiat ultrastructura sinapticaă cu ajutorul microscopului electronic laă murind definitiv elementele ultrastructurale ale sinapsei. Clasificarea sinapselor Din punct de vedere al modalităţii de transmitere a impulsului nervos, sinapsele se clasificaă îîn: - sinapse chimice, la care efectul asupra zonei postsinaptice se exercitaă prin producerea unei neurosecretţii de caă tre zona presinapticaă . Aceste sinapse predominaă la mamifere sţ i la om. - sinapse electrice, asemaă naă toare morfologic cu cele chimice, dar la nivelul lor transmiterea impulsului nervos presinaptic asupra zonei postsinaptice se face printr-un curent de actţiune. In general, aceste sinapse au spatţiu mai îîngust decaî t primele (aproximativ 2 nm) fatţaă de 20-30 nm caî t au sinapsele chimice. Sinapsele electrice se descriu mai ales la nevertebrate iar la om sunt discutabile. Ele formeazaă jonctţiuni lacunare sau “gap junctions”, care se caracterizeazaă prin existentţa unor puntţi de joasaă rezistentţaă ionicaă , prin care ionii trec usţ or dintr-o celulaă îîn alta. La mamifere, ele au fost descrise doar îîn sinapsele din nucleul vestibular. Din punct de vedere al naturii neurotransmiţătorului chimic s-au descris sinapse colinergice (acetilcolina), adrenergice (noradrenalina), dopaminergice (DOPA-mina), serotoninergice, gabaergice etc. Din punct de vedere funcţional se deosebesc sinapse excitatorii sau inhibitorii. Din punct de vedere structural (ultrastructural) s-au descris trei tipuri de sinapse: - tipul I, sinapse axo-dendritice, excitatorii cu o fantaă sinapticaă mai lungaă 30 nm, cu o membranaă presinapticaă îîngrosţ ataă sţ i vezicule presinaptice sferice. - tipul II, sinapse axo-somatice cu o fantaă sinapticaă mai îîngustaă (20 nm) cu o membranaă presinapticaă mai subtţire, veziculele sinaptice sunt turtite sau alungite. - tipul III de sinapse sunt cele cu spaţiu sinaptic îngustat de 2 nm. Din acest tip fac parte sinapsele electrice. Se descriu apoi îîn afaraă de sinapsele axo-dendritice sţ i axo-somatice, sinapse axo-axonice, dendro-dendritice, somato-somatice sţ i chiar dendrosomatice. Examinaă rile ultrastructurale au relevat existentţa unor variate tipuri de sinapse la nivelul SNC sţ i periferic. Un neuron poate primi fibre presinaptice de la multţi altţi neuroni prin convergentţaă sţ i la raî ndul saă u poate trimite fibre la mai multţi neuroni prin divergentţaă. Foarte rar se îîntaî lnesc neuroni îîn raport de 1 la 1. Cele mai multe legaă turi sinaptice sunt de ordinul sutelor sau mai frecvent de ordinul miilor. Aceste rapoarte determinaă securitatea sinapticaă îîn interiorul sistemului nervos. Neuroplasticitatea structuralaă manifestataă din viatţa embrionaraă se mentţine asţ a cum am vaă zut sţ i îîn perioada adultaă . 36

.7.2.

Neuroplasticitatea sinaptică Sinapsele nu sunt formatţiuni statice, rigide, ci prezintaă o mare plasticitate, care constaă îîn capacitatea de a-sţ i modifica permanent functţionalitatea, de a fi îînlocuite, de a spori sau de a se reduce ca numaă r îîn functţie de statusul functţional. Aceastaă plasticitate apare mai pregnant îîn cursul dezvoltaă rii organismului, dar ea este prezentaă sţ i la adult. Aceastaă proprietate are rolul de primenire necesaraă îîn anumite conditţii. Lezarea sau distrugerea sinapsei, duce la refacerea acesteia îîn aproximativ 60 de zile. Primenirea la adult este un proces de remodelare functţionalaă . Aceastaă îînlocuire sţ i remodelare functţionalaă la adult se petrece îîn cca. 35-40 de zile. Acest proces se realizeazaă ataî t datoritaă uzurii functţionale, care îîn cazul sinapselor se realizeazaă relativ rapid din cauza suprasolicitaă rilor, caî t sţ i adaptarea permanentaă a acestora la solicitaă rile mereu crescaî nde. S-a constatat caă sporirea complexitaă tţii mediului ambiant duce la cresţ terea cu peste 10% a numaă rului crestelor sau sporilor dendritici. Se pot evidentţia trei directţii sub care putem privii plasticitatea sinapselor: 1) îîn ceea ce privesţ te calitatea sţ i cantitatea eliberaă rii mesagerilor chimici; 2) calitatea sţ i numaă rul receptorilor postsinaptici sţ i 3) modificarea dimensiunilor fantei sinaptice. Plasticitatea secretorie este accentuataă prin eliberarea unor mesageri principali sau secundari (neurotransmitţaători, cotransmitţaători sţ i neuromodulatori). Neuronul îîsţi poate schimba chiar profilul secretor, transformaî ndu-se din excitator îîn inhibitor sţ i invers. Receptorii postsinaptici pot cresţ te ca numaă r sau chiar suprafatţa postsinapticaă poate cresţ te prin sporirea spinilor dendritici. Ca urmare unei solicitaă ri dimensiunea spatţiului sinaptic se poate modifica sţ i el îîn functţie de ritmul sau durata transmiterii sinaptice.

.7.3.

Structura sinapsei Microscopia electronicaă a araă tat caă axonul presinaptic se terminaă la locul de contact cu neuronul postsinaptic printr-o portţiune laă rgitaă de 0,5-2 µm, denumitaă din cauza formei sale buton sinaptic sau buton terminal. Partea mai îîngrosţ ataă a butonului terminal alcaă tuiesţ te zona sau membrana presinapticaă . In apropierea butonului sinaptic, fibra nervoasaă axonalaă îîsţi pierde teaca de mielinaă . In interiorul butonului existaă numeroase organite celulare reprezentate mai ales de mitocondri (mai numeroase decaî t îîntr-un volum similar de citoplasmaă celularaă ). Sunt îîn medie 10.000 de vezicule cu diametrul de 30-60 nm, mai numeroase îîn apropierea spatţiului sinaptic. Veziculele se aglomereazaă îîn anumite puncte ale membranei presinaptice, iar îîn dreptul veziculelor membrana devine mai opacaă . Veziculele contţin stocate mici pachete moleculare (numite cuante) cu transmitţaători chimici responsabili pentru transmiterea sinapticaă . Morfologia veziculelor variazaă îîn functţie de neurotransmitţaătorul pe care-l contţine. Asţ a de exemplu, veziculele din sinapsele adrenergice sţ i cele dopaminergice apar de diametru mai mare, granulare sţ i dense îîn centrul lor, pe caî nd veziculele colinergice, glutamatergice sţ i gabaergice apar de diametru mai mic sţ i clare. Veziculele din sinapsele inhibitorii din cortexul cerebral apar turtite sau alungite îîn timp ce îîn sinapsele excitatorii apar rotunde. Veziculele 37

reprezintaă componentul cel mai important cantitativ, cel mai constant sţ i specific al terminatţiilor sinaptice. Desţ i cantitatea sţ i asţ ezarea veziculelor variazaă îîn diferite sinapse îîntotdeauna se poate observa o straî nsaă asociere a lor cu membrana presinapticaă . Veziculele ar avea rolul saă stocheze mediatorii chimici sinaptici sintetizatţi îîn zona pericarionului sţ i transportatţi prin microtubuli îîn butoni terminali. Din ele se elibereazaă apoi substantţa mediatoare. IÎn butonul sinaptic se evidentţiazaă de asemenea sţ i un maă nunchi de material amorf electrodens. Materialul dens este format din proteine filamentoase (proteine asociate membranei sinaptice sau asociate veziculelor, care se îîntind de la o veziculaă la alta sţ i din filamente mai groase situate îîn axoplasmaă , dar cu baza pe membrana presinapticaă sunt structurile citoscheletului butonului sinaptic. Deoarece veziculele sinaptice îînconjoaraă sţ i se atasţ eazaă de proteinele filamentoase, s-a emis ipoteza dupaă care ele ar juca un rol îîn procesul de exocitozaă a contţinutului veziculelor. Procesul de fuziune a veziculelor de membranaă presinapticaă sţ i eliberarea neurotransmitţaătorului reclamaă douaă categorii de proteine asociate: Proteinele asociate veziculelor din care intraă : a) sinapsina implicataă îîn eliberarea veziculelor de pe citoscheletul butonului; b) sinaptobrevina sţ i sinaptofizina, care formeazaă un canal ionic îîn momentul intraă rii îîn membrana veziculei; c) sinaptoamina, care reprezintaă senzorul ionilor de Ca++ necesar asţ a cum vom vedea îîn producerea acestui proces. Aceste proteine interactţioneazaă cu a doua categorie de proteine cu proteinele asociate membranei sinaptice care sunt: sintaxina sţ i proteina membranei presinaptice. Pe laî ngaă aceste proteine, aceste procese de fuziune sţ i eliberare solicitaă proteina alfa asociataă sinapsei sţ i factorul senzitiv N-etilmalemid (NSF) cu rol îîn activarea ATP-ului, jucaî nd rol ATP-azic. IÎntre membrana presinapticaă sţ i cea postsinapticaă cu care vine îîn contact existaă un spatţiu liber numit fisuraă sau fantaă sinapticaă a caă rui grosime variazaă îîntre 10-30 nm. Acest spatţiu sinaptic este plin cu lichid extracelular sţ i o retţea filamentoasaă de proteoglican care are rolul de a asigura adezivitatea celor douaă membrane, pre sţ i postsinapticaă . IÎn zona postsinapticaă nu existaă vezicule, regiunea fiind îîn general mai saă racaă îîn organite celulare. Pe suprafatţa internaă a membranei postsinaptice existaă un strat de particule foarte fine. Functţia particulelor nu este îîncaă cunoscutaă dar se presupune caă reprezintaă un material proteic implicat îîn mentţinerea sţ i renovarea receptorilor din membrana postsinapticaă . Membrana postsinapticaă contţine structurile receptoare, caracteristice mediatorului eliberat din zona presinapticaă . Mediatorul actţioneazaă asupra receptorilor din membrana postsinapticaă . Receptorii mediatorilor sunt molecule mari de proteine, inclavate îîn structura bimolecularaă lipidicaă a membranei. Receptorii sunt formatţi din douaă 38

.7.4.

componente: 1) o componentaă fixatoare a mediatorului, care proeminaă îîn afara membranei îîn fisura sinapticaă sţ i 2) o componentaă ionoforaă , care paă trunde prin membranaă îîn interiorul neuronului postsinapticaă . Ionoforul se prezintaă sub forma unui canal ionic, ce se deschide sub influentţa mediatorului chimic, deci este un canal ligand-dependent. Consecintţa interactţiunii mediatorului cu receptorul o constituie modificarea permeabilitaă tţii membranei postsinaptice cu depolarizarea (îîn cazul sinapselor excitatorii) sau hiperpolarizarea (îîn cazul sinapselor inhibitorii) a neuronului postsinaptic. Date generale despre mediatorii chimici Ideea transmiterii chimice este mai veche, dar a fost confirmataă de cercetaă rile lui Otto Loewi (1921-1926). Pentru ca o substantţaă saă fie considerataă un mediator chimic este nevoie ca ea saă îîndeplineascaă o serie de conditţii formulate de Paton (1958): 1) saă existe ca atare sau sub forma de precursori îîn teritoriul presinaptic; 2) enzimele de sintezaă saă existe îîn acelasţ i teritoriu; 3) sistemul enzimatic de inactivare saă fie prezent îîn teritoriul sinaptic. 4) stimularea terminatţiilor nervoase presinaptice saă determine eliberarea îîn cantitaă tţi suficiente a acestei substantţe; 5) aplicarea substantţei la nivelul membranei postsinaptice saă determine acelasţ i efect cu stimularea presinapticaă . Neuronii, îîn calitate de celule secretoare, s-au dovedit a fi capabili saă producaă sţ i saă elibereze o gamaă largaă de substantţe chimice, cu rol semnalizator sţ i reglator. In afaraă de neurotransmitţaătorii propriu zisţ i, care sunt principalele substantţe a caă ror eliberare sţ i actţiune asiguraă transmiterea mesajului neuronal la nivelul sinapsei, astaă zi se discutaă despre asţ a zisţ i cotransmitţaători, eliberatţi odataă cu neurotransmitţaătorii. Ei participaă ataî t la modificarea raă spunsului postsinaptic, caî t sţ i la reglarea eliberaă rii mediatorului din terminatţia nervoasaă presinapticaă sau exercitaî nd efecte trofice îîn teritoriu. O a treia gamaă de substantţe chimice eliberate îîn zona presinapticaă sunt neuromodulatori. Aceste substantţe chimice nu sunt capabile saă producaă un raă spuns sinaptic specific, dar ei realizeazaă modificaă ri de durataă ale capacitaă tţii de raă spuns sţ i transmitere neuronalaă pre- sţ i postsinapticaă . Ansamblul chimic reprezentat de neurotransmitţaători, cotransmitţaători sţ i neuromodulatori, asiguraă o activitate sinapticaă fin ajustataă nevoilor de moment ale organismului fiind unul din factorii responsabili de plasticitatea sinapticaă . Mediatorul chimic al celor mai multe sinapse îîl reprezintaă acetilcolina. Mediatorii chimici se clasificaă astfel: 1. Acetilcolina 2. Aminele biogene: - catecolaminele: Noradrenalina, adrenalina, dopamina - serotonina (5 – hidroxitriptamina) 39

.7.5.

histamina 3. Aminoacizii: excitatori: glutamatul sţ i aspartatul inhibitori: acidul gamoaminobutiric (GABA) sţ i glicina 4. Neuropeptidele: opioizii endogeni: endorfinele, enkafalinele sţ i dinorfina substantţa P, neuropeptidul Y, colecistokinina (CCK), somatostatina, angiotensina, peptidul vasoactiv intestinal (VIP) 5. Purinele: ATP, ADP, AMP sţ i adenozina 6. Alte molecule cu functţie neuromodulatorie gazele: monoxidul de azot (NO), monoxidul de carbon (CO) steroizii: aldosteronul, cortizonul (sţ i altţi glicorticoizi), progesterenul, estrogeni (17β – estriolul), testosteronul prostaglandinele (PGE) interferonii interleukinele (IL1) -

Funcţionarea sinapsei Transmiterea sinapticaă este constituitaă evenimente a caă ror desfaă sţ urare este urmaă toarea:

dintr-o secventţaă de sţ ase

Sinteza mediatorului Sinteza mediatorului are loc la nivelul corpului celular, dar sţ i la nivelul butonilor terminali. Ambele zone sunt prevaă zute cu echipamentul enzimatic necesar. Produs la nivelul corpului celular (pericarionului), mediatorul chimic este transportat, prin mecanismul fluxului axoplasmatic, paî naă la nivelul terminatţiilor. Stocarea mediatorului Stocarea mediatorului este procesul prin care se creeazaă rezervele presinaptice de mediatori chimici necesari pentru momentul îîn care unda de depolarizare presinapticaă va determina eliberarea acesteia îîntr-un ritm accelerat sţ i explosiv. Paî naă nu de mult se considera caă veziculele presinaptice ar reprezenta unicul sediu al stocurilor presinaptice de mediator. Excesul de mediator chimic ce nu poate fi stocat de vezicule se consderaă caă este inactivat prin hidrolizaă enzimaticaă la nivelul citoplasmei (acetilcolinesteraza pentru acetilcolinaă , carboximetil transferaza, (COMT) sţ i monoaminoxidaza, (MAO) pentru noradrenalinaă sţ i dopaminaă . Cercetaă rile mai noi au evidentţiat existentţa unor stocuri citoplasmatice de mediator chimic. Astfel, astaă zi se descrie un compartiment stabil (sau de depozit) care cuprinde mediatorul de rezervaă ce se va elibera mai taî rziu îîn cursul stimulaă rii. Al doilea compartiment ar fi reprezentat de compartimentul labil, contţinaî nd mediatorul imediat disponibil îîn momentul stimulaă rii. 40

Eliberarea mediatorului Eliberarea mediatorului este procesul prin care acesta ajunge îîn spatţiul sinaptic. Este îîn fond un fenomen de neurosecretţie explosivaă declansţ at de aparitţia potentţialului de actţiune (sau altfel spus al undei de depolarizare) la nivelul membranei butonului terminal. Aceastaă depolarizare a butonului terminal va determina îîn afara paă trunderii Na+ sţ i un influx masiv de Ca++. Ionii de Ca++ din mediul extracelular paă trund îîntr-o oarecare maă suraă prin canalele de Na + voltaj-dependente deschise rapid de potentţialul de actţiune. Insaă majoritatea Ca ++ paă trunde prin canale specifice de Ca++-voltaj-dependente care se deschid mai lent. Acest influx de ioni de Ca++ reprezintaă mecanismul de cuplare a potentţialului de actţiune cu secretţia mediatorului chimic. Se produce o atasţ ate, o fuziune, a 200-300 de vezicule la membrana presinapticaă sţ i evacuarea contţinutului îîn spatţiul sinaptic prin procesul de exocitozaă . Veziculele sinaptice sunt legate la nivelul butonului presinaptic de o proteinaă filamentoasaă numitaă sinapsinaă . Eliberarea veziculelor se face prin procesul de fosforilare a sinapsinei de caă tre proteinkinaza II. Ca ++ paă truns îîn buton activeazaă proteinkinaza. Sinapsina retţine veziculele sinaptice paî naă caî nd fosforilarea initţialaă de cresţ terea concentratţiei ionilor de Ca ++ îîn zona presinapticaă , le elibereazaă , permitţaînd deplasarea veziculelor spre membrana presinapticaă îîn vederea exocitozei. Evacuarea mediatorului din vezicule se face direct proportţional cu influxul de Ca++ îîn zona presinapticaă . Dupaă golirea contţinutului vezicular prin exocitozaă , membrana acestora va fi incorporataă îîn structura membranei presinaptice, din care ulterior se formeazaă noi vezicule care se îîncarcaă cu mediator chimic. Conform teoriei cuantice elaborate îîn anul 1954 de Katz sţ i Miledi, eliberarea mediatorului se realizeazaă îîn pachete moleculare egale îîntre ele, numite cuante. IÎn momentul aparitţiei potentţialului de actţiune îîn teritoriul presinaptic, frecventţa de descaă rcare a canalelor de mediator cresţ te ataî t de mult îîncaî t determinaă aparitţia potentţialului postsinaptic ce se poate propaga prin procesele de sumare temporare sţ i spatţiale. O singuraă descaă rcare îîn conditţii normale contţine aproximativ 150 de cuante eliberate simultan. Traversarea spaţiului sinaptic Traversarea spatţiului sinaptic de caă tre cuantele de mediator chimic ce se realizeazaă prin misţ care brownianaă tinzaî nd saă ajungaă la membrana postsinapticaă . Acţiunea postsinaptică a mediatorului Ajuns la nivelul membranei postsinaptice, mediatorul îîsţi exercitaă actţiunea prin cuplarea cu receptorii specifici. Acesţ ti receptori, inclusţ i îîn structura membranei postsinaptice, reprezintaă molecule proteice a caă ror conformatţie chimicaă le permite saă intre îîn interactţiune specificaă cu molecula de mediator. Aparitţia complexului mediator-receptor determinaă modificaă ri îîn structura postsinapticaă . Aceste transformaă ri reversibile au drept consecintţaă modificaă rile 41

.7.6.

de permeabilitate ce stau la baza raă spunsului postsinaptic la realizarea potentţialului postsinaptic. Inactivarea mediatorului Inactivarea mediatorului este procesul prin care se realizeazaă scoaterea din circulatţie a mediatorului eliberat, îîn vederea reluaă rii ciclului la stimulul urmaă tor. Viteza deosebit de mare cu care se realiza acest proces presupune existentţa unor mecanisme multiple. Acestea sunt: a) Inactivarea enzimaticaă postsinapticaă sau transinapticaă se realizeazaă cu ajutorul enzimelor hidrolitice din membrana postsinapticaă sau din spatţiul sinaptic. Aceste enzime plasate frecvent îîn imediata apropiere a receptorilor, desface complexul mediator-receptor pe maă suraă ce acesta se formeazaă . b) Captarea postsinapticaă se realizeazaă de caă tre structurile postsinaptice sţ i trecute îîn citoplasma acestuia unde este inactivat. Acest mecanism intereseazaă mai ales o parte a mediatorului chimic ce nu a fost fixat pe receptori. c) Difuzia extrasinapticaă . O parte a mediatorului eliberat difuzeazaă îîn spatţiul extrasinaptic, unde este inactivat de enzimele hidrolizante cu sediu extracelular sau captat de celulele extrasinaptice (nevroglii, celule musculare, celule sanguine etc.). d) Recaptarea. Zona presinapticaă capteazaă o parte a mediatorului eliberat îîn vederea reutilizaă rii lui (de exemplu noradrenalina, dopamina, GABA etc.). Potenţialele postsinaptice Dacaă se îînregistreazaă potentţialele postsinaptice îîn cursul excitaă rii neuronului presinaptic se constataă caă membrana poate saă se depolarizeze, sau îîn alte cazuri saă se hiperpolarizeze. Caî nd potentţialul de repaus din membrana postsinapticaă , care are valoare de –70 mV îîncepe saă se depolarizeze, atingaî nd valori mai putţin negative, se realizeazaă un potentţial postsinaptic excitator (PPSE). Potenţialul postsinaptic excitator Depolarizarea membranei postsinaptice se realizeazaă prin deschiderea canalelor pentru Na+. PPSE dureazaă cca 20 ms sţ i se aseamaă naă cu potentţialul local. Linia ascendentaă a PPSE atinge valoarea maximaă îîn cca 2 ms, iar cea descendentaă necesitaă îîn jur de 15 ms paî naă ce revine la valoarea potentţialului de repaus. Revenirea se explicaă prin scurgerea K+ îîn afara neuronului postsinaptic sţ i prin expulzia activaă a Na+ paă truns îîn celulaă . Recoltarea potentţialelor din zona postsinapticaă au relevat existentţa unor potentţiale spontane miniaturale de amplitudine foarte micaă de 0,5 mV. Ele sunt consecintţa descaă rcaă rii spontane a 1-5 cuante de mediator chimic cu o frecventţaă de 1/sec. Ele constituie “zgomotul de fond” al sinapsei. Ele nu influentţeazaă sinapsa sţ i nici excitabilitatea neuronalaă . Pentru ca PPSE saă se propage îîn neuronul postsinaptic el trebuie saă atingaă o anumitaă valoare. Pentru a genera un impuls nervos care saă se propage, 42

sinapsele trebuie saă atingaă un PPSE cu o valoare de 20-30 mV (adicaă saă ajungaă la valoarea de –40 –45 mV). Suprafatţa membranei postsinaptice depolarizataă imediat sub butonul sinaptic, este extrem de micaă îîncaî t nu este capabilaă saă depolarizeze îîntreaga membranaă . Pentru a apaă rea potentţialul de actţiune îîn zona postsinapticaă este necesar saă se depolarizeze cca 10% dintre sinapsele cu care este conectat neuronul. Dacaă nu se realizeazaă acest lucru PPSE se produce faă raă propagare. Pentru descaă rcarea a cca 10% din sinapse este necesar fenomenul de sumare fie spatţialaă , mentţionat mai sus sau sumare temporalaă prin descaă rcarea repetitivaă a unei singure sinapse. IÎn concluzie, se poate spune caă dacaă prin sumatţia PPSE se obtţin valori mai mari decaî t pragul pentru excitarea neuronului, se genereazaă un potentţial de actţiune care se propagaă , iar dacaă valoarea raă maî ne sub pragul de excitatţie, atunci neuronul postsinaptic raă maî ne facilitat, îînsaă nu e excitat. Starea de facilitare a neuronului este tranzitorie sţ i dureazaă 15-20 ms, timp îîn care este posibilaă sumatţia temporaraă sau spatţialaă . Acest fenomen este posibil deoarece PPSE spre deosebire de potentţialul de actţiune nu se supune legii “tot sau numic” sţ i de aceea amplitudinea sa cresţ te prin maă rirea intensitaă tţii impulsului aferent. Potenţialul postsinaptic inhibitor IÎn cazul îîn care se realizeazaă o hiperpolarizare a zonei postsinaptice se produce un potentţial postsinaptic inhibitor (PPSI). Existaă mediatori chimici cum ar fi acidul gama-aminobutiric (GABA) sau glicina sub actţiunea caă rora potentţialul de repaus se negativeazaă cu cca -10 mV. PPSI persistaă de asemenea 20 ms, atingaî nd un maxim îîn 1-2 ms sţ i revine treptat la potentţialul de repaus îîn aproximativ 15 ms. Aparitţia PPSI determinaă blocarea transmiterii sinaptice. Directţia curentului de hiperpolarizare îîn PPSI este inversaă fatţaă de PPSE, adicaă de la exteriorul membranei spre interiorul ei, ceea ce face ca membrana postsinapticaă saă devinaă mai putţin receptivaă sţ i ca urmare saă scadaă excitabilitatea neuronului postsinaptic. PPSI se explicaă fie prin cresţ terea permeabilitaă tţii membranei neuronale pentru Cl- care paă trund îîn celulaă , fie prin deschiderea unor canale pentru K + care paă raă sesc celula. Deschiderea canalelor pentru Cl- face ca acesta saă treacaă conform gradientului de concentratţie din lichidul extracelular îîn interiorul celulei, maă rind potentţialul de membranaă . La scurt timp se restabilesţ te potentţialul de repaus, probabil printr-un transport activ de Cl - îîn afara celulei. Inhibitţia provocataă de PPSI poartaă numele de inhibitţie directaă sau postsinapticaă . Se cunoasţ te sţ i o inhibitţie presinapticaă sau indirectaă . In acest caz, neuronii inhibitori activatţi nu modificaă potentţialul transmembranar postsinaptic ci reduc amplitudinea PPSE, intervenind asupra butonului presinaptic sţ i asupra cantitaă tţii de mediator chimic eliberat de neuronul presinaptic. Inhibitţia presinapticaă poate dura 200-300 ms fatţaă de cea postsinapticaă care dureazaă asţ a cum am vaă zut 15-20 ms. 43

.7.7.

Particularităţile transmiterii sinaptice 1) Conducerea unidrectţionataă . Propagarea impulsului nervos prin sinapsaă se face îîntr-o singuraă directţie, din zona presinapticaă spre zona postsinapticaă . Dirijarea îîn sens unic a mesajului nervos se explicaă prin amplasarea veziculelor cu mediator chimic doar îîn zona presinapticaă sţ i prin prezentţa receptorilor membranari cu specificitate pentru mediatorii eliberatţi numai pe membrana postsinapticaă . 2) IÎntaî rzierea sinapticaă . Eliberarea mediatorilor chimici îîn fisura sinapticaă , prin intermediul caă rora se conduce influxul nervos de la un neuron la altul, explicaă îîntaî rzierea sinapticaă de aproximativ 0,5 ms. 3) Fatigabilitatea transmiterii sinaptice. Stimularea repetitivaă a unei sinapse excitatorii provoacaă la îînceput descaă rcaă ri frecvente îîn neuronul postsinaptic, pentru ca îîn urmaă toarele milisecunde sau secunde, descaă rcaă rile saă se raă reascaă progresiv. Fenomenul poartaă numele de obosealaă sinapticaă . Datoritaă oboselii sinaptice, zonele supraexcitate din sistemul nervos îîsţi reduc dupaă un timp excitabilitatea excesivaă . Oboseala sinapticaă constituie astfel un mecanism de protectţie a organelor efectoare. Aparitţia oboselii sinaptice este pusaă îîn primul raî nd pe seama epuizaă rii stocurilor de mediatori din butonii sinaptici. Pe de altaă parte oboseala sinapticaă ar putea fi datorataă inactivaă rii treptate a mai multor receptori membranali postsinaptici. 4) Facilitarea posttetanicaă sau potentţarea posttetanicaă . Aplicarea unor stimuli repetitivi rapizi pe o sinapsaă excitatoare, urmataă de o perioadaă de repaus, face neuronul postsinaptic mult mai reactiv, mai receptiv la stimulii urmaă tori. Procesul este cunoscut sub termenul de facilitare posttetanicaă . Facilitarea se datoresţ te îîn mare maă suraă concentraă rii excesive de Ca++ îîn butonii presinaptici, din cauza pompei de Ca++ care evacueazaă prea îîncet excesul ionilor penetratţi îîn butonul terminal. Ionii de Ca++ acumulatţi se adaugaă efectului potentţialului de actţiune sţ i astfel determinaă eliberarea, exocitarea mai multor vezicule îîn spatţiul sinaptic. Din cauzaă caă facilitatea posttetanicaă dureazaă un timp destul de îîndelungat, uneori ore îîn sţ ir, îîn functţie de neuroni, ea staă la baza memoriei de scurtaă durataă . Vom aminti la memorie despre potentţialele de lungaă durataă (LTP), unde se discutaă o astfel de facilitare posttetanicaă . 5) Vulnerabilitatea sinapselor la hipoxie sţ i medicamente. Transmiterea sinapticaă este îîmpiedicataă prin hipoxie. Faă raă aport de oxigen nu mai are loc sinteza de ATP sţ i alte substantţe chimice necesare pentru producerea sţ i eliberarea mediatorilor chimici. Ca urmare, eliberarea mediatorilor devine insuficientaă pentru activarea membranei postsinaptice. IÎntreruperea circulatţiei cerebrale pentru mai multe secunde determinaă pierderea cunosţ tintţei, datoritaă mecanismelor mentţionate mai îînainte. Dintre substantţele medicamentoase anestezicele sunt cele mai puternic implicate îîn functţionarea sinapsei. Majoritatea anestezicelor îîsţi exercitaă actţiunea asupra sinapselor, fie reducaî nd cantitatea de mediator eliberat, fie determinaî nd eliberarea mediatorilor inhibitori. 44

.8.1.

6) Fenomenele de sumare temporalaă sţ i spatţialaă . Fenomenul de sumare îîn general se explicaă prin faptul caă stimulul aferent, chiar caî nd este insuficient pentru producerea unui potentţial postsinaptic propagat, determinaă la nivelul neuronului postsinaptic o stare de facilitare, care persistaă un timp foarte scurt sţ i care se poate suma cu staă rile analoage create, concomitent sau succesiv de altţi stimuli, putaî nd atinge la un moment dat pragul de descaă rcare sţ i astfel saă devinaă eficient. De mentţionat caă sţ i impulsurile inhibitorii similar cu cele excitatorii, prezintaă o sumare spatţialaă sţ i temporalaă . 7) Fenomenul de convergentţaă sţ i de ocluzie. Facilitarea unei sinapse se poate realiza prin convergentţa mai multor sinapse de la mai multţi neuroni, pe un singur neuron (ex. motoneuronul din coarnele anterioare ale maă duvei spinaă rii). Dacaă stimulaă m cu stimuli liminali doi neuroni din raă daă cinile posterioare ale maă duvei raă spunsul motor este mai amplu decaî t suma raă spunsurilor la stimulaă ri separate a celor doi neuroni. Surplusul se explicaă prin antrenarea îîn raă spuns a unui numaă r superior de neuroni. Ocluzia este fenomenul opus facilitaă rii. Dacaă repetaă m experimentul de mai sus folosind un stimul maximal se constataă caă suma raă spunsurilor individuale este mai mare decaî t raă spunsul obtţinut prin excitarea concomitentaă a celor doi neuroni. In acest caz, la stimularea individualaă sunt antrenatţi îîn raă spuns totţi neuronii ce primesc aferentţe de la fiecare din cele douaă celule. La stimularea concomitentaă , raă spunsul nu este la fel de intens ca suma fiecaă rui dintre cei doi neuroni aferentţi deoarece neuronii pe care converg ambii neuroni nu mai participaă de douaă ori la raă spunsul motor. 8) Fenomenul de postdescaă rcare. La stimularea singularaă a unei caă i aferente se obtţine un raă spuns multiplu sţ i prelungit a neuronului eferent, fenomen numit postdescaă rcare. Fenomenul este explicat prin existentţa circuitelor reverberante, îîn care neuronii intercalari, asţ ezatţi îîn circuit îînchis sau “îîn lantţ” supun neuronul terminal eferent unui “bombardament” prelungit de stimuli. 1.8. Organele efectoare Organul efector reprezintaă asţ a cum am vaă zut ultimul segment al arcului reflex. Acest segment este reprezentat de musţ chi sau glande. Portţiunea îîn care fibrele nervoase motorii vin îîn contact cu musţ chii blocatţi, alcaă tuiesc placa motorie. Placa motorie Denumitaă sţ i sinapsa neuromotorie sau jonctţiunea neuromotorie este o formatţiune anatomicaă specializataă la nivelul caă reia o fibraă motorie somaticaă contacteazaă o fibraă muscularaă striataă . Terminatţiile axonale ale fibrei motorii se afundaă îîn sarcolema fibrei musculare. Intre membrana neuronalaă , care formeazaă membrana presinapticaă sţ i sarcolemaă existaă un spatţiu numit fanta sinapticaă de 20-50 nm. Membrana 45

postsinapticaă formataă din sarcolema fibrei musculare apare foarte cutataă , cu o multţime de falduri principale sţ i secundare, care-i maă resc suprafatţa. In zona neuronalaă presinapticaă , se evidentţiazaă numeroase mitocondri sţ i vezicule sinaptice contţinaî nd acetilcolinaă . Sarcolema este extrem de sensibilaă la acetilcolinaă îîn zona plaă cii terminale. IÎn aceastaă zonaă sarcolema este îînzestrataă cu 1 la 4 x 107 receptori colinergici pentru o jonctţiune neuromotorie. Receptorii prezentţi îîn sarcolemaă sunt receptori colinergici nicotinici. Receptorii sunt sintetizatţi îîn aparatul Golgi din zona postsinapticaă , de unde sunt transportatţi la locul de insertţie din membrana postsinapticaă . Receptorii captatţi, internalizatţi, sunt degradatţi de enzimele lizozomale din zona postsinapticaă . Procesul de internalizare este un proces de endocitozaă . Prin urmare, existaă un proces de reîîmprospaă tare continuaă , un turnover a receptorilor nicotinici îîn membrana sarcolemicaă a plaă cii terminale. Membrana sarcolemicaă suferaă modificaă ri morfologice remarcabile îîn zona plaă cii terminale. Asţ a cum am vaă zut, ea devine extrem de cutataă , neregulataă , formaî nd o multţime de fante sinaptice secundare care se deschid toate îîn spatţiul sinaptic primar. Fanta sinapticaă are îîn interiorul saă u un strat de material electrodens, numit substantţa sau membrana de bazaă , care urmeazaă fidel fiecare fantaă postjontţionalaă . Pe aceastaă membranaă de bazaă se fixeazaă acetilcolinesteraza, enzima care marcheazaă acetilcolina. La marginea scobiturii sinaptice aceasta fuzioneazaă cu un strat de celule Schwann, îînchizaî nd fanta sţ i formaî nd o barieraă îîmpotriva difuziunii mediatorului îîn afara zonei sinaptice. Fiecare veziculaă din zona presinapticaă contţine aproximativ 4000 de molecule de acetilcolinaă (ceea ce reprezintaă o cuantaă de acetilcolinaă ). Un impuls nervos depolarizeazaă membrana postsinapticaă cu 30-40 mV, deschizaî nd canalele de Ca++ sţ i determinaă golirea contţinutului a 200-300 de vezicule cu acetilcolinaă îîn fanta sinapticaă . Pentru fiecare moleculaă de acetilcolinaă eliberataă existaă un disponibil cca 10 receptori colinergici sţ i 10 molecule de acetilcolinesterazaă . La om, o cuantaă de acetilcolinaă , adicaă contţinutul unei vezicule presinaptice deschide cca 1500 canale de Na+ care sunt penetrate de 5 x 104 ioni de Na+. S-a calculat caă deschiderea numai a 4% din canalele de Na + ar produce 90% din depolarizarea maximaă a plaă cii terminale. Prin urmare, existaă o lungaă marje de sigurantţaă pentru transmiterea neuromuscularaă . Raă spunsul contractil dispare numai dupaă blocarea a 90% dintre receptorii colinergici nicotinici. Ca urmare a penetraă rii ionilor de Na+ îîn zona postsinapticaă a musţ chiului, se produce un potentţial de placaă terminalaă , asemaă naă tor cu PPSE. Potentţialul cresţ te de la –90 mV, valoarea potentţialului de repaus a sarcolemei, la valori mai putţin negative sţ i caî nd atinge – 50 mV apare potentţialul de actţiune propagat, condus de-a lungul sarcolemei cu o vitezaă de 3-5 m/sec, care initţiazaă contractţia musţ chiului striat. IÎnregistraî ndu-se activitatea electricaă îîn zona postsinapticaă se pot observa potentţiale miniaturale ale plaă cii terminale de 1-2 mV, cu o frecventţaă de cca 1 potentţial/sec, ce sunt datorate spargerii spontane a unor vezicule de acetilcolinaă . Potentţialele miniaturale au amplitudine ataî t de redusaă , îîncaî t pot fi îînregistrate numai îîn imediata vecinaă tate a jonctţiunii neuro-motorii. Paî naă caî nd potentţialul 46

plaă cii terminale nu ajunge la valoarea prag, adicaă la un potentţial de –50 mV nu se produce potentţialul propagat. Jonctţiunea neuro-motorie se deosebesţ te de sinapsele neuro-neuronale prin urmaă toarele caracteristici: 1) Influxul nervos elibereazaă îîn fanta sinapticaă a plaă cii terminale cantitaă tţi suficiente de acetilcolinaă , îîn stare saă inducaă potentţialul de actţiune sţ i raă spunsul motor, nefiind necesaraă sumarea temporalaă sţ i spatţialaă ca îîn cazul celorlalte sinapse. 2) Acetilcolina se desprinde rapid de pe receptorii colinergici nicotinici din sarcolemaă , iar îîn cca 1 msec are loc hidroliza ei sub actţiunea acetilcolinesterazei prezentaă chiar îîn spatţiul sinaptic. Degradarea promptaă a acetilcolinei previne reexcitarea musţ chiului. 3) Jonctţiunea neuromuscularaă nu contţine mediatori inhibitori, acetilcolinaă este un mediator excitator.

.8.2.

Transmiterea sinaptică în fibrele vegetative Fibrele nervoase vegetative postganglionare simpatice sau parasimpatice, constituie o sinapsaă chimicaă specialaă , care îînsaă nu ia contact direct cu celulele musculare netede sau cu celulele glandulare. Unele fibre nervoase vegetative prezintaă pe traiectul lor din loc îîn loc portţiuni numite varicozitaă tţi, cu un diametru de 0,5-1 μm. Aceste varicozitaă tţi contţin granule de noradrenalinaă sau vezicule cu acetilcolinaă , care sunt eliberate caî nd unda de depolarizare ajunge îîn dreptul lor. Datoritaă faptului caă mediatorul se elibereazaă pe îîntreg traiectul fibrei nervoase, sunt antrenate îîn contractţie un numaă r mare de celule musculare netede sau celule glandulare. Persistentţa localaă a mediatorului chimic explicaă raă spunsul repetitiv dupaă un singur stimul. Fibrele nervoase nevenind îîn contact intim cu fibrele musculare netede, fiind separate de acestea printr-un spatţiu de 20-30 nm, mediatorul se raă spaî ndesţ te la numeroase celule musculare îînvecinate, unde receptorii sunt îîmpraă sţ tiatţi pe îîntreaga sarcolemaă . Aceste jonctţiuni de contact functţioneazaă aproape ca sţ i placa motorie dar din cauzaă caă mediatorul este nevoit saă se reaă spaî ndeascaă pe o distantţaă mai mare decaî t a unei suprafetţe sinaptice obisţ nuite, raă spunsul contractil a musculaturii netede are o latentţaă mai mare decaî t a musţ chiului striat. De asemenea sţ i durata contractţiei este de cca 30 ori mai mare comparativ cu secusa musţ chiului striat.

.8.3.

Secreţia glandulară Distingem pe de o parte o secretţie glandularaă de substantţe organice (secretţie ecbolicaă ), iar pe de altaă parte o secretţie de apaă sţ i electrolitţi (secretţie hidroliticaă ). Eliberarea produsţ ilor de secretţie din celulele glandulare se face prin exocitozaă . Veziculele sau granulele de secretţie se apropie de polul apical al celulei glandulare. Membrana acestora fuzioneazaă cu membrana celularaă , apoi produsul de secretţie este exocitat îîn lumenul glandular sau îîn vasele sanguine. Procesul de exocitozaă apare sub influentţa semnalelor nervos-vegetative sau 47

hormonale. Odataă cu impulsul nervos-vegetativ sau hormonal se produce depolarizarea membranei a celulei glandulare, care determinaă cresţ terea permeabilitaă tţii acesteia pentru Ca++ care va induce exocitarea produsului de secretţie organicaă . Deci procesul de secretţie glandularaă , la fel ca sţ i exocitarea mediatorului chimic îîn sinapsele neuro-neuronale este un proces Ca ++ dependent. Odataă cu substantţele organice din celulele glandulare se elibereazaă apa sţ i electrolitţii. In momentul stimulaă rii parasimpatice a glandei se modificaă permeabilitatea glandei pentru ionii de Cl-. Ca urmare a penetraă rii clorului îîn celula glandularaă , interiorul celulei devine cu 10-15 mV mai negativ decaî t potentţialul de repaus, care îîn cazul celulelor glandulare este de –30 – 50 mV. Ionii de Cl- atrag ionii de Na+. Ionii de Na+ sţ i Cl- maă resc presiunea osmoticaă intracitoplasmaticaă , atraă gaî nd apa îîn interiorul celulei. Celula se umflaă , cresţ te presiunea hidrostaticaă intracitoplasmaticaă determinaî nd trecerea apei sţ i electrolitţilor îîn canalul excretor al glandei.

48

2 CAPITOLUL II FUNCTIA SENZITIVO-SENZORIALA A SISTEMULUI NERVOS Sistemul nervos, alaă turi de cel endocrin, asiguraă majoritatea functţiilor de control ale organismului. Sistemul nervos îîn general controleazaă activitaă tţile rapide iar cel endocrin îîn special functţiile metabolice ale organismului, prelungind efectele sistemului nervos. Sistemul nervos este capabil de realizarea unei imense game de mecanisme de control. El primesţ te efectiv milioane de bitţi de informatţie din mediul extern sau intern pe care le integreazaă pentru a determina raă spunsurile adecvate ale organismului. IÎn structura generalaă a sistemului nervos intraă douaă mari compartimente: cel senzorial de receptţie sţ i cel motor cu rol efector. Majoritatea activitaă tţilor sistemului nervos sunt initţiate de experientţe senzoriale, provenitaă de la receptorii senzitivi interni sţ i externi. Aceastaă experientţaă senzorialaă poate produce o reactţie reflexaă imediataă sau poate fi memorizataă , putaî nd apoi ajuta la conditţionarea reactţiilor organismului pentru viitor. Rolul final sţ i cel mai important al sistemului nervos este de a controla diversele activitaă tţi ale organismului. Aceasta se realizeazaă prin controlul: contractţiei musţ chilor scheletici, contractţia musţ chilor netezi din organele interne sţ i secretţia glandelor endo sţ i exocrine. Toate aceste activitaă tţi sunt denumite generic functţii motorii ale sistemului nervos, iar musţ chii sţ i glandele sunt denumitţi efectori, deoarece ei desfaă sţ oaraă functţiile dictate de semnalele nervoase. Din punct de vedere functţional, sistemul nervos poate fi divizat îîn sistem nervos somatic sau al vietţii de relatţie sţ i sistem nervos vegetativ sau autonom. 1.9. Analizatorul IÎn sfera proceselor cognitive intraă senzatţiile, perceptţiile, orientarea, atentţia, memoria, gaî ndirea sţ i imaginatţia. Cunoasţ terea lumii îînconjuraă toare se realizeazaă prin producerea potentţialelor de actţiune la nivelul receptorilor periferici. Impulsurile pornite de la receptorii senzoriali, transmise prin caă ile aferente, suferaă modificaă ri datoritaă neuronilor modulatori sţ i ajung îîn anumite zone corticale unde se face analiza consţ tientaă a stimulilor receptatţi. Sistemul nervos trebuie saă fie permanent, rapid sţ i complet informat de modificaă rile intervenite îîn mediul extern sţ i intern al organismului. Informatţiile sunt primite prin intermediul analizatorilor. Notţiunea de analizator a fost introdusaă de Pavlov, care a îînlocuit termenul de organ de simtţ cu cel de analizator. 49

Analizatorul este o unitate functţionalaă formataă din receptori senzoriali sau organele de simtţ , receptorii senzitivi propriu zisţ i, ca segment periferic, din calea aferentaă , de conducere a impulsurilor receptate, ca segment intermediar sau de conducere sţ i din proiectţia corticalaă , ca segment central al analizatorului. Asţ a cum cunoasţ tem de la studiul receptorilor, informatţia este propagataă prin canalele de comunicare ale analizatorului numai prin codificarea mesajelor. Codificarea este operatţia de convertire a informatţiei, de trecere a acesteia de la un sistem de semnalizare la altul, care se realizeazaă la nivelul tuturor componentelor analizatorului. Dupaă ce a fost codificataă la nivelul capaă tului periferic al analizatorului ea este recodificataă la nivelul segmentului intermediar sţ i la nivelul segmentului central. Aceste procese de codificare sţ i recodificare sunt realizate prin modularea mesajelor nervoase. Modularea poate fi realizataă îîn frecventţaă, îîn amplitudine sau îîn fazaă . Modularea îîn frecventţaă se realizeazaă prin schimbarea intervalului de timp dintre semnale cu mentţinerea constantaă a amplitudinii. Modularea îîn amplitudine se realizeazaă prin schimbarea amplitudinii semnalelor sţ i mentţinerea constantaă a frecventţei. Modularea îîn fazaă se realizeazaă prin inversarea fazei de oscilatţie a semnalului. Analiza sţ i prelucrarea informatţiei se realizeazaă la nivelul tuturor celor trei segmente ale analizatorului. La nivelul segmentului central, excitatţiile sosite de la periferie sunt transformate îîn senzatţii sţ i perceptţii. IÎn fiecare moment creierul uman este asaltat de un volum impresionant de informatţii ataî t din mediul extern, caî t sţ i din cel intern. Astfel, pe calea analizatorului vizual sunt primite 83% din informatţii, prin cel auditiv 11%, prin cel olfactiv 3,5%, prin analizatorul somestezic 1,5% iar prin cel gustativ 1% din informatţiile venite din mediul extern. Analizatorii primesc o cantitate totalaă de informatţie de aproximativ 10 11 bitţi/s, din care îîn sistemul nervos ajung aproximativ 10 7 bitţi/s. Aceastaă cantitate enormaă de informatţie este prelucrataă inconsţ tient, iar 99% din ea este îînlaă turataă , ea fiind nerelevantaă sţ i neimportantaă . Doar cca 10 10 bitţi/s din informatţia primitaă de SNC sunt prelucrate consţ tient, elaboraî ndu-se pe baza lor senzatţiile sţ i perceptţiile. 1.10. Senzaţia si percepţia Recunoasţ terea consţ tientaă a actţiunii unui stimul ce actţioneazaă îîntr-un anumit teritoriu periferic se numesţ te senzatţie. Senzatţia este un act psihic elementar “modal”, de realizare a imaginii singulare a unor îînsusţ iri ale obiectelor sţ i fenomenelor lumii îînconjuraă toare. Senzatţiile se produc îîn urma actţiunii obiectelor sţ i fenomenelor lumii materiale îînconjuraă toare asupra receptorilor periferici sţ i organelor de simtţ . Prin intermediul lor omul ia cunosţ tintţaă de proprietaă tţile elementare ale materiei cum ar fi forma, maă rimea, greutatea, suprafatţa, culoarea, sonoritatea, gustul, mirosul, sunet etc. 50

Prin organele de simtţ sţ i a extero, intero sţ i proprioceptorilor excitatţia se transformaă îîn senzatţie îîn momentul caî nd ajunge la scoartţa cerebralaă . Senzatţiile reprezintaă izvorul initţial al tuturor informatţiilor noastre. Ele nu sunt îînsaă simple copii ale îînsusţ irilor obiectelor sţ i fenomenelor, ci sunt imagini subiective ale lumii obiective. De aici reiese caă imaginea reflectataă devine element de naturaă idealaă sţ i nu materialaă . Senzatţia ca formaă de reflectare a lumii are douaă particularitaă tţi: pe de o parte este instrument de reflectare nemijlocitaă a lumii materiale. Intre senzatţie, ca element reflectat, consţ tiintţaă sţ i realitatea obiectivaă se interpune doar sistemul analizator, asupra caă ruia actţioneazaă direct iar pe de altaă parte, senzatţiile reprezintaă îîntotdeauna reflectarea pe plan ideal a proprietaă tţilor separate ale obiectelor sţ i fenomenelor. Pentru identificarea stimulului se utilizeazaă notţiunea de perceptţie. Perceptţiile sunt procese senzitivo-senzoriale elementare, care se caracterizeazaă prin sintetism, prin unitate sţ i prin integritate. Ele redau realitatea obiectivaă îîn imagini de ansamblu. Perceptţia este multimodalaă îîn mecanismul ei de actţiune, reflectaî nd îînsusţ iri multiple ale obiectelor lumii externe. Perceptţia este un proces cu caracter sistemic sţ i integru avaî nd un caracter profund subiectiv. Actul perceptiv nu poate fi conceput decaî t ca desfaă sţ uraî ndu-se îîn anumite limite spatţiale sţ i îîntr-un anumit interval de timp. Deci perceptţia realizeazaă nu numai ansamblul îînsusţ irilor, ci sţ i raporturile temporo-spatţiale ale acestora. Reflectarea acestor raporturi contribuie la realizarea saltului calitativ superior pe care-l reprezintaă perceptţia comparativ cu senzatţia. Perceptţia implicaă aprecierea caracterului senzatţiei. Senzatţia este un proces elementar, pe caî nd perceptţia este un proces care reclamaă compararea, diferentţierea sţ i integrarea caî torva senzatţii. Prin perceptţie se calificaă stimulul cum ar fi calitatea, forma, frecventţa, presiunea ce o exercitaă sţ i asţ a mai departe. Caracterul de generalizare sţ i contţinutul abstract al imaginii percepute este reasţ ezat prin intermediul cuvaî ntului. Cuvaî ntul denumesţ te obiectul perceput. Din punct de vedere ontogenetic se poate afirma caă desţ i copilul are senzatţii îîncaă de la nasţ tere (îîncaă insuficient diferentţiate), numai dupaă vaî rsta de 3 ani se poate vorbi de constituirea perceptţiei. Cu ajutorul perceptţiilor auditive se realizeazaă diferentţierea fenomenelor îîn primul an de viatţaă sţ i a cuvintelor dupaă aceastaă vaî rstaă . Cuvintele dupaă integraă rile lor semantice, deci dupaă sens sţ i posibilitaă tţile lor de comunicare, vor permite dezvoltarea senzitivitaă tţii sţ i senzorialitaă tţii îîn perioadele urmaă toare, caî nd din contemplativaă perceptţia se transformaă îîntr-una comunicativaă . Aferentţele periferice pot da nasţ tere la raă spunsuri reflexe sau se pot transmite paî naă la sistemul nervos central pe caă ile de conducere consţ tiente sau inconsţ tiente.

51

.11.1.

1.11. Funcţia somestezica a sistemului nervos Sensibilitatea tactilaă sţ i cea profundaă consţ tientaă reprezintaă sensibilitatea somaticaă sau somestezia (somatos = corp; estezia = sensibilitate). Existaă o sensibilitate profundaă inconsţ tientaă transmisaă pe caă ile spinocerebeloase, apoi o sensibilitate visceralaă sţ i îîn fine, o sensibilitate senzorialaă , cea pornitaă de la organele de simtţ (auz, vaă z, gust, miros). Receptorii de la care pornesc semnalele somestezice sunt mecanoreceptorii tactili, algoreceptorii sţ i termoreceptorii. Organizarea generală a somesteziei Somestezia sau sensibilitatea somaticaă reprezintaă mecanismele nervoase care colecteazaă informatţiile senzoriale de la suprafatţa sau din profunzimea corpului. Somestezia poate fi clasificataă dupaă mai multe criterii. IÎn primul raî nd se pune îîn evidentţaă trei tipuri fiziologice: a. Senzatţiile somatice mecanoreceptive care includ ataî t senzatţiile tactile bine discriminate, caî t sţ i senzatţiile cu privire la pozitţia diferitelor segmente ale corpului stimulat prin deplasarea mecanicaă a unor tţesuturi ale corului. b. Senzatţiile termoreceptive care detecteazaă caă ldura sau frigul din mediul îînconjuraă tor. c. Senzatţiile de durere care detecteazaă activitatea unor factori distructivi sau nocivi pentru tţesuturile organismului. Sensibilitatea tactilaă cuprinde sensibilitatea la atingere, la presiune, la vibratţii, precum sţ i cele de gaî dilat sţ i prurit. Sensibilitatea privind pozitţia cuprinde ataî t pozitţia staticaă caî t sţ i rata misţ caă rilor diferitelor paă rtţi ale organismului. Un alt criteriu de clasificare a somesteziei, care îînsaă nu-l exclude pe primul este: a. Sensibilitatea exteroreceptivaă pornitaă de la suprafatţa corpului b. Sensibilitatea proprioreceptivaă recepteazaă staă rile fizice ale corpului incluzaî nd pozitţia articulatţiilor, tendoanelor sţ i musţ chilor, precum sţ i sensibilitatea presionalaă profundaă de la nivelul taă lpii piciorului sţ i chiar senzatţia de echilibru. Aceste senzatţii sunt considerate mai degrabaă simtţuri speciale decaî t simtţuri somatice, intraî nd îîn constitutţia analizatorului kinestezic. c. Sensibilitatea visceralaă recepteazaă senzatţiile pornite de la organele interne, de la viscere. d. Sensibilitatea somaticaă profundaă poate fi tactilaă nediscriminataă , cea presionalaă sţ i vibratorie profundaă , precum sţ i cea termicaă sţ i dureroasaă . Somestezia are importantţaă deoarece declansţ eazaă reactţiile motorii, este un mijloc de comunicare îîntre oameni, un mijloc de comunicare a cunosţ tintţelor (ex. cititul pentru nevaă zaă tori) sţ i un prolog al activitaă tţii sexuale. Din punct de vedere filogenetic se descriu douaă forme ale somesteziei: una veche, sensibilitatea protopaticaă , care include sensibilitatea tactilaă vagaă nediscriminataă , cu un 52

.11.2.

puternic ecou afectiv, precum sţ i sensibilitatea dureroasaă sţ i termicaă sţ i o formaă mai nouaă este sensibilitatea epicriticaă care transmite semnale tactile sţ i proprioceptive bine discriminate, profund consţ tiente cu un ecou afectiv redus. Receptorii somestezici Receptorii somestezici alcaă tuiesc capaă tul periferic al analizatorului somestezic. De cele mai multe ori pipaă itul, presiunea sţ i vibratţiile sunt clasificate a simtţuri separate, consideraî ndu-se ca sunt detectate de diferite tipuri de receptori. Sensibilitatea cutanataă are la bazaă mecano-receptorii tegumentari care sunt situatţi îîn special îîn acele regiuni ale pielii care vin îîn contact cele dintaî i sţ i mai frecvent cu mediul extern. Prin senzatţiile generate de sensibilitatea tactilaă se realizeazaă modelul informatţional al “EULUI” fizic sţ i caracterizarea fizicaă a obiectelor percepute din mediul ambiant (natura, forma, volumul, duritatea, netezimea, asprimea etc). Excitantul adecvat este determinat de formarea tegumentelor la contactul cu un factor al mediului care produce tractţiunea, compresiunea, atingerea sau vibrarea pielii. Deformarea pielii poate saă fie staticaă , la care se percepe amplitudinea deformaă rii, fie dinamicaă , la care se analizeazaă viteza sau amplitudinea deformaă rii. Frecventţa impulsurilor tactile se situeazaă îîntre 20 sţ i 1000 Hz cu o medie variind îîn jur de 300 Hz. Mecanismul transductţiei actţiunilor mecanice îîn influx nervos au la bazaă deschiderea canalelor ionice sub actţiunea impactului mecanic asupra organului receptor. Deformarea mecanicaă a receptorilor tactili genereazaă un potentţial generator îîn portţiunea amielinicaă a fibrei nervoase receptoare, care îîn prima strangulatţie Ranvier produce potentţialul de actţiune care se propagaă . Pielea este un uriasţ caî mp receptor îîn care se diferentţiazaă o multţime de formatţiuni cu rol tactil îîncepaî nd cu terminatţiile nervoase libere sţ i terminaî nd cu organele senzoriale receptoare complexe, plasate la diferite nivele din grosimea tegumentului. Distributţia receptorilor tegumentari este inegalaă sţ i corespunde diferitelor modalitaă tţi de sensibilitate. Sensibilitatea tactilaă la om este reprezentataă de impresiile venite de la acesţ ti receptori tactili produse de excitatţii specifice. De aici, concluzia caă simtţul tactil sau somestezia este de fapt un complex de senzatţii mecanice, termice, dureroase. Fiecare senzatţie tactilaă este provocataă de un excitant specific care genereazaă procese de excitatţie îîn anumite organe receptoare cu densitate sţ i praguri de sensibilitate diferite. Fiecare din aceste organe receptoare aduce o caracteristicaă pentru a da impresia unui tot somesteziei. Se cunosc cel putţin sţ apte tipuri diferite de receptori tactili, dar existaă multe alte posibilitaă tţi îîncaă necunoscute de receptori somestezici. Acesţ ti receptorii sunt: terminatţiile nervoase libere, corpusculii Meisner, corpusculii Krause, discurile Merkel, receptorii perifilari, organele terminale Ruffini, corpusculii Pacinii, 53

.11.3.

Receptorii mecanosensibili pot fi observatţi sţ i la nivelul cililor din urechea internaă (celule receptoare ale organului lui Corti, din crestele ampulare ale canalelor semicirculare sţ i celulele receptoare ale maculelor otolitice). Preso sţ i voloreceptorii din zonele reflexogene ale marilor vase de saî nge sunt de asemenea mecanoreceptori. Din punct de vedere al somesteziei are o mare importantţaă viteza cu care receptorii se adapteazaă . Din acest punct de vedere receptorii cutanatţi se îîmpart îîn: a. Receptorii care se adapteazaă lent. La nivelul pielii glabre acesţ ti receptori sunt discurile Merkel (situatţi imediat sub epiderm) sţ i corpusculii Ruffini (situatţi îîn profunzimea dermului). La nivelul pielii paă roase din aceastaă categorie fac parte organele receptoare Iggo sţ i receptorii perifilari. b. Receptorii care se adapteazaă rapid sunt reprezentatţi de corpusculii Meissner sţ i receptorii Krause. c. Receptorii care se adapteazaă foarte rapid sunt reprezentatţi de receptorii Pacini. Mecanismele de transductţie îîn receptorii somestezici au fost prezentate îîn capitolul I îîn care a fost discutat mecanismul producerii potentţiallui de receptor îîn corusculii Pacini. Calea de conducere a analizatorului somestezic Aproape totţi receptorii somestezici specializatţi, cum ar fi corpusculii Meissner, receptorii perifilari, corpusculii Pacini sţ i terminatţiile Ruffini transmit impulsurile prin fibre A β cu viteza de 30-70 m/s, terminatţiile nervoase libere transmit impulsurile prin fibre A δ (5-30 m/s), iar unele terminatţii libere tactile prin fibrele C amielinice cu vitezaă de 0,2-2 m/s. Impulsurile senzoriale de tip critic, cele ce ajutaă la determinarea localizaă rii precise pe piele a gradatţiilor minime de intensitate sau a schimburilor rapide îîn intensitatea stimulilor sunt transmise prin fibrele nervoase rapide. Pe caă ile lente sunt transmise mai ales semnalele somestezice crude, slab localizate cum ar fi îîn special cele legate de gaî dilat, maî ngaă iere sţ i prurit. Aceste fibre lente sunt fibre subtţiri. Toate aceste fibre sunt dendrite ale neuronilor pseudounipolari din ganglionii spinali sţ i din ganglionii nervilor cranieni. Axonii acestor neuroni paă trund îîn coarnele dorsale ale maă duvei spinaă rii. Caă ile somestezice sunt organizate spatţial îîn asemenea caă i îîn care traiectele nervoase, nucleii sţ i reprezentarea corticalaă sunt îîn relatţii topografice de vecinaă tate, strict delimitate. Diferitele paă rtţi ale corpului sunt reprezentate îîntr-o manieraă ordonataă denumitaă somatotopie. Aceastaă organizare poate fi evidentţiataă de la zonele periferice la proiectţia corticalaă . Din acest motiv aceastaă relatţie se îîntaî lnesţ te sţ i la nivelul maă duvei spinaă rii. Aferentţele cutanate sţ i propioceptive realizeazaă reflexe motorii care sţ i ele reflectaă organizarea somatotopicaă , segmentaraă a maă duvei spinaă rii. Paă trunse îîn maă duvaă impulsurile somestezice pot lua una din cele douaă caă i somestezice: fie pe calea sistemului columnar dorsal sau sistemul lemniscal 54

median pentru sensibilitatea epicriticaă fie pe calea sistemului anterolateral pentru sensibilitatea protopaticaă . Sensibilitatea proprioceptivă şi tactilă bine discriminantă (epicritică) Primul sistem de conducere a somesteziei este sistemul lemniscal, localizat îîn cordoanele posterioare ale maă duvei. Protoneuronul caă ii se aflaă îîn ganglionul spinal, iar prelungirile lui axonice formeazaă fasciculii Goll sţ i Burdach. Dupaă ce fac sinapsa îîn nucleii Goll sţ i Burdach din bulb cu al doilea neuron, trec de partea opusaă luaî nd calea lemniscului median spre talamus. Cel de al treilea neuron este localizat îîn nucleul ventro-postero-lateral al talamusului. Acest neuron se proiecteazaă la nivelul girusului postcentral al lobului parietal. Sistemul lemniscal este format din fibre groase, mielinizate A β care transmit spre creier cu o vitezaă de 30-70 m/s. Aceastaă cale a somesteziei epicritice are un îînalt grad al orientaă rii spatţiale a fibrelor nervoase cu respectarea strictaă a originii lor. Fibrele acestei caă i fac sinapsaă pe un singur neuron, motiv pentru care semnalele trec practic ne alterate de la periferie spre centrii superiori. Fibrele ce pornesc din portţiunea superioaraă a corpului sunt situate mai lateral îîn cordonul dorsal, iar cele pornite din partea inferioaraă a corpului se situeazaă mai median. IÎn regiunea cervicalaă se descrie un sistem spino-cervical care se formeazaă din colateralele fibrelor senzitive care fac sinapsaă cu neuroni a caă ror prelungiri paă trund îîn zona posterioaraă a cordoanelor laterale formaî nd tractul spinocervical. Aceste fibre se terminaă îîn nucleii columnari dorsali din coarnele posterioare ale maă duvei cervicale sţ i bulb, iar de aici trec îîn partea opusaă . Axonii acestor neuroni intraă de asemenea îîn constitutţia lemniscului median. Astfel se explicaă de ce distrugerea fescicolului dorsal median nu duce la disparitţia completaă a sensibilitaă tţii tactile bine discriminate, a sensibilitaă tţii epicritice. Sensibilitatea epicriticaă joacaă urmaă toarele roluri functţionale: a. Prin aceste caă i se transmit semnalele tactile bine localizate, bine discriminate. Datoritaă lor sunt recunoscute natura, suprafatţa, forma sţ i vibratţia stimulilor cu care vine îîn contact organismul. Datoritaă acestui fapt, aceastaă sensibilitate somaticaă joacaă un rol de protectţie a suprafetţei organismului de actţiunea agresivaă a unor stimuli. Ea poate localiza foarte precis stimulul pe suprafatţa corpului, ceea ce reprezintaă acuitatea tactilaă . Astfel pot fi discriminatţi doi stimuli distinctţi. Acuitatea tactilaă sau pragul de discriminare dintre douaă puncte distincte se exploreazaă cu ajutorul compasului Weber, aplicat pe diferite portţiuni ale tegumentului. Pragul de percepere dintre douaă puncte diferaă pe suprafatţa cutanataă a corpului sţ i depinde de densitatea sţ i tipul receptorilor tactili de la suprafatţa cutanataă . Astfel la vaî rful limbii pragul de discriminare este de 1 mm, pe fatţa internaă a indexului de 2,3 mm, la nivelul buzelor de 4,5 mm pe fatţa dorsalaă a degetelor maî inii de 7 mm, pe palmaă de 11,3 mm, pe partea dorsalaă a maî inii de 16 mm, îîn regiunea posterioaraă cervicalaă de 54 mm, iar la nivelul spatelui, bratţului sţ i coapselor de 67,7 mm. 55

b. Datoritaă caă ii epicritice a somesteziei putem aprecia suprafatţa sţ i volumul obiectelor recunoscaî nd obiectele chiar cu ochii îînchisţ i ceea ce definesţ te simtţul stereognozic. c. Se transmit impulsuri vibratorii. Totţi receptorii tactili descrisţ i mai îînainte pot detecta vibratţiile. Diferitţii receptori detecteazaă diferite frecventţe ale vibratţiilor. Corpusculii Pacini pot semnala vibratţiile de la 80 la 800 Hz, pentru caă ei raă spund extrem de rapid la deformaă rile usţ oare sţ i rapide ale tţesutului cutanat. IÎn plus, impulsurile receptate sunt transmise prin fibrele mielinice groase A β care pot transmite frecventţe mai mari de 1000 de impulsuri/s. Vibratţiile de frecventţaă joasaă de paî naă la 80 sau sub 80 Hz stimuleazaă altţi receptori tactili cum ar fi corpusculii Meissner care se adapteazaă mai lent. Simtţul vibrator dispare la sectţiunea caă ii dorsale medulare. d. Se transmit mesaje kinestezice asupra pozitţiei membrelor, directţiei, amplitudinii sţ i vitezei cu care se deplaseazaă un segment al corpului. e. Tot pe aceastaă cale epicriticaă trec sţ i aferentţele musculare. f. Sunt transmise pe calea epicriticaă mesaje asupra gradului de presiune exercitat asupra organismului. Ultimele trei forme de impulsuri transmise pornesc de la proprioreceptori sţ i de la receptorii articulari sţ i musculari. Ele alcaă tuiesc mesajele kinestezice. Dintre receptorii tactili implicatţi îîn analizatorul kinestezic fac parte corpusculii Pacini sţ i Ruffini precum sţ i proprioreceptorii corpusculi tendinosţ i Golgi sţ i fusurile neuromusculare. Ele alcaă tuiesc simtţul mioartrokinetic sţ i simtţul barestezic, aprecierea greutaă tţii obiectelor. Diferitţii receptori localizatţi îîn diferite structuri ce alcaă tuiesc articulatţii, descarcaă îîn functţie de gradul îînclinaă rii articulatţiei. IÎn acest fel se transmit informatţii asupra pozitţiei membrelor. Dar acesţ ti receptori nu intraă îîn repaus nici îîn cursul statţionaă rii. Ei dau informatţii asupra gradului de îînclinare, de angulare ale diferitelor articulatţii ale corpului. Simtţul kinestezic nu pornesţ te numai de la receptorii articulari. S-a constatat caă receptorii articulari descarcaă impulsuri doar îîn pozitţiile extreme ale unghiului articular. Anestezia receptorilor articulari nu duce la pierderea simtţului kinestezic. Simtţul kinestezic se paă streazaă chiar îîn cazul protezelor articulare. Anestezia fusurile neuromusculare duce la reducerea acuitaă tţii simtţului kinestezic. IÎnregistrarea potentţialelor din fusurile neuromusculare descarcaă potentţiale îîn pozitţii intermediare ale îînclinaă rii articulatţiilor. Dar pe laî ngaă fusurile neuromusculare un rol îîn simtţul kinestezic îîl joacaă receptorii tactili din articulatţii sţ i fasciile musculare. Sensibilitatea protopatică Asţ a cum am araă tat sensibilitatea protopaticaă este condusaă prin sistemul antero-lateral medular prin fascicolele spinotalamice. Fibrele nervoase sosite la maă duva spinaă rii sunt dendrite ale neuronilor pseudounipolari din ganglionii spinali. Sensibilitatea protopaticaă receptţioneazaă sensibilitatea tactilaă nediscriminataă mai veche din punct de vedere filogenetic, motiv pentru care a 56

fost denumitaă protopaticaă . Pe calea sistemului anterolateral sunt conduse sţ i impulsurile dureroase sţ i termice. Sistemul antero-lateral la fel ca sţ i sensibilitatea sistemului lemniscal se transmite prin intermediul a trei neuroni: Protoneuronul se aflaă îîn ganglionul spinal. Axonii acestuia ajung îîn cornul posterior, îîn extremitatea externaă a acestuia îîn zona gelatinoasaă a lui Rolando, unde face sinapsaă cu cel de al doilea neuron, dar mai frecvent fac sinapsa pe un neuron intercalar. Mediatţia chimicaă la nivelul acestei sinapse se realizeazaă prin substantţa P sţ i somatostatina. IÎn culturile celulare ale acestor neuroni s-a putut evidentţia sţ i somatostatina (inhibitorul somatotropului), al caă rui rol îîn mecanismele nervoase nu a fost îîncaă laă murit. Deutoneuronul îîsţi transmite prelungirile de partea opusaă îîn cordonul lateral formaî nd fascicolul spinotalamic lateral sţ i îîn cordonul anterior formaî nd fascicolul spinotalamic anterior. Pe maă suraă ce altţi neuroni se îîncrucisţ eazaă îîn zona medianaă , ei îîmping îîn afaraă fibrele fasciculului spinotalamic, îîncaî t îîn paă rtţile superficiale lateral sunt fibrele ce vin din zona sacrataă , iar median cele ce vin din zonele superioare ale corpului (toracalaă sţ i cervicalaă , de la membrele superioare etc). Din acest motiv, îîn tumorile intramedulare ce comprimaă maă duva dispare sensibilitatea protopaticaă din zona inferioaraă . Fibrele superficiale ale fascicolului spinotalamic lateral conduc semnalele dureroase, fibrele cele mai profunde conduc semnale termice, iar fascicolul spinotalamic anterior semnalele tactile nediscriminate. Fibrele fascicolelor spinotalamice trec prin trunchiul cerebral faă raă a face sinapsaă la acest nivel. IÎn trunchiul cerebral se descriu îînsaă colaterale ce se terminaă îîn formatţia reticularaă a trunchiului cerebral. Fascicolele spinotalamice trec prin zona externaă a lemniscului median sţ i ajung îîn talamus. La nivelul talamusului se terminaă îîn douaă categorii de nuclei sţ i anume la nivelul complexului ventro-bazal sţ i la nivelul nucleilor intralaminari. IÎn general, semnalele tactile nediscriminate se terminaă îîn nucleul ventro-postero-lateral sţ i îîn nucleii mediali ai talamusului la nivelul unde se terminaă sţ i sistemul lemniscal. Pe de altaă parte, semnalele dureroase se proiecteazaă la nivelul complexului ventro-bazal al talamusului. Astfel multe semnale dureroase intraă îîn nucleii reticulari ai trunchiului cerebral sţ i de aici, îîn nucleii intralaminari talamici. La nivelul acestor nuclei talamici se realizeazaă sinapsa cu cel de-al treilea neuron. Al treilea neuron îîsţi trimite prelungirile axonice paî naă îîn girusul postcentral din lobul parietal. Fibrele fasciculului spinotalamic sunt formate din fibre mielinice A δ cu o vitezaă de transmitere a impulsurilor de 5 m/s sţ i fibrele amielinice C cu vitezaă de transmitere de 0,2-2 m/s. Prin fascicolul spinotalamic se transmit: semnale tactile nediscriminate (de maî ngaî iere, de prurit, de gaî dilare); impulsuri sexuale de la zonele erogene; semnalele termice sţ i dureroase. 2.3.4. Talamusul 57

Talamusul este cea mai voluminoasaă sţ i cea mai importantaă masaă de substantţaă cenusţ ie a diencefalului. Organizarea morfofunctţionalaă a talamusului a fost prezentataă îîn capitolul II. Faptul caă talamusul este un avanpost al cortexului cerebral face ca acesta saă îîndeplineascaă importante functţii integrative. De aceea talamusul este un releu, ataî t pentru aferentţele senzitivo-senzoriale caî t sţ i pentru eferentţele motorii. Datoritaă acestor implicatţii talamusul joacaă rol de integrare sţ i de asociatţie îîntre nucleii de releu sţ i zonele corticale de asociatţie. Datoritaă nucleilor nespecifici talamusul joacaă rol de modulare a activitaă tţii cortexului cerebral, fiind implicat îîn reactţia de trezire sţ i mentţinere a staă rii de veghe, îîn reactţia de orientare sţ i atentţie, fiind implicat îîn staă rile de consţ tiintţaă sţ i gaî ndire. Rolul functţional al talamusului a fost stabilit prin metode anatomopatologice, prin studiul potentţialelor evocate, prin metoda stricninizaă rii sţ i prin tehnici de stimulare sau de distrugere a unor zone din talamus. 2.3.4.1. Rolul funcţional al talamusului Cu ajutorul metodelor amintite s-a stabilit caă talamusul joacaă cinci roluri: a. Functţia de releu pe caă ile sensibilitaă tţii specifice senzitivo-senzoriale pare la prima vedere principala functţie a talamusului. Nucleii ce intraă îîn functţia de releu a sensibilitaă tţii sunt: nucleul ventro-postero-lateral (VPL) sţ i nucleul ventropostero-median (VPM). Nucleul VPL primesţ te aferentţele termice sţ i dureroase (fascicolul spinotalamic) sţ i sensibilitatea tactilaă sţ i kinestezicaă (fascicolul lemniscal). Nucleul arcuat (VPM) este un releu pentru fibrele trigeminale, glosofaringiene sţ i gustative, fiind de fapt o anexaă specializataă a nucleului VPL. Totţi acesţ ti nuclei sunt conectatţi cu aria somestezicaă primaraă a cortexului postcentral (ariile 3, 1, 2) sţ i cu aria gustativaă (aria 43). Aceste surse inerveazaă zone distincte ale acestor nuclei sţ i din acest motiv prezintaă o organizare somatotropicaă . Segmentele caudale ale corpului sunt reprezentate lateral, segmentele rostrale sunt situate mai median îîn nucleul VPL iar fatţa ocupaă partea cea mai medianaă a VPM. Aceastaă organizare spatţialaă o vom reîîntaî lni sţ i îîn organizarea somatotopicaă a proiectţilor talamo-corticale din girusul postcentral. Corpii geniculatţi pot fi consideratţi similari cu nucleii VPL sţ i VPM, ei fiind îînsaă relee senzoriale specifice pe caă ile auditive sţ i vizuale. Corpul geniculat lateral primesţ te aferentţe vizuale din fibrele bandeletei optice sţ i transmite eferentţele prin radiatţiile optice, care îînconjoaraă ventriculii laterali, proiectaî nd-se îîn aria vizualaă primaraă , aria striataă (vezi analizatorul vizual). Corpul genicult median primesţ te aferentţe auditive provenite din coliculii inferiori sţ i transmite eferentţe îîn ariile auditve primare (vezi analizatorul auditiv). Dupaă lezarea unilateralaă a talamusului se suprimaă sensibilitatea profundaă bine discriminataă contralateral, pe caî nd sensibilitatea nediscriminataă nu dispare. Cercetaă rile experimentale au demonstrat caă sistemul spino-talamic se transmite bilateral, pe caî nd cel lemniscal, unilateral. Talamusul nu transmite nemodificate semnalele somestezice sţ i senzoriale primite. El le selecteazaă sţ i le filtreazaă , pe unele le blocheazaă iar pe altele le transmite spre cortexul somestezic sţ i senzorial, fie ca atare fie modulaî ndu-le 58

b. Talamusul are rol de releu pe caă ile eferente motorii. Eferentţele motorii corticale depind îîn bunaă maă suraă de formatţiunile subcorticale. Informatţiile sunt aduse din cerebel, nucleii bazali sţ i din hipotalamus. Semnalele cerebeloase ajung îîn nucleul ventro-lateral, iar din nucleii bazali îîn nucleii ventro-lateral sţ i ventral anterior. Din acesţ ti nuclei talamici aceste semnale se proiecteazaă îîn scoartţa cerebralaă . IÎn nucleul anterior ajunge fasciculul Vicq d’Azyr provenit din zona corpilor mamilari ai hipotalamusului sţ i de aici se proiecteazaă îîn sistemul limbic (îîn girusul cingulat sţ i hipocamp) formaî nd circuitul lui Papez, circuitul mamilotalamo-limbic cu rol îîn reactţiile afectiv-emotţional. Pentru reactţiile motorii talamusul este o raă spaî ntie ce sintetizeazaă informatţiile sţ i astfel ele sunt apoi transmise scoartţei cerebrale. c. Talamusul are rol de integrare sţ i de asociere îîntre nucleii de releu sţ i zonele corticale de asociere (frontalaă , parietalaă sţ i temporalaă ). Releul de integrare sţ i de asociere este îîndeplinit de nucleul postero-lateral care este îîn continuare directaă cu pulvinarul. Pulvinarul este o expansiune posterioaraă sţ i voluminoasaă a talamusului, foarte dezvoltat la primate sţ i la om. Acest grup postero-lateralpulvinar este conectat cu principalele zone corticale de asociatţie: cu partea posterioaraă a lobului temporal, cu circomvolutţiunile parietalaă superioaraă sţ i inferioaraă sţ i cu ariile asociative occipitale. Datoritaă dezvoltaă rii acestor arii asociative este posibilaă vorbirea la om. d. Talamusul îîndeplinesţ te un rol de modulare a activitaă tţii corticale. Acest rol revine nucleilor talamici nespecifici ce apartţin formatţiei reticulare. IÎn principal sunt nucleii intralaminari (îîn special cei din centrul median) sţ i nucleii reticulari care tapeteazaă suprafatţa externaă a talamusului (nucleii laminei mediane sţ i laminei medulare externe). Prin nucleii talamici nespecifici se transmit spre scoartţaă semnalele sistemului activator ascendent al formatţiei reticulare. Semnalele formatţiei reticulare au rol de trezire a scoartţei cerebrale sţ i îîn mentţinerea staă rii de veghe, îîn reactţia de orientare sţ i îîn atentţie. Neuronii din aceste formatţiuni sunt îîn cea mai mare parte neuroni gabaergici care-sţ i trimit axonii spre nucleii talamici specifici sţ i nespecifici. Aceste structuri nespecifice sunt traversate de aferentţele sţ i eferntţele talamo-corticale, din care primesc colaterale. Prin cercetaă ri neurochirurgicale, efectuate îîn interventţiile pe creier s-a putut demonstra caă anumite zone din talamus descarcaă impulsuri îîn acelasţ i ritm cu undele alfa de pe EEG, iar nucleul ventrolateral sincron cu undele beta de pe EEG. Pulvinariul descarcaă îîn sincron cu undele α de pe EEG, iar nucleul ventrolateral sincron cu undele β de pe EEG. Aceste observatţii au dus la presupunerea caă talamusul ar contribuii la geneza undelor EEG. e. Mai recent s-a evidentţiat faptul caă neuronii din nucleii intralaminari talamici genereazaă impulsuri care baleiazaă cortexul timp de 12,5 ms, detectaî nd neuronii activi din cortex. Caî nd îîntaî lnesc o zonaă activaă , o parte din impulsuri sunt retrimise spre talamus. Se stabilesţ te astfel o rezonantţaă talamo-corticalaă cu un adevaă rat “trafic” intens îîn ambele sensuri. Impulsurile talamice care baleiazaă 59

.11.4.

cortexul integreazaă diferitţii stimuli venitţi din exterior sţ i ar putea constitui o explicatţie la îîntrebarea cum percepe cortexul realitatea? Se pune îîn primul raî nd îîntrebarea: cum poate creierul gestiona toate informatţiile furnizate de organele de simtţ . IÎn al doilea raî nd se pune îîntrebarea: ce mecanisme pune creierul îîn misţ care pentru formarea ansamblului coerent care daă nasţ tere consţ tiintţei? Perceptţia se bazeazaă tocmai pe corelatţiile straî nse dintre talamus sţ i cortex. La nivelul talamusului existaă o activitate electricaă spontanaă cu o frecventţaă de 40 Hz evidentţiataă la omul îîn stare de somn paradoxal, demonstraî nd caă aceastaă undaă baleiazaă continuu cortexul pornind din regiunea frontalaă sţ i ajungaî nd îîn zona occipitalaă . Chiar sţ i îîn absentţa excitatţiilor externe neuronii intratalamici produc oscilatţii spontane cu o frecventţaă de 40 Hz. Proprietaă tţile intrinseci ale talamusului sţ i conexiunile dintre nucleul saă u central sţ i cortex genereazaă staă rile interne fundamentale ale creierului. Creierul se comportaă ca un sistem îînchis organizat, fiind activ îîn sine, independent de stimulii externi, creaî ndu-sţ i imagini proprii sţ i facilitaî nd reprezentarea. Prin rezonantţa talamo-corticalaă descrisaă toate impulsurile care provin din diferite zone corticale sunt sincronizate sţ i pot forma o imagine îîn îîntregime. Mesajele vin din diferite sensuri sţ i sunt asamblate temporal, nu spatţial. Fiecare baleiaj creeazaă o nouaă imagine îîntr-un ritm foarte rapid realizaî nd impresia de continuitate. S-a definit astfel consţ tiintţa ca fiind dialogul dintre talamus sţ i cortexul cerebral sţ i a fost denumit cuantumul de consţ tiintţaă, ca fiind intervalul de timp necesar determinaă rii unei conexiuni îîntr-o perioadaă de baleiere de 12,5 ms. Acest model depaă sţ esţ te domeniul perceptţiei, ridicaî nd îîntrebaă ri cu privire la mecanismul gaî ndirii sţ i la problemele temporale din procesele mintale. Cortexul cerebral somestezic Ariile corticale cerebrale unde se proiecteazaă impulsurile senzoriale venite de la talamus constituie cortexul somestezic. Proiectţia corticalaă a caă ilor somestezice se realizeazaă îîn douaă arii corticale: aria somestezicaă I (S 1) sţ i aria somestezicaă II (S2). Pentru precizarea acestor arii s-a recurs la metode similare cu cele utilizate la studiul talamusului: Pentru identificarea acestor arii s-a recurs la examinaă ri anatomo patologice la cei care au prezentat un deficit a sensibilitaă tţii sţ i la cercetaă ri experimentale prin distructţia anumitor zone sţ i urmaă rirea zonei îîn care se instaleazaă anestezia perifericaă . S-au efectuat stimulaă ri directe ale scoartţei îîn timpul interventţiilor neurochirurgicale de caă tre Cushing sţ i Penfield care au stimulat cu curentţi nenocivi scoartţa cerebralaă la om îîn cursul interventţiilor neuro-chirurgicale. Bolnavii semnalau furnicaă turi, anestezie sţ i senzatţie de misţ care îîn zona corespunzaă toare. Caî nd stimularea se faă cea cu electrozi mici, se produc senzatţii pure (tactile, termice), dar mai ales senzatţii dureroase. IÎn anul 1940, Penfield a alcaă tuit harta ariei de proiectţie a somesteziei pe scoartţa cerebralaă . 60

S-a folosit apoi studiul potentţialelor evocate îîn care se realiza îînregistrarea potentţialelor de actţiune corticale dupaă stimularea unui singur receptor periferic. Prin metoda stricninizaă rii se producea o scadere a nivelului de excitabilitate a neuronilor. La periferie apare o hiperestezie, manifestataă prin grataj spontan cu reactţii exagerate de pensare tegumentaraă . Prin tehnicile de mai sus s-a araă tat caă principala zonaă somestezicaă , aria somestezicaă S1 este zona retrorolandicaă sţ i anume ariile 3, 1 sţ i 2 ale lui Brodmann. Majoritatea aferentţelor (99%) sunt cele sosite prin sistemul lemniscal sţ i abia o mcaă parte vin din sistemul spinotalamic. Studiind proiectţia corticalaă pe aria somestezicaă S 1 a semnalelor periferice s-a demonstrat caă din aceastaă zonaă cea mai mare parte o ocupaă proiectţia fetţei, a limbii sţ i a degetelor de la maî ini. IÎn aria somestezicaă primaraă (S 1) existaă o somatotopie mult mai precisaă decaî t cea observataă la nivelul talamusului. Somatotopia corticalaă are urmaă toarele caracteristici: I. Extinderea proiectţiei corticale este direct proportţionalaă cu densitatea receptorilor pe unitatea de suprafatţaă. Capacitatea de discriminare cresţ te cu caî t caî mpul receptor conectat cu neuronul cortical are dimensiuni mai reduse. II. Neuronii corticali sunt asţ ezatţi îîn coloane de celule cu diametrul de 0,33-1 mm sţ i o adaî ncime de 3-5 mm. O coloanaă de neuroni cuprinde caî teva sute de mii de neuroni, dar receptţioneazaă doar un singur tip de semnal. Neuronii sunt puternic interconectatţi pe verticalaă dar putţin conectatţi pe orizontalaă . Coloanele de neuroni legate de diferitele tipuri de receptori se amestecaă îîntre ele. III. O altaă caracteristicaă a protectţiei corticale a somesteziei este caă aceastaă proiectţie este raă sturnataă . Particular este faptul caă maî na este intercalataă îîntre fatţaă sţ i trunchi. Se definesţ te ca o senzatţie de disconfort, dezagreabilaă , determinataă de interventţia stimulilor nociceptivi sţ i îînsotţitaă de o traă ire afectivaă , initţial anxioasaă , iar ulterior anxias-depresivaă , cuprinzaî nd îîn cele din urmaă douaă componente: una algoperceptivaă sţ i alta algopsihicaă . IV. O altaă particularitate este caă proiectţia se face contralateral. Figura raă sturnataă proiectataă se numesţ te homunculusul senzitiv. Dupaă distrugerea ariei somestezice S1 apar tulburaă ri mai ales kinestezice asupra pozitţiei sţ i directţiei cu care se deplaseazaă un membru sţ i tulburaă ri îîn aprecierea formei sţ i volumului unor obiecte. V. Scoartţa somestezicaă are un grad mare de plasticitate demonstrataă experimental. Extirpaî nd la maimutţaă un deget, zonele de proiectţie a celorlalte degete se extind sţ i ocupaă portţiunea corticalaă a degetului extirpat. Zonele somestezice au fost verificate cu ajutorul 131Xe. Circulatţia se intensificaă îîn zonele de proiectţie a somesteziei confirmaî nd cercetaă rile neurochirurgicale ale lui Cushing sţ i Penfield. Adrian îîn anul l940 a descris aria somestezicaă S2, situataă îîn partea posterioaraă sţ i inferioaraă ariei S1 sţ i se extinde paî naă îîn marginea superioaraă a scizurii lui Sylvius. Aria S2 are o îîntindere mai micaă sţ i dupaă unii ar primi aferentţe îîn special de la fibrele spinotalamice sţ i mai putţin din sistemul lemniscal. IÎn aria S2 somatotopia este mai putţin precisaă decaî t îîn aria S 1 (fatţa este reprezentataă 61

.12.1.

anterior, bratţul central sţ i piciorul posterior). Ambele jumaă taă tţi ale corpului sunt reprezentate bilateral sţ i de aici concluzia caă avem conexiuni mai saă race cu talamusul comparativ cu aria S1, Suprafatţa ariei somestezice S2 este abia 1/10 din cea a ariei S1, majoritatea neuronilor ariei S2 sunt activatţi de stimulii ce se misţ caă pe suprafatţa tegumentelor sau atingerea firelor de paă r. Distrugerea ariei S I instaleazaă un deficit îîn prelucrarea semnalelor senzitive îîn aria S II, pe caî nd distrugerea ariei S II nu are urmaă ri îînsemnate asupra activitaă tţii ariei S I. De aici reiese caă ariile S I sţ i S II analizeazaă informatţiile îîn serie sţ i nu îîn paralel, aria S II contribuind la prelucrarea suplimentaraă a datelor senzitive. Aria S II prelucreazaă unele informatţii primite de la aria S I. Caî nd se extirpaă aria S II se produc tulburaă ri de îînvaă tţare tactilaă . 1.12. Durerea Este un simptom subiectiv, greu de definit, care se consideraă a fi o experientţaă senzorialaă , apaă rutaă îîn urma actţiunii unui stimul asupra unui tţesut viu. Se definesţ te ca o senzatţie de disconfort, dezagreabilaă , determinataă de interventţia stimulilor nociceptivi sţ i îînsotţitaă de o traă ire afectivaă , initţial anxioasaă , iar ulterior anxios-depresivaă , cuprinzaî nd îîn cele din urmaă douaă componente: una algoperceptivaă sţ i alta algopsihicaă . IÎn general semnalele dureroase au un îînalt ecou afectiv. Celelalte mesaje senzitivo-senzoriale sunt îîn anumite limite indiferente din acest punct de vedere. Durerea se îînsotţesţ te de reactţii psihice sţ i vegetative. Reactţiile psihice constau îîn: o stare de nelinisţ te, de teamaă , de disconfort. Prezentţa unor modificaă ri psihice îîn durere este atestataă sţ i de faptul caă ataî t durerile psihice caî t sţ i cele fizice au modificaă ri exterioare identice: plaî ns, misţ caă ri involuntare, strigaă te etc. Aceste manifestaă ri reprezintaă modul universal de exprimare a durerii, prezent ataî t la om caî t sţ i la animale. Durerea se asociazaă cu modificaă ri vegetative ce constau îîn schimbarea ritmului respirator, a ritmului cardiac, modificarea presiunii arteriale, intensificarea peristaltismului intestinal, intensificarea motilitaă tţii vezicii urinare, dilatarea pupilelor, transpiratţii etc. Prezentţa modificaă rilor vegetative sunt cele care au dat posibilitatea obiectivizaă rii sţ i cuantificaă rii durerii, deoarece modificaă rile vegetative sunt îîn relatţie directaă cu intensitatea durerii. Receptorii durerii IÎn trecut se considera caă durerea survine prin stimularea foarte puternicaă a oricaă rui receptor. Ideea îîsţi avea obaî rsţ ia îîn constatarea caă excitarea aparatului auditiv cu un zgomot puternic sau a aparatului vizual cu o luminaă puternicaă provoacaă durerea. Actualmente se consideraă caă durerile apaă rute îîn aceste conditţiuni sunt produse prin contractţia foarte puternicaă a musculaturii ce protejeazaă receptorul (musţ chi din urechea medie sau musţ chiul constrictor al pupilei care genereazaă durerea prin contractţie puternicaă ). 62

Receptorii algici sunt reprezentatţi de terminatţiile libere nervoase, care sunt de 10 ori mai numeroase îîn tegument comparativ cu restul receptorilor. Din aceastaă densitate reiese sţ i importantţa receptorilor algici. Stimulii care declansţ eazaă durerea sunt stimuli nocivi, distructivi. Din acest motiv algoreceptorii sunt denumitţi sţ i nociceptori. Dovadaă caă terminatţiile libere nervoase constituie receptorii algici este dataă sţ i de observatţia caă durerea poate fi provocataă sţ i îîn tţesuturile prevaă zute exclusiv cu terminatţii libere nervoase. Astfel de tţesuturi sunt corneea, timpanul sţ i pulpa dentaraă . Se pune problema prin ce factori se produce stimularea receptorilor algici? Receptorii algici nu se aflaă distribuitţi îîn toate tţesuturile. Sunt prezentţi îîn tegumente sţ i mucoase, îîn organele situate îîn profunzime, îîn periost, îîn osul spongios, îîn musţ chi, îîn tendoane, fascii, îîn articulatţii (îîn suprafetţele articulare, îîn capsula sinovialaă , ligamente articulare), îîn peretţii vasculari, mai ales îîn artere, îîn meninge (mai ales îîn coasa creierului sţ i corpul calos), îîn peritoneul parietal. Receptorii algici lipsesc din parenchimul organelor viscerale (ficat, plaă maî ni, rinichi sţ i intestin). La nivelul pielii avem douaă tipuri de algoreceptori, reprezentatţi de terminatţile nervoase libere: algoreceptorii mecanici alcaă tuitţi de terminatţiile nervoase libere din imediata vecinaă tate a membranei bazale a epidermului, care sunt excitatţi de presiunile foarte mari sţ i algoreceptorii termici formatţi din terminatţiile nervoase libere care raă spund ataî t la presiunea puternicaă caî t sţ i la variatţiile de temperaturaă foarte mari. O caracteristicaă foarte importantaă a receptorilor algici este faptul caă ei se adapteazaă foarte lent. Din acest motiv durerea este o senzatţie foarte persistentaă îîn timp. Durerea avaî nd o functţie de protectţie a organismului nu dispare pracic decaî t la îîncetarea actţiunii stimulului. Stimularea algoreceptorilor Factorii ce stimuleazaă receptorii algici se îîmpart îîn douaă categorii: factori exogeni sţ i endogeni. Factorii exogeni pot fi factori fizici sţ i factori chimici. Factorii fizici sunt reprezentatţi de factorii mecanici (presiunile mecanice foarte mari), factorii termici (arsuri sau degeraă turi) sţ i factori stimulatori electrici. Pentru ca factorii mecanici saă poataă declansţ a senzatţia de durere trebuie saă aibaă o intensitate supraliminalaă . Ei sunt extrem de variatţi (presiune, vibratţie, îîntţepaă turaă , distensie sau tractţiune). Factorii exogeni chimici sunt reprezentatţi de acizi, baze, solventţi organici, precum sţ i solutţii hiper sţ i hipotone. Dintre factorii endogeni care stimuleazaă receptorii algici cea mai mare importantţaă o prezintaă factorii chimici. Factorii termici declansţ eazaă senzatţia de durere caî nd temperatura mediului depaă sţ esţ te 45 °C. Algoreceptorii din profunzime sunt stimulatţi de substantţele chimice rezultate îîndeosebi din procesele de metabolism: aminele biogene (histamina, serotonina, bradichinina, substantţa P), prostaglandinele (PGE sţ i PGF), unii ioni (H +, K+, unii ioni metalici etc), hipoxia (îîn special ischemia localaă ). Faptul caă substantţele catabolice sunt 63

incriminate îîn stimularea endogenaă a algoreceptorilor se poate dovedi prin durerea ischemicaă . Aplicarea pe un bratţ a unui garou care îîntrerupe circulatţia saî ngelui determinaă cca 3-4 min aparitţia senzatţiei dureroase. Dacaă se efectueazaă contractţii musculare ale bratţului îîn timpul aplicaă rii garoului, durerea apare foarte rapid la 15-20 s. Din cauza acumulaă rii catabolitţilor care excitaă receptorii algici. Dintre substantţele polipeptidice incriminate au fost luat îîn considerare substantţa P, mediatorul durerii (denumirea vine de la cuvaî ntul englezesc pain=durere). Puternic implicataă îîn stimularea durerii este bradikinina, un peptid, eliberat de sistemul kininoformatir sţ i care este capabil saă reducaă pragul durerii îîn algoreceptori, crescaî nd astfel sensibilitatea dureroasaă . IÎn discutţie sunt puse apoi prostaglandinele îîn special PGE care îîmpreunaă cu bradikinina intervine îîn focarul inflamator, stimulaî nd receptorii algici.

.12.2.

Căile de conducere a durerii Caă ile de propagare a durerii sunt fascicolele spinotalamice. Prin fascicolele spinotalamice se mai propagaă sţ i informatţiile termice sţ i tactile nediscriminate. Semnalele dureroase sunt conduse prin fibrele superficiale ale fascicolului spinotalamic lateral. Cel de al treilea neuron al caă ii este localizat îîn complexul ventral posterior al talamusului, îîn nucleul ventro-postero-lateral sţ i ventropostero-median din talamus. La acest nivel sensibilitatea dureroasaă este proiectataă dupaă somatotopia binecunoscutaă . IÎn portţiunea ventralaă posterolateralaă externaă se proiecteazaă durerea de la nivelul trunchiului sţ i membrelor inferioare, iar îîn portţiunea ventrala posterioaraă , medianaă sţ i centro-medianaă este proiectataă sensibilitatea dureroasaă a membrelor superioare sţ i extremitaă tţii cefalice. Din aceste zone pleacaă apoi fibrele spre ariile de proiectţie corticalaă a somesteziei. Aproximativ 75% dintre semnalele dureroase se raă spaî mdesc îîn formatţia reticularaă a trunchiului cerebral sţ i îîn nucleii intralaminari talamici. Caracterul neplaă cut al durerii se datoreazaă conexiunilor dintre talamus sţ i alte formatţiuni nervoase. Dupaă lobectomia prefrontalaă (operatţie efectuataă la bolnavii cu dureri atroce îîn stadii terminale a bolii canceroase) bolnavul simte durerea dar nu-l mai deranjeazaă .

.12.3.

Clasificarea durerii Clasificare durerii se face îîn functţie de localizarea receptorilor algici sţ i a caă ilor extranevraxiale. Astfel aven: durerea somaticaă care poate fi cutanataă sau profundaă ; durerea visceralaă sţ i durerea vascularaă Durerea somatică cutanată Durerea somaticaă cutanataă poate fi provocataă de un agent nociv ce actţioneazaă asupra algoreceptorilor cutanatţi. Dupaă stimularea receptorilor algici este perceputaă o durere imediataă , vie, ascutţitaă , bine localizataă , ce persistaă ataî ta timp caî t actţioneazaă excitantul. Aceastaă durere este urmataă de o durerea tardivaă , 64

surdaă , difuzaă , neplaă cutaă care apare dupaă o latentţaă de 1 s. Cele douaă tipuri de durere se pot resimtţi sţ i cu ataî t mai bine pot fi disociate cu caî t stimularea receptorilor se face la mai mare distantţaă de extremitatea cefalicaă . Prezentţa a douaă semnale dureroase se explicaă prin transmiterea informatţiilor pe douaă caă i extranevraxiale. Durerea bine localizataă se propagaă prin fibrele mielinice A δ fiind transmisaă la nucleii ventro-postero-median sţ i ventro-postero-lateral ai talamusului laî ngaă zona de proiectţie talamicaă a informatţiilor tactile. Datoritaă acestei proiectţii talamice agentul nociv poate fi bine localizat, avaî nd un rol decisiv îîn îînlaă turarea pericolului. Durerea tardivaă se transmite îîn formatţia reticularaă sţ i prin sistemul activator ascendent al formatţiei reticulare via formatţiunile reticulare ale talamusului, se îîndreaptaă spre scoartţaă. Semnalele propagate prin fibrele amielinice sţ i formatţia reticularaă sunt responsabile de manifestaă rile subconsţ tiente ale durerii cum ar fi indispozitţia, agitatţia, reactţiile agresive sţ i chiar reactţiile de atac sau fugaă , greatţaă, vaă rsaă turile sau transpiratţiile. Aparitţia tardivaă a durerii se explicaă pe de o parte prin stimularea mai lentaă a receptorilor, iar pe de altaă parte prin aceea caă fibrele amielinice C au drept mediator al protoneuronului din substantţa gelatinoasaă a cornului dorsal al maă duvei spinaă rii, substantţa P. Sinteza sţ i distrugerea substantţei P se face lent. Concentratţia localaă a neuropeptidului îîncepe saă creascaă dupaă o secundaă . Din acest motiv durerea tardivaă se amplificaă îîn intensitate dupaă o latentţaă de la actţiunea agentului nociv. Degradaî ndu-se mai lent determinaă persistentţa mai mare, ceea ce contribuie la durata mai lungaă a durerii tardive. Cele douaă tipuri de dureri cutanate pot fi disociate una de alta. Durerea imediataă dispare dupaă ischemia localaă . Fibrele A δ sunt foarte sensibile la lipsa de O2 (reactţia de a straî nge un deget îîntţepat duce la disparitţia durerii imediate). Fibrele amielinice C ce propagaă durerea tardivaă sunt îînsaă mai sensibile la narcoticele locale chiar îîn doze mici (cocainaă , xilinaă , novocainaă etc). Lipsa durerii se numesţ te analgezie, iar cresţ terea hiperalgezie. Hiperalgezia se constataă îîn cazul unui focar inflamator, datorat scaă derii pragului de excitabilitate a receptorilor algici. Durerea se poate aprecia cu ajutorul unor aparate denumite algometre sau esteziometre. Evaluarea durerii se poate face prin folosirea unor aparate. Aceste aparate se numesc algometre sau esteziometre. Pentru simularea algoreceptorilor sunt utilizate fie esteziometrele mecanice, de presiune, fie cele termice. Durerea profundă Durerea profundaă îîsţi are originea îîn musţ chi (mialgie), articulatţii (artralgie), fascii, periost, pulpa dentaraă (durerea dentaraă ). Experimental se poate produce prin injectarea unei solutţii hipertone saline sub periost sau îîn ligamente. Impulsurile dureroase sunt transmise pe aceleasţ i caă i ca sţ i durerea cutanataă .

65

Durerea profundaă este difuzaă , îînsotţitaă frecvent de bradicardie sţ i hipotensiune arterialaă . IÎn durerea cutanataă se produce tahicardie sţ i hipertensiune arterialaă . Durerea profundaă se îînsotţesţ te de contracturaă muscularaă din zona din imediata apropiere. Astfel, dupaă o fracturaă , cu deplasarea capetelor osoase, contractura muscularaă din vecinaă tate nu permite readucerea oaselor deplasate îîn axa lor. Pentru a se putea face aceastaă readucere este utilizataă narcoza care abolesţ te aceastaă contracturaă . Un exemplu clasic de durere profundaă îîl reprezintaă crampa muscularaă sau caî rcelul. Se produce o compresiune a vaselor sanguine care genereazaă producerea de catabolitţi, ce nu pot fi îînlaă turatţi din musţ chi, ceea ce excitaă algoreceptorii. O durere similaraă se produce îîn miocard îîn angina pectoralaă . Angina pectoralaă se îîntaî lnesţ te îîn insuficientţa coronarianaă . Criza de anginaă de piept se declansţ eazaă mai ales îîn efortul fizic. Aportul de O 2 nu face fatţaă necesitaă tţilor metabolice ale miocardului. Din cauza aportului insuficient de O 2 se produc cantitaă tţi mari de catabolitţi. IÎntreruperea efortului fizic, reducerea ritmului cardiac faciliteazaă spaă larea catabolitţilor de caă tre irigatţia coronarianaă . Criza de anginaă poate apaă rea de asemenea sţ i îîn emotţii. Crampa muscularaă apare apoi îîn arteritele periferice, datoritaă îîngustaă rii arterelor. Dupaă mai multţi pasţ i apare o durere puternicaă îîn musţ chi deoarece irigatţia acestora este insuficientaă . Dupaă un scurt repaus circulatţia spalaă musculatura de catabolitţi. Aceastaă simptomatologie poartaă numele de claudicatţie intermitentaă . Durerea profundaă poate fi o durere raportataă ca sţ i îîn cazul celei viscerale asţ a cum vom vedea mai departe. Durerea viscerală IÎn cursul activitaă tţii viscerale numeroase semnale se îîndreaptaă spre sistemul nervos central, dar nu ajung îîn lumina consţ tientţei. Chirurgul poate sectţiona parenchimul hepatic, renal, pulmonar, intestinul sau tţesutul nervos faă raă a declansţ a durerea. Acest lucru ne-ar face saă credem caă viscerele nu sunt îînzestrate cu receptori algici, tactili sau proprioceptori. Durerea visceralaă este îînsaă provocataă de excitarea algoreceptorilor raă spaî nditţi îîn mezouri, îîn seroase, îîn submucoase sţ i îîn peretţii vaselor sanguine, mai ales îîn artere. Pentru caă densitatea receptorilor algici este mai micaă decaî t îîn zona cutanataă , durerea visceralaă are un caracter difuz fiind acompaniataă de greatţaă, transpiratţii sţ i o iradiere cutanataă . Se admite caă durerea visceralaă se transmite prin fibre algoconducaă toare pe calea nervilor vegetativi. Desţ i iau calea nervilor vegetativi, nu sunt componente ale acestui sistem. Ele au protoneuronul îîn ganglionul spinal la fel ca fibrele algoconducaă toare somatice. Aceste fibre ale sensibilitaă tţii viscerale merg alaă turi de fibrele vegetative efectoare îîn structurile vegetative periarteriale sţ i îîn trunchiul nervilor vegetativi, de unde ajung îîn ganglionii simpatici laterovertebrali pe care-i straă bate faă raă saă facaă sinapsaă . Straă bat apoi ramura comunicantaă albaă sţ i intraă îîn trunciul nervului spinal sţ i de aici îîn ganglionul 66

spinal, unde este pericarionul acestor fibre. Axonii acestor neuroni paă trund îîn maă duvaă din raă daă cina posterioaraă îîn cornul dorsal. Aceste fibre sunt îînsaă îîn numaă r incomparabil mai redus decaî t fibrele algoconducaă toare somatice. IÎn ciuda numaă rului relativ redus de fibre algoconducaă toare aferente viscerale, acestea inerveazaă o arie visceralaă extinsaă (arie care echivaleazaă cu ¼ din suprafatţa corpului). Fiecare raă daă cinaă posterioaraă este formataă din fibre de la mai multe arii viscerale, existaî nd o largaă suprapunere îîntre caî mpurile receptoare viscerale adiacente. Din aceste motive durerea visceralaă este mai putţin precisaă . Factorii ce declansţ eazaă durerea visceralaă sunt îîn primul raî nd ischemia, din cauza caă reia se adunaă catabolitţii care excitaă algoreceptorii sţ i îîn al doilea raî nd spasmul musculaturii netede al organelor cavitare. Mecanismul de producere este similar cu cel din crampa muscularaă . La nivelul organelor cavitare sţ i supradistensia organelor produce dureri, deoarece vasele se turtesc îîn aceastaă situatţie provocaî nd o ischemie. Dupaă unii durerea visceralaă apare datoritaă tractţiunilor aplicate pe mezouri. Mai ales îîn viscerele cavitare durerea capaă taă un caracter de colicaă . Durerile intestinale se exacerbeazaă IÎn reprize. Aceste variatţii ale intensitaă tţii durerii se explicaă prin undele peristaltice. Astfel de dureri apar apoi sţ i pe caă ile extrarenale sau extrahepatice îîn uter, îîn cursul nasţ terii, îîn dismenoree. Durerea visceralaă se acompaniazaă sţ i de o durere raportataă . Durerea raportataă este foarte bine ilustrataă îîn clinica neurologicaă la bolnavii cu hernie de disc. Un exemplu de durere raportataă este cea din angina pectoralaă . Ea se propagaă îîn umaă rul staî ng, îîn membrul superior staî ng sţ i îîn ultimele douaă degete ale maî nii staî ng. Durerea raportataă îîn afectţiunile biliare se propagaă îîn spate sţ i îîn umaă rul drept. Durerile renale la baă rbatţi se propagaă îîn scrot. Durerile viscerale se propagaă îîn metamerul îîn care s-a dezvoltat organul îîn perioada embrionaraă . Durerea raportataă poate fi acompaniataă sţ i de contractura muscularaă raportataă . Astfel îîn apendicita acutaă , îîn perforatţiile gastrice, intestinale sau biliare are loc o iritatţie puternicaă a peritoneului acompaniataă de o contracturaă a musculaturii peretelui abdominal de tip lemnos. Aceastaă stare se numesţ te apaă rare muscularaă sţ i feresţ te organul lezat de insulte externe îîntaî mplaă toare, de aceea medicii o numesc apaă rare muscularaă . Durerea vasculară Durerea vascularaă . Intereseazaă predominent extremitatea cefalicaă , sub formaă de migrene sţ i cefalee vascularaă nemigrenoasaă (febraă , sindrom de ischemie cerebralaă , staă ri hipoxice, consum de alcool, unele efecte medicamentoase etc.). Este dependentaă îîn special de sectorul arterial, datoraî ndu-se unui mecanism arterio-dilatator mai ales cu implicatţii biochimice, de exemplu serotonina sensibilizeazaă vasele dilatate sţ i hiperpulsatile, la actţiunea unor substantţe algogene cum ar fi bradikinina, neurokinina, histamina etc. Un rol important îîl detţine componenta senzitivaă a nervului trigemen. 67

.12.4.

Modularea durerii IÎn prezent este stabilit caă asupra mesajelor dureroase ascendent actţioneazaă o serie de mecanisme complexe cu rol îîn controlul sţ i modularea vehiculaă rii stimulilor nociceptivi. IÎn acest sens s-a sugerat ideea caă durerea ar putea fi mai degrabaă rezultatul pierderii capacitaă tţilor modulatoare sţ i îîn special al celor inhibitoare, decaî t a unor procese de stimulare propriu-zise. Modularea durerii la nivelul măduvei spinării Maă duva spinaă rii reprezintaă prima treaptaă a controlului durerii. IÎn ultimul timp, tabloul clasic al caă ilor centrale ale durerii a fost profund modificat. Numeroase dovezi au dus la concluzia caă fibrele algoconducaă toare ale protoneuronului (din ganglionul spinal) de la nivelul raă daă cinii posterioare, prezintaă un fenomen de convergentţaă. Cercetaă rile au dovedit caă nervii care ajung la cornul dorsal contţin mai multe fibre decaî t fibule ale fasciculului spino-talamic lateral, care conduc impulsurile dureroase spre etajele superioare. Protoneuronul contracteazaă mai multe sinapse cu unul sau mai multţi neuroni intercalari situatţi îîn substantţa gelatinoasaă Rollando a cornului dorsal. Acesţ ti neuroni interpusţ i îîntre protoneuronul ganglionului spinal sţ i al doilea neuron sunt neuronii scurtţi, care la raî ndul lor vor face sinapsa cu un neuron mai lung care constituie de fapt originea tractului spino-talamic lateral, iar printr-o altaă ramuraă fac sinapsaă cu un neuron vegetativ din coarnele laterale ale maă duvei spinaă rii. Interneuronii din substantţa gelatinoasaă a maă duvei pot fi divizatţi îîn douaă grupe principale: unii raă spunzaî nd numai unei modalitaă tţi senzitive sţ i altţii mai multor modalitaă tţi. IÎn acest caz se constataă convergentţa variatelor tipuri de influx, tactil sţ i nociceptiv, din acelasţ i caî mp periferic sau de la variate arii periferice, uneori chiar foarte depaă rtate unele de altele. Cea de a doua categorie de neuroni se numesc neuroni multimodali sţ i dispun de proprietatea de a transmite diferite modalitaă tţi de excitatţie primite. Eferentţa acestor neuroni poate fi influentţataă nu numai de aferentţele periferice, dar sţ i prin actţiunea facilitatoare sau inhibitoare a sistemului nervos central descendent. La nivelul acestor neuroni se realizeazaă interactţiunea dintre diferitele grupe de fibre neuronale: A α, A β, A δ sţ i C. Este cunoscut faptul caă activarea neuronilor aferentţi A α sţ i A β blocheazaă impulsurile nociceptive la nivel medular. Descoperirea neuronilor intercalari a modificat conceptul clasic precizaî nd caă : a. Neuronul spino-talamic nu este de fapt un al doilea neuron, un deutoneuron, ci un neuron de ordinul III, deutoneuronii fiind de fapt neuronii intercalari. b. Un impuls dureros declansţ eazaă îîn acelasţ i timp un reflex vegetativ (de ex. vasomotor sau secretor). c. IÎn afara fenomenelor excitatorii îîn cornul dorsal au loc sţ i fenomene inhibitorii. La nivelul acestor grupuri neuronale se realizeazaă interactţiunea 68

dintre fibrele groase cu conducere mai rapidaă (A α sţ i A β care conduc sensibilitaă tţile exteroceptive specifice sţ i fibrele algoconducaă toare (A δ sţ i C). Din fibrele senzitive ce intraă îîn alcaă tuirea fascicolului Goll sţ i Burdach se desprind colaterale care fac sinapsa cu neuronii intercalari din substantţa gelatinoasaă a cornului posterior. Aceste colaterale determinaă o inhibitţie fie directaă asupra fibrelor presinaptice, fie printr-un neuron inhibitor intercalar, care va bloca eliberarea substantţei P la nivelul sinapsei, blocaî nd astfel transmiterea impulsurilor pe calea spino-talamicaă lateralaă . IÎn acest sens s-a dovedit experimental caă stimularea unui nerv somatic blocheazaă impulsurile nociceptive. Este o inhibitţie numitaă inhibitţie de poartaă , inhibitţie presinapticaă , care explicaă acest mecanism prin controlul la poarta de intrare a impulsurilor nociceptive. De acest sistem inhibitor se tţine seama îîn medicinaă caî nd se utilizeazaă diferite metode de influentţare a durerii (de ex. rahianestezia). Maă duva spinaă rii reprezintaă doar prima poartaă de control a durerii. Centri nervosţ i superiori îîndeplinesc rolul unui sistem multietajat de modulare a impulsurilor nociceptive spino-talamice-corticale. Modularea durerii la etajele supraspinale. S-a constatat caă excitarea prin curent electric a nucleului posterior al rafeului produce o inhibitţie ce intereseazaă doar sensibilitatea dureroasaă . Lobectomia prefrontalaă a fost practicataă îîn scopul atenuaă rii durerilor cronice netratabile. Dupaă operatţie pacientţii deveneau mai degrabaă indiferentţi îîn fatţa durerii. Ea a mai fost practicataă pentru ameliorarea comportamentului bolnavilor psihici agitatţi. Lobectomiile prefrontale au fost aplicate îîntre anii 1935-1955. Aceste tratamente psihochirurgicale actualmente sunt mult discutate îîn ceea ce privesţ te oportunitatea lor. Efecte asemaă naă toare se obtţin sţ i prin excitarea zonei periapeductale sţ i periventriculare (din jurul apeductului Sylvius sţ i ventriculului IV) de la nivelul trunchiului cerebral. Nucleul dorsal al rafeului sţ i nucleul magnus al rafelui primesc impulsuri din lobul insulei, sistemul limbic, hipotalamus sţ i mai ales din substantţa cenusţ ie periapeductalaă sţ i periventricularaă . Aceste formatţiuni ale trunchiului cerebral fac parte din formatţia reticularaă , formatţie care ocupaă o zonaă cheie îîn procesul de integrare a impulsurilor heterosenzoriale de diferite surse îîn vederea facilitaă rii sau inhibaă rii reactţiilor somatice sţ i vegetative. Prin fibrele descendente serotoninergice, colaterale reticulo-spinale, actţioneazaă asupra neuronilor din substantţa gelatinoasaă din cornul dorsal al maă duvei. O altaă zonaă de actţiune inhibitoare este locus ceruleus din punte, îîn care îîsţi are originea o cale noradrenergicaă descendentaă cu actţiune inhibitoare postsinapticaă asupra neuronilor din substantţa gelatinoasaă Rollando a cornului dorsal al maă duvei spinaă rii. La nivelul talamusului se realizeazaă modularea, filtrarea sţ i controlul aferentţelor nociceptive, mai ales îîn nucleii nespecifici ai liniei mediane a talamusului. 69

.12.5.

IÎn ceea ce privesţ te participarea corticalaă la perceperea sţ i modularea durerii se sţ tie caă din cortexul temporal, calea de conducere a stimulilor nociceptivi se continuaă spre lobii frontali, unde se realizeazaă perceptţia dureroasaă complex integrataă îîn personalitatea subiectului (ex. lobectomia). Aceastaă integrare, manifestataă mai ales prin capacitatea de evaluare a senzatţiei dureroase sţ i reactţiei motivatţional-afective legate de acestea, se realizeazaă prin importante conexiuni cu sistemul limbic sţ i îîn straî nsaă legaă turaă cu hipotalamusul, talamusul sţ i substantţa reticularaă a trunchiului cerebral. Schematic se pot distinge urmaă toarele nivele fundamentale de integrare, implicate îîn organizarea complexaă a comportamentului la durere: a. Maă duva spinaă rii, care la nivelul cornului dorsal prezintaă prima poartaă , poarta de intrare, îîn modularea senzatţiei dureroase. b. Trunchiul cerebral care prin formatţia reticularaă este sediul reactţiilor de orientare îîn legaă turaă cu durerea. c. Etajul talamo-hipotalamic al durerii asiguraă antrenarea reactţiilor reflexe generale cu componentele sale somatice, reactţia de fugaă sau atac sţ i vegetative (vasomotorii sţ i secretorii). Aceste reactţii sunt sediul esentţial al reactţiilor de stress care acompaniazaă de regulaă durerea. d. Sistemul limbic, joacaă rol îîn reactţiile emotţional-afective sţ i motivatţionale legate de durere. e. Neocortexul este indispensabil îîn generarea reactţiilor adaptative temporospatţiale. Receptorii opiacei Pe neuronii nucleului dorsal al rafeului s-au evidentţiat receptori cu afinitate pentru morfinaă , asţ a numitţii receptori opiacei. Substantţele opiacee din care face parte morfina, produc analgezie prin interactţiunea cu acesţ ti receptori. Receptorii opiacei s-au evidentţiat sţ i îîn portţiunea medianaă a talamusului, îîn substantţa gelatinoasaă din coarnele dorsale a maă duvei spinaă rii, pe traiectul caă ii spino-talamice, îîn nucleul caudat sţ i amigdalian. IÎn organism se produc douaă grupe de substantţe opiacee: endorfinele sţ i enkefalinele, opioide endogene. Sunt peptide care se leagaă de receptorii morfinici sţ i sunt implicatţi îîn controlul informatţiei dureroase. Principalele opioide sţ i structura lor chimicaă îîn acizii aminatţi este Met-enkefalina Tyr-Gly-Gly-Phen-Met-OH Leu-enkefalina Tyr-Gly-Gly-Phen-Leu-OH Dynorfina Tyr-Gly-Gly-Phen-Leu-Arg-Arg-Ile-OH β-endorfina Tyr-Gly-Gly-Phen-Thr-Ser-Glu-Lys-Ser-Gly-Thr-Pro-Leu-ValThr-Leu-Phe-Lys-Asu-Aln-Ile-Val-Lys-Asu-Ala-His-Lys-Gly-Glu-OH Asţ a cum se observaă din punct de vedere structural toate opiaceele au o regiune homoloagaă contţinaî nd o structuraă de 4 acizi aminatţi: Tyr-Gly-Gly-Phe. 70

.12.6.

S-au pus îîn evidentţaă douaă tipuri principale de endorfine: α endorfina sţ i β endorfina. Dupaă administrarea endorfinelor se instaleazaă analgezia la trei-patru ore. Actţiuni similare cu endorfinele le au sţ i enkefalinele care sunt polipeptide alcaă tuite din 5 acizi aminatţi sunt deci pentapeptide. IÎn cadrul acestor pentapeptide trei sunt mai importante: met enkefalina, care intraă îîn structura endorfinelor, leu-enkefalina sţ i dinorfina. Dinorfina este un opiaceu care depaă sţ esţ te de 200 de ori activitatea analgezicaă a morfinei. Toate substantţele opioide derivaă din trei propeptide: proenkefalina, proopiomelanocortina sţ i prodinorfina. Proenkefalina daă nasţ tere la met- sţ i leu enkefalina, proopiomelanocortina daă nasţ tere β endorfinei iar prodinorfina este precursorul dinorfinei. Concentratţii mai mari de enkefaline se îîntaî lnesc îîn maă duva spinaă rii. Enkefalinele provoacaă o inhibitţie presinapticaă prin blocarea canalelor de Ca ++ de pe membrana terminatţiei protoneuronului caă ii spinotalamice. Eliberarea mediatorilor de la acest nivel necesitaă prezentţa Ca++ . Substantţele opiacee îîmpiedicaă paă trunderea ionilor de Ca++ îîn butonul presinaptic oprind astfel eliberarea mediatorilor, reprezentatţi la nivelul cornului dorsal al maă duvei de substantţa P. Enkefalinele actţioneazaă ataî t asupra fibrelor amielinice C caî t sţ i asupra fibrelor mielinice A δ. Substantţele opiacee endogene au fost descoperite îîn anul 1975. Odataă cu descoperirea a noi sţ i noi opiacee endogene s-au evidentţiat sţ i noi receptori celulari pentru acestea. S-au identificat astfel cinci tipuri de receptori pentru substantţele opiacee endogene: receptorii delta, kapa, sigma, epsilon sţ i miu. Receptorii miu sunt responsabili de blocarea centralaă a durerii actţionaî nd asupra lor β-endorfina, enkefalinele actţioneazaă mai ales pe receptorul delta, iar dinorfina actţioneazaă preferentţial pe receptorii kapa. Blocarea receptorilor miu se realizeazaă de caă tre naloxon, un antagonist al β-endorfinei sţ i al morfinei. Acupunctura daă o stare de analgezie. Efectele acupuncturii sunt blocate prin administrarea naloxonului. Aceste observatţii au dus la concluzia caă efectele acupuncturii ar putea fi produse prin intermediul opiaceelor endogene. Morfinomanii nu prezintaă intoxicatţii nici la cantitaă tţi foarte mari de morfinaă . La morfinomani, dependentţa de opiaceele exogene se produce datoritaă scaă derii numaă rului de receptori opiacei. Se pare caă aceastaă obisţ nuintţaă, aceastaă dependentţaă la morfinaă , se datoreazaă tocmai reducerii numaă rului de receptori opiacei. IÎn cursul administraă rii de substantţe opiacee exogene se produce scaă derea concentratţiei de opiacee endogene astfel îîncaî t, la îîntreruperea administraă rii sţ i paî naă îîn momentul reechilibraă rii sintezei endogene apare un deficit de endorfinaă , enkefalinaă sţ i dinorfinaă ce ar declansţ a manifestaă rile abstinentţei, care constituie sindromul de sevraj (sindromul de abstinentţaă). Semnificaţia fiziologică a durerii Durerea este unui dintre cele mai comune sţ i neplaă cute simptome ale experientţei umane. Ea constituie o preocupare ataî t a medicului caî t sţ i a psihologului îîn practica sa. 71

Durerea este o senzatţie neplaă cutaă de intensitate variabilaă , rezultataă prin excitarea receptorilor de caă tre stimuli care produc lezarea tţesuturilor sau amenintţaă tţesuturile cu distrugerea lor. Durerea este constituitaă îîn primul raî nd dintr-o senzatţie independentaă sţ i distinctaă sţ i îîn al doilea raî nd, printr-o reactţie individualaă , traă itaă îîn sfera psihoafectivaă . Ea devine îîn ultimaă instantţaă o problemaă personalaă , cu tonalitate emotţionalaă larg reflectataă , ataî t îîn receptorii somatici sţ i vegetativi, caî t sţ i îîn eforturile volutţionale de a o evita sau de a scaă pa de ea. Durerea este îînruditaă cu suferintţa sţ i diferaă de la o persoanaă la alta, fiind influentţataă de o multitudine de factori cum ar fi: vaî rsta, sexul, natura, durata, intensitatea stimulului sţ i personalitatea celui care suferaă precum sţ i multe altţi factori implicatţi. S-au faă cut numeroase cercetaă ri legate de corelatţia dintre perceptţia durerii îîn starea de transaă hipnoticaă , respectiv îîn stare de veghe obisţ nuitaă . IÎn urma studiilor s-a constatat caă îîn timpul transei hipnotice cresţ te tolerantţa la durere, aceasta fiind suportataă un timp mai îîndelungat decaî t îîn stare de veghe. De exemplu: subiectţii aflatţi îîn transaă au rezistat la durerea provocataă de aplicarea unui garou la nivelul treimii inferioare a bratţului timp de aproximativ 11 minute, spre deosebire de cei care se aflau îîn stare de veghe sţ i care au suportat garoul doar pentru cinci minute. De asemenea, sub hipnozaă apare o diminuare a estimaă rii subiective a durerii. Una dintre cele mai importante aplicatţii ale hipnoterapiei este reprezentataă de analgezie. Aceasta are aplicabilitate îîn stomatologie, chirurgie sţ i medicina internaă (îîn tratamentul durerilor cronice). Din punct de vedere cognitiv-comportamental durerea reprezintaă un model biopsihosocial, care se subordoneazaă principiilor îînvaă tţaării. Dacaă declansţ area durerii sţ i probabilitatea ei de aparitţie depinde de unele variabile anterioare, atunci durerea este de tip responsiv (pavlovian). Dacaă din contraă durerea este controlataă de variabile consecutive instalaă rii ei (solicitudinea anturajului, evitarea unei situatţii generatoare de stress, asţ teptarea unei recompense, conflict medico-legal îîn curs etc.) durerea primesţ te un caracter operant. Interactţiunile dintre subiectul care prezintaă durere sţ i anturajul saă u familial sţ i social prezent sau trecut influentţeazaă semnificativ intensitatea, modul de manifestare sţ i evolutţia durerii spre cronicizare. Psihalgiile (durerile psihogene) Cele mai recente sisteme de clasificare a bolilor (DSM-IV emisaă de caă tre Asociatţia Americanaă de Psihiatrie, respectiv ICD-10 apartţinaî nd OMS) ajutaă medicul sţ i/sau psihologul saă diferentţieze o durere somaticaă de una psihogenaă (faă raă substrat organic decelabil prin mijloacele vizuale de investigatţie). Durerile psihogene (psihalgiile) pro fi îîncadrate nosologic îîn urmaă toarele diagnostice:

72

Durere somatoformaă a caă rui element esentţial este preocuparea pentru durere indiferent de localizare îîn absentţa oricaă ror date somatice adecvate care saă justifice durerea sau intensitatea ei. Tulburarea de somatizare îîn care alaă turi de dureri la diferitele nivele apar sţ i o serie de alte acuze somatice sţ i au caracter recurent, au durataă de ani de zile, cum ar fi: voma, greatţa, balonarea, diareea, intolerantţa alimentaraă , palpitatţii, ametţeli, pierderea vocii, surditate etc. Simulare:îîn care simptomele sunt produse intentţionat, pacientul acuzaî nd dureri cu scopul de a obtţine de exemplu morfinaă . Tulburaă ri depresive, schizofrenie, îîn care pacientţii pot ocupa diverse dureri, dar acestea dominaă doar rar tabloul clinic. Tulburarea de conversie (sau nevroza de tip isteric) îîn care simptomele nu se limiteazaă doar la durere, existaî nd sţ i o pierdere sau o alterare a activitaă tţii somatice sugeraî nd o tulburare somaticaă . IÎn tulburarea obsesiv-compulsivaă , neurastenie sţ i tulburarea hipocondriacaă se îîntaî lnesc cenestopatiile, care sunt perceptţii false inclusiv dureroase sau localizare variabilaă , difuzaă sţ i lipsitaă de modificaă ri organice decelabile. Cenestopatiile se leagaă îîn primul raî nd de scaă derea pragului de sensibilitate sţ i foarte posibil de existentţa unor tulburaă ri functţionale locale, care constituie obiectul perceptţiei deformate. Fordyce a stabilit o listaă a criteriilor care permit diferentţierea unei dureri organice una psihologicaă : a. durata sţ i periodicitatea variabilaă a episoadelor dureroase; b. caracterul acut al episoadelor (nu mai mult de caî teva saă ptaă maî ni) c. anturajul nu poate discrimina dacaă sţ i caî nd subiectul suferaă ; d. existentţa unei pauze îîntre debutul alteraă rii fizice sţ i a celei a durerii, pacientul continuaî nd îîncaă un timp activitatea îînainte de a se opri; e. timpul îîntre diminuarea durerii consecutive opririi activitaă tţii care declansţ eazaă durerea este variabil, ca de altfel sţ i cel al intervalului îîntre administrarea medicamentului sţ i diminuarea durerii; f. anturajul nu reactţioneazaă pentru reducerea durerii, nici nu oferaă protectţie îîn tentativele de initţiere a unor activitaă tţi care ar putea cresţ te intensitatea durerii. g. relaxarea sţ i reducerea stimulaă rii senzoriale cresţ te intensitatea durerii. Din punct de vederea practic, diferentţierea durerii organice de una psihogenaă se face printr-o examinare atentaă a tegumentelor îîntregului organism. Cel mai important criteriu care pledeazaă pentru natura organicaă a durerii este respectarea riguroasaă a limitelor dermatoamelor, îîn timp ce durerea psihogenaă nu are limite precise, este variabilaă îîn timp sţ i poate fi influentţataă prin sugestie de caă tre examinator. Existaă un truc de examinare foarte simplu sţ i valoros: pacientul aflat cu ochii îînchisţ i va trebui saă ne raă spundaă prin “da” sau “nu” dacaă a simtţit sau nu durerea pe care examinatorul o anuntţaă cu o clipaă îînainte de producerea ei cu ajutorul unui ac sterilizat. La un examen rapid executat, unele excitaă ri nu se 73

efectueazaă ci numai se anuntţaă. Felul îîn care reactţioneazaă pacientul la anuntţurile false ne poate laă muri asupra naturii psihogene a durerii. Cenestopatia este perceptţia falsaă privind functţionarea organelor interne, caracterizataă prin senzatţii ciudate, dureri ce apar îîn cadrul unor tulburaă ri disfunctţionale. Durerea exercitaă asupra organismului mai multe efecte: protejeazaă organismul (disparitţia sensibilitaă tţii dureroase de ex. îîn serinomielie sau sclerodermie, duce la leziuni sţ i distructţii tisulare); intensificaă activitatea sistemului nervos vegetativ (îîn special durerea visceralaă ; cresţ te reflex tonusul muscular (îîn special durerea profundaă ); produce modificaă ri îîn psihicul individului (anxietate, iritabilitate); produce tulburaă ri ale somnului (insomnii sţ i alte tulburaă ri de somn). IÎn general durerea acutaă este asociataă cu anxietatea, iar durerea cronicaă se asociazaă cu depresia. Prin durerea cutanataă organismul este protejat de actţiunea agentţilor daă unaă tori din mediul îînconjuraă tor. Durerea are deci valoare functţionalaă de a dezvaă lui pericolele din mediul îînconjuraă tor. Dar nu totţi agentţii nocivi din mediu sunt semnalatţi de receptorii durerosţ i. Astfel organismul nu raă spunde prin durere la efectele nocive ale radiatţiilor ionizante (raze gama sţ i X) sţ i ultraviolete. Reactţiile dureroase apar doar dupaă aparitţia tardivaă a inflamatţiei tţesuturilor expuse. De asemenea unele tumori sau inflamatţii cronice pot evolua o bunaă perioadaă de timp îîn lipsa durerii. IÎn medicinaă durerea este un simptom foarte important pentru stabilirea diagnosticului pozitiv al unei boli. Din acest motiv medicul nu recurge la tratamentul subiectiv al durerii paî naă nu stabilesţ te diagnosticul pozitiv al bolii. 1.13. Sensibilitatea termică Semnalele termice din mediul îînconjuraă or sunt culese de receptorii pentru frig sţ i cald. Din punct de vedere fizic stimulii adecvatţi – rece sţ i cald – sunt îîn realitate douaă grade diferite ale caă ldurii, deoarece rece nu este o formaă de energie. Termoreceptorii reactţioneazaă la douaă nivele diferite a energiei termice. Se poate distinge apoi o termoreceptţie externaă care revine receptorilor termici cutanatţi sţ i o termodetectţie visceralaă sţ i hipotalamicaă care receptţioneazaă temperatura internaă . Receptorii termici sunt reprezentatţi de terminatţiile nervoase libere. Fibrele nervoase care transmit senzatţia pentru frig sunt reprezentate de fibrele mielinice A δ, iar cele pentru cald fibrele amielinice C. IÎn general, receptorii pentru rece sunt mai numerosţ i de 4-10 ori comparativ cu cei pentru cald. Sensibilitatea termoreceptorilor este foarte mare, fiind suficientaă o schimbare de temperaturaă de 0,001°C pentru a produce descaă rcarea sţ i deci de a initţia o senzatţie termicaă . Existaă diferentţe îîn ceea ce privesţ te modul de descaă rcare a termoreceptorilor. IÎn timp ce receptorii pentru frig transmit impulsuri ritmice sţ i continue, cei pentru cald reactţioneazaă prin impulsuri neregulate cu o 74

frecventţaă mult mai joasaă . Datoritaă acestor caracteristici cei doi termoreceptori pot fi studiatţi separat. Receptorii pentru cald descarcaă obisţ nuit îîntre 20 sţ i 45°C cu un maxim cuprins îîntre 37 sţ i 42°C, îîn timp ce receptorii pentru rece descarcaă îîntre 10 sţ i 31°C, cu un maximum îîntre 15 sţ i 20°C. Receptorii pentru frig îîncep saă descarce îîn mod paradoxal, din nou la temperaturi de peste 45°C producaî nd o “senzatţie paradoxalaă ”. Dar peste 45°C apar la nivelul tegumentelor distructţii tisulare, motiv pentru care peste aceastaă temperaturaă sunt stimulatţi sţ i algoreceptorii. De altfel sţ i sub 10°C sunt stimulatţi algoreceptorii apaă raî nd senzatţia de durere la frig. Receptorii termici pentru frig prezintaă peste o anumitaă limitaă de temperaturaă fenomenul de adaptare. Nu existaă date certe privind existentţa fenomenului de adaptare a receptorilor pentru cald, dar se presupune caă sţ i receptorii pentru cald suferaă un proces de adaptare. Astfel se explicaă senzatţiile termice ce apar îîn timp, dupaă imersiunea sau dupaă iesţ irea dintr-un mediu acvatic cu o anumitaă temperaturaă . Fenomenul de adaptare nu se realizeazaă paî naă la disparitţia senzatţiei termice, raă spunzaî nd sţ i la o stare termicaă statţionaraă , astfel putaî ndu-se aprecia temperatura relativaă a mediului acvatic (apa este rece sau este caldaă ). Atunci caî nd se stimuleazaă o arie tegumentaraă foarte micaă este dificil de a se aprecia modificaă rile de temperaturaă , fapt ce devine îînsaă foarte usţ or de realizat caî nd se stimuleazaă o arie mai îîntinsaă . Aceastaă constatare pledeazaă pentru existentţa fenomenului de sumatţie spatţialaă îîn functţionarea receptorilor termici. Se pare caă stimularea termicaă nu este consecintţa unei actţiuni directe a temperaturii, ci s-ar exercita îîn mod indirect, prin modificaă rile biochimice pe care temperatura le produce la nivelul termoreceptorilor. Temperatura modificaă îîn general rata reactţiilor chimice de la nivelul tţesuturilor intracelulare astfel îîncaî t aceasta cresţ te cam de 2-3 ori pentru fiecare 10°C. Fibrele aferente A δ sţ i C de care am amintit la îînceput, intraă îîn maă duvaă prin raă daă cina posterioaraă sţ i dupaă una sau mai multe sinapse prin neuronii intercalari din cornul posterior, fac sinapsa cu neuronul de origine a caă ii spino-talamice care vor forma fasciculul spino-talamic lateral îîn partea sa medianaă . Acesţ ti neuroni se terminaă la nivelul talamusului. Cele mai multe fibre vor face sinapsa îîn nucleii intralaminari, iar unele fibre (îîn special cele A δ) îîn portţiunea cea mai caudalaă a talamusului, îîn nucleul ventro-postero-median. De la nivelul talamusului pleacaă axonii îîn cortexul parietal îîn girusul postcentral îîn ariile 3, 2, 1 îîn special îîn aria somestezicaă (S 1) sţ i mai putţin îîn aria somestezicaă secundaraă (S2). Lezarea girusului postcentral determinaă sţ i o reducere a capacitaă tţii de a diferentţia diferitele grade de temperaturaă . Prin conexiunile cortico-hipotalamice, precum sţ i prin conexiunile talamohipotalamice, informatţiile termice ajung îîn centrii termoreglatori ai hipotalamusului care intervin îîn homeostazia termicaă . Receptorii termici cutanatţi participaă la procesele de termoreglare alaă turi de termodetectorii hipotalamici. Termoreglarea se produce numai îîn conditţiile îîn care centrii nervosţ i primesc de la periferie un numaă r egal cu pragul de excitare 75

al termoreceptorilor hipotalamici. IÎn cazul îîn care o suprafatţaă cutanataă este micaă , sau o suprafatţaă cutanataă este saă racaă îîn termoreceptori sţ i este supusaă scaă derii temperaturii, impulsurile primite nu ating pragul central de excitare al receptorilor hipotalamici, motiv pentru care mecanismele termogenetice nu sunt puse îîn functţiune. Astfel se explicaă raă celile sţ i guturaiul, caî nd individul staă îîn curent de aer rece, conditţie îîn care este raă citaă o prea micaă suprafatţaă cutanataă pentru a genera reactţiile termogenetice. 1.14. Sensibilităţi cutanate combinate. Pruritul şi gâdilatul. Pruritul sau maî ncaă rimea este o senzatţie caracterizataă prin dorintţa iminentaă de scaă rpinare, variabilaă de la o simplaă iritatţie abia perceptibilaă , paî naă la o senzatţie severaă chiar cu tentaă dureroasaă , care dominaă comportamentul. Unii îîl consideraă ca o modalitate particularaă a sensibilitaă tţii dureroase cutanate. Astaă zi se consideraă caă pruritul este determinat de stimularea terminatţiilor nervoase libere diferite de cele care propagaă sensibilitatea dureroasaă , dar probabil sţ i prin stimularea receptorilor tactili, fiind determinat mai ales de stimularea mecanicaă finaă a tegumentelor, cu misţ caă ri mai ales longitudinale pe suprafatţa cutanataă . Senzatţia de prurit atrage atentţia asupra unor stimulaă ri usţ oare la nivelul tegumentului sţ i declansţ eazaă reflexul de grataj. Anularea senzatţiei de prurit se produce numai caî nd agentul iritant este îîndepaă rtat sau gratajul este ataî t de puternic, îîncaî t determinaă o senzatţie dureroasaă . IÎn aceastaă situatţie pruritul este suprimat printr-un proces de inhibitţie a aferentţelor la nivel medular, la poarta de intrare a stimulilor. Desţ i existaă o straî nsaă interrelatţie îîntre prurit sţ i celelalte tipuri de sensibilitaă tţi, sţ i îîn special tactilaă sţ i dureroasaă , aceste senzatţii nu sunt identice. Afirmatţia se bazeazaă pe faptul caă pruritul chiar foarte supaă raă tor nu se asociazaă cu durerea sţ i nici durerile chiar cele mai intense nu sunt îînsotţite de prurit. Apoi aria de distributţie a pruritului nu se suprapune cu aceea a durerii. Pruritul se localizeazaă la suprafatţa tegumentelor sţ i mucoaselor, pe caî nd durerea poate fi profundaă sţ i visceralaă , zone îîn care nu se percepe senzatţia de prurit. Reactţia de raă spuns a organismului la senzatţia de prurit este gratajul (scaă rpinatul), pe caî nd la stimulii algici este reflexul de flexiune. Prin grataj este îînlaă turat agentul prurigen de pe suprafatţa tegumentaraă . Stimularea receptorilor pentru prurit se face prin stimuli lentţi de pe suprafatţa pielii sau stimuli cu frecventţaă redusaă . IÎn ceea ce privesţ te localizarea aparatului senzorial implicat îîn prurit, s-a dovedit caă jonctţiunea dermo-epidermicaă este locul cel mai activ îîn producerea pruritului. IÎnlaă turarea epidermei nu blocheazaă senzatţia de prurit dar lezarea fascicolul spino-talamic lateral suprimaă senzatţia de prurit. IÎn aceste conditţii sensibilitatea tactilaă persistaă nealterataă . IÎn timpul unei ischemii moderate dispare sensibilitatea tactilaă , mentţinaî ndu-se nemodificataă senzatţia de prurit. IÎn ambele situatţii de mai sus mentţionate, senzatţia de durere este nemodificataă . Fibrele care transmit sensibilitatea de prurit sunt reprezentate de fibrele amielinice C. Fibrele aduc impulsurile de la receptori. Studiile de neurofiziologie 76

au demonstrat existentţa unor terminatţii nervoase libere care, stimulate, genereazaă numai senzatţia de prurit. Aceste terminatţii au fost identificate aproape exclusiv îîn straturile cele mai superficiale ale pielii, de unde se declansţ eazaă aceastaă senzatţie, asţ a cum am vaă zut mai îînainte. Stimularea spontanaă a receptorilor pentru prurit poate fi provocataă sţ i de caă tre substantţele chimice cum ar fi: histamina, bradikinina îîn doze mici, polipeptidul vasoactiv intestinal (VIP), prostaglandina F1 (PGF1), substantţa P sţ i serotonina. Impulsurile sunt transmise asţ a cum am vaă zut prin fasciculul spino-talamic lateral. Mecanismele centrale nervoase responsabile pentru generarea senzatţiei de prurit sunt similare celor descrise pentru durere. Unele leziuni centrale, cum ar fi tumorile substantţei cenusţ ii medulare sau pontine pot produce foarte precoce un prurit intolerabil, probabil prin iritarea unor neuroni centrali afectatţi senzatţiei de prurit. Gaî dilatul este o senzatţie plaă cutaă considerataă ca o componentaă mai usţ oaraă senzatţiei de prurit. Ea apare prin stimularea receptorilor algici sţ i tactili sţ i dispare dupaă sectţionarea fasciculului Goll sţ i Burdach. Pruritul sţ i gaî dilatul prezintaă fenomenul de postdescaă rcare, fiind prezente îîncaă un timp dupaă îîncetarea stimulului, dar cu persistentţaă sţ i localizare mai difuzaă sţ i imprecise. Gaî dilatul apare ca o senzatţie agreabilaă , pruritul este supaă raă tor, pe caî nd durerea este de-a dreptul dezagreabilaă . Unele staă ri psihogene pot determina un prurit general. Acest prurit psihogen poate fi uneori tranzitoriu, asţ a cum apare îîn perioadele de stres emotţional, iar alteori el poate fi persistent cum poate apaă rea îîn cursul psihonevrozelor.

77

.15.1.

3 Capitolul III NEUROFIZIOLOGIA ANALIZATORILOR SENZORIALI

1.15. Analizatorul vizual Vederea receptţioneazaă cantitatea cea mai mare de informatţii din mediul îînconjuraă tor. Peste 85% din informatţiile pe care le primim din mediu sunt obtţinute pe cale vizualaă . Vederea are o mare importantţaă îîn viatţa omului asiguraî nd adaptarea la mediu, orientarea îîn spatţiu, mentţinerea echilibrului, mentţinerea staă rii de veghe sţ i a atentţiei, prin activarea corticalaă . Ochiul realizeazaă o imagine opticaă a lumii îînconjuraă toare. Din punct de vedere fizic ochiul se aseamaă naă cu un aparat fotografic, colectaî nd undele luminoase din mediu sţ i proiectaî ndu-le pe retinaă . IÎn acelasţ i timp ochiul este sţ i un receptor senzorial foarte complex, avaî nd capacitatea de a transforma imaginile de pe retinaă îîn impuls nervos care apoi îîl transmite ariilor corticale unde ele sunt prelucrate. Din îîntreaga gamaă a frecventţelor radiatţiilor electromagnetice doar a opta parte stimuleazaă retina. Aria spectrului vizual este cuprins îîntre lungimile de undaă de 375 nm sţ i 760 nm. IÎn apropierea spectrului vizibil sunt radiatţii infrarosţ ii sţ i ultraviolete. Aceste radiatţii au efecte biologice, primele fiind percepute ca radiatţii calorice, putaî nd produce arsuri pe cornee, iar celelalte determinaă fluorescentţa cristalinului. Anatomia ochiului Analizatorul vizual este format îîn ultimaă instantţaă din retinaă , la nivelul caă reia se gaă sesc receptori sensibili pentru radiatţiile luminoase, din caă ile de transmitere (segmentul intermediar) sţ i zonele de proiectţie corticale, unde se face analiza sţ i sinteza informatţiilor sosite de la ochi (segmentul central). La nivelul globului ocular se gaă sesţ te capaă tul periferic al analizatorului, retina. Globul ocular este adaă postit îîn cavitatea orbitei. IÎntre globul ocular sţ i peretele osos al orbitei se aflaă o capsulaă adipoasaă îîn care se gaă sesc musţ chii extrinseci ai globului ocular. musţ chi striatţi cu rol îîn motilitatea globilor oculari. Globul ocular este format din trei tunici concentrice sţ i din mediile transparente. Tunica externaă este fibroasaă sţ i formataă din douaă portţiuni inegale: posterior se aflaă sclerotica sţ i anterior, corneea. IÎntre scleroticaă sţ i cornee se aflaă sţ antţul sclerocornea, îîn profunzimea caă ruia se aflaă canalul Schlemm prin care este resorbitaă umoarea apoasaă spre venele scleroticii. Corneea este transparentaă avascularaă sţ i puternic inervataă . Sclerotica care ocupaă suprafatţa cea mai mare este tunica opacaă conjuctiv-fibroasaă , pe care se prind musţ chii extrinseci ai globului ocular. Este perforataă de vasele sanguine sţ i limfatice iar la nivelul polului posterior, îîn partea inferioaraă de fibrele nervul optic. Pe fatţa ei internaă se gaă sesc celule pigmentare. 78

Tunica medie vascularaă prezintaă trei segmente care dinspre posterior spre cea anterioaraă sunt: coroida, corpul ciliar sţ i irisul. Coroida se îîntinde posterior de ora seratta, care reprezintaă linia dintre coroidaă sţ i corpul ciliar. IÎn partea posterioaraă coroida este prevaă zutaă cu un orificiu prin care ies fibrele nervului optic. Corpul ciliar se aflaă imediat îînaintea orei seratta sţ i prezintaă îîn structura sa musţ chii ciliari sţ i procesele ciliare. Musţ chii ciliari sunt formatţi din fibre musculare netede, unele radiale, altele circulare. Musţ chiul ciliar are rol important îîn procesele de acomodare la distantţaă, actţionaî nd asupra cristalinului prin intermediul ligamentelor suspensoare care alcaă tuiesc zonula ciliaraă a lui Zinn, care se inseraă pe fatţa externaă a capsulei, pe cristaloidaă , pe care o tensioneazaă , mentţinaî nd astfel forma de lentilaă biconvexaă a cristalinului. Cristalinul lipsit de ligamentele suspensoare devine sferic datoritaă compozitţiei sale gelatinoase. Procesele ciliare sunt alcaă tuite din aglomeraă ri de capilare cu rol îîn secretţia umoarei apoase. Irisul este o diafragmaă îîn partea anterioaraă a cristalinului care prezintaă îîn mijloc un orificiu numit pupila. Culoarea, aspectul sţ i structura irisului variazaă îîn functţie de individ. Din punct de vedere structural, irisul apare format din mai multe straturi. Stroma irisului este bogataă îîn celule pigmentare. Un numaă r mare de celule pigmentare realizeazaă culoarea îînchisaă brunaă , îîn timp ce o cantitate micaă de pigment determinaă o culoare deschisaă , albastraă . Tot îîn aceastaă portţiune a irisului, îîn jurul orificiului pupilar se gaă sesc fibre musculare orientate circular (sfincterul pupilar) sţ i radiar (dilatatorul pupilar). Acesţ ti doi musţ chi, îîmpreunaă cu musţ chii ciliari formeazaă musculatura intrinsecaă a ochiului. Musţ chiul sfincter este inervat de fibre parasimpatice provenite din nucleul autonom al nervului oculomotor (III), iar musţ chiul dilatator din fibre simpatice care provin din cornul lateral al maă duvei C8-T2 (centrul irido-dilatator. Irisul are rolul unui diafragm ce permite reglarea cantitaă tţii de luminaă ce sosesţ te la retinaă . Tunica internaă a ochiului este reprezentataă de retinaă . Retina este o membranaă fotosensibilaă responsabilaă de receptţia sţ i transformarea stimulilor luminosţ i îîn influx nervos. Din punct de vedere morfologic sţ i functţional i se disting douaă regiuni: retina vizualaă sţ i retina iridociliaraă care vine îîn raport cu irisul sţ i corpul ciliar. Structura retinei Retina vizualaă se îîntinde posterior de ora seratta sţ i prezintaă douaă regiuni importante: a. Pata galbenaă (macula luteea) situataă îîn dreptul axului vizual. La nivelul ei se gaă sesc mai multe conuri decaî t bastonasţ e. IÎn centrul maculei se aflaă o adaî ncituraă de 1,5 mm2 numitaă foveea centralis, îîn care se gaă sesc numai conuri b. Pata oarbaă (papila opticaă ) situataă medial sţ i inferior de pata galbenaă sţ i care reprezintaă locul de iesţ ire a nervului optic sţ i intrare a arterelor globului ocular. La acest nivel nu se gaă sesc elemente fotosensibile. 79

IÎn structura retinei se descriu 10 straturi îîn care îîntaî lnim 7 tipuri de celule aflate îîn relatţii sinaptice îîntre ele. Acestea sunt: celulele fotoreceptoare cu prelungiri îîn formaă de bastonasţ sau îîn formaă de con, celulele bipolare sţ i celulele multipolare sau ganglionare. IÎn afaraă de aceste trei tipuri de celule functţionale îîn retinaă îîntaî lnim celulele de sustţinere (celule Muü ller) sţ i celule de asociatţie (celulele orizontale sţ i celulele amacrine) Cele zece straturi ale retinei sunt din spre coroidaă spre interiorul globului: 1) Stratul epiteliului pigmentar. 2) Stratul conurilor sţ i bastonasţ telor format din elemente externe ale celulelor vizuale cu conuri sţ i bastonasţ e. 3) Membrana limitantaă externaă pe care se fixeazaă aceste elemente, formataă din prelungiri ale celulelor Muü ller. 4) Stratul granular extern, care cuprinde corpul celular al celulelor cu conuri sţ i bastonasţ e. 5) Stratul plexiform extern care reprezintaă sinapsa dintre celulele vizuale sţ i celulele bipolare. 6) Stratul granular intern format din corpii celulari ai celulelor bipolare. 7) Stratul plexiform intern format din sinapsele dintre celulele nervoase bipolare sţ i celulele multipolare (ganglionare). 8) Stratul ganglionar sau stratul celulelor multipolare. 9) Stratul fibrelor nervului optic format din axonii celulelor multipolare. 10) Membrana limitantaă internaă care limiteazaă retina de corpul vitros, format de asemenea din prelungiri ale celulelor Muü ller. Celulele cu bastonasţ sunt celule nervoase modificate îîn numaă r de aproximativ 125 milioane, Sunt mai numeroase spre periferia retinei optice. IÎn macula luteea numaă rul lor este mic iar îîn fovea centralis lipsesc. Bastonasţ ele sunt adaptate pentru vederea nocturnaă , pentru lumina slabaă , crepuscularaă . Mai multe celule cu bastonasţ e fac sinapsaă cu o singuraă celulaă bipolataă îîn zona perifericaă a retinei. Mai multe celule bipolare fac sinapsa cu o singuraă celulaă multipolaraă . Deci la o celulaă multipolaraă corespund îîntre 90 sţ i 180 celule cu bastonasţ e. Celulele cu conuri sunt de asemenea celule nervoase modificate, îîn numaă r de aproximativ 5,5 milioane. Sunt mai numeroase îîn macula luteea. IÎn foveea centralis sunt numai celule cu conuri. Fiecare celulaă cu con de la nivelul foveei face sinapsaă cu o singuraă celulaă bipolaraă , iar aceasta cu o singuraă celulaă multipolaraă . Celulele cu con sunt sensibile pentru vederea diurnaă , colorataă , fiind sensibile la lumina intensaă . Mediile refringente ale ochiului sunt reprezentate de cornee, umoarea apoasaă , cristalinul sţ i corpul vitros. Ele au rolul de a refracta razele luminoase. Vor fi prezentate la aparatul dioptric al ochiului. Anexele ochiului Anexele ochiului se îîmpart îîn anexe de misţ care sţ i anexe de protectţie. Anexele de misţ care sunt reprezentate de musţ chi extrinseci ai globului ocular. Sunt patru musţ chi dreptţi (dreptul intern, extern, superior sţ i inferior) sţ i doi oblici (unul superior sţ i altul inferior), formaî nd un trunchi de con cu baza pe scleroticaă sţ i vaî rful la nivelul unui inel fibros situat la vaî rful orbitei. Musţ chii oblici 80

.15.2.

sunt unul superior sţ i altul inferior sţ i se gaă sesc pe peretele superior sţ i inferior al orbitei. Misţ caă rile globului ocular sunt misţ caă ri conjugate prin conlucrarea bilateralaă a mai multor musţ chi. De ex. misţ carea de lateralitate se efectueazaă prin contractţia dreptului extern de la un ochi, îîmpreunaă cu dreptul intern de la ochiul opus. Misţ carea de convergentţaă a ochilor se realizeazaă prin contractţia ambilor musţ chi dreptţi interni. Misţ carea îîn sus se realizeazaă prin contractţia musţ chilor dreptţi superiori sţ i a celor oblici inferiori. Misţ carea îîn jos se realizeazaă prin contractţia dreptţilor inferiori sţ i a oblicilor superiori. Nervul oculomotor (III) inerveazaă oblicul inferior sţ i musţ chii dreptţi superior, inferior sţ i intern. Nervul trochlear IV) inerveazaă oblicul superior iar nervul abducens (VI) inerveazaă dreptul extern. Anexele de protectţie sunt: spraî ncenele, pleoapele cu genele, conjunctiva sţ i aparatul lacrimal. Fiziologia analizatorului vizual Functţiile principale ale analizatorului vizual sunt perceptţia luminozitaă tţii, a formei sţ i culorii obiectelor din lumea îînconjuraă toare. Receptţia vizualaă se petrece la nivelul ochiului cu ajutorul aparatului optic al ochiului. Ea reprezintaă cea mai mare parte a globului ocular, fiind prevaă zut cu elemente optice puternice, care au capacitatea de a focaliza pe retinaă , razele luminoase ce cad pe cornee. Acest sistem este asemaă naă tor cu un aparat fotografic format din trei sisteme optice: o cameraă obscuraă formataă din portţiunea posterioaraă a globilor oculari, un sistem de lentile, aparatul dioptric al ochiului sţ i o suprafatţaă fotosensibilaă unde se desfaă sţ oaraă procesele fotochimice sţ i bioelectrice ale receptţiei. Ochiul este un aparat dioptric cu efecte convergente asupra luminii, reprezentat de cornee sţ i cristalin sţ i un ecran pigmentat, reprezentat de iris. Ochiul reflectaă sţ i refractaă lumina îîn proportţie de 91%. Puterea totalaă de refractţie a ochiului este de circa 60 de dioptrii, din care corneea are o putere de refractţie de 45 d, iar cristalinul îîn stare relaxataă de 15 d sţ i îîn stare contractataă de 30 d. Mediile refringente ale ochiului Ochiul are patru medii refringente: corneea transparentaă , cristalinul, umoarea apoasaă sţ i corpul vitros. Corneea transparentaă este un tţesut avascular, care preia O2 necesar prin difuzie direct din aerul cu care vine îîn contact, precum sţ i din structurile îînconjuraă toare. Aprovizionarea cu glucozaă sţ i transferul acidului lactic se face tot prin difuzie, îîn primul raî nd, din sţ i îîn spre umoarea apoasaă . Corneea este bogat inervataă , avaî nd o bogataă retţea de terminatţii nervoase libere, sensibile la durere, la presiune, la tact, la cald sţ i la rece. Inervatţia apartţinaî nd nervilor ciliari lungi sţ i scurtţi ramuri ale nervului trigemen. Fiind avascularaă , transplantele de cornee se pot realiza usţ or, fiind ferite de pericolul 81

respingerii histologice. IÎn plus, ramurile nervoase se regenereazaă îîn caî teva saă ptaă maî ni refaă caî ndu-se sensibilitatea corneei. Cristalinul este o lentilaă biconvexaă convergentaă , avascularaă , situataă îîntre iris sţ i corpul vitros, constituit din mai multe straturi concentrice de fibre conjunctive, îîntre care existaă o masaă amorfaă interfibrilaraă . Este îînvelit la exterior de o membranaă epiteliataă numitaă cristaloidaă , subtţire sţ i foarte elasticaă pe partea posterioaraă . Fibrele cristalinului sunt aranjate concentric. Cristalinul se mentţine la locul saă u printr-un sistem de fibre ligamentare care alcaă tuiesţ te ligamentul suspensor sau zonula ciliaraă Zinn. IÎn compozitţia sa chimicaă existaă un contţinut proteic ridicat ceea ce reprezintaă 35% din greutatea sa. Cristalinul absoarbe aproximativ 10% din lumina care paă trunde îîn ochi, absorbtţie mai ridicataă radiatţiilor cu lungime de undaă mai micaă . Puterea dioptricaă a cristalinului se modificaă cu vaî rsta. La nasţ tere ea este îîn jur de 10 dioptrii. Cu îînaintarea îîn vaî rstaă se produce o pierdere a elasticitaă tţii, ceea ce determinaă scaă derea acuitaă tţii vizuale. Cristalinul utilizeazaă O 2, glucozaă sţ i produce acid lactic transportate din spre sţ i îîn spre umoarea apoasaă difuzaî nd prin cristaloidaă . Traversarea capsulei de caă tre diferite substantţe organice sau anorganice nu se face printr-o simplaă difuziune, ci cu un consum energetic ca rezultat al activitaă tţii metabolice a stratului epitelial al cristaloidei. Transparentţa capsulei sţ i a cristalinului depinde de starea fizico-chimicaă a proteinelor constitutive sţ i de proprietaă tţile mediului lichidian din jurul cristalinului. Variatţia osmolaritaă tţii umorii apoase sau a corpului vitros vor atrage sţ i variatţii de hidratare a cristalinului cu modificarea complexelor proteice, pierderea transparentţei sţ i elasticitaă tţii sale. Corpul vitros este din punct de vedere fizic o substantţaă amorfaă de consistentţa unui gel, transparentaă sţ i a caă rui modalitate de formare nu este îîncaă bine cunoscutaă . Are rol trofic, sustţine sţ i mentţine forma globuloasaă a ochiului, furnizeazaă retinei o serie de substantţe cum ar fi glucoza, iar din retinaă se eliminaă îîn el catabolitţi. Mai are rol termoizolator sţ i protector al retinei fiind un amortizor al sţ ocurilor sţ i misţ caă rilor oculare. Umoarea apoasaă este un lichid transparent, hiperton, usţ or acid ce umple camerele anterioaraă sţ i posterioaraă a ochiului. Are o compozitţie asemaă naă toare cu plasma sanguinaă , din care lipsesc proteinele. Umoarea apoasaă este principalul transportor al metabolitţilor pentru cornee sţ i cristalin sţ i regleazaă presiunea intraocularaă care depinde mentţinerea formei sţ i transparentţa ochiului. Are un indice de refractţie inferior fatţaă de cristalin, daî nd astfel posibilitatea cristalinului de a-sţ i realiza puterea de refractţie maximaă . Umoarea apoasaă se formeazaă îîn cea mai mare parte la nivelul capilarelor proceselor ciliare. Rata de formare a umoarei apoase este de aproximativ de 2 ml / min. Umoarea apoasaă este drenataă din camera posterioaraă delimitataă de cristalin sţ i iris, prin pupilaă spre camera anterioaraă delimitataă de iris sţ i cornee sţ i de aici trece îîn canalul Schlemm sţ i se resoarbe îîn sistemul venos al scleroticei. Gradientul de temperaturaă dinspre camera anterioaraă unde corneea este mai rece, venind îîn contact cu mediul 82

exterior, spre camera posterioaraă determinaă o circulatţie continuaă a umorii apoase. Un circuit complet se realizeazaă îîn aproximativ o oraă . IÎntre cantitatea de umoare apoasaă formataă sţ i cea resorbitaă îîn venele sclerei se mentţine un echilibru constant, generaî nd o presiune intraocularaă normalaă de 23 mm Hg. Caî nd se produce o obstructţie îîn resorbtţia ei la nivelul venelor scleroticii, presiunea intraocularaă cresţ te prin formarea continuaă a umoarei apoase, daî nd boala numitaă glaucom, una din principalele cauze de orbire. Mecanismul vederii este un proces extrem de complicat care cuprinde urmaă toarele etape succesive: formarea imaginii pe retinaă , fotoreceptţia sţ i formarea imaginii la nivelul SNC. Formarea imaginii pe retină Imaginea se formeazaă pe retinaă cu ajutorul sistemului dioptic al ochiului. Imaginea care se formeazaă este o imagine realaă , raă sturnataă sţ i mai micaă decaî t obiectul vizat. Ochiul are toate punctele cardinale situate pe axa opticaă . Toate suprafetţele de refractţie ale ochiului se comportaă ca sţ i cum ar fi o singuraă lentilaă cu centrul la 17 mm îînaintea retinei sţ i cu o putere de refractţie totalaă de cca 60 dioptrii. Multaă vreme s-a considerat caă echivalentaă acestei lentile este cristalinul. Dar cea mai mare putere de refractţie nu o are cristalinul, ci fatţa anterioaraă a corneei. Diferentţa maximaă de densitate a mediilor transparente straă baă tute de razele luminoase se îîntaî lnesţ te la interfatţa aer-cornee. Totalitatea proceselor prin care se formeazaă imaginea claraă pe retinaă , a obiectelor situate la distantţe diferite de ochi formeazaă acomodarea ochiului sţ i presupune trei aspecte care se realizeazaă prin mecanisme diferite: 1 – reglarea cantitaă tţii de luminaă ce paă trunde îîn ochi se realizeazaă prin reflexul pupilar; 2 – acomodarea ochiului pentru vederea claraă a obiectelor apropiate se realizeazaă prin cresţ terea puterii de refractţie a cristalinului; 3 – convergentţa axelor globilor oculari îîn scopul suprapunerii îîn cortexul vizual a imaginilor de la cei doi ochi se realizeazaă prin contractţia diferentţiataă a musţ chilor extrinseci ai globilor oculari – se obtţine vederea stereoscopicaă . 3.1.1.1 Reglarea cantităţii de lumină în ochi Pupila limiteazaă cantitatea de luminaă care intraă îîn ochi, avaî nd diametrul variabil îîntre 2 sţ i 8 mm, cu un optim îîntre 2 sţ i 3 mm (diametrul mai mare favorizeazaă aberatţiile sferice sţ i cromatice, iar diametrul mai mic modificaă difractţia sţ i degradeazaă imaginea). Sfincterul muscular neted al irisului modificaă diametrul pupilar producaî nd mioza, adicaă reducerea diametrului pupilar. Contractţia sfincterului se produce prin stimularea parasimpaticului. Dilatatorul pupilar produce midriazaă prin stimularea simpaticului, determinaî nd cresţ terea diametrului pupilar.

83

Reducerea sau maă rirea diametrului pupilar joacaă rolul de protejare a ochiului fatţaă de intensitatea variabilaă a luminii, asţ a cum am vaă zut caî nd am descris irisul. Prin modificaă rile de curburaă , cristalinul functţioneazaă ca o lentilaă biconvexaă convergentaă ce refractaă sţ i concentreazaă razele de luminaă pe retinaă . Indicele de refractţie al cristalinului este neuniform (variind îîntre 1,386 laî ngaă suprafatţaă sţ i 1,406 îîn centrul saă u). Razele de luminaă care cad îîn regiunea centralaă a cristalinului vor fi mai mult refractate îîn timp ce razele periferice vor fi mai mult refractate astfel caă acestea nu vor fi focalizate exact îîn acelasţ i punct cu cele ce trec prin centru, fenomen numit aberatţie sfericaă . De asemenea, indicele de refractţie variazaă sţ i îîn functţie de lungimea de undaă a radiatţiei luminoase (de exemplu albastru este refractat mai mult decaî t rosţ ul). Acest fenomen se numesţ te aberatţie cromaticaă . Pentru ca imaginea saă se formeze pe retinaă , deci pentru ca ochiul saă posede o acuitate vizualaă normalaă , indiferent de distantţa la care se aflaă obiectul fatţaă de ochi, acesta prezintaă fenomenul de acomodare la distantţaă. Prin acuitate vizualaă se îîntţelege precizia cu care sunt percepute detaliile sţ i contururile obiectelor, distingerea claraă a formelor, dimensiunilor sţ i reliefurilor acestora, precum sţ i a distantţelor paî naă la obiectul vizat. Acuitatea vizualaă se caracterizeazaă prin doi parametri: Minimum separabil, definit ca distantţa cea mai micaă dintre douaă puncte sau linii care se percep separat sţ i minimum vizibil definit ca linia sau punctul cel mai fin care poate fi perceput pe un fond omogen. Cea mai micaă imagine perceputaă este cea a unui punct cu un diametru de 1,4 mm la o distantţaă de 5-6 metri. In aceastaă situatţie imaginea perceputaă este foarte claraă deoarece se formeazaă pe macula lutea, îîndepaă rtarea sau privirea sub aceastaă distantţaă face ca imaginea saă nu se mai formeze clar pe maculaă . Pentru ca imaginea saă se formeze pe retinaă sţ i ochiul saă aibaă o acuitate vizualaă normal indiferent de distantţa la care se aflaă obiectul fatţaă de ochi, aceasta prezintaă fenomenul de acomodare la distantţaă. 3.1.1.2 Acomodarea Procesul de acomodare se realizeazaă de caă tre cristalin, care îîsţi modificaă raza de curburaă a suprafetţei anterioare. Aceasta va determina cresţ terea sau scaă derea puterii de refractţie a cristalinului. Acest lucru îîl putem remarca prin experientţa Purkinje: se asţ eazaă o lumaî nare îîn fatţa ochiului unei persoane îîntr-o cameraă obscuraă , ochiul privind un obiect aflat la o distantţaă de peste 6 m. Imaginea lumaî naă rii se reflectaă pe cornee ca îîntr-o oglindaă convexaă , pe care imaginea este mai micaă , dreaptaă sţ i anterioaraă ; pe fatţa anterioaraă a cristalinului ca îîntr-o oglindaă convexaă îîn care imaginea lumaî naă rii este mai mare, dreaptaă , situataă îîn mijloc sţ i pe fatţa posterioaraă a cristalinului ca îîntr-o oglindaă concavaă îîn care imaginea lumaî naă rii este posterioaraă , mai micaă sţ i raă sturnataă . Caî nd subiectul privesţ te îîn apropiere, imaginea din mijloc se apropie de cornee sţ i se micsţ oreazaă . Acest fapt este dat de bombaă rii fetţei anterioare a cristalinului. 84

Acomodarea la distantţaă se datoreazaă elasticitaă tţii cristalinului, ligamentului suspensor sţ i musţ chiului ciliar. Organul activ este musţ chiul ciliar. Caî nd ochiul privesţ te la o distantţaă mai mare de 6 m, musţ chiul ciliar este relaxat iar ligamentul suspensor este tţinut sub tensiune. Acesta va pune sub tensiune sţ i cristaloida, aplatizaî nd cristalinul. Ca urmare raza de curburaă a cristalinului cresţ te, iar puterea de convergentţaă scade la valoarea minimaă de 15 dioptrii. Aceasta este acomodarea la distantţaă, care permite ochiului emetrop saă vadaă clar, faă raă efortul musţ chiului ciliar obiectele situate la distantţe mai mari de 6 m. Caî nd privim obiectele situate îîn apropiere, musţ chiul ciliar se contractaă sţ i relaxeazaă ligamentul suspensor. Tensiunea din cristalin scade, iar datoritaă elasticitaă tţii, convergentţa suprafetţei anterioare cresţ te de la 15 la 30 de dioptrii. Acomodarea pentru vederea de aproape se face cu efort contractil din partea musţ chiului ciliar sţ i se face pentru distantţe mai mici de 6 m. Deci aceastaă modificare a cristalinului se realizeazaă prin contractţia sau relaxarea musţ chilor ciliari. Acest mod de acomodare este propriu numai omului sţ i unor mamifere. Din cele relatate paî naă aici rezultaă caă musţ chiul ciliar determinaă modificarea cristalinului îîn cursul acomodaă rii la distantţaă. Acest musţ chi este format de fapt din douaă portţiuni, una cu dispozitţie circularaă numitaă sţ i sfincterul ciliar, inervat de parasimpatic sţ i altaă portţiune cu orientare radialaă numitaă tensorul coroidei, inervat de simpatic. Fibrele circulare au rol îîn acomodarea de aproape, iar fibrele radiale intervin îîn acomodarea la distantţaă. Acomodarea este un proces reflex a caă rei cale aferentaă se propagaă prin nervul optic. Acomodarea se caî sţ tigaă îîn cursul vietţii prin autoîînvaă tţare. Ea se realizeazaă îîn jurul vaî rstei de doi ani caî nd functţionarea musţ chilor s-a dezvoltat complet. Prin contractţia fibrelor musculare circulare se slaă besţ te tensiunea ligamentelor asupra cristaloidei. Aceste fibre circulare au rol îîn vederea de aproape. Prin contractţia fibrelor radiare se produce cresţ terea tensiunii ligamentelor suspensoare, care joacaă rol îîn vederea la distantţaă. Calea eferentaă a reflexului de acomodare de aproape este parasimpaticaă . Aceste impulsuri ajung îîn zona posterioaraă a nucleului mezencefalic care este centrul acomodatţiei. Partea anterioaraă a acestui nucleu reprezintaă centrul pupilo-contrictor. Caă ile aferente sunt prin nervul oculomotor (III), a caă rui impulsuri ajung la ganglionul ciliar sţ i apoi prin nervii ciliari scurtţi se terminaă pe fibrele sfincterului ciliar. Calea eferentaă a acomodaă rii la distantţaă este simpaticaă , care se terminaă îîn coarnele laterale C8 - L2, dupaă ce au trecut îîn prealabil prin hipotalamus. Caă ile aferente trec prin lantţul ganglionar laterovertebral sţ i anume îîn ganglionul cervical superior sţ i de aici prin plexul pericarotidian, prin ramura oftalmicaă a nervului trigemen, se terminaă prin nervii ciliari scurtţi pe fibrele radiale ale musţ chiului ciliar (musţ chiul tensor al coroidei). Prin jocul contractil al celor doi musţ chi ciliari, cristalinul se bombeazaă din ce îîn ce mai mult pe fatţa sa anterioaraă , cu caî t obiectul este privit mai aproape de 85

ochi. Contractţia maximaă a musţ chilor ciliari duce la cresţ terea maximaă a puterii de refractţie a cristalinului. Aceastaă acomodare a ochiului la distantţaă se face cu mare cheltuialaă de energie, consumataă de contractţia musţ chiului ciliar, pe caî nd privirea obiectelor îîn îîndepaă rtare duce la o cheltuialaă minimaă de energie. Asţ a se explicaă de ce ochiul obosesţ te foarte repede caî nd privesţ te obiectele din apropiere (de ex. scrisul, cititul, cusutul etc). Oboseala generalaă , insomniile sţ i hipoxia prelungitaă , diminuaă puterea de acomodare a ochiului. Punctul remotum corespunde celei mai mari distantţe de la care ochiul vede clar un obiect. La un ochi emetrop el se aflaă la o distantţaă mai mare de 6 m. Punctul proxim, este punctul cel mai apropiat de ochi la care un obiect se vede clar. El se aflaă la o distantţaă de 10 cm fatţaă de corneea transparentaă , iar dupaă vaî rsta de 75 de ani se confundaă cu punctul remotum situat la infinit. Miopul va avea punctul remotum mai aproape de ochi decaî t emetropul, iar hipermetropul îîl va avea mai îîndepaă rtat. Distantţa dintre punctul proximum sţ i punctul remotrum, exprimataă îîn metri poartaă denumirea de parcursul acomodaă rii, iar modificaă rile refractţiei oculare exprimate îîn dioptrii reprezintaă amplitudinea acomodaă rii. La procesul de acomodare mai participaă pe laî ngaă contractţia musţ chiului ciliar convergentţa axelor oculare sţ i modificaă rile diametrului pupilar. Acomodarea se face egal sţ i simultan la ambii ochii. Acomodarea scade progresiv îîn medie de 24 mm cu vaî rsta datoritaă diminuaă rii elasticitaă tţii cristalinului. Se produce un proces de coagulare sţ i aglutinare a proteinelor cristalinului îîn prezentţa Ca+. IÎn aceastaă situatţie punctul proximum se îîndepaă rteazaă ducaî nd la presbitţie, defect corectabil cu lentile biconvexe convergente. Mecanismele fotorecepţiei pentru lumina necolorată De aceastaă fotoreceptţie sunt responsabile celulele cu bastonasţ . 3.1.1.3 Structura celulelor cu bastonaş Cercetarea ultrastructuralaă a retinei a araă tat caă celulele receptoare sunt formate dintr-un segment extern, unul intern sţ i o zonaă sinapticaă . Segmentul extern, ce paă trunde paî naă îîn stratul pigmentar este format la raî ndul saă u din douaă segmente numite articole: dintr-un articol extern sţ i unul intern, diferite la bastonasţ e fatţaă de conuri. Articolul extern al bastonasţ elor are forma unui cilindru lung de 50-60 μm, terminat îîn partea internaă a retinei printr-o strangulatţie. Aceastaă portţiune este formataă din suprapunerea de 600-900 discuri flotante, separate îîntre ele de un spatţiu de 10 nm. Aceste discuri flotante sunt formate dintr-o membranaă dublaă lipoproteicaă cu o grosime de 4-5 nm, ce provine din plierea membranei celulare. Aceste discuri contţin îîntre 107 sţ i 108 molecule de substantţaă fotosensibilaă , de rodopsinaă . Articolul extern este legat prin cilii conectori de articolul intern, care sunt de fapt microtubuli. 86

Articolul intern este format la raî ndul saă u din douaă portţiuni: o portţiune externaă , portţiunea elipsoidalaă , care contţine circa 300 de mitocondrii, reticulul endoplasmatic sţ i raă daă cina cilului conector. Aceastaă portţiune a celulei este producaă toare de energie. A doua portţiune internaă este portţiunea mioidaă care contţine ergastoplasmaă , aparatul Golgi sţ i neurotubuli. Aceastaă portţiune are rol îîn sinteza portţiunii receptoare. Constituentţii proteici ai articolului extern sunt sintetizatţi îîn portţiunea mioidaă a articolului intern sţ i de aici transportatţi prin cilii conectori la baza articolului extern, unde sunt incorporatţi îîn membranele discurilor care se formeazaă , sţ i se regenereazaă îîn mod continuu. Ele au rol de a reîînlocui discurile care sunt îîmpinse spre portţiunea exterioaraă a receptorului, iar îîn final sunt fagocitate sţ i resorbite de celulele epiteliului pigmentar. Discurile au o longevitate îîntre 9 sţ i 13 zile, iar îînaintarea lor din spre portţiunea internîî spre cea externaă se face cu o vitezaă de l,6 μm/zi. Deci se remarcaă un turnover intens al discurilor celulelor receptoare sţ i a rodopsinei. Epiteliul pigmentar, pe laî ngaă rolul saă u de fagocitare a discurilor vechi din portţiunea externaă a receptorului au sţ i alte roluri sţ i anume: rol fotoprotector al retinei, formaî nd adevaă rate camere obscure îîn jurul fiecaă rei celule receptoare sţ i rol metabolic, nutritiv pentru retinaă , fiind un adevaă rat cordon ombilical ce leagaă capilarele din coroidaă de retinaă , formaî nd o barieraă hematoretinianaă comparabilaă cu bariera hemato-encefalicaă . Prin acest proces de reîînnoire continuaă a receptorului se asiguraă îîn permanentţaă reîînnoirea rodopsinei de la nivelul discurilor. Aceastaă portţiune externaă a receptorului este fixataă de membrana limitantaă externaă . Corpul celulei ce contţine nucleul este separat prin aceastaă membranaă sţ i se gaă sesţ te îîn stratul granular extern. Zona sinapticaă dispusaă îîn stratul plexiform extern este portţiunea care conecteazaă receptorii cu celulele neuronale subiacente sţ i anume celulele bipolare sţ i celulele orizontale. Celulele bipolare constituie protoneuronul caă ii optice. Celulele orizontale au rol de a stabili legaă turi orizontale îîntre fotoreceptori sţ i celule bipolare cu rol foarte important îîn inhibitţia lateralaă . Deutoneuronul caă ii optice este constituit din celulele ganglionare sau multipolare dispus îîn stratul ganglionar. Axonii acestor celule formeazaă fibrele nervului optic care paă raă sesc retina prin pata oarbaă . IÎn retina îîn stratul granulari intern se evidentţiazaă corpii celulelor gliale Muü ller ce traverseazaă retina de la o extremitate la alta. Aceste celule au rol de sustţinere prin formarea membranelor limitante internaă sţ i externaă sţ i au rol metabolic. Celulele amacrine fac sinapsa cu mai multe celule ganglionare faă caî nd legaă tura îîntre aceste celule. 3.1.1.4 Geneza potenţialelor bioelectrice în celulele fotoreceptoare Modificaă rile de potentţial care initţiazaă potentţialele de actţiune îîn retinaă sunt generate de actţiunea luminii asupra componentelor fotosenzitive din bastonasţ e sţ i din conuri. Caî nd lumina este absorbitaă de aceste substantţe, structura molecularaă a acestora se modificaă , iar aceste modificaă ri declansţ eazaă o serie de 87

secventţe care vor determina initţierea activitaă tţii neuronale. Potentţialul generator al fotoreceptorilor sţ i raă spunsurile electrice ale celor mai multe elemente neuronale din retinaă sunt potentţiale locale sţ i gradate. Numai celulele ganglionare transmit potentţiale conform legii “tot sau nimic” la distantţe apreciabile. Raă spunsurile bastonasţ elor, conurilor sţ i celulelor orizontale sunt. Raă spunsurile celulelor bipolare sunt fie hiperpolarizante fie depolarizante. Celulele amacrine produc potentţiale depolarizante, iar potentţialul de vaî rf din aceste celule poate actţiona ca un potentţial generator pentru producerea potentţialelor de vaî rf propagate, produse de celulele ganglionare. Potentţialul de receptor al conului are o invazie bruscaă sţ i compensataă , pe caî nd potentţialul de receptor al bastonasţ ului are invazie bruscaă dar sunt slab compensate. Curba relatţiei îîntre amplitudinea potentţialelor de receptor sţ i intensitate a stimulului este la fel de bruscaă îîn bastonasţ e sţ i conuri, dar îîn schimb bastonasţ ele sunt mult mai sensibile comparativ cu conurile. Raă spunsurile bastonasţ elor sunt proportţionale cu intensitatea stimulului la nivele ale iluminaă rii care sunt sub valoarea prag pentru conuri. Pe de altaă parte, raă spunsurile conurilor sunt proportţionale cu intensitatea stimulului la nivele ridicate ale iluminaă rii îîn timp ce îîn aceste conditţii raă spunsurile bastonasţ elor sunt maximale sţ i nu produc modificaă ri. Iataă de ce conurile genereazaă raă spunsuri la schimbarea intensitaă tţii luminii deasupra nivelului fondului, dar nu scoate bine îîn evidentţaă iluminarea absolutaă , pe caî nd bastonasţ ele detecteazaă iluminarea absolutaă . Aceste proprietaă tţi ale bastonasţ elor determinaă vederea scotopicaă care definesţ te capacitatea de a discrimina îîntre alb sţ i negru sub un nivel critic al intensitaă tţii luminii, caracteristica vederii crepusculare. 3.1.1.5 Bazele ionice ale potenţialelor în celulele fotoreceptoare Canalele de Na+ din segmentul extern al bastonasţ elor sţ i conurilor sunt deschise îîn îîntuneric astfel caă se produce un flux de curent dinspre segmentul intern spre cel extern. Curentul de asemenea circulaă spre terminatţiile sinaptice ale fotoreceptorului. ATP-aza, Na+, K+ dependentaă din membrana segmentului intern mentţine echilibrul ionice. Eliberarea mediatorilor chimici sinaptici se efectueazaă îîn mod constant sţ i continuu îîn îîntuneric. Caî nd lumina actţioneazaă asupra segmentului extern canalele de Na+ se îînchid sţ i determinaă hiperpolarizarea potentţialului de receptor. Hiperpolarizarea reduce eliberarea mediatorilor chimici sţ i acest lucru genereazaă un semnal care îîn cele din urmaă determinaă producerea potentţialelor de actţiune îîn celula ganglionaraă . Potentţialele de actţiune sunt apoi transmise spre creier prin intermediul sistemului retinogeniculo-striat. Deci, la îîntuneric permeabilitatea pentru Na + îîn segmentul extern este mai mare. Lumina reduce permeabilitatea pentru Na+, fenomen acompaniat de efluxul crescut de Ca++ din segmentul extern. 88

3.1.1.6 Componentele fotosensibile ale celulelor cu bastonaş Componentele fotosensibile îîn bastonasţ ele ochiului uman sţ i al celor mai multe mamifere sunt formate dintr-o proteinaă numitaă opsinaă sţ i din retinen, aldehida a vitaminei A. (Folosim termenul de retinen 1 pentru a-l deosebi de retinenul2 care se gaă sesţ te îîn retina unor specii de animale. Retinenul este o aldehidaă care se mai numesţ te sţ i retinal. Vitaminele A sunt alcooli care mai sunt denumitţi retinoli). Pigmentul fotosensibil din bastonasţ e se numesţ te rodopsinaă sau pigment vizual sţ i este de culoare purpurie. Obsina lui se numesţ te scotopsinaă . Rodopsina are vaî rful de sensibilitate la lungimea de undaă de 505 nm, ce corespunde aproximativ culorii galben-verzui din spectru. De aceea se explicaă de ce aceastaă culoare genereazaă cea mai puternicaă senzatţie de luminaă . Puterea de absorbtţie a rodopsinei scade spre albastru paî naă la 40% fiind foarte micaă pentru rosţ u, astfel purtarea ochelarilor rosţ ii de caă tre persoanele car lucreazaă îîn camere obscure (radiologi, fotografi etc) permite adaptarea bastonasţ elor la îîntuneric. Rodopsina umanaă este o proteinaă cu o greutate molecularaă de 41 kD). Rodopsina se gaă sesţ te îîn membrana discurilor bastonasţ elor sţ i reprezintaă cca 90% din totalul proteinelor membranale, reprezentaî nd 4% din greutatea unui bastonasţ . Rodopsina este de fapt îîn ultimaă instantţaă un receptor serpentinic cuplat cu proteina G. Ea are sţ apte domenii prin care paă trunde prin membrana discului bastonasţ ului (avaî nd capaă tul C terminal intracitoplasmatic, iar cel N terminal la suprafatţa intradiscalaă ). Retinenul1 este atasţ at la trei domenii transmembranale ale rodopsinei, plasaî ndu-se îîntr-o pozitţie paralelaă cu suprafatţa membranei. La îîntuneric, retinenul1 din rodopsinaă este din punct de vedere chimic îîn configuratţia 11-Cis. Lumina modificaă forma retinenului, transformaî ndu-l îîn izomerul trans. Aceastaă activare a rodopsinei se realizeazaă prin formarea a o serie de derivatţi intermediari, îîntre care, metarodopsina II, pare saă fie componentul cheie care initţiazaă îînchiderea canalelor de Na +. IÎn final se produce o modificare conformatţionalaă a moleculei de rodopsinaă care duce la separarea a retinenului1 de obsinaă decoloraî nd pigmentul. Caî nd energia luminoasaă este absorbitaă de rodopsinaă îîncepe îîn caî teva fractţiuni de secundaă saă se decoloreze, parcurgaî nd mai multe etape intermediare. IÎn caî teva psec (10-12 s) se transformaă îîn preluminorodopsinaă , din care îîn caî teva nona sec (10-9 s) rezultaă luminorodopsinaă , apoi îîn microsecunde (10 -6 s) se transformaă îîn metarodopsina I, iar aceasta îîn milisec (10-3 s) daă nasţ tere metarodopsinei II. IÎn acest stadiul pigmentul este decolorat. Ciclul descompunerii sţ i recompunerii rodopsinei se numesţ te ciclul Wald.

89

Ciclul lui Wald este prezentat îîn schema de mai jos: energia luminoasă

Rodopsină

psec (10-12 s)

Prelumirodopsină nsec (10-9 s) Luminorodopsină μsec (10-6 s)

3 min.

Metarodopsină I msec (10-3 s) Metarodopsina II scotopsina

11Cis-Retinal

retinenizomerază Trans-Retinal izomerază

11Cis-Retinol

Trans-Retinol

Alcool Cis Vit. A 11Cis-Retinil ester Trans-Retinil ester dehidrogenază izomerază NAD+

NADH

Celula pigmentară

Dupaă degenerarea sa retinenul se regenereazaă printr-o cale inversaă . O parte din rodopsinaă este regenerataă îîn mod direct. O altaă parte are loc îîn celula epitelialaă pigmentaraă unde este redusaă de enzima alcooldehidrogenazaă (îîn prezentţa NADH) îîn vitamina A sţ i de aici reactţiile se reîîntorc la forma de rodopsinaă . Prima fazaă a regeneraă rii rodopsinei este reconversia formei trans îîn forma cis (sub actţiunea retinen-izomerazei). Aceastaă transformare necesitaă un consum energetic, asigurat de portţiunea elipsoidalaă a articolului extern al bastonasţ ului. Forma 11Cis a retinenului se combinaă spontan cu scotopsina refaă caî nd molecula de rodopsinaă . Procesul de refacere a moleculei este ceva mai lung necesitaî nd minute (aprox. 3 min). Toate reactţiile exceptaî nd formarea izomerului trans al retinenului, proces ce dureazaă caî teva milisecunde, sunt independente de luminaă , producaî ndu-se la fel ataî t la luminaă caî t sţ i la îîntuneric. Cantitatea rodopsinei din receptor variazaă 90

invers proportţional cu lumina incidentaă . Cu caî t este mai mare lumina incidentaă cu ataî t vom avea mai putţinaă rodopsinaă îîn discurile bastonasţ elor. 3.1.1.7 Legătura dintre rodopsină şi canalele de Na+ Transformarea rodopsinei de caă tre luminaă activeazaă o proteinaă G cunoscutaă sub numele de proteina Gt1 sau transducina. Pentru îîntţelegerea mecanismului prin care actţioneazaă diferitţii mesageri asupra receptorilor îîn vederea producerii mecanismelor biologice specifice sunt necesare caî teva cuvinte prin care saă explicaă m cum functţioneazaă proteinele G. Hormonii, mesagerii chimici polipeptidici, fotonii, substantţele odorante sau unele substantţe gustative sunt mesageri de ordinul I. Ei nu pot interactţiona cu sistemele intracitoplasmatice din cauzaă caă nu pot penetra membrana celularaă . Din acest motiv ei interactţioneazaă cu receptorii prezentţi îîn membrana citoplasmaticaă . Pentru ca saă -sţ i exercite efectele biologice este necesar saă ia nasţ tere îîn citoplasmaă mesagerii de ordinul II, responsabili de declansţ area efectelor biologice ale mesagerilor de ordinul I. Mesagerii de ordinul II pot fi reprezentatţi de adenozin-monofosfatul ciclic (c-AMP), guanozin-monofosfatul ciclic (c-GMP), inozitoltrifosfatul (IP3) sau ionii de Ca++. Pentru producerea mesagerilor de ordinul II este necesaraă activarea unor enzime transmembranare (cum ar fi adenilciclaza, guanilciclaza, fosfodiesteraza etc.). Legaă tura dintre receptorii activatţi de mesagerii de ordinul I sţ i aceste enzime producaă toare de mesageri de ordinul II se realizeazaă de caă tre proteinele G (proteina reglatoare de guanozin-nucleotide). Guanozinnucleotidele sunt reprezentate de guanozitrifosfat (GTP) sţ i de guanozindifosfat (GDP). IÎn general receptorii proteici straă bat membrana celulei de mai multe ori, motiv pentru care se numesc receptori serpentinici. Proteina G se fixeazaă pe una din ansele acestui receptor (de obicei pe ansa a treia). Proteina G este alcaă tuitaă din trei subunitaă tţi polipeptidice, denumite subunitaă tţile α, β sţ i γ. Aceste subunitaă tţi au greutaă tţi moleculare descrescaă toare de la subunitatea α care are greutatea cea mai mare, la subunitatea γ cu greutatea cea mai micaă . Subunitatea γ ancoreazaă proteina G de ansele receptorului serpentinic. Subunitatea α are fixataă pe ea GDP-ul. Activarea proteinei G are loc îîn momentul cuplaă rii mesagerului de ordinul I pe receptorul serpentinic. Datoritaă acestei interactţiuni subunitatea α îîsţi schimbaă conformatţia molecularaă , transformaî nd GDP-ul îîn GTP. Subunitatea α îîn acest moment se desprinde de pe subunitaă tţile β sţ i γ sţ i interactţioneazaă cu enzima generatoare a mesagerului de ordinul II pe care o activeazaă . Astfel apare îîn citoplasmaă mesagerul de ordinul II care va produce unele reactţii biochimice care sunt responsabile de efectele fiziologice specifice mesagerului de ordinul I. Astaă zi se cunosc un numaă r foarte mare de proteine G îîn diferitele celule ale organismului. Cu ajutorul acestei descoperiri s-au putut laă muri mecanismele transductţiei îîn analizatorii senzitivi: îîn analizatorul vizual, îîn analizatorul olfactiv sţ i îîn analizatorul gustativ pentru receptţia senzatţiei de 91

dulce. Proteina Gt1 sau transducina este o astfel de proteinaă prin care s-a laă murit legaă tura dintre rodopsinaă sţ i canalele de Na+. Transducina se leagaă de GTP sţ i aceasta activeazaă fosfodiesteraza care catalizeazaă transformarea guanozinmonofosfatul ciclic (c-GMP) îîn 5’-GMP. Guanozinmonofosfatul ciclic îîn citoplasma fotoreceptorului actţioneazaă îîn mod direct asupra canalelor de Na+ mentţinaî ndu-le îîn pozitţie deschisaă . Transformarea c-GMP îîn 5’-GMP duce la îînchiderea canalului de Na + sţ i hiperpolarizarea fotoreceptorului. Semnalul luminos amplificaă îîn cascadaă aceste reactţii, ajutaî nd cresţ terea remarcabilaă a senzitivitaă tţii fotoreceptorului bastonasţ . Acesţ ti fotoreceptori sunt capabili saă producaă un raă spuns detectabil la actţiunea unui foton. Interactţiunea dintre rodopsinaă , transducinaă sţ i fosfodiesterazaă au fost complet elucidate îîn cercetaă ri recente. Activarea rodopsinei este semnalul îînlocuirii GDP de pe subunitatea alfa a transducinei. Contţinaî nd GTP subunitatea α se separaă de subunitaă tţile β sţ i γ din molecula transducinei sţ i activeazaă fosfodiesteraza. Caî nd GTP-ul de pe subunitatea α este transformat îîn GDP cele trei unitaă tţi (α, β sţ i γ) ale transducinei se reunesc terminaî nd reactţia. Deci procesul de transductţie a fotonului îîn mesaj bioelectric cunoasţ te trei etape: Etapa I – transformarea rodopsinei sub actţiunea luminii sţ i producerea metarodopsinei II Etapa II-a – interactţiunea metarodopsinei II cu transducina sţ i activarea acesteia cu eliberarea subunitaă tţii α purtaă toare de GTP. Etapa III – activarea fosfodiesterazei de caă tre GTP purtat de subunitatea alfa sţ i transformarea c-GMP îîn 5’-GMP avaî nd ca urmare îînchiderea canalelor de Na+ sţ i hiperpolarizarea fotoreceptorului. Amplificarea cascadei se produce îîn prima sţ i a treia etapaă . Fiecare moleculaă de rodopsinaă activataă activeazaă la raî ndul saă u 500 de molecule de transducinaă sţ i fiecare moleculaă de fosfodiesterazaă activataă , hidrolizeazaă 1000 de molecule de c-GMP. Deci activarea unei molecule de rodopsinaă controleazaă formarea a 500.000 de molecule de c-GMP. 3.1.1.8 Sinteza de c-GMP în fotoreceptori Mai recent s-au adus dovezi sţ i pentru implicarea ionilor de Ca ++ îîn acest proces, îîn sensul caă o anumitaă concentratţie de Ca++ activeazaă guanilatciclaza care va genera c-GMP. La îîntuneric permeabilitatea articolului extern pentru Na + necesitaă o anumitaă concentratţie de Ca++ îîn interiorul discului (estimataă la 1,4 mmol de Ca++), care mentţine o concentratţie de c-GMP responsabilaă de mentţinerea deschisaă a canalelor de Na+ sţ i deci a curentului de Na+, responsabil de depolarizarea fotoreceptorului bastonasţ la îîntuneric. Spre deosebire de altţi receptori, fotoreceptorii sunt polarizatţi îîn repaus sţ i hiperpolarizatţi îîn activitate. Lumina reduce concentratţia Ca++ la fel ca sţ i concentratţia Na+ îîn citoplasma fotoreceptorului. Se produce îîn aceastaă situatţie un eflux al ionilor de Ca ++, care vor reduce sţ i ei concentratţia c-GMP. 92

3.1.1.9 Mediatorii sinaptici în retină La nivelul retinei au putut fi evidentţiatţi o mare varietate de mediatori chimici sau neurotransmitţaători. Astfel au putut fi evidentţiatţi: acetilcolina, dopamina, serotonina, GABA, glicina, substantţa P, somatostatina, enkefalinele, β endorfina, CCK, VIP, neurotensina sţ i glucagonul. Celulele amacrine sunt celule care secretaă acetilcolina îîn retinaă . IÎn afaraă de celulele amacrine colinergice s-au evidentţiat celule amacrine dopaminergice sţ i serotoninergice fiecare cu anumite functţii. 3.1.1.10 Vederea scotopică IÎnseamnaă capacitatea de a discrimina nuantţele îîntre alb sţ i negru sub un nivel critic al intensitaă tţii luminii. Desţ i acuitatea vizualaă este mai micaă îîn regiunea perifericaă a retinei comparativ cu cea din macula luteea, vederea nocturnaă este mai bunaă , din cauza densitaă tţii mai mari a celulelor cu bastonasţ e, elemente adaptate specifice pentru vederea nocturnaă . Bastonasţ ele sunt sensibile la un nivel inferior de iluminare, comparativ cu conurile, îînsaă au un nivel scaă zut de acuitate vizualaă , a 1/20-a parte fatţaă de cea din fovea centralis. Impulsurile descaă rcate de bastonasţ e prezintaă îînsaă un mare grad de convergentţaă (90-180 de bastonasţ e converg pe o celulaă multipolaraă ). IÎn cazul iluminaă rii slabe, crepusculare, numai bastonasţ ele sunt capabile saă fie excitate, este caracteristica vederii scotopice. 3.1.1.11 Adaptarea retinei la întuneric Retina are capacitatea de a-sţ i regla sensibilitatea. Sensibilitatea bastonasţ elor este îîn relatţie exponentţialaă cu concentratţia ridopsinei. Aceeasţ i relatţie o vom îîntaî lni sţ i îîn cazul conurilor. Scaă deri mici ale concentratţiei rodopsinei reduc foarte mult sensibilitatea bastonasţ elor. La îîntuneric sau la luminaă putţin intensaă , ochiul se adapteazaă prin urmaă toarele procese: dilatarea pupilei de aproximativ trei ori, cresţ terea sensibilitaă tţii retinei prin regenerarea rodopsinei, producerea unor modificaă ri structurale ale fotoreceptorului sţ i o deplasare a reactţiei din celulele receptoare de la acid la alcalin. Dupaă un minut de sţ edere la îîntuneric sensibilitatea retinei cresţ te de 10 ori, iar dupaă 40 de minute de 25.000 ori, deci adaptarea la îîntuneric se face îîntr-un timp relativ mare. IÎn circa 15-60 s se produce adaptarea. Se produc fenomenele îîn sens invers celor petrecute îîn adaptarea la îîntuneric. Studiul adaptaă rii la îîntuneric a araă tat caă la îînceput se adapteazaă conurile, care au capacitate mai rapidaă de adaptare comparativ cu bastonasţ ele. Ele îîsţi maă resc sensibilitatea de 20-50 de ori îîn primele 5 minute. Din acest motiv la îîntuneric putem saă îîncepem saă percepem obiectele îînsaă ele ne apar neclare. Adaptarea bastonasţ elor se face mai lent, dar adaptarea este completaă la 30 de minute, fiind intensaă la 40 de minute. Acest lucru face ca saă fie distinse sţ i detaliile obiectelor îîn îîntuneric. Adaptarea bastonasţ elor poate continua sţ i dupaă acest interval îîncaă multe ore, dacaă se mentţine îîntunericul. IÎn aceste conditţii cresţ te sinteza rodopsinei, ceea ce are ca rezultat cresţ terea progresivaă a 93

sensibilitaă tţii bastonasţ elor. IÎn aceste conditţii bastonasţ ele sunt excitate de cantitaă tţi extrem de mici de luminaă . La revenirea la luminaă ochiul este la îînceput orbit, chiar sţ i de o luminaă slabaă . IÎn cursul adaptaă rii ochiului la îîntuneric sţ i luminaă se produc modificaă ri ale sensibilitaă tţii retinei de 500.000 – 1.000.000 de ori. 3.1.1.12 Fuziunea stimulilor luminoşi Imaginea formataă pe retinaă persistaă o zecime de secundaă , din cauza inertţiei proceselor fotochimicce din retinaă . La stimularea luminoasaă cu o frecventţaă de 70 Hz fiecare stimul apare separat. Cresţ terea frecventţei stimulilor luminosţ i peste acestaă frecventţaă, determinaă o fuziune a imaginilor fiind percepute ca o imagine continuaă . Din cauza acestei fuziuni a stimulilor luminosţ i de la o anumitaă frecventţaă de emisie se explicaă imaginile percepute la cinematograf sau la televiziune. Frecventţa criticaă de fuziune definesţ te frecventţa la care lumina intermitentaă fuzioneazaă . Ea este conform legii Ferry-Porter direct proportţionalaă cu logaritmul intensitaă tţii luminii. Din acest motiv la o intensitate luminoasaă slabaă , frecventţa criticaă de fuziune poate ajunge la 2-7 Hz. La lumina obisţ nuitaă frecventţa criticaă de fuziune este la peste 70 Hz. Mecanismele fotorecepţiei pentru lumina colorată Senzatţia cromaticaă , prezentaă îîncaă din primele douaă luni dupaă nasţ tere, este o senzatţie distinctaă de cea de luminozitate. Omul poate distinge 190 de nuantţe colorate. Articolul extern a celulelor cu con, care reprezintaă aproximativ 40% din segmentul extern este mai scurt sţ i mai gros decaî t al bastonasţ elor, avaî nd forma unui trunchi de con. Articolul intern paă trunde mai profund decaî t al bastonasţ elor îîn stratul epitelial pigmentar, asiguraî nd îîn acest mod un contact mai intim sţ i foarte necesar schimbaă rilor metabolice. Articolul extern a celulei cu con contţine îîntre 200 sţ i 500 de discuri neflotante sţ i cu o membranaă mai subtţire decaî t a discurilor din celulele cu bastonasţ e (cca 5 nm). La fel, ca sţ i la bastonasţ e, sţ i îîn membrana discurilor din celulele cu con contţin substantţe fotoreceptoare. Din punct de vedere al compozitţiei chimice fotopigmentţii din celulele cu con sunt asemaă naă tori cu ai rodopsinei. Ceea ce diferaă la acesţ ti fotopigmentţi este portţiunea opsinicaă , retinenul pare a fi identic cu al rodopsinei. Cu metode microspectrofotometrice au fost identificatţi trei tipuri de pigmentţi: eritrobalul, pigment sensibil pentru rosţ u, clorolabul, sensibil pentru verde, cianolabul, sensibil pentru albastru. Maă surarea absorbtţiei spectrale a unor conuri sţ i bastonasţ e izolate din portţiuni de retinaă separataă a dus la concluzia caă bastonasţ ele au absorbtţie maximaă la o lungime de undaă egalaă cu 505 nm. Conurile ar fi de trei tipuri diferite, avaî nd vaî rfuri de absorbtţie, unele cu lungimea de undaă de 419 nm, corespunzaă tor albastrului, altele la 531 nm corespunzaă tor verdelui sţ i altele la 560 nm corespunzaă tor rosţ ului. Nu s-a putut pune îîn evidentţaă la nivelul conurilor ciclul de transformare asemaă naă tor ciclului Wald din bastonasţ e. Procesul de descompunere al 94

fotopigmentţilor din conuri de caă tre lumina colorataă sţ i regenerarea lor raă maî ne îîncaă necunoscut. Usţ urintţa cu care acesţ ti pigmentţi sunt izomerizatţi de caă tre lumina colorataă este comparabilaă cu aceea a rodopsinei, dar viteza de regenerare îîn ochi este de 3-4 ori mai rapidaă pentru conuri (aproximativ 1 min), comparativ cu rodopsina (3 min.). Referitor la mecanismele perceperii culorilor s-au emis numeroase ipoteze faă raă a se cunoasţ te astaă zi precis acest mecanism. Existaă totusţ i unele teorii care îîncearcaă saă le explice. 3.1.1.13 Teoria tricromatică a lui Young-Helmholtz Teoria tricromaticaă sau teoria componentţialaă preconizeazaă existentţa a trei culori diferite, considerate culori fundamentale sţ i corespunzaă toare celor trei tipuri de conuri cunoscute astaă zi (albastru, verde sţ i rosţ u), din al caă ror amestec rezultaă toate culorile spectrului. Caî nd un con este excitat separat cu o luminaă monocromaticaă se percepe numai o culoare, iar dacaă sunt stimulate simultan mai multe conuri, îîn proportţie adecvataă se obtţine lumina albaă . Culorile rezultaă din combinarea îîn proportţii variabile a excitaă rii a 1,2 sau a tuturor categoriilor de conuri. Desţ i aceastaă teorie a dominat mai bine de 150 de ani, fiind elaborataă de Helmholtz aproape intuitiv îîn 1852, abia cercetaă rile recente au adus argumente convingaă toare, fotometrice fizico-chimice sţ i morfologice îîn sprijinul ei. Aceastaă teorie nu este suficientaă pentru explicarea perceptţiei culorii galbene de caă tre retinaă sţ i nici a multitudinii de tonuri sţ i nuantţe pe care le percepe ochiul (peste 190). 3.1.1.14 Teoria tetracromatică a lui Hering Teoria tetracromaticaă este teoria procesului oponen sau a perechilor opuse, propusaă de Hering îîn 1878. Se sugereazaă existentţa a caî te douaă clase diferite de celule îîn sistemul vizual specializate pentru codarea culorilor sţ i una pentru codarea luminozitaă tţii. Ipoteza lui Hering consideraă caă fiecare din cele trei clase de celule codificaă douaă tipuri complementare de perceptţie. Teoria presupune existentţa a trei perechi de pigmentţi vizuali: 1. Pentru perceptţia luminozitaă tţii modificarea activitaă tţii bastonasţ elor îîn sensul hiperpolarizaă rii produce senzatţia de negru, iar modificarea îîn sensul hipopolarizaă rii produce senzatţia de alb. 2. Pentru vederea galben-albastru modificarea îîn sensul hiperpolarizaă rii produce senzatţia de albastru, iar îîn sensul hipopolaritaă tţii senzatţia de galben. 3. Pentru vederea verde-rosţ u modificarea îîn sensul hiperpolarizaă rii produce senzatţia de rosţ u iar îîn sensul hipopolarizaă rii senzatţia de verde. Adeptţii actuali ai acestei teorii consideraă caă receptorii retininei sunt doar absorbantţi ai luminii sţ i caă adevaă rata discriminare a culorilor îîncepe printr-o codificare îîn segmentul intermediar al analizatorului (celulele bipolare, multipolare, fibrele nervului optic, corpii geniculatţi laterali) sţ i îîn segmentul central al analizatorului, îîn cortexul occipital. 95

Mecanismul perceperii culorilor pare un proces constituit din douaă etape: 1) la nivelul receptorilor îîn acord cu teoria lui Young-Helmholtz sţ i 2) la nivelul segmentului intermediar sţ i central al analizatorului îîn acord cu teoria Hering. Astaă zi se consideraă caă mecanismul fotoreceptţiei pentru lumina colorataă constaă îîntr-un proces receptor initţial, care îîncepe la nivelul retinei, prin reactţiile fotochimice ce au loc îîn cele trei tipuri de celule cu con sţ i care continuaă printr-un proces de codare ce îîncepe la nivelul celulelor bipolare, prin cupluri de celule cu polaritate opusaă sţ i care corespund cuplurilor de culori antagoniste. Excitarea conurilor cu radiatţii monocromatice cu o lungime de undaă de 610 nm (corespunzaî nd luminii rosţ ii) a produs o stimulare a conurilor rosţ ii îîn proportţie de 75%, dar sţ i a conurilor verzi îîn proportţie de 13%, nu îînsaă sţ i a celor albastre, deci a determinat un raport de stimulare a conurilor de 75 / 13 / 10, raport interpretat de sistemul nervos drept culoare rosţ ie. Dacaă se excitaă conurile cu o radiatţie monocromaticaă cu lungime de undaă de 450 nm, corespunzaî nd luminii albastre, nu se obtţine o stimulare a conurilor rosţ i, o stimulare de 14 % a conurilor verzi sţ i de 86% a celor albastre, raportul de 0 / 14 / 86 fiind interpretat de sistemul nervos drept culoare albastraă . Prin stimularea cu luminaă verde raportul obtţinut era de 85 / 50 / 15 interpretat de sistemul nervos drept culoare verde, iar raportul de 100/50/0 ca o culoare galbenaă . Aceste date sugereazaă caă îîn perceptţia culorilor ar participa ataî t mecanisme retiniene caî t sţ i cele cerebrale, ce interpreteazaă un anumit raport de stimulare al diferitelor tipuri de conuri. Nu existaă date care saă ateste existentţa unor caă i separate spre creier pentru fiecare categorie de conuri, desţ i aparent existaă procesele de codificare la nivelul retinei, care convertesţ te informatţia colorataă îîn raă spunsuri “ON” sau “OFF”, îîn fibre individuale ale nervului optic sau chiar mai departe de el, îîn segmentul intermediar al analizatorului. 3.1.1.15 Vederea fotopică Vederea fotopicaă îînseamnaă capacitatea de a discrimina culorile, functţie vizualaă realizataă de celulele cu con, care din banda de absorbtţie cuprinsaă îîntre lungimile de undaă de 400 sţ i 700 nm, prezintaă cea mai mare sensibilitate la lungimea de undaă de 550 nm, corespunzaă tor luminii verde-gaă lbui. Vederea fotopicaă este mai bine exprimataă îîn centrul retinei sţ i mai putţin la periferia ei, unde predominaă bastonasţ ele. Datoritaă acestei particularitaă tţi, la lumina zilei galbenul apare culoarea cea mai luminoasaă , cea mai straă lucitoare, iar la luminaă crepuscularaă albastrul apare cea mai luminoasaă culoare. IÎn afaraă de luminozitate (care traă deazaă gradul de apropiere a unei culori de negru), senzatţia de culoare se caracterizeazaă sţ i de tonul cromatic sţ i saturatţie. Tonul cromatic este proprietatea dupaă care o culoare se deosebesţ te de alta, rosţ u de verde sau albastru. Saturatţia reflectaă puritatea unei culori cromatice, gradul ei de apropiere de culoarea gri, avaî nd aceeasţ i luminozitate. Prin varierea sţ i corelarea acestor trei calitaă tţi se obtţine o gamaă foarte îîntinsaă de nuantţe sţ i tonuri. 96

Omul obisţ nuit poate diferentţia paî naă la 160 de tonuri cromatice pure, cca. 200 de gradatţii ale luminozitaă tţii sţ i îîn jur de 20 de gradatţii de saturatţie. Organizarea câmpului receptor retinian Cercetaă rile moderne au precizat caă formarea imaginii la nivelul SNC este un proces extrem de complex, la care participaă toate compartimentele implicate îîn analizatorul vizual, îîncepaî nd cu celulele fotoreceptoare sţ i sfaî rsţ ind cu zona corticalaă occipitalaă vizualaă , numitaă aria striataă . Retina, capaă tul periferic al analizatorului vizual, reprezintaă nu numai sediul unde se realizeazaă fotoreceptţia, dar sţ i portţiunea unde sunt prelucratţi sţ i codificatţi stimulii. Aceastaă prelucrare sţ i codificare îîncepe cu celulele bipolare. Celulele bipolare cu ajutorul celulelor orizontale fac o nouaă codificare a stimulilor prin modularea acestora îîn amplitudine. IÎn final, la nivelul retinei celulele ganglionare cu ajutorul celulelor amacrine intensificaă progresiv codificarea prin modularea îîn frecventţaă a impulsurilor, obtţinaî ndu-se astfel raă spunsuri conform legii “tot sau nimic”. Celulele ganglionare sunt singurii neuroni retinieni care transmit semnale vizuale prin potentţiale de actţiune supunaî ndu-se legii “tot sau nimic”. Aceste celule îînsaă transmit semnalele îîn îîntregime spre creier. IÎn schimb, totţi ceilaltţi neuroni retinieni, inclusiv celulele fotoreceptoare conduc semnalele vizuale printr-o conducere electrotonicaă . Conducerea electrotonicaă îînseamnaă deplasarea îîn citoplasma neuronalaă a unui flux de curent electric sţ i nu a unor potentţiale de actţiune. Aceasta îînseamnaă caă , atunci caî nd îîn segmentul extern al celulei fotoreceptoare apare o hiperpolarizare ca raă spuns la luminaă , acelasţ i nivel de hiperpolarizare este condus prin curentţi electrotonici direct spre sinapsaă . IÎn aceastaă situatţie nu apare nici un potentţial de actţiune la nivelul sinapsei, la nivelul iesţ irii. Importantţa conducerii electronice rezultaă din aceea caă permite conducerea gradataă a intensitaă tţii semnalului. Astfel de exemplu pentru bastonasţ e sţ i conuri, semnalul de iesţ ire hiperpolarizant este îîn legaă turaă directaă cu intensitatea iluminaă rii. Deci semnalul nu este de tip “tot sau nimic” cum este îîn cazul conducerii prin potentţial de actţiune. IÎntr-un anumit sens procesul informatţiei vizuale la nivelul retinei implicaă formarea a trei imagini. Prima imagine formataă îîn urma actţiunii luminii asupra fotoreceptorilor. Aceastaă imagine este îînsaă modificataă îîntr-o a doua imagine realizataă la nivelul celulelor bipolare, iar aceasta este convertitaă îîntr-o a treia imagine la nivelul celulelor ganglionare. Pentru formarea celei de a doua imagini semnalul este modificat de interventţia celulelor orizontale, iar pentru formarea celei de a treia imagini intervin celulele amacrine. La nivelul celui de al treilea neuron al caă ii analizatorului vizual, îîn corpii geniculatţi laterali existaă o foarte micaă modificare a impulsurilor sosite de la retinaă , astfel caă cea de a treia imagine ajunge practic la nivelul cortexului occipital îîn aria striataă . La nivelul corpilor geniculatţi laterali se produce mai ales o mixare a imaginilor din cele douaă retine. 97

O caracteristicaă a celulelor bipolare sţ i ganglionare, dar sţ i a celulelor din corpii geniculatţi lateral sţ i a celulelor mai ales din cortexul striat occipital este aceea caă se organizeazaă îîn caî mpuri receptoare circulare (CR).Totalitatea celulelor fotoreceptoare, bipolare, orizontale sţ i amacrine care sunt conectate direct sau indirect cu o celulaă ganglionaraă , formeazaă caî mpul receptor al celulei ganglionare. Existaă caî mpuri receptoare a caă ror zonaă centralaă prin excitare determinaă o cresţ tere a frecventţei descaă rcaă rilor îîn celulele ganglionare. Ele sunt caî mpuri “ONOFF” sau caî mpuri centru “ON” A doua categorie de caî mpuri receptoare la iluminarea centrului caî mpului apare o blocare a descaă rcaă rilor, iar îîntreruperea luminii determinaă excitarea celulelor ganglionare. Ele sunt caî mpurile “OFF-ON” sau centru “OFF”. Maă rimea caî mpurilor receptoare poate fi stabilitaă prin metode neurofiziologice sau psihofizice. Metodele psihofizice folosesc retţeaua HermannHering care constaă dintr-o retţea de paă trate negre intersectate de zone albe. Vizarea zonei de intersectţie îîntre patru paă trate negre face saă aparaă din caî nd îîn caî nd un punct îîntunecat la acest nivel. Aceastaă aparitţie este dataă de interceptarea unui caî mp receptor retinian. Metodele neurofiziologice experimentale se bazeazaă pe îînregistrarea activitaă tţii bioelectrice din fibrele nervului optic, dupaă aplicarea unui spot luminos focalizat îîn diferite zone ale suprafetţei retiniene. Caî mpul receptor centru “ON” avaî nd o polaritate pozitivaă îîn centru sţ i negativaă la periferie se activeazaă prin aplicarea unui spot sau a unei iluminaă ri centrale. IÎn cazul aplicaă rii unui spot sau a unei iluminaă ri periferice activitatea bioelectricaă a celulelor ganglionare dispare apaă raî nd la îîntreruperea iluminaă rii. Activitatea caî mpului receptor centru “OFF” este maximaă îîn cazul îîn care spotul sau iluminarea este aplicataă la periferia caî mpului receptor, centrul fiind îîntunecat. Existentţa acestor douaă caî mpuri receptoare centru “ON” sţ i centru “OFF” se explicaă prin interventţia a douaă mecanisme neurofiziologice. Pe de altaă parte, datoritaă inhibitţiei laterale exercitate de celulele orizontale asupra celulelor bipolare, iar pe de altaă parte prin existentţa a cel putţin a douaă tipuri de celule bipolare A sţ i B. Celulele orizontale fac legaă tura lateral îîntre corpii sinaptici ai bastonasţ elor sţ i conurilor, cu dendritele celulelor bipolare. De cele mai multe ori semnalul de iesţ ire al celulelor orizontale este inhibitor. Deci aceste celule exercitaă o inhibitţie lateralaă , care previne raă spaî ndirea lateralaă a modelelor vizuale transmise spre SNC. Este vorba de un mecanism esentţial pentru acuitatea vizualaă îînaltaă sţ i pentru perceptţia contrastelor marginilor vizuale. Existaă apoi douaă tipuri de celule bipolare, unele de tip B depolarizante, care descarcaă semnale excitatorii, iar altele de tip A hiperpolarizante care transmit semnale inhibitorii spre caă ile vizuale. Astfel caî nd celulele fotoreceptoare sunt excitate, unele celule bipolare se depolarizeazaă iar altele se hiperpolarizeazaă . Relatţia dintre aceste douaă tipuri de celule reprezintaă un 98

mecanism secundar de inhibitţie, suplimentar inhibitţiei laterale exercitat de celulele orizontale. Deoarece celulele bipolare B depolarizante sţ i A hiperpolarizante se aflaă una laî ngaă alta, acest fapt creeazaă o modalitate de delimitare prin contrast a marginilor imaginii vizuale, atunci caî nd marginea se aflaă exact îîntre doi fotoreceptori adiacentţi. Cele mai multe celule ganglionare nu raă spund la gradul real de iluminare al imaginii vizuale, ci numai la contrastul luminos de la marginea imaginii. Este modalitatea principalaă prin care imaginea se transmite la creier. IÎn ce constaă acest proces ? Caî nd un fascicul omogen de luminaă este aplicat pe îîntreaga retinaă , adicaă caî nd totţi fotoreceptorii sunt stimulatţi egal de caă tre lumina incidentaă , celulele ganglionare nu sunt nici inhibate nici stimulate. Aceasta se datoreazaă faptului caă semnalele transmise direct de la fotoreceptori prin celulele bipolare B depolarizante sunt excitatorii îîn timp ce semnalele laterale prin celulele orizontale sţ i celulele bipolare A hiperpolarizante, sunt inhibitorii. Astfel semnalele excitatorii sunt complet neutralizate de caă tre semnalele inhibitorii din caă ile laterale. De exemplu saă luaă m trei fotoreceptori: cel din centru excitaă o celulaă bipolaraă B depolarizantaă . Caî nd doi fotoreceptori laterali sunt îîn legaă turaă cu aceiasţ i celulaă bipolaraă , dar prin intermediul celulelor orizontale inhibitorii, aceste celule orizontale vor neutraliza semnalul excitator direct, îîn cazul caă sţ i cei doi fotoreceptori dispusţ i lateral sunt de asemenea stimulatţi de luminaă . Acum saă vedem ce se îîntaî mplaă dacaă îîn imaginea vizualaă apare o linie de contrast. Saă ne imaginaă m caă fotoreceptorul central este stimulat de un spot de luminaă , îîn timp ce un fotoreceptor lateral este îîn îîntuneric. Spotul luminos va excita calea directaă prin celula bipolaraă . Una din celulele orizontale este îînsaă inhibataă deoarece fotoreceptorul lateral este îîn îîntuneric. Deci, aceastaă celulaă îîsţi va pierde efectul inhibitor asupra celulei bipolare. Astfel, caî nd lumina este raă spaî nditaă uniform pe retinaă , semnalele excitatorii sţ i inhibitorii la nivelul celulei bipolare se neutralizeazaă unele pe altele. Dar atunci caî nd apare contrastul semnalele se amplificaă reciproc prin caă ile directe sţ i laterale. Astfel se explicaă de ce îîn cazul benzilor lui Mach îîn zona adiacentaă fiecaă rei limite, dunga mai luminoasaă apare sţ i mai luminoasaă decaî t îîn realitate, iar cea mai îîntunecataă va apaă rea sţ i mai îîntunecataă , sporind îîn acest fel contrastul pentru fiecare limitaă de contrast sţ i faă caî ndu-l astfel pe fiecare mai usţ or de remarcat. Prin acest mecanism perceptţia contururilor devine mai bunaă decaî t realitatea obiectivaă . Multe celule ganglionare sunt excitate îîn special de modificaă rile de intensitate a luminii. IÎn ceea ce privesţ te vederea cromaticaă avem urmaă toarele posibilitaă tţi: O primaă posibilitate caî nd o celulaă ganglionaraă este stimulataă de mai multe celule cu con ca îîn cazul perceptţiei maculei. Caî nd cele trei tipuri de celule cu con: rosţ u, albastru sţ i verde stimuleazaă aceiasţ i celulaă ganglionaraă , semnalul transmis de 99

aceasta va fi acel al culorii rosţ ii, albastru sau verde. Excitarea celor trei conuri îîntr-o anumitaă proportţie daî nd senzatţia de alb. A doua posibilitate este caî nd doar o singuraă celulaă ganglionaraă , ca îîn cazul foveei centralis, este excitataă de un singur con sţ i inhibataă de un alt tip de con. Acest lucru apare frecvent la conurile rosţ ii sţ i verzi. S-au observat caî mpuri receptoare fie cu centrul “ON” ce reactţioneazaă la lumina rosţ ie sţ i perifericaă “OFF” la lumina verde. Un astfel de tip reciproc apare de asemenea îîntre conurile albastre, pe de o parte sţ i o combinatţie de conuri rosţ ii sţ i verzi pe de altaă parte. IÎn acest caz, excitarea îîn centru “ON” va genera culoarea galbenaă , iar a periferiei culoarea albastraă . Mecanismul acestor efecte dual oponente (opuse) ale culorilor este urmaă torul: un tip de con “colorat” excitaă celula ganglionaraă pe o cale excitatorie directaă , printr-o celulaă bipolaraă B depolarizantaă , îîn timp ce alt tip de con “colorat” inhibaă celula ganglionaraă printr-o cale inhibitorie indirectaă printr-o celulaă orizontalaă sau o celulaă bipolaraă A hiperpolarizantaă . Acest mecanism de contrast pentru culoare este important pentru caă permite îîncaă retinei saă îînceapaă saă diferentţieze culorile. Astfel, fiecare tip de celulaă ganglionaraă pentru realizarea contrastului de culoare este excitataă de “culoarea complementaraă ”. De aici concluzia caă procesul de analizaă a culorilor îîncepe îîncaă la nivelul retinei. Pentru fiecare celulaă din retinaă existaă un antagonism sţ i o interactţiune îîntre influentţele excitatorii sţ i inhibitorii ce ajutaă la definirea stimulilor îîncaă de la nivelul retinian îîn termenii de contrast, de formaă sţ i de culoare. Cantitatea de informatţii pe care o primesţ te retina este impresionantaă , iar numaă rul de impulsuri pe care-l transmite spre creier este incomparabil mai mic decaî t cel primit din mediul îînconjuraă tor. Acest lucru demonstreazaă fenomenul de convergentţaă sţ i de prelucrare a stimulilor de la nivelul retinei. Prin aceste mecanisme îîn ultimaă instantţaă o celulaă ganglionaraă sumeazaă sţ i trage concluzia asupra informatţiei pe care trebuie saă o transmitaă centrilor nervosţ i superiori. Din acest punct de vedere retina se comportaă ca un adevaă rat “creier periferic” ce transmite impulsurile nervoase dupaă ce le-a comparat îîntre ele, le-a sintetizat, ajungaî ndu-se la concluzia existentţei unor contraste pe care le transmite apoi neuronilor corticali. Calea intermediară a analizatorului vizual 3.1.1.16 Nervul optic Nervul optic grupeazaă axonii celulelor ganglionare. Desţ i nervul optic este considerat al doilea nerv cranian, el este îîn realitate un tract central, reprezentaî nd o extindere a substantţei albe cerebrale (vezi dezvoltarea embrionaraă a nervului optic). Nervul optic este inclus îîn meningele cerebrale, este scaă ldat de lichid cefalorahidian, fibrele fiind caă ptusţ ite de astroglie sţ i oligodendroglie. Fibrele nervului optic sunt partţial mielinizate, lipsite de teactaă Schwann sţ i separate unele de altele doar de celulele gliale. Nervul optic contţine 100

1,2 - 1,6 milioane de fibre grupate îîn fascicole ce contţin circa 1000 de fibre nervoase. Sunt formate din trei categorii de fibre, care sunt axoni a tot ataî tea categorii de neuroni ganglionari: 40% dintre fibre sunt subtţiri sţ i conduc impulsul nervos cu viteza de 8 m/s; 55% conduc cu 14 m/s sţ i 5% din fibre sunt groase conducaî nd impulsul nervos cu o vitezaă de 35 m/s. Mesajele transmise prin fibrele nervului optic raă spund îîn mod diferentţiat la stimulii luminosţ i. O primaă grupaă de fibre sunt cele îîn care mesajele cresc imediat ce îîncepe iluminarea (efect “ON”), fenomen ce se mentţine pentru un scurt timp intervenind fenomenul de adaptare (efect “OFF”). O altaă categorie de fibre la care efectul “ON” sţ i “OFF” apare la îînceputul sţ i sfaî rsţ itul iluminaă rii, iar intensitatea influxului cresţ te usţ or sţ i progresiv. O ultimaă categorie de fibre are rol de dispersie a tuturor mesajelor pe tot parcursul iluminaă rii, fiind vorba de un fel de inhibitţie a transmiterii influxului nervos. Nervul optic transmite ataî t semnale luminoase, semnale referitoare la limita sţ i contrastele vizuale, semnale privind modificaă rile intensitaă tţii luminoase, ca sţ i semnale colorate ce vor modifica frecventţa potentţialului de actţiune îîn functţie de lungimea de undaă a luminii. Nervul optic contţine sţ i fibre eferente de la creier la retinaă , care fac sinapsa direct cu celulele ganglionare, prin care scoartţa cerebralaă controleazaă receptţia retinianaă , amplificaî nd-o sau diminuaî nd-o îîn functţie de semnificatţia informatţiei primite de la retinaă . 3.1.1.17 Chiasma şi tractusurile optice Chiasma opticaă este locul unde se îîncrucisţ eazaă aproximativ jumaă tate din fibrele nervului optic. Exceptţie fac fibrele care pleacaă din regiunile temporale ale retinei, care raă maî n neîîncrucisţ ate. Tractusurile optice iau nasţ tere dupaă aceastaă decusatţie partţialaă a fibrelor sţ i care se îîmpart îîn: Tractul optic accesoriu, format din foarte putţine fibre care se duc la tegumentul mezencefalic a caă rui functţie este legataă de discriminarea luminii sţ i tractul optic principal care se terminaă fie îîn mezencefal, tuberculii cvadrigemeni anterior (coliculi super), fie îîn diencefal îîn corpul geniculat lateral, fie îîn regiunea epitalamicaă , fie îîn hipotalamus prin fibrele retino hipotalamice cu rol îîn ritmul circadian. 3.1.1.18 Corpii geniculaţi laterali Corpul geniculat lateral este format din 6 straturi celulare: la straturile 2, 3 sţ i 5 sosesc fibule din portţiunea temporalaă a retinei, deci de aceeasţ i parte iar îîn straturile 1, 4 sţ i 6 sosesc fibule din portţiunea nazalaă deci din retina contralateralaă . Aceastaă îîmperechere a straturilor cu fibre din ambii ochi probabil joacaă un rol important îîn fenomenul de fuziune a vederii sţ i îîn perceperea profunzimii vederii sţ i vederii stereoscopice. Straturile 3-6 sunt formate din celule care se numesc neuroni parvocelulari iar straturile 1 sţ i 2 au celule mari care se numesc neuroni magnocelulari. 101

Neuronii corpului geniculat lateral transmit informatţii ca sţ i celulele ganglionare, adicaă cu privire la luminozitate, misţ carea obiectelor îîn caî mpul vizual sţ i culoarea lor. Caî mpurile receptoare retiniene au o reprezentare sţ i la acest nivel, identificaî ndu-se neuroni excitatori îînconjuratţi de neuroni inhibitori sau invers. La acest nivel se îînregistreazaă aceleasţ i tipuri de raă spunsuri ca sţ i la nivelul retinei raă spuns “ON”, “OFF” sau “ON-OFF”. Relativ la semnalele colorate s-a putut stabili caă straturile 1 sţ i 2 ale corpului geniculat lateral sunt îîn relatţie cu stimularea alb-negru, îîn timp ce straturile de la 3 la 6 se aflaă îîn legaă turaă cu stimularea colorataă . Prin aceste interactţiuni complexe sţ i variate informatţia colorataă din imaginea vizualaă este progresiv analizataă , fiind apoi transmisaă creierului prin tractul geniculo-calcanin, ca un semnal ce exprimaă mai degrabaă raportul diferitelor culori sţ i care apoi va genera culoarea caracteristicaă imaginii vaă zute. Neuronii corpului geniculat lateral trimit axonii la cortexul cerebral, dar sţ i primesc fibre inhibitorii de la nivelul cortexului sţ i de la formatţia reticulataă mezencefalicaă . De la nivelul corpului geniculat lateral impulsurile nervoase sunt transmise cortexului prin radiatţiile sau striile optice (tractusul geniculocalcanian). Segmentul central al analizatorului vizual Este situat îîn lobul occipital îîn ariile 17, 18 sţ i 19. Aria 17, aria striataă este aria vizualaă primaraă avaî nd rol îîn perceperea formei obiectelor, straă lucirii sau îîntunecaă rii paă rtţilor lor componente. Aria 17 este îînconjurataă de aria 18 parastriataă ce are rol îîn diferentţierea obiectelor îîn misţ care, de cele statice sţ i este legataă de memoria vizualaă sţ i de aria 19 peristriataă , cu rol de a compara senzatţiile vizuale prezente cu cele stocate anterior sţ i de asemenea îîn orientarea vizualaă sţ i corectarea imaginii. Ariile 18 sţ i 19, ariile vizuale secundare sunt ariile psihovizuale unde se produc procesele integrative complexe cu decodificarea informatţiilor vizuale sţ i perceperea imaginii globale a obiectelor. La nivelul cortexului occipital este paă strataă topografia retinianaă , îîn sensul caă fibrele din cadranele superioare ale caî mpului vizual (temporal sţ i nazal) se proiecteazaă dedesubtul scizurii calcarine, cele din cadranele inferioare deasupra scizurii calcarine. Macula se proiecteazaă îîn partea posterioaraă constituind aproape jumaă tate din proiectţia corticalaă sţ i avaî nd o reprezentare mult mai mare ca suprafatţaă comparativ cu cea de la nivelul retinei. Cortexul vizual occipital percepe imaginea raă sturnataă . Imaginea este confruntataă , îîn timp, cu realitatea sţ i prin procesul de îînvaă tţare se realizeazaă o imagine realaă a obiectului privit. Cortexul occipital cuprinde 200 milioane de neuroni grupatţi pe coloane radiale Studiile efectuate cu ajutorul microelectrodelor au demonstrat caă 102

neuronii cortexului vizual pot fi divizatţi din punct de vedere functţional îîn trei categorii: neuroni simpli, neuroni complecsţ i sţ i neuroni hipercomplecsţ i. Din activitatea conjugataă a multitudinii de neuroni din cortexul vizual putem aprecia forma obiectelor, pozitţia lor, orientarea îîn spatţiu, culoarea etc. O caracteristicaă a caî mpurilor receptoare corticale este aceea caă ele nu sunt organizate circular ci grupate sub forma coloane radiale. 3.1.1.19 Câmpurile corticale simple Caî mpurile receptoare corticale simple sunt formate functţional din neuroni simpli care la raî ndul lor sunt divizatţi îîn caî mpuri adiacente sţ i distincte spatţial. Caî mpurile excitatorii sţ i inhibitorii sunt aranjate îîn coloane îîn diferite combinatţii, cu particularitatea caă îîntotdeauna zona excitatorie “ON” sţ i inhibitori “OFF” sunt separate printr-o margine rectilinie sau prin douaă linii paralele. Neuronii simpli sunt cei mai numerosţ i îîn scoartţa occipitalaă sţ i primesc impulsuri fiecare de la mai multţi neuroni din corpul geniculat lateral. Ei raă spund la un stimul rectilin liniar care separaă o zonaă luminoasaă de una îîntunecataă . Aceste caî mpuri sunt codificate pentru perceperea orientaă rii sţ i pozitţiei contururilor rectilinii. De exemplu raă spund la un dreptunghi foarte îîngust negru pe un fond luminos. IÎn aceste situatţii caî mpul receptor simplu constaă dintr-o bandaă îîngustaă excitatoare, flancataă de-o parte sţ i de alta de zone liniare inhibitprii mai largi. Se semnaleazaă de asemenea regiuni excitatorii sţ i inhibitorii situate fatţaă îîn fatţaă. IÎn aceastaă situatţie delimitarea dintre cele douaă zone se face printr-o linie dreaptaă . 3.1.1.20 Câmpurile complexe Caî mpurile complexe care sunt mai îîntinse decaî t cele simple, cuprind neuronii complecsţ i ce primesc aferentţe de la mai multţi neuroni simpli care nu raă spund la sursa la sursa de iluminare ci la contururi luminoase drepte, cu o anumitaă orientare, orizontalaă specificaă sţ i directţionalaă . Raă spunsul este maxim atunci caî nd stimulul linear se deplaseazaă paralel cu directţia de orientare a caî mpului (fie de la dreapta la staî nga fie de la staî nga la dreapta) sţ i minim sau absent dacaă intersecteazaă perpendicular ataî t paă rtţile excitatorii caî t sţ i pe cele inhibitorii ale caî mpului. Aceste caî mpuri neuronale complexe raă spund la un contur cu o orientare corectaă , indiferent de pozitţia acesteia la nivelul retinei. 3.1.1.21 Câmpurile receptoare hipercomplexe Caî mpurile receptoare hipercomplexe formate din neuroni hipercomplecsţ i, mai putţin numerosţ i, dar avaî nd caî mpurile mai îîntinse decaî t cele simple. Acesţ ti neuroni raă spund îîn mod egal fie la un stimul rectiliniu de o anumitaă orientare, fie la pozitţia exactaă a acestuia cu conditţia ca stimulul saă aibaă o anumitaă durataă . Acest raă spuns este dat de neuroni hipercomplecsţ i de ordin inferior. IÎn cazul neuronilor hipercomplecsţ i de ordin superior raă spunsul la stimulul rectiliniu sau pozitţia exactaă a acestuia trebuie saă fie alcaă tuitaă din douaă linii perpendiculare sau saă formeze un unghi ascutţit de o anumitaă valoare. 103

Se presupune caă acesţ ti neuroni hipercomplecsţ i primesc aferentţe excitatorii de la neuronii complecsţ i al caă ror caî mp acoperaă o regiune de activare sţ i aferentţe inhibitorii de la neuronii complecsţ i al caă ror caî mp receptor este situat de o parte sţ i de alta a neuronilor complecsţ i excitatori. Neuronii simpli sunt localizatţi îîn proportţii variate îîn aria 17, cei complecsţ i ar fi situatţi îîn ariile 17, 18 sţ i 19, iar cei hipercomplecsţ i îîn ariile 18 sţ i 19. S-a propus un model de organizare ierarhicaă al cortexului vizual, îîn care primele prelucraă ri s-ar produce îîn neuronii simpli, ce primesc aferentţe de la neuronii corpului geniculat lateral sţ i care converg apoi pe caî mpurile complexe, iar acestea pe cele hipercomplexe. Neuronii din ariile 18 sţ i 19 raă spund la forme vizuale mult mai complexe comparativ cu cele observate la aria 17. Astfel pot raă spunde la forme geometrice (margini, curbe, unghiuri etc.). IÎn aceste zone se realizeazaă astfel procesele de codificare a semnalelor primite sţ i este posibil îîn final realizarea imaginii globale vizate de ochi. La nivelul acestor arii existaă un amestec omogen de raă spunsuri excitatorii sţ i inhibitorii primite de la neuronii caî mpurilor simple sţ i nu de la neuronii corpilor geniculatţi laterali. 3.1.1.22 Organizarea în coloane a cortexului vizual Cortexul cerebral vizual este constituit dintr-un mozaic de coloane neuronale verticale. Pe baza cercetaă rilor efectuate cu ajutorul microelectrodelor implantate îîn cortexul vizual, Hubel sţ i Wiesel au emis ipoteza dupaă care cortexul vizual primar este divizat îîn coloane de celule, functţional independente. Fiecare coloanaă este raă spunzaă toare de impulsurile primite de la o arie receptoare a caî mpului vizual. Cortexul vizual este constituit dintr-un mozaic de coloane neuronale verticale puse îîn evidentţaă prin microelectrode implantate perpendicular pe suprafatţa scoartţei. Fiecare coloanaă are un diametru de cca. 0,5 mm, îîntinzaî ndu-se de la suprafatţaă paî naă îîn profunzimea celor sţ ase straturi neuronale corticale. Aceste cercetaă ri au putut evidentţia coloane specifice pentru orientare a caă ror neuroni sunt sensibili la îînclinarea stimulului vizual. Fiecare coloanaă corticalaă se divide îîn douaă : jumaă tate fiind dominataă de ochiul drept, iar cealaltaă jumaă tate de ochiul staî ng. Aceste ipoteze ale lui Hubel sţ i Wiesel au fost confirmate de injectarea unui aminoacid radioactiv îîntr-un ochi, care paă trunzaî nd de-a lungul sistemului retino-geniculo-striat printr-un mecanism de transport axoplasmatic transsinaptic au putut fi evidentţiatţi prin autoradiografia cortexului vizual. Pe autoradiografie se remarcaă straturile alternante ale coloanelor. Coloane marcate radioactiv, de la ochiul îîn care s-a injectat aminoacidul radioactiv alterneazaă cu coloane nemarcate radioactiv provenite de la ochiul opus neinjectat. O altaă caracteristicaă a cortexului vizual este organizarea sa orizontalaă , formataă din neuroni grupatţi îîn coloanele orizontale. Aceastaă caracteristicaă a fost sugerataă de Hubel sţ i Wiesel printr-un studiu îîn care s-a inserat microelectrozi îîn cortexul vizual primar paralel cu straturile sale. Existentţa acestor coloane 104

orizontale au putut fi doveditaă apoi prin injectarea de 2-Deoxiglucozaă îîntr-un ochi al unei maimutţe. Dupaă 45 de minute substantţa era captataă de neuronii activi care au fost activatţi prin expunerea la misţ caă ri verticale a imaginii. Hubel sţ i Wiesel au prezentat un model de organizare functţionalaă a coloanelor cortexului vizual pe un bloc de tţesut cortical care analizeazaă semnalele de la o anumitaă arie a caî mpului vizual. Pe verticalaă apar cele sţ ase straturi celulare ale cortexului vizual. Fiecare lamaă a blocului de tţesut se presupune a fi specializataă îîn analiza liniilor drepte cu o orientare specificaă . Jumaă tate din blocul de tţesut se presupune caă este dominataă de impulsurile venite de la ochiul drept sţ i cealaltaă jumaă tate de la ochiul staî ng. 3.1.1.23 Analiza corticală a culorilor Analiza culorilor de caă tre cortexul vizual pare a fi identicaă cu cea descrisaă la nivelul retinei sţ i a corpilor geniculatţi laterali. Unii neuroni primesc aferentţe de la toate cele trei categorii de conuri, iar alte caî mpuri corticale au un compartiment de celule color, dual-oponente. Prin urmare, avem un mecanism de procesare componentţialaă sţ i un mecanism de procesare oponentţialaă . Celulele color dual-oponente au fost demonstrate îîn cortexul vizual. Ele raă spund cu o puternicaă descaă rcare de tip "ON" caî nd centrul caî mpului receptor circular este iluminat cu o lungime de undaă , de ex. verde, iar îîn jur simultan apare lungimea de undaă complementaraă , adicaă rosţ u. Aceleasţ i celule îîsţi îînceteazaă descaă rcarea apaă raî nd efect “OFF” îîn cazul inversaă rii iluminaă rii. De exemplu rosţ u îîn centru sţ i verde la exterior. Aceste celule dual-oponente raă spund la contrastul dintre lungimile de undaă reflectate de ariile adiacente ale caî mpului vizual. Livingston sţ i Hubel au putut constata caă aceste celule dual-oponente sunt distribuite îîn cortexul vizual sub forma unor coloane îînfipte ca nisţ te tţaărusţ i îîn straturile cortexului vizual formate din neuroni sensibili la culoare. De la acest aranjament face exceptţie doar stratul neuronal al patrulea al cortexului vizual. Datoritaă faptului caă îîn acesţ ti neuroni s-a constatat o concentratţie crescutaă a citocromoxidazei, distributţia sţ i dispozitţia acestor neuroni a putut fi evidentţiataă histochimic prin colorarea acestei enzime. Faă caî ndu-se sectţiuni paralele cu straturile corticale din tţesutul cerebral striat s-au evidentţiat pete de culoare îîmpraă sţ tiate îîn toataă grosimea cortexului exceptaî nd stratul al IV-lea. Aceste pete apar ca nisţ te tţaărusţ i îînfiptţi îîn grosimea cortexului vizual. Aria 18 prezintaă din punct de vedere al coloraă rii histoenzimologice a citocromoxidazei o retţea de benzi îînguste sau late. S-a constatat caă benzile îînguste sunt legate de acele structuri îînfipte ca nisţ te tţaărusţ i îîn cortexul vizual iar benzile late primesc aferentţe de la neuronii stratului IV din aria 17. Acest strat este îîn relatţie directaă cu neuronii corpilor geniculatţi lateral. Organizarea îîn coloane diferaă îîn aria 18 fatţaă de aria 17, fiind îînsaă paralelaă cu aceasta. Coloanele de neuroni sensibile la orientare sunt situate îîntre coloanele îînfipte sţ i cele sensibile la culoare.

105

3.1.1.24 Simţul formelor Detectarea formelor obiectelor se bazeazaă pe capacitatea neuronilor corticali vizuali de a detecta organizarea spatţialaă a imaginilor. Aceastaă capacitate depinde de functţia cortexului vizual primar, aria 17. Detectarea formelor se bazeazaă pe sesizarea straă lucirii sţ i îîntunecaă rii paă rtţilor componente ale obiectului vizat. Detectarea orientaă rii liniilor, a marginilor sţ i a lungimii liniilor implicaă organizarea îîn coloane a neuronilor corticali. Pentru o astfel de organizare pledeazaă faptul caă scoartţa vizualaă posedaă cca. 200 de milioane de neuroni fatţaă de 1.200.000 de fibre ale nervului optic, deci neuronii corticali sunt de 200 de ori mai numerosţ i decaî t fibrele nervului optic. Pentru aprecierea cu mare finetţe a formelor este nevoie nu numai de receptorii periferici, ci sţ i de proiectarea punct cu punct a retinei la nivelul cortexului vizual, unde are loc discriminarea, analizarea sţ i sintetizarea informatţilor vizuale primite. Zona macularaă a retinei are o proiectţie foarte mare la nivelul cortexului. IÎn zona extramacularaă apar celule cu bastonasţ e la nivelul caă rora discriminarea formelor se face tot mai imperfect, dar cresţ te îîn schimb sensibilitatea la luminaă . Retina externaă este doar semnalizatoare, pe caî nd cea centralaă este analizatoare pentru culori sţ i forme. 3.1.1.25 Simţul stereoscopic Vederea binocularaă spatţialaă , vederea stereoscopicaă este rezultatul pozitţiei centrat-convergente a celor doi ochi. Cele douaă imagini sunt combinate sau fuzionate prin mecanisme nervos centrale îîntr-o singuraă imagine. Simtţul stereoscopic se referaă la capacitatea ochilor de a aprecia profunzimea obiectelor din mediul îînconjuraă tor cu participarea nemijlocitaă a circuitelor neuronale din corpi geniculatţi laterali sţ i din cortexul occipital. La nivelul retinei imaginea este doar bidimensionalaă , iar scoartţa occipitalaă vizualaă aduce a treia dimensiune, profunzimea. Se sţ tie caă distantţa interpupilaraă la omul adult este de 64 mm, îîncaî t acelasţ i obiect va fi privit sub un alt unghi de caă tre ochiul drept sţ i de caă tre cel staî ng. Diferentţele de detalii obtţinute de caă tre cei doi ochi pe cele douaă macule creeazaă impresia de relief a obiectelor privite. IÎn simtţul reliefului se impune vederea binocularaă care aduce neuronilor corticali date putţin diferite de la cei doi ochi pe care apoi acesţ tia le convertesc îîntr-o imagine compusaă tridimensional. Acest proces are la bazaă componente morfofunctţionale îînnaă scute, la care se adaugaă îînsaă experientţa de viatţaă, o autoîînvaă tţare îîn primii ani de dupaă nasţ tere. Vederea stereoscopicaă are rol îîn posibilitatea aprecierii de caă tre om a distantţelor. Pentru aprecierea profunzimii obiectelor, scoartţa vizualaă occipitalaă participaă activ cu numeroasele sale conexiuni neuronale, analizaî nd sţ i sintetizaî nd datele primite de la retinaă privind maă rimea aparentaă a obiectelor, perspectiva, 106

distributţia umbrelor sţ i a luminilor, luminozitatea sţ i tonalitatea cromaticaă , conturul obiectelor etc. Toate aceste calitaă tţi sunt îînvaă tţate îîn primii ani de viatţaă. La realizarea vederii spatţiale mai intervin de asemenea sţ i misţ caă rile capului, ce oferaă informatţii spatţiale despre distantţe. O dovadaă îîn acest sens o constituie faptul caă sţ i oamenii cu un singur ochi pot percepe corect profunzimea imaginilor prin misţ carea capului. Sistemul oculomotor are douaă sarcini: pe de o parte reperarea tţintei, gratţie unei sacade (misţ carea rapidaă a globilor oculari) iar pe de altaă parte urmaă rirea tţintei realizataă printr-o misţ care lentaă (urmaă rirea ocularaă ). Prima misţ care poate fi voluntaraă sau reflexaă , cea de-a doua este involuntaraă . Misţ caă rile de lateralitate, de verticalitate sţ i de convergentţaă sunt asigurate de misţ caă rile musţ chilor extraoculari (trei perechi de musţ chi: patru dreptţi: dreptul intern sţ i extern, dreptul superior sţ i inferior sţ i doi oblici: oblicul superior sţ i inferior). Fiecare pereche dispune de o inervatţie reciprocaă , avaî nd un musţ chi îîn contractţie sţ i altul îîn relaxare. Astfel, globul ocular are posibilitatea saă facaă o mare varietate de misţ caă ri. Misţ caă rile oculare sunt astfel coordonate îîncaî t ambii globi oculari se misţ caă simultan ceea ce se numesţ te misţ carea conjugataă a ochilor. Coordonarea se realizeazaă de trei perechi de nervi cranieni III, IV sţ i VI (oculomotor, trohlear sţ i abducest). Musţ chii globului ocular au misţ caă rile cele mai rapide din organism, secusele cele mai rapide. Astfel misţ carea acestora pentru vizarea unui obiect se realizeataă îîntre 20 sţ i 150 ms. Centrii de control al misţ caă rii binoculare se aflaă îîn formatţia reticularaă din mezencefal sţ i punte, îîn coliculii cvadrigemeni superiori sţ i regiunea pretectalaă . Ei primesc aferentţe sţ i din scoartţa vizualaă . Sincronizarea acestor misţ caă ri sţ i precizia lor, necesitaă sţ i actţiunea cerebelului. Pentru realizarea misţ caă rilor nistagmice deci a misţ caă rilor sacadate mai intervin sţ i receptorii vestibulari. Nucleii celor trei perechi de nervi îîsţi au originea îîn trunchiul cerebral, al caă ror fibre se unesc îîn bandeleta longitudinalaă posterioaraă . Centrii premotori din lobul frontal programeazaă sacadele, misţ caă rile de urmaă rire sţ i de convergentţaă. Nucleii vestibulari controleazaă misţ caă rile reflexe. Formatţia reticularaă pontinaă este responsabilaă de comanda sacadelor laterale iar nucleii rostrali ai bandeletei longitudinali de comanda sacadelor 1.16. Analizatorul auditiv Analizatorul auditiv capteazaă undele sonore din mediul ambiant, le receptţioneazaă sţ i le codificaă îîn impulsuri nervoase sţ i apoi le transmite spre scoartţaă unde sunt transformate îîn senzatţie auditivaă . Spre deosebire de animale, la care senzatţia auditivaă este straî ns legataă de orientarea îîn spatţiu, de semnalizarea hranei sţ i pericolelor, la om senzatţia auditivaă are o deosebitaă semnificatţie îîn producerea sţ i îîntţelegerea limbajului articulat. 107

.16.1.

IÎn timp ce analizatorul vizual este implicat sţ i integrat îîn primul sistem de semnalizare, analizatorul auditiv face parte din al doilea sistem de semnalizare. Prin intermediul analizatorului auditiv se primesc informatţii asupra calitaă tţii sunetelor (frecventţaă, intensitate, tonalitate sţ i timbru), asupra directţiei din care se propagaă sţ i asupra distantţei de la care s-au propagat sunetele. IÎmpreunaă cu analizatorul vestibular, vizual sţ i cutanat, analizatorul auditiv ia parte la mentţinerea echilibrului, la paă strarea pozitţiei corpului sţ i capului îîn spatţiu. Sunetele sunt vibratţii ondulatorii transmise printr-un mediu elastic (aer, apaă etc.) care reprezintaă excitantul fiziologic al analizatorului auditiv. Ca orice analizator sţ i analizatorul auditiv este format din trei portţiuni: capaă tul periferic, unde sunetele sunt captate, receptţionate, transmise sţ i codificate îîn impuls nervos; segmentul de conducere care transmite impulsurile nervoase spre segmentul central unde se formeazaă senzatţia auditivaă . Capaă tul periferic al analizatorului auditiv cuprinde douaă paă rtţi: Prima parte asiguraă captarea sţ i transmiterea mecanicaă a vibratţiilor sonore îîn urechea externaă , cea medie sţ i mai putţin îîn urechea internaă . A doua parte este reprezentataă de dispozitivul neuro-senzorial ce asiguraă transformarea mesajului sonor, mecanic îîn potentţiale bioelectrice. Segmentul intermediar sau de conducere este format din fibrele nervoase sţ i nucleii nervosţ i ce asiguraă transmiterea mesajului nervos generat de dispozitivul neuro-senzorial al capaă tului periferic al analizatorului auditiv. Zona sau aria corticalaă cuprinde capaă tul central al analizatorului auditiv situat îîn lobul temporal îîn prima circumvolutţiune temporalaă . Sunetul şi caracteristicile sale fizice Pentru ca urechea omului saă deosebeascaă sunetele îîntre ele, este necesar saă deosebeascaă : frecventţa, intensitatea, tonalitatea sţ i timbrul sau amplitudinea sunetelor. Frecventţa sunetelor reprezintaă numaă rul de vibratţii pe secundaă , exprimaî ndu-se îîn ciclic/s sau îîn Hz. Intensitatea sunetului exprimaă presiunea sonoraă sţ i depinde de mediul de transmitere a vibratţiilor. Tonul sunetelor definesţ te îînaă ltţimea sunetului. Timbrul sunetelor caracterizeazaă totalul armonicelor supraadaă ugate sunetului de fond, permitţaînd deosebirea dintre douaă sunete de aceeasţ i tonalitate sţ i intensitate. Tonul sţ i timbrul sunetelor sunt îîn relatţie cu amplitudinea sunetelor. Din punct de vedere al timbrului, sunetele sunt grave sau îînalte dupaă cum armonicele sunt îîn numaă r mai mare sau mai mic. Pentru a putea fi percepute sunetele trebuie saă aibaă o anumitaă frecventţaă, cuprinsaă îîntre 16 sţ i 20.000 Hz sţ i o intensitate de 1 decibel. Totalitatea sunetelor capabile saă producaă senzatţie auditivaă poartaă numele de caî mp auditiv. Caî mpul auditiv se reduce progresiv dupaă vaî rsta de 30-40 de ani, asţ a îîncaî t persoanele îîn vaî rstaă au un caî mp auditiv cuprins îîntre 50 sţ i 8000 Hz. 108

.16.2.

Urechea umanaă percepe cel mai bine sunetele a caă ror frecventţaă este cuprinsaă îîntre 1024 sţ i 4096 Hz, cu sensibilitatea maximaă la 2048 Hz. Domeniul vorbirii cuprinde frecventţele îîntre 2000 sţ i 4000 Hz. Caî mpul auditiv se determinaă cu ajutorul audiometrului radio-electric iar grafica obtţinutaă se numesţ te audiogramaă . Perceptţia frecventţei unor sunete se bazeazaă pe date subiective, persoana investigataă recunoscaî nd frecventţele variabile care sunt exprimate îîn Hz. Omul poate percepe diferentţe de frecventţaă de 0,3 Hz. Din punct de vedere al intensitaă tţii sunetului se urmaă resc doi parametri: pragul auditiv sţ i pragul senzatţiei. Pragul auditiv reprezintaă intensitatea minimaă a unui sunet pentru a produce senzatţia de auz. Maă surarea practicaă a intensitaă tţii sunetului se exprimaă îîn unitaă tţi de maă suraă numitaă bell. A zecea parte din bell se numesţ te decibel (dB). Bellul este o valoare arbitraraă reprezentataă de logaritmul raportului dintre intensitatea sunetului studiat sţ i cea a unui sunet standard. Intensitatea standard o alege exploratţionistul, fiind cea mai micaă intensitate a unui sunet perceput îîntr-o cameraă perfect izolataă fonic. Cunoscaî ndu-se caă urechea umanaă percepe sunetele îîntre 0 sţ i 140 dB îînseamnaă caă pragul auditiv este zero. Vocea sţ optitaă are 20 dB, îîn conversatţie 80 dB, iar zgomotul unui motor de avion are o intensitate de 120 dB. O intensitate de peste 140 dB lezeazaă organul lui Corti putaî nd duce la surditate. De aceea la locurile de muncaă cu intensitaă tţi mari sonore se aplicaă antifoane pentru protectţia aparatului auditiv. Pragul auditiv variazaă sţ i îîn functţie de frecventţa sunetelor, crescaî nd pe maă suraă ce frecventţa undelor sonore se apropie de limita inferioaraă de 16 Hz sţ i ajungaî nd la maximum cea superioaraă de 20.000 Hz. Pragul senzatţiei reprezintaă intensitatea sunetului la care senzatţia auditivaă este îînlocuitaă printr-o senzatţie tactilaă sau de presiune. IÎn acest sens frecventţele joase sunt mai mult simtţite decaî t auzite, pentru caă sunt percepute sţ i de receptorii de presiune sţ i de caă tre organul lui Corti. Pragul maxim al senzatţiei este cuprins îîntre 250-1000 Hz, iar cel minim spre 20.000 Hz. Capătul periferic al aparatului auditiv Sistemul de captare şi transmitere a sunetelor Sistemul de captare sţ i transmitere a sunetelor este format din pavilionul urechii, conductul auditiv extern, timpanul, lantţul de oscioare, membrana ferestrei ovale sţ i perilimfa. Pavilionul urechii capteazaă undele sonore dirijaî ndu-le spre conductul auditiv extern sţ i de aici spre timpan. Orientarea capului spre sursa sonoraă îîn vederea unei mai bune captaă ri a vibratţiilor se realizeazaă printr-un reflex auditivo-cefalogir. Sistemele de captare se comportaă ca un tub fonic care nu absorb undele sonore ci le reflectaă , le amplificaă sţ i le localizeazaă . 109

Timpanul este o membranaă elasticaă care functţioneazaă ca membrana unui microfon sub presiune. Integritatea sa anatomicaă reprezintaă o conditţie importantaă pentru rolul saă u îîn transmiterea sunetelor. Timpanul se comportaă ca o structuraă periodicaă , adicaă are capacitatea de a vibra la orice fel de frecventţaă. Aceastaă calitate este opusaă rezonantţei, face ca orice undaă saă -l punaă îîn vibratţie, iar îîncetarea bruscaă a sunetului saă -i opreascaă vibratţia. Va avea o vibratţie perfectaă atunci caî nd presiunea este egalaă pe cele douaă fetţe ale timpanului. Egalizarea presiunii atmosferice se datoreazaă comunicaă rii urechii medii cu cavitaă tţile mastoidiene sţ i cu faringele prin trompa lui Eustachio. Aceastaă egalizare se face mai ales îîn cursul deglutitţiei. Urechea medie Oscilatţiile timpanului produc unde mecanice auditive care vor fi preluate de lantţul de oscioare din urechea medie. Undele mecanice auditive sunt preluate de ciocan, ajung la nicovalaă sţ i scaă ritţaă pentru ca apoi membrana ferestrei ovale saă le transmitaă perilimfei. IÎn functţie de intensitatea undei mecanice ciocanul sţ i scaă ritţa prin musţ chii ce le regleazaă mobilitatea, regleazaă intensitatea acestei unde. Deci urechea medie are rol îîn acomodarea fatţaă de intensitatea sunetelor receptate de pavilion. Dacaă sunetele depaă sţ esc 80 dB impulsurile ajunse la nucleii acustici bulbari vor fi transmise nervului facial (VII) care va produce pe cale reflexaă contractţia musţ chiului scaă ritţei. Prin acest reflex se protejeazaă aparatul auditiv blocaî ndu-se lantţurile de oscioare sţ i reducaî nd intensitatea sunetului transmis. Reflexul de contractţie a musţ chiului scaă ritţei ca sţ i reflexul musţ chiului tensor al timpanului are o latentţaă de 40 ms. Suprafatţa timpanului este de cca 5,5 mm2 iar a membranei ferestrei ovale de 3,2 mm2. Raportul dintre cele douaă suprafetţe este de 13/1. Vibratţia timpanului sţ i mobilizarea basculantaă a oscioarelor va produce o presiune de 22 de ori mari mare la nivelul ferestrei ovale sţ i deci asupra perilimfei. Toate formatţiunile anatomice mai sus amintite vor participa la adaptarea aparatului auditiv îîn vederea unei captaă ri caî t mai bune a vibratţiilor sonore la nivelul dispozitivului neuro- senzorial din urechea internaă . Transmiterea vibratţiilor sonore se poate realiza ataî t pe calea aerianaă descrisaă mai sus, caî t sţ i direct prin intermediul oaselor cutiei craniene. IÎn transmiterea osoasaă a sunetelor este absolut necesar contactul sursei sonore cu oasele craniene îîn special cu mastoida sau cu osul frontal pentru o caî t mai bunaă fidelitate asupra calitaă tţilor sunetului. Rolul urechii medii este îîn conservarea energiei sonore captate. Datoritaă sistemului timpan-oscioare se realizeazaă modificarea energiei sonore incidente prin fenomene mecanice îîn sensul diminuaă rii sau amplificaă rii sale. La acest mecanism participaă musţ chii scaă ritţei sţ i musţ chiul tensor al timpanului care actţioneazaă ciocanul. Musţ chiul ciocanului este tensor al timpanului prezentaî nd o sensibilitate deosebitaă la oscilatţiile timpanului. Vibratţia membranei timpanului realizeazaă excitarea receptorilor fusali (fusurile neuromusculare) ai musţ chiului 110

ciocaă nelului care pe cale trigeminalaă va limita reflex oscilatţiile timpanului. Musţ chiul scaă ritţei este inervat de nervul facial sţ i limiteazaă deplasarea acesteia. Caî nd excitatţia este prea intensaă pentru urechea internaă , excitatţiile sunt transmise prin nervul acusticovestibular (VIII) caă tre punte la nervul facial. Impulsurile sosite prin nervul facial vor contracta musţ chiul scaă ritţei, contractţie care va limita oscilatţiile sţ i deci intensitatea sonoraă . Acest reflex se declansţ eazaă caî nd sunetele depaă sţ esc 180 dB. Este un reflex protector al urechii interne. Aceste procese sunt explicabile datoritaă raportului mare îîntre timpan sţ i scaă ritţaă (13/1). Urechea internă 3.1.1.26 Structura urechii interne Sistemul de transducere este reprezentat de urechea internaă , unde este sediul capaă tului periferic ataî t al aparatului auditiv caî t sţ i a celui vestibular. Aparatul acustic al urechii interne este reprezentat de cohlee sau melc. Cohleea este un tub conic cu origine îîn vestibul raă sucit îîn jurul columelei de douaă ori sţ i jumaă tate. Prezentţa la nivelul saă u a lamei osoase, a membranei bazilare sţ i a membranei Reissner îîmpart cohleea îîn trei compartimente distincte: a) rampa vestibularaă ce comunicaă cu vestibulul; b) rampa timpanicaă ce comunicaă cu urechea medie prin fereastra rotundaă ; c) rampa cohlearaă sau medie prezentaă îîntre primele douaă sţ i melcul osos. Rampa vestibularaă sţ i cea medie sunt separate de membrana Reissner, iar rampa timpanicaă de cea medie prin membrana bazilaraă . Rampa timpanicaă comunicaă cu cea vestibularaă prin heliocotremaă , orificiu aflat la vaî rful melcului. Ambele rampe, timpanicaă sţ i vestibularaă au lichid asemaă naă tor cu lichidul extracelular, bogat îîn ioni de Na+. Rampa medie contţine un lichid asemaă naă tor cu lichidul intracelular bogat îîn ioni de K+. Vibratţia sonoraă ajunge îîn rampa vestibularaă de la fereastra ovalaă sţ i de aici se propagaă îîn rampa timpanicaă , crescaî nd usţ or presiunea lichidului sţ i producaî nd bombarea membranei ferestrei rotunde caă tre îîn afaraă . Unda sonoraă se amplificaă progresiv pe maă suraă ce se îîndepaă rteazaă de fereastra ovalaă . IÎn acest fel este pusaă îîn vibratţie membrana bazilaraă îîn functţie de frecventţa sunetului. Pentru frecventţele îînalte membrana bazilaraă va vibra la bazaă , iar pentru cele joase, la vaî rf. Frecventţele intermediare activeazaă membrana bazilaraă îîntre cele douaă extremitaă tţi. Rigiditatea membranei bazilare scade de la bazaă caă tre helicotremaă , fiind sţ i mai lataă spre vaî rful melcului membranos, îîncaî t sţ i amplitudinea oscilatţiilor îîn aceastaă zonaă este mai mare decaî t la bazaă , unde unda de propagare va avea un maximum de ondulatţie ce se va manifesta îîn diverse puncte ale membranei bazilare, îîn functţie de frecventţa sunetului. Sonorizarea cu frecventţe joase va avea un maximum ondulator spre vaî rf. Celulele receptoare auditive dispuse pe membrana bazilaraă vor fi excitate îîn zona de maximum ondulatoriu al membranei bazilare, îîncaî t se îîntţelege de ce fiecare frecventţaă va excita alte celule receptoare. 111

3.1.1.27 Organul receptiv la urechii Organul lui Corti reprezintaă adevaă ratul organ receptor auditiv care transformaă vibratţiile membranei bazilare îîn influx nervos. El se aflaă dispus pe membrana bazilaraă pe toataă lungimea melcului sţ i este format din celule receptoare sţ i celule de sustţinere de diferite forme. Celulele receptoare sunt aranjate îîntr-un strat intern format dintr-un raî nd de celule sţ i dintr-un strat extern format din 3-4 raî nduri de celule. Celulele stratului intern sunt îîn numaă r de cca 3500 avaî nd un diametru de 12 µm, iar cele din stratul extern îîn numaă r de cca 20000 de celule cu un diametru de 8 µm. La partea apicalaă a celulei receptoare auditive existaă cili care vin îîn contact cu membrana tectoria pe toataă lungimea organului Corti. Membrana tectoria se prezintaă ca o masaă rigidaă gelatinoasaă , probabil secretataă de celulele de sustţinere îîn care sunt inclavatţi cilii celulelor receptoare. 3.1.1.28 Mecanismul transducţiei în analizatorul auditiv Celulele receptoare auditive sunt mecanoreceptori ciliatţi care transmit potentţialul receptor dendritelor neuronilor din ganglionul lui Corti. La nivelul cililor sţ i a membranei receptoare se gaă sesc canale ionice mecanosensibile. Ramificatţiuni dendritice sunt aranjate îîn spiralaă la baza celulelor receptoare. Aceste dendrite transformaă potentţialul receptor îîn potentţial generator ce se va propaga pe calea segmentului intermediar paî naă la nivelul cortexului temporal. Ramurile nervoase ale nervului auditiv au o organizare spatţialaă asţ a îîncaî t fibrele dintr-o anumitaă zonaă a membranei bazilare ajung îîntr-o anumitaă zonaă a nucleilor cohlear din bulb. IÎnregistraî ndu-se impulsurile din tracturile auditive sţ i din neuronii auditivi din cortex s-a putut observa caă anumite frecventţe sonore activeazaă anumitţi neuroni corticali. Frecventţele joase sunt probabil mai bine discriminate pentru caă distrugerea jumaă taă tţii apicale a cohleei, unde se aflaă membrana bazilaraă impresionataă de frecventţele joase va duce la detectarea normalaă a sunetelor, dar frecventţele joase vor fi mult mai putţin deosebite de cele îînalte. Caî nd amplitudinea vibratţiilor membranei bazilare este mai mare, celulele receptoare vor fi mai puternic activate sţ i vor produce excitatţii cu ritm mai crescut îîn ramificatţiile dendritice. Tot asţ a poate apaă rea fenomenul de sumare spatţialaă a impulsurilor. Caî nd membrana bazilaraă bombeazaă spre rampa vestibularaă , celulele receptoare se depolarizeazaă sţ i cresţ te numaă rul potentţialelor de actţiune îîn nervii acustici. Dimpotrivaă , caî nd membrana bazilaraă are misţ care inversaă , celulele receptoare sunt hiperpolarizate sţ i se reduc potentţialele de actţiune îîn nervii acustici. Rampa medie contţine endolimfaă spre deosebire de rampele verstibularaă sţ i timpanicaă care contţin perilimfaă . Endolimfa are o compozitţie asemaă naă toare lichidului cefalo-rahidian. La copii, chiar comunicaă aceastaă rampaă cu spatţiul subarahnoidian. 112

.16.3.

Endolimfa este total deosebitaă de perilimfaă . Ea este secretataă de stria vascularis apartţinaî nd peretţilor rampei medii. IÎntre endolimfaă sţ i perilimfaă existaă un potentţial electric permanent de 80 mV cu sarcini pozitive îîn interiorul rampei medii sţ i negative îîn afara ei. Este vorba de potentţialul endocohlear mentţinut prin secretţia permanentaă de endolimfaă de caă tre stria vascularis. Sistemul de conducere Segmentul de conducere şi rolul său în recepţia auditivă Celulele receptoare vor transmite diferentţiat impulsurile auditive dupaă cum aceste celule sunt dispuse îîn stratul intern sau extern. Celulele receptoare interne transmit impulsuri separate caă tre o fibraă senzitivaă , iar cele externe, toate îîn ansamblu sunt conectate cu o fibraă senzitivaă . Astfel se explicaă de ce majoritatea fibrelor nervului acustic primesc informatţii de la celulele receptoare interne. Neuronii ganglionului lui Corti constituie protoneuronul caă ii auditive. Sunt neuroni care-sţ i trimit dendritele îîn jurul celulelor receptoare din organul Corti, iar axonii lor prin unire formeazaă ramura acusticaă a nervului VIII cranian, nervul acustico-vestibular. Pe aceastaă cale impulsurile nervoase ajung la deutoneuronul caă ii auditive reprezentat de nucleul cohlear ventral bulbar de unde pleacaă îîn douaă directţii: 1) Unele fibre formeazaă corpul trapezoid sţ i vor ajunge îîn oliva pontinaă homolateralaă 1/3 din fibre sţ i la oliva pontinaă heterolateralaă 2/3 din fibre. O parte din aceste fibre nu fac sinapsaă la acest nivel sţ i vor paă trunde îîn lemnisculul lateral urcaî nd spre corpul geniculat median din metatalamus, dar trimitţaînd colaterale de releu spre tuberculii cvadrigemeni inferiori. La nivelul corpului geniculat median se aflaă cel de al treilea neuron al caă ii acustice. Axonii acestor neuroni se proiecteazaă îîn prima circumvolutţiune temporalaă . 2) Alte fibre dupaă ce fac sinapsa îîn nucleul acustic ventral ajung îîn cel dorsal dupaă care sub numele de striuri acustice vor urca homolateral faă caî nd releu cu diferitţi nuclei ai formatţiei reticulate mezencefalo-diencefalice (intraî nd îîn alcaă tuirea sistemul reticular activator ascendent cu rol de trezire a scoartţei) sau cu fibrele descendente ale formatţiei reticulate ajungaî nd la motoneuronii medulari. De la calea acusticaă pornesc colaterale sţ i spre cerebel, fie direct din nucleii auditivi fie indirect de la coliculii cvadrigemeni inferiori, de la formatţia reticulataă a trunchiului cerebral sau chiar de la cortexul auditiv. Prin aceste fibre este activat vermisul cerebelos îîn cazul unui zgomot brusc, neprevaă zut. Diversele zone ale nucleilor cohleari sunt activate îîn functţie de frecventţa sunetului. Astfel îîn nucleul cohlear dorsal frecventţele îînalte se proiecteazaă pe linia medianaă , iar cele joase îîn paă rtţile laterale. Aceastaă orientare spatţialaă o reîîntaî lnim sţ i îîn cortexul auditiv. 113

IÎn drumul lor spre cortex fibrele caă ii auditive trimit colaterale sţ i îîn nucleii nervilor cranieni VI sţ i VII abduces sţ i facial. Potenţialele microfonice cohleare Variatţiile de potentţial care iau nasţ tere îîn nervul cohlear îîn timpul stimulaă rii celulelor receptoare de caă tre undele sonore se numesc potentţiale microfonice cohleare. Dupaă unii la nivelul cohleii are loc un proces de analizaă a sunetelor conform teoriei piezoelectrice, dupaă care vibratţia unei fibre din membrana bazilaraă ar exercita o serie de presiuni sţ i depresiuni mecanice asupra celulelor receptoare corespunzaă toare, care le-ar transforma îîn potentţial electric. Fenomenul s-ar asemaă na cu producerea unui potentţial piezoelectric îîn urma exercitaă rii unei presiuni mecanice pe un cristal de cuartţ . IÎn nervul acustic iau nasţ tere potentţiale microfonice care sunt datorate modificaă rilor sincrone ale caî mpurilor electrostatice cohleare, ca urmare a variatţiei permeabilitaă tţii celulelor receptoare fatţaă de ionii monovalentţi îîn momentul comprimaă rii cililor. Aceste variatţii ale compresiei cililor duc la schimbaă ri îîn structura molecularaă a canalelor ionice din membrana celulelor sţ i îîn consecintţaă modificarea permeabilitaă tţii pentru ionii de K+ sţ i Na+ IÎn ultimaă instantţaă potentţialul de receptor determinaă eliberarea mediatorului chimic la nivelul sinapsei dintre celula receptoare sţ i ramificatţiile dendritice ale primului neuron al caă ii acustice. Eliberarea mediatorilor vor realiza potentţialele de actţiune care se vor transmite separat prin fibrele nervului acustic, îîn functţie de celulele receptoare activate. Fiecare fibraă a nervului acustic provine dintr-un domeniu strict delimitat al cohleei, asţ a cum am araă tat de la o singuraă celulaă receptoare internaă sau corespunzaă tor de la cele 3-4 celule receptoare externe. Cohleea este sensibilaă la diferite frecventţe îîn diferitele sale zone, asţ a caă fiecare fibraă nervoasaă poate fi maxim excitataă de caă tre anumite frecventţe. Dacaă sunetul contţine frecventţe diferite sunt excitate mai multe grupuri de fibre nervoase, iar dacaă contţine o singuraă frecventţaă doar anumite fibre, limitate vor conduce potentţialele microfonice spre etajele superioare. Dacaă sunetul are o frecventţaă foarte mare pot fi recrutate sţ i fibrele nervoase îînvecinate celei care conduce frecventţa îînconjuraă toare, ceea ce duce la o excitare simultanaă a mai multor grupe de fibre nervoase. Producerea influxului nervos are la bazaă douaă legi: 1) Legea “tot sau nimic”, conform caă reia influxul nervos apare la un anumit prag de excitatţie sţ i nu variazaă îîn amplitudine sau durataă indiferent dacaă cresţ te intensitatea excitantului. 2) Legea “perioadei refractare” dupaă care influxul nervos este urmat de o perioadaă refractaraă de 1/1000 s. IÎnseamnaă caă paî naă la frecventţa de 1000 Hz existaă un raă spuns automat a unor fibre specializate pentru frecventţele respective, iar peste aceastaă frecventţaă transmisia se face global îîncaî t la nivelul scoartţei cerebrale sunetul va fi îînregistrat cu toate calitaă tţile sale. 114

.16.4.

Procesul de integrare auditivaă sţ i de interpretare a limbajului se realizeazaă cu interventţia mai multor mecanisme neurofiziologice, atentţia, memoria, conditţionarea, habituarea etc. Dacaă cohlea recunoasţ te caracterul stimulului sonor, scoartţa cerebralaă diferentţiazaă sunetele presupunaî nd o conditţionare anterioaraă sţ i o memorizare separataă a acestora. Integrarea auditivaă de la nivelul cortexului va permite obtţinerea calitaă tţii de simbol a mesajului sonor, care va deveni sţ i notţiune abstractaă sţ i va putea fi estimat prin cuvaî nt. Acest proces este specific omului care va îîntţelege o multitudine de mesaje sonore simbolice, cum ar fi cuvintele, ce vor compune îîn ultimaă instantţaă limbajul. Cu ajutorul aparatului auditiv omul îîsţi perfectţioneazaă limbajul îîn mod continuu pe parcursul îîntregii sale vietţi, bineîîntţeles cu participarea sţ i a altor procese complexe intelectuale. Segmentul central al aparatului auditiv Proiectarea corticalaă se face îîn special îîn cortexul temporal, îîn girusul temporal superior, mai putţin îîn cortexul insular sţ i chiar îîn paă rtţile laterale ale operculului parietal. Cortexul auditiv este reprezentat de ariile 41, 42 sţ i 22 a lui Brodmann. Neuronii cortexului de asociatţie nu raă spund la toate frecventţele sonore. Ele au posibilitatea saă apreciere frecventţa sunetelor cu informatţiile din alte zone senzoriale corticale. De ex. aria de asociatţie din lobul parietal asociazaă informatţiile auditive cu cele somestezice. Distrugerea completaă sţ i bilateralaă a cortexului auditiv la animal arataă caă animalele detecteazaă sunetele sţ i chiar are unele reactţii la acestea, dar nu mai poate discrimina îînaă ltţimea, frecventţa sţ i natura lor. Cortexul auditiv are rol deosebit îîn diferentţierea tonalitaă tţii sunetelor. Leziunile îîn cortexul de asociatţie la om cu paă strarea ariei primare se constataă existentţa diferentţierii tonalitaă tţilor sunetului, dar se face o interpretare simplistaă a calitaă tţii acestuia, faă raă a îîntţelege semnificatţia sunetului, cum ar fi semnificatţia cuvaî ntului rostit. Distrugerea bilateralaă a cortexului auditiv nu permite aprecierea directţiei din care vine sunetul. Directţia sunetului este apreciataă datoritaă diferentţei de timp cu care ajung sunetele la o ureche fatţaă de cealaltaă , caî t sţ i diferentţa de intensitate a stimulului sonor îîntre cele douaă urechi aflate la distantţe inegale fatţaă de sursa sonoraă . Misţ caă rile de rotire a capului ajutaă de asemenea ataî t la analiza stereoscopicaă , caî t sţ i la cea stereofonicaă . IÎn momentul îîn care un sunet parcurge conductul auditiv extern sţ i ajunge la celulele receptoare din urechea internaă , va realiza un potentţial de actţiune ce se va transmite neuronilor din zona medianaă a nucleului olivar superior contralateral, dar îîn acelasţ i timp va inhiba pentru caî teva milisecunde sţ i neuronii din nucleul olivar superior sţ i lateral. Deci detectarea directţiei sunetului se realizeazaă la nivelul nucleilor olivari superiori, dar se perfecteazaă îîn cortexul auditiv, care va “indica” sunetul îîn functţie de zona care excitaă maximal. Scoartţa cerebralaă auditivaă trimite eferentţe spre cohlee, care trec prin nucleul olivar superior sţ i de aici ajunge la organul lui Corti. 115

.17.1.

Aceste fibre cortico-cohleare sunt inhibitoare. Stimularea directaă a unor puncte din nucleii olivari vor inhiba zone corespunzaă toare din organul lui Corti, reducaî ndu-i sensibilitatea cu 15-20 dB. Subiectul îîsţi poate îîndrepta atentţia spre un sunet de o anumitaă calitate. De exemplu un instrumentist dintr-o orchestraă simfonicaă raă maî ne atent doar la anumite sunete muzicale emise de instrumentul saă u, iar pe altele nici nu le aude. 1.17. Analizatorul olfactiv La animalele inferioare mirosul este un simtţ dominant. Senzatţiile olfactive regleazaă comportamentul animalelor de caă utare sţ i selectţie a hranei, de recunoasţ tere a teritoriului, de caă utare a animalului de sex opus etc. Multaă vreme s-a considerat caă la om mirosul îîndeplinesţ te un rol cu totul minor. Din punct de vedere cognitiv, al capacitaă tţii sale de reflectare a lumii externe, aparatul olfactiv al omului se situeazaă îîn urma vaă zului sţ i auzului. Mirosul are o valoare foarte mare îîn reglarea echilibrului psihoafectiv al organismului. Fiind puternic colorat emotţional, senzatţiile olfactive exercitaă o influentţaă considerabilaă asupra tonusului functţional sţ i bunei dispozitţii a individului. IÎn mod indirect influentţeazaă asupra îîntregii dinamici a activitaă tţii psihice. Dintre toate cele cinci forme “clasice” ale sensibilitaă tţii, sensibilitatea olfactivaă este cea mai putţin cunoscutaă . Aceastaă situatţie este justificataă de o serie de dificultaă tţi obiective privind alegerea sţ i stabilirea stimulului standard, eliminarea influentţelor contaminatoare a mediului ambiant, construirea unor instrumente suficient de sensibile pentru maă surarea stimulilor administratţi. IÎn plus, sensibilitatea olfactivaă este extrem de subiectivaă sţ i foarte variat perceputaă de diferitţii subiectţi analizatţi. Datoritaă acestui caracter foarte subiectiv al mirosului, el nu poate fi studiat pe animalele de experientţaă. Un alt detriment îîn studiul fiziologic al simtţului olfactiv rezidaă din faptul caă epiteliul receptor olfactiv este greu de abordat, nervii olfactivi primari sunt foarte scurtţi sţ i extrem de subtţiri (cca 0,2 µm) sţ i îîn cea mai mare parte a traseului lor sunt ascunsţ i îîn îînvelisţ ul osos al osului etmoid. IÎnregistrarea electrofiziologicaă este dificilaă , deoarece celulele receptoare sţ i fibrele nervoase ocupaă aceeasţ i zonaă cu o serie de celule sţ i fibre satelite. Rezultatele obtţinute experimental la animal nu pot fi transpuse la om. IÎn timp ce animalele sunt îîn general fiintţe macrocosmice, omul este o fiintţaă microcosmicaă , simtţul olfactiv fiind aproape rudimentar la om. Segmentul periferic al analizatorului olfactiv Mucoasa olfactivă Mucoasa olfactivaă la om are o suprafatţaă redusaă , avaî nd cca 250 mm 2. Mucoasa olfactivaă este reprezentataă de mucoasa galbenaă localizataă la nivelul zonei superioare a septului nazal, pe faldurile cornetului nazal superior, numitaă sţ i pata olfactivaă . Aceastaă portţiune din mucoasa nazalaă este denumitaă pata 116

olfactivaă . IÎn aceastaă zonaă mucoasa nazalaă prezintaă unele modificaă ri fatţaă de restul mucoasei nazale respiratorii. Prezintaă epiteliul olfactiv receptiv, tţesut conjunctiv sţ i o bogataă vascularizatţie sţ i o puternicaă inervatţie cu fibre senzitive sţ i vegetative. Epiteliul olfactiv Epiteliul olfactiv este formataă din trei feluri de celule: celule receptoare, de sustţinere sţ i bazale. Celulele receptoare olfactive sunt îîn numaă r de cca 100 de milioane, al caă ror numaă r scade cu vaî rsta, fapt ce explicaă scaă derea mirosului îîn senescentţaă. Celulele receptoare sunt celule îîn formaă de fus fiind îîn realitate neuroni bipolari care alcaă tuiesc îîn acelasţ i timp sţ i protoneuronul caă ii olfactive. Ele au o origine comunaă cu sistemul nervos, din ectoderm. Acesţ ti neuroni se aflaă inclavatţi îîntre celulele epiteliale de sustţinere. La capaă tul apical prelungirea dendriticaă a acestor celule se terminaă cu o dilatare (butonul olfactiv)ce contţine 6, 8 vezicule mici (2-3 µm diametru). Din butonul olfactiv pleacaă 6-12 prelungiri amielinice numite cilii olfactivi (cu diametru de 0,1-0,3 µm sţ i lungimea de 50-150 µm). Cilii straă bat stratul de mucus care are o grosime de 10-40 µm sţ i se proiecteazaă la suprafatţa mucoasei nazale. Neuronii receptori olfactivi spre deosebire de altţi neuroni, se pot regenera pe seama celulelor bazale. Regenerarea are loc îîn aproximativ 30 de zile. Celulele de sustţinere nu sunt celule epiteliale obisţ nuite. Ele sunt celule de naturaă nevroglicaă avaî nd la capaă tul apical numerosţ i microvili (cca 1000 pentru fiecare celulaă ) cu un diametru de 0,2 µm sţ i lungime de 2 µm. Celulele de sustţinere sunt bogate îîn granule de caroten sau esteri ai vit. A. Semnificatţia fiziologicaă a acestor celule este îînsaă putţin cunoscutaă . Printre celulele receptoare sţ i de sustţinere olfactive se gaă sesc multe glande care secretaă mucusul (numite glandele Bowmann). Mucusul se gaă sesţ te pe suprafatţa mucoasei olfactive. Mucusul secretat produce influentţe fizicochimice asupra substantţelor odorante, care au implicatţii îîn producerea mecanismului de transductţie sţ i inducerea potentţialului de receptor îîn cilii celulelor receptoare. Aceste glande îîmpreunaă cu celulele de sustţinere secretaă pigmentul galben ce conferaă culoarea caracteristicaă mucoasei olfactive. Celulele bazale eu rol de a da nasţ tere îîn mod continuu la noi celule receptoare sţ i de sustţinere. Neuroepiteliul olfactiv este foarte bine irigat de o retţea capilaraă foarte complexaă , inervataă de fibre simpatice foarte bogat ramificate. Capaă tul bazal profund al neuronilor receptori olfactivi se continuaă cu o fibraă axonalaă amielinicaă (cu diametrul de 0,2 µm, cu o lungime de caî tţiva mm sţ i cu o vitezaă de conducere de 0,2 m/s). Fibrele axonale ale acestor neuroni receptori se unesc îîn fascicule de cca 60 de fibre, îînvelite de o teacaă Schwann, formaî nd nervul olfactiv. Nervul traverseazaă lama ciuntitaă a osului etmoid sţ i se terminaă îîn bulbul olfactiv. Terminatţiile libere ale ramurilor oftalmicaă sţ i maxilaraă a nervului trigemen, prezente îîn mucoasa olfactivaă , sunt raă spunzaă toare nu numai de receptţia algicaă , 117

dar sunt simulate sţ i de substantţele odorante, avaî nd îînsaă un prag de receptţie mai ridicat decaî t celulele receptoare olfactive. Pragul olfactiv Celulele receptoare olfactive se caracterizeazaă printr-o sensibilitate deosebitaă , necesitaî nd pentru stimulare cantitaă tţi foarte mici de substantţe odorante. Receptorii olfactivi raă spund numai la substantţele care vin îîn contact cu epiteliul olfactiv sţ i sunt dizolvate îîn stratul de mucus care-l acoperaă . Pragul olfactiv variazaă îîn functţie de substantţa odorantaă . Pentru unele substantţe receptorii olfactivi sunt de o sensibilitate deosebitaă . De exemplu metil mercaptanul poate fi sesizat de miros îîn concentratţie de 500 picograme pe litru aer (se pune o parte la 25 milioane paă rtţi de gaz metan). Omul distinge îîntre 2000 sţ i 4000 de substantţe odorante diferite din cele 60.000 de mirosuri identificate îîn naturaă . Prezentaă m caî teva praguri olfactive: Etil eter 5,83 mg/l aer Cloroform 3,30 mg/l aer Piridinaă 0,03 mg/l aer Iodoform 0,02 mg/l aer Acid butiric 0,009 mg/l aer Propil mercapt 0,006 mg/l aer Mosc 0,00004 mg/l aer Metil mercaptan 0,0000004 mg-l aer Pragul olfactiv este îîn raport, pe de o parte cu gradul de absorbtţie pe suprafatţa hidro-lipidicaă a membranei olfactive la trecerea aerului sţ i pe de altaă parte de volumul sţ i forma moleculelor odorante. De aceste caracteristici ale moleculei substantţelor odorante depinde interactţiunea substantţelor odorante cu receptorii de pe membrana cilului celulei receptoare la trecerea substantţei odorante. Din cauza pragului olfactiv foarte scaă zut un numaă r relativ redus de molecule odorante (cca 50) sunt suficiente pentru a produce stimularea olfactivaă . Pragul olfactiv variazaă îîn functţie de diferitţi factori: - de la un individ la altul; - îîn raport de vaî rstaă (maximum de sensibilitate olfactivaă se îîntaî lnesţ te la 6 ani pentru ca apoi saă scadaă , crescaî nd îînsaă capacitatea discriminativaă ; - temperatura (olfactţia optimaă este îîntre 37 sţ i 38 °C). Cresţ terea temperaturii diminuaă mirosul; - umiditatea aerului. IÎn aerul uscat concentratţia substantţelor odorante este mai mare; - lumina stimuleazaă olfactţia; - puritatea aerului. Aerul pur scade pragul olfactiv paî naă la 25%; 118

- medicamentele. Unele cresc olfactţia, cum sunt stricnina, cofeina, efedrina, altele, o scad, cum sunt cocaina, eterul; - gradul de satţietate. Foamea cresţ te pragul olfactiv, iar satţietatea îîl micsţ oreazaă ; - fumatul scade olfactţia; - sexul. Baă rbatţii au o sensibilitate olfactivaă mai micaă decaî t femeile. Acuitatea olfactivaă a femeilor cresţ te foarte mult îîn timpul ovulatţiei sţ i îîn cursul sarcinei. Discriminarea olfactivă IÎn cazul mirosului se vorbesţ te mai mult de o discriminare cantitativaă sţ i mai putţin de una calitativaă . Peste anumite concentratţii nu se mai poate face o discriminare calitativaă . Substantţele olfactive îîn concentratţia de 10-50 ori mai mari decaî t valoarea pragului evocaă intensitaă tţi maxime. Rezultaă deci caă simtţul olfactiv este bazat mai mult pe perceptţia prezentţei sau absentţei mirosului, deci pe detectarea calitativaă . IÎn aerul ambiant mirosurile sunt îîntotdeauna amestecate, ceea ce ridicaă problema mecanismului fiziologic al discriminaă rii mirosurilor individuale. Omul are capacitatea de separare chimicaă a mirosurilor îîn paă rtţile lor componente. IÎncaă nu s-a gaă sit nici o explicatţie problemei anihilaă rii unui miros de caă tre altul, contopirii mirosurilor, compensarea acestora, existentţei unui control olfactiv concomitent. Clasificarea substanţelor odorante Desţ i nu existaă un criteriu unic de clasificare a celor aproximativ 60.000 de substantţe odorante cunoscute îîn naturaă , se pare caă moleculele odorante de naturaă diferitaă sunt îîn general cele care contţin de la 3 paî naă la 20 atomi de carbon. Dar moleculele cu acelasţ i numaă r de atomi de carbon, îînsaă cu o configuratţie structuralaă diferitaă , posedaă sţ i mirosuri diferite. Deci sţ i configuratţia spatţialaă a moleculei are rol îîn olfactţie. Numerosţ i fiziologi consideraă caă senzatţiile olfactive sunt rezultatul unor senzatţii primare. Sunt discutate îîn jur de 50 de astfel de senzatţii primare. Din combinarea lor ar rezulta îîntreaga gamaă a simtţului olfactiv caracteristic omului. Mai importantaă pentru practicaă este clasificarea care are ca bazaă neurologicaă excitarea diferitţilor receptori: senzatţii olfactive pure (ex. mosc), senzatţii olfactive sţ i trigeminale (mirosuri îîntţepaă toare), olfactive sţ i gustative (vanilia) sau olfactive, trigeminale sţ i gustative (piridina). Pentru ca o substantţaă odorantaă saă stimuleze receptorii olfactivi trebuie saă îîndeplineascaă urmaă toarele conditţii fizico-chimice: - saă fie cel putţin volatilaă la temperatura mediului ambiant; - saă fie cel putţin partţial solubilaă îîn apaă ; - saă fie solubilaă sţ i îîn lipide; - saă micsţ oreze tensiunea superficialaă a interfetţei apaă -lipide; - saă posede o anumitaă presiune a vaporilor. 119

Modalităţile de stimulare a receptorilor olfactivi Celulele receptoare olfactive sunt stimulate numai caî nd aerul ajunge îîn regiunea superioaraă a nasului, de aceea mirosul se produce intermitent, apare îîn inspiratţie sţ i se terminaă îîn expiratţie. La om existaă trei modalitaă tţi distincte de stimulare: 1) Olfactţia pe cale nazalaă conditţionataă de inspiratţia aerului. IÎn timpul unei inspiratţii fortţate sţ i scurte, caracteristicaă efortului de mirosire, se creeazaă un curent de aer, cu caracter turbulent care ia o directţie perpendicularaă pe mucoasa nazalaă , favorizaî nd intrarea aerului îîn contact cu celulele receptoare. 2) Olfactţia retronazalaă . Substantţele odorante din alimente influentţeazaă receptorii olfactivi îîn cursul masticatţiei sţ i mai ales îîn cursul deglutitţiei. Substantţele odorante din alimente care trec din cavitatea bucalaă sunt antrenate de aerul expirat sţ i altfel ajung îîn zona receptoare a analizatorului olfactiv. Aceste substantţe odorante de obicei sunt denumite arome sţ i rareori determinaă senzatţii olfactive pure. Sunt rezultatul stimulaă rii concomitente al receptorilor trigeminali sţ i gustativi. 3) Olfactţia pe cale hematogenaă . Anumite substantţe odorante prezente îîn saî nge pot exercita receptorii olfactivi direct, cu conditţia saă fie excretate sau secretate prin mucoasa respiratorie sau nazalaă . Transducţia semnalului olfactiv Moleculele odorante ajung îîn contact cu mucusul care tapeteazaă mucoasa olfactivaă , se dizolvaă îîn acesta sţ i secundar sunt absorbite pe membrana cililor celulelor receptoare. Pentru realizarea acestei interactţiuni îîn prealabil substantţele odorante sunt fixate pe nisţ te proteine purtaă toare care leagaă substantţa odorantaă de receptor. Astfel s-a identificat asţ a numita proteinaă OBP 18 kDa (Odorant Binding Proteins 18 kDa) asemaă naă toare cu moleculele proteice din plasma sanguinaă care transportaă substantţele lipidice. Cilii au o densitate de cca 10.000/mm2. Contactul substantţei odorante cu receptorii de pe membrana cililor produc o cascadaă de mesageri chimici ce au drept repercursiune modificarea potentţialului de repaus sţ i genereazaă potentţialul de receptor. IÎnregistrarea acestui potentţial constituie electroolfactograma sau osmograma. Fiecare moleculaă odorantaă are efect stimulator pentru anumitţi receptori sţ i inhibitori pentru altţii. Specificitatea este legataă de un complex de caractere ale moleculei odorante. Cilii celulelor receptoare olfactive sunt consideratţi sediul transcriptţiei moleculei odorante îîn potentţial receptor. Astaă zi aceastaă transductţie este laă muritaă . Receptorii olfactivi prezentţi îîn mucoasa cililor celulelor receptoare au fost identificate. Receptorii olfactivi sunt cuplatţi cu proteina G localizataă îîn cilii celulelor receptoare. S-a gaă sit o proteinaă G numitaă G olf. Se pare caă aceastaă proteinaă G este unicaă pentru sistemul olfactiv. Ea face legaă tura dintre receptorii odorantţi sţ i pe de o parte cu adenilciclaza iar pe de altaă parte cu fosfolipaza C. Avem trei etape ale transductţiei. IÎn etapa I a transductţiei, etapa de receptor, îîn urma interactţiunii 120

substantţelor odorante cu receptorii din membrana cililor se va activa proteina Golf. Pentru realizarea acestei interactţiuni cu receptorul îîn prealabil substantţa odorantaă se fixeazaă pe o proteinaă de legare a substantţei odorante cu receptorul. IÎn stare de repaus subunitatea α a proteinei G olf fixeazaă GDP. Dupaă interactţiunea substantţei odorante de receptor, GDP este îînlocuit de GTP de pe subunitatea α, care se desprinde de pe subunitaă tţile β sţ i γ ale proteinei G. IÎn etapa a II-a subunitatea α cu GTP desprinsaă , interactţioneazaă cu adenilciclaza pe care o activeazaă sţ i care transformaă ATP îîn c-AMP. IÎn etapa a III-a se modificaă conductantţa membranei pentru Na+ prin deschiderea canalelor de Na+ sţ i penetrarea Na+ sub actţiunea cAMP. Transformarea GTP îîn GDP readuce subunitatea α îîn pozitţia initţialaă pe proteina Golf sţ i procesul revine la starea de repaus. Penetrarea Na+ îîn celula receptoare duce la depolarizarea celulei. Unii dintre receptorii olfactivi se cupleazaă îîn momentul activaă rii lor de caă tre substantţele odorante prin proteina Golf cu fosfolipaza C producaî nd hidroliza fosfoinozitoldifosfatului sţ i va elibera IP 3 care va cresţ te Ca++ citosolic care este responsabil de deschiderea canalelor de Cl- sţ i inhibarea celor de Na+. Potentţialul receptor format la nivelul cililor olfactivi va difuza paî naă la nivelul corpului celular sţ i de aici spre hilul axonului celulei. De aici ia nasţ tere potentţialul propagat care este transmis prin nervul olfactiv. IÎn comparatţie cu potentţialele de actţiune ale altor receptori, potentţialul de actţiune olfactiv este relativ lent duraî nd cca 4-6 s. Acest lucru este explicabil datoritaă etapelor care preced aparitţia potentţialului îîn celulaă : dizolvarea substantţelor odorante îîn mucus, transportul acesteia pe receptor, generarea potentţialului receptor îîn cil sţ i difuzarea lui îîn corpul celular spre axon. Amplitudinea sţ i rata potentţialelor de actţiune sunt proportţionale cu logaritmul puterii stimulului. Olfactţia bilateralaă (îîn cele douaă narine ale nasului) este mult mai precisaă comparativ cu cea unilateralaă . Directţia mirosului (discriminarea localizatorie sau stereoosmia) este sesizataă prin usţ oara diferentţaă de intensitate sţ i timp (de cca 1 ms) cu care sosesc moleculele odorante la cele douaă narine. Aceastaă diferentţaă minimaă este suficientaă pentru ca persoana saă -sţ i îîndrepte capul spre sau de la sursa de miros. Adaptarea olfactivaă fatţaă de mirosul unei substantţe nu provoacaă o diminuare fatţaă de mirosul altor substantţe, ceea ce demonstreazaă caă nu se produce un proces de epuizare a receptorilor olfactivi. Adaptarea este un proces activ sţ i selectiv. Receptorii olfactivi se adapteazaă rapid îîn proportţie de 50% îîn prima secundaă dupaă stimulare sţ i apoi restul foarte lent îîn caî teva minute. IÎn contrast cu pragul scaă zut al stimulaă rii olfactive, atunci caî nd membrana cililor este intactaă , s-a constatat caă receptorii olfactivi au un prag relativ mai mare sţ i un timp de latentţaă mai lung. IÎn plus, moleculele lipofile producaă toare de miros trebuie saă traverseze mucusul hidrofil de pe mucoasa olfactivaă nazalaă pentru a interactţiona cu receptorii de pe cilii olfactivi. Acest lucru sugereazaă caă mucusul olfactiv trebuie saă contţinaă una sau mai multe proteine de legaă turaă odorante. Aceste proteine OBP au rolul de a concentra mirosurile sţ i saă transfere 121

moleculele odorante receptorilor olfactivi. Paî nîî îîn prezent s-a pus îîn evidentţaă o proteinaă de legaă turaă odorantaă de 18 kDa. Ea este unicaă îîn mucoasa nazalaă sţ i a fost izolataă . Se pare caă ar exista sţ i alte astfel de proteine. Aceastaă proteinaă de legaă turaă cu substantţele odorante de 18 kDa se aseamaă naă foarte mult cu alte proteine transportatoare de lipide din organism. O proteinaă de legaă turaă similaraă se presupune caă este îîn legaă turaă cu gustul.

.17.2.

Calea de conducere a analizatorului olfactiv Fibrele axonice ale celulelor receptoare olfactive se asociazaă îîn buchete de cca 60 de fibre sţ i paă trund îîn lama ciuruitaă a etmoidului îîn cavitatea cranianaă , ajungaî nd îîn zona bulbului olfactiv, unde vor face sinapsa cu douaă tipuri de celule: celulele mitrale sţ i celulele viloase (sau granulare). Celulele viloase se gaă sesc mai profund, iar cele mitrale alcaă tuiesc un strat dispus deasupra lor. Dendritele acestor celule sunt dirijate spre periferie, unde se ramificaă stufos, formaî nd glomerulii olfactivi. La nivelul glomerulilor se realizeazaă sinapsa îîntre axonii celulelor receptoare sţ i dendritele celor douaă tipuri de celule din bulbul olfactiv. Axonii celulelor viloase trec îîn bulbul olfactiv de partea opusaă prin comisura anterioaraă a creierului, iar axonii celulelor mitrale intraă îîn alcaă tuirea tractului olfactiv. IÎn fiecare glomerul îîsţi trimit fibre un numaă r de cca 25 celule mitrale, un numaă r de cca 68 de celule viloase sţ i 26.000 de celule receptoare realizaî ndu-se astfel o puternicaă convergentţaă a celulelor receptoare pe celulele mitrale. Diversitatea functţionalaă neuronalaă de la nivelul mucoasei receptoare olfactive este mai evidentaă la nivelul bulbului olfactiv îîn sensul caă unii neuroni sunt stimulatţi, iar altţii inhibatţi, datoritaă interventţiei procesului inhibitţiei laterale, realizate de celulele interneuronale orizontale. IÎnregistraă rile cu microelectrozi intracelulari au precizat caă celulele mitrale prezintaă descaă rcaă ri spontane, continue sţ i neregulate, iar excitarea olfactivaă poate stimula sau inhiba aceastaă activitate spontanaă de bazaă . Existaă un grad pronuntţat al controlului inhibitor de-a lungul caă ilor olfactive. Conexiunile sinaptice reciproce dintre dendritele celulelor mitrale sţ i celulele viloase mediazaă controlul inhibitor al raă spunsului celulelor mitrale. Axonii celulelor mitrale vor forma tracturile olfactive ce se vor îîndrepta spre zonele de protectţie corticalaă . Existaă un grad pronuntţat al controlului inhibitor de-a lungul caă ilor olfactive. Conexiunile sinaptice reciproce dintre dendritele celulelor mitrale sţ i celulele viloase mediazaă controlul inhibitor al raă spunsului celulelor mitrale.

.17.3.

Capătul central al analizatorului olfactiv La extremitatea sa posterioaraă tractul olfactiv se bifurcaă îîn douaă bandelete mici numite sţ i striuri olfactive, cu directţii diferite. Bandeleta externaă se va termina la nivelul hipocampului (uncusul hipocampic), iar cea medianaă la nivelul septului. Aceste arii fac parte din paleocortex sau rinencefal, îîntre ele fiind numeroase legaă turi, asţ a cum vom vedea la sistemul limbic. 122

.17.4.

La realizarea unei imagini olfactive complexe pe laî ngaă analizatorul olfactiv participaă sţ i cel gustativ, ramura maxilaraă sţ i oftalmicaă a trigemenului, precum sţ i sensibilitatea somestezicaă din aceastaă regiune. La om, zona centralaă a analizatorului olfactiv participaă la functţiile afectivoemotţionale, comportamentale sţ i viscero-reglatorii, structurile acesteia faă caî nd parte din sistemul limbic. Fibrele tractului olfactiv vin îîn contact cu numeroasele structuri ale sistemului limbic. Legaă turile cu tuberculii cvadrigemenii din mezencefal comandaă orientarea capului sţ i ochilor spre o sursaă olfactivaă . Fibrele terminale la nivelul formatţiei reticulate vor comanda reactţiile vegetative motorii legate de olfactţie (de ex. reactţia de adulmecare ce orienteazaă corpul sţ i capul spre o sursaă olfactivaă ). Dacaă neuronii mitrali din bulbul olfactiv constituie centrii olfactivi primari, primind informatţia olfactivaă brutaă o transmit centrilor olfactivi secundari situatţi îîn paleocortex îîn structurile rinencefalice. De aici, informatţia olfactivaă este transmisaă centrilor olfactivi tertţiari care face asocierea cu functţiile somatice vizuale, tactile sţ i îîndeosebi vegetative, caî sţ tigaî nd atributele unei senzatţii olfactive consţ tiente sţ i complexe sţ i care este punctul de plecare a unor raă spunsuri comportamentale sau de apaă rare. Segmentul central cortical este reprezentat de cortexul primar format din aria piriformaă , prepiriformaă sţ i aria septalaă ) sţ i de cortexul secundar format de aria entorinalaă (aria 28). De la nivelul segmentului cortical pleacaă caă i eferente spre toate structurile sistemului limbic, epitalamus sţ i spre hipotalamus. Zona olfactivaă corticalaă prin fibrele eferente are de asemenea un rol inhibitor asupra neuronilor mitrali din bulbul olfactiv. Dacaă celulele mitrale au o activitate prea intensaă , excitaî nd cortexul olfactiv prin impulsuri prea frecvente, acesta are posibilitatea saă limiteze ritmul descaă rcaă rilor celulelor mitrale prin circuite feed-back negative de protectţie a cortexului. Implicaţiile psihofiziologice ale olfacţiei Caî nd se pornesţ te chiar de la un criteriu obiectiv, riguros sţ i controlabil al sensibilitaă tţii olfactive, îîn cele din urmaă se alunecaă îîn plan subiectiv. Aceste studii pun îîn ultimaă instantţaă îîn evidentţaă componenta emotţional-afectivaă (plaă cut – neplaă cut, tonic – depresiv). Din acest motiv nu poate fi abordat contţinutul obiectiv al senzatţiei. Datoritaă puternicei lor rezonantţe afective sţ i legaă turii directe cu procesele vegetative din organism, excitatţiile din sfera analizatorului olfactiv au o influentţaă deosebitaă asupra echilibrului fiziologic sţ i psihic al individului. Aceste excitatţii îîsţi pun amprenta îîn primul raî nd asupra dispozitţiei generale afective. De obicei mirosurile agreabile stimuleazaă instalarea bunei dispozitţii sţ i ridicaă tonusul activitaă tţii mintale. Cele neplaă cute, dezagreabile sţ i cu tentaă sufocantaă , produc staă ri de indispozitţie sţ i îîncetinesc tonusul activitaă tţii mintale. Pe baza senzatţiilor olfactive se elaboreazaă tipare psihocomportamentale îîn raport cu multitudinea substantţelor odorante, creaî ndu-se o anumitaă nevoie de stimulare olfactivaă . Acestaă nevoie de stimulare olfactivaă are o puternicaă 123

.18.1.

amprentaă personalaă , o anumitaă preferintţaă individualaă . Unul sţ i acelasţ i miros va fi perceput îîn nuantţe afective diferite de diferitţi subiectţi: pentru unul va fi un miros plaă cut sţ i preferat; pentru altul, un miros plaă cut dar nu neapaă rat preferat; pentru un al treilea, va fi un miros indiferent, pentru un al patrulea va fi un miros neplaă cut sţ i respingaă tor sţ i asţ a mai departe. Din aceste motive se manifestaă tendintţa fiecaă rui individ de a veni îîn contact sţ i de a-sţ i impregna astfel mediul ambiant, imediat cu mirosuri plaă cute sau cu mirosuri linisţ titoare sau, din potrivaă , incitatoare, tonifiante. Din aceleasţ i motive individul evitaă sau îîndepaă rteazaă mirosurile neplaă cute sţ i respingaă toare. 1.18. Analizatorul gustativ Gustul este o formaă specialaă a chemoreceptţiei. IÎn ciuda importantţei biologice sţ i cognitive pe care o are gustul, modul de organizare sţ i functţionare al analizatorului gustativ este îîncaă insuficient cunoscut. Unele probleme referitoare la semnificatţia fiziologicaă a gustului la om sunt îîncaă neclarificate. Cu toate acestea se poate sustţine caă gustul joacaă un rol important îîn apetitul preferentţial fatţaă de un anumit aliment, îîn concordantţaă cu dortintţa. La om mai putţin pregnant, apare o selectare a alimentelor dupaă nevoile organismului. Gustul este o senzatţie complexaă rezultat ataî t al stimulaă rii chimice a receptorilor gustativi caî t sţ i al excitaă rii receptorilor tactili, termici, durerosţ i sţ i olfactivi de la nivelul mucoasei linguale sţ i bucofaringiene sţ i mucoasei olfactive. Capătul periferic al analizatorului gustativ Sediul principal al receptorului gustativ este limba, desţ i multe senzatţii gustative pot fi produse sţ i prin stimularea mugurilor gustativi din alte zone ale cavitaă tţii bucale, existentţa la nivelul palatului moale, uvulei, faringelui, esofagului, amigdalei, mucoasei obrazului sţ i a plansţ eului bucal. Caî mpul gustativ accesoriu îîl îîntaî lnim îîn special la tineri sţ i la copii. Segmentul periferic al analizatorului gustativ este reprezentat de mugurele gustativ care contţine receptori gustativi, reprezentatţi de celule specifice, ce iau nasţ tere îîn mod permanent prin diviziunea mitoticaă a celulelor de sustţinere din jurul acestora. IÎn afara celulelor receptoare sţ i celulelor de sustţinere mugurele gustativ mai contţine sţ i celule bazale. Mugurii gustativi Mugurii gustativi sunt organele de simtţ propriu zise ale capaă tului periferic al analizatorului gustativ. Au o formaă ovoidaă de 50 pe 70 µm. Fiecare mugure este alcaă tuit din patru tipuri de celule. Celulele de tip I (denumite sţ i “celule îîntunecate”, datoritaă aspectului electronmicroscopic) au rol de suport sţ i functţii secretorii. Ele se mai numesc sţ i celule subtentaculare. Celulele de tip II sţ i III au mai micaă densitate electromicroscopicaă de aceea se mai numesc “celule clare, luminoase”. Ele fac conexiuni sinaptice cu fibrele senzitive sţ i sunt considerate a fi celule chemoreceptoare. Celulele de tip I, II sţ i III 124

sunt celule subtţiri îîntinzaî ndu-se de la zona bazalaă a mugurelui gustativ paî naă la zona sa apicalaă , terminaî ndu-se la nivelul porului gustativ. Mugurelele gustativ se deschide la suprafatţa limbii sau mucoasei bucale printr-un por cu diametrul de cca 1 μm numit porul gustativ. El functţioneazaă ca o diafragmaă activaă care limiteazaă paă trunderea substantţelor sapide la nivelul cililor celulelor receptoare. Din ele iau nasţ tere la acest nivel structurile microvililor îîn zona portţiunii apicale a celulei, penetraî nd îîn mucusul din zona porului gustativ. Acest mucus contţine glicoproteine sţ i proteine transportoare a stimulilor gustativi, iar compozitţia sa ionicaă este foarte importantaă pentru mecanismul transductţiei. Stimulii gustativi paă trund îîn mucus sţ i interactţioneazaă cu microvilii celulelor receptoare gustative. Celulele de tip IV se plaseazaă pe membrana bazalaă îîn profunzimea mugurelui gusativ. Ele sunt celule bazale sţ i nu participaă la mecanismul de stimulare gustativaă dar alcaă tuiesc celule precursoare pentru alte celule receptoare gustative. Celulele receptoare gustative au un timp de supravietţuire de scurtaă durataă sţ i sunt reîînnoite îîn aproximativ douaă saă ptaă maî ni. Ele se distrug sţ i sunt îînlocuite cu celule ce îîsţi au originea îîn celule bazale. Din aceste motive mugurii gustativi contţin ataî t celule receptoare tinere caî t sţ i mature. La om mugurii gustativi sunt localizatţi îîn mucoasa epiglotei, a palatului sţ i faringelui sţ i îîn peretţii papilelor fungiforme, foliale sţ i circumvalate ale limbii. Papilele gustative Papilele gustative la adult sunt îîn numaă r de 10.000-12.000 sţ i se îîmpart pe baza unor criterii morfologice îîn: Papile fungiforme, care sunt cele mai numeroase la nivelul limbii, repartizaî ndu-se mai ales la vaî rful sţ i îîn cele douaă treimi anterioare ale limbii. Fiecare papilaă fungiformaă contţine 3-5 muguri gustativi. Papile foliate, care sunt mai rudimentare, situate mai ales pe marginea limbii sţ i au 150-200 muguri gustativi pe fiecare papilaă . Papile caliciforme sau valate, care sunt cele mai voluminoase, sunt îîn numaă r de 10-15 formaî nd V-ul lingual îîn portţiunea posterioaraă a limbii. Fiecare papilaă valataă contţine de la 200 la caî teva mii de muguri gustativi. Papilele filiforme sunt mici, conice situate pe partea dorsalaă a limbii, ele nu contţin muguri gustativi, doar receptori tactili. Fibrele dendritice aferente, terminale sunt subtţiri sţ i amielinice faă caî nd sinapsa cu fiecare celulaă receptoare gustativaă sţ i alcaă tuind îîn zona bazalaă a mugurelui plexul amielinic intragemal. Sub membrana bazalaă se va forma plexul subgemal. Fibrele de la periferia mugurelui formeazaă plexul mielinic perigemal, fibrele nervoase devenind mielinice sţ i vor forma îîn final nervii gustativi. Integritatea mugurilor gustativi depinde de inervatţia lor. Degenerarea fibrelor nervoase ca urmare a sectţiunii nervilor gustativi duce la disparitţia mugurilor îîn cca 7 zile. Regenerarea fibrei nervoase determinaă sţ i reaparitţia mugurilor. Aceste observatţii arataă influentţele 125

trofice ale fibrei nervoase asupra celulelor mugurilor gustativi. S-a constatat caă neuronii din ganglionii de origine ai nervilor gustativi sintetizeazaă o proteinaă care migreazaă de-a lungul prelungirilor nervoase prin transport axoplasmatic sţ i se concentreazaă îîn mugurii gustativi. Pragul gustativ Receptorii gustativi sunt stimulatţi numai de substantţele sapide solubile îîn apaă . Pentru fiecare substantţaă sapidaă existaă un anumit prag de perceptţie, adicaă o concentratţie minimaă de substantţaă necesaraă pentru a genera senzatţii gustative liminale la aplicarea sa pe suprafatţa limbii. Redaă m mai jos caî teva substantţe cu pragurile lor gustative: Substantţaă Acid clorhidric Cloruraă de Na Stricnin hidroclorit Glucozaă Sucrozaă Zaharinaă

Senzatţia gustativaă acru saă rat amar dulce dulce dulce

Concentratţie prag (µmol/l) 100 2000 1,6 80.000 10.000 23

Pragul gustativ este influentţat de urmaă torii factori: - suprafatţa de stimulare; - temperatura (temperatura optimaă este îîntre 30 sţ i 40 °C); - gradul de satţietate. Pragul pentru dulce sţ i saă rat scade cu foamea, îîn timp ce pragul pentru amar sţ i acru are tendintţa saă creascaă ; - influentţa luminii. Sensibilitatea gustativaă scade la îîntuneric sţ i cresţ te la luminaă ; - cantitatea de O2 din aerul inspirat. Scaă derea O2 reduce sensibilitatea pentru dulce, iar pentru saă rat, amar sţ i acru îîntaî i o cresţ te apoi o scade; - variatţii circadiene. Sensibilitatea este mai crescutaă seara. Cresţ terea pragului gustativ se realizeazaă prin dirijarea de caă tre limbaă a substantţelor sţ i alimentelor spre diferite regiuni ale limbii sţ i cavitaă tţii bucale îîn care receptorii gustativi sunt mai raă spaî nditţi. Senzatţia de “gust plaă cut” sau “neplaă cut” variazaă îîn functţie de concentratţia substantţei. Astfel pentru dulce “gustul plaă cut” se paă streazaă indiferent de concentratţia substantţelor, îîn timp ce acrul, saă ratul sţ i amarul (îîn ordinea descrescaă toare) sunt “plaă cute” numai îîn concentratţii mici, pentru a deveni neplaă cute îîn concentratţii mari. Senzaţiile gustative fundamentale Se acceptaă astaă zi existentţa a cel putţin patru senzatţii gustative fundamentale, consţ tiente: acru, saă rat, dulce sţ i amar. Aceste senzatţii fundamentale au fost reprezentate sub forma unei prisme gustative, care îîncearcaă saă explice complexitatea senzatţiilor gustative sţ i îîn care 126

fiecare unghi ar reprezenta o categorie de gust fundamental, laturile o combinatţie a celor douaă gusturi, fetţele o combinatţie a celor trei gusturi fundamentale, iar fiecare punct din interiorul prismei, o rezultantaă a celor patru gusturi fundamentale. IÎn realitate o persoanaă poate avea sute de senzatţii gustative care ar reprezenta de fapt combinatţii îîn grade diferite a celor patru senzatţii primare, cu senzatţiile tactile, termice, olfactive sţ i dureroase. Cam aproximativ îîn aceeasţ i manieraă îîn care vederea cromaticaă este rezultanta combinaă rii celor trei culori fundamentale. IÎn legaă turaă cu senzatţiile gustative se ridicaă problema gustului astringent, perceput la consumul unor fructe necoapte, vinuri precum sţ i a substantţelor tanante sau a unor solutţii de saă ruri de CuSO 4, AgNO3, AuCl3, ZnSO4, Al2(SO4)3, FeSO4 etc. Aceastaă senzatţie nu este pur gustativaă , ci are un caracter tactil, deoarece apare îîn urma iritaă rii mucoasei cu actţiune asupra citoplasmei celulelor sau a coagulaă rii unor proteine superficiale. Straî nsa legaă turaă a senzatţiilor pur gustative cu cele olfactive, tactile, dureroase sţ i termice, precum sţ i cu proprioreceptorii din musţ chii masticatori sţ i linguali creeazaă dificultaă tţi pentru studiul senzatţiilor pur gustative. Existaă o repartitţie topograficaă la nivelul limbii îîn ceea ce privesţ te raă spaî ndirea celor patru stimuli fundamentali. Astfel vaî rful limbii percepe îîn special gustul dulce, marginile laterale percep gustul acru sţ i saă rat, iar baza limbii gustul amar. Mecanismul de transducţie a gusturilor fundamentale 3.1.1.29 Gustul acru Gustul acru este produs de acizi, iar intensitatea senzatţiei este aproximativ proportţionalaă cu logaritmul concentratţiei ionilor de H +, cu gradul de disociere a acidului. Aceastaă senzatţie nu este îînsaă valabil pentru totţi acizii. De exemplu acidul boric este insipid, acidul citric are un gust dulce-amar iar acidul picric care are un gust amar. Acidul acetic care este un acid organic slab, produce o senzatţie mai puternicaă decaî t acidul clorhidric la aceeasţ i concentratţie. Faptul se pare caă este datorat puterii de penetratţie tisularaă mai mare a acidului acetic. Nu este exclus îînsaă ca sţ i altţi factori saă joace un rol îîn determinarea intensitaă tţii senzatţiei gustative acide cum ar fi: puterea ionicaă a unei solutţii, sarcina electricaă a membranei care devine mai pozitivaă îîn prezentţa ionilor de H + absorbitţi sţ i care apoi, la raî ndul lor, ar atrage ionii negativi ai acidului. Substantţele acide depolarizeazaă celula receptoare gustativaă pentru acru. Ionii de H + blocheazaă canalele apicale pentru K+ din celula receptoare. 3.1.1.30 Gustul sărat Gustul saă rat este determinat primar de compusţ i anorganici ionizabili îîn solutţie. Calitatea gustului variazaă îînsaă de la o sare la alta sţ i de cele mai multe ori saă rurile genereazaă sţ i alte gusturi decaî t cel saă rat. Cationii saă rurilor ionizabile (Na+, NH4+, Ca2+, Li+, K+) sunt principalii responsabili pentru gustul saă rat. Anionii 127

contribuie doar îîn unele cazuri îîn determinarea gustului. Capacitatea receptorilor celulari de a lega cationii diferaă de la o celulaă la alta, ceea ce face ca sţ i raă spunsul gustativ saă difere, existaî nd numeroase variatţii individuale. Ionii de Na+ depolarizeazaă celula receptoare pentru saă rat, prin paă trunderea prin canalele apicale de Na+, care nu sunt canale voltaj dependente. Aceste canale de Na+ sunt canale amilorid sensibile. Aplicarea pe limbaă a amiloridului blocheazaă aceste canale de Na+, abolind capacitatea de perceptţie pentru saă rat la om. Amiloridul este un diuretic care blocheazaă canalele de Na + îîn tubul contort proximal, îîmpiedicaî nd reabsorbtţia tubularaă a acestuia sţ i declansţ aînd astfel o diurezaă osmoticaă . Gustul saă rat, asemaă naă tor cu cel al NaCl, produs de acetatul de Na sau gluconatul de Na este posibil saă fie cauzat de penetrarea ionilor de Cl - îîn cantitaă tţi mici printre jonctţiunile straî nse din jurul celulelor receptoare, limitaî nd hiperpolarizarea celulei receptoare, îîn momentul îîn care Na+ este pompat îîn zonele latero-bazale ale celulei de caă tre ATP-aza Na+ sţ i K+ dependentaă . 3.1.1.31 Gustul dulce Gustul dulce este determinat de mai multe clase de substantţe, cum ar fi zaharurile, glicolii, alcoolii, aldehidele, cetonele, amidele, eterii, cloroformul, aminoacizii, acizii sulfurici sţ i halogenici, saă rurile anorganice de Pb, beriliu sţ i altele. Majoritatea din ele sunt îînsaă de origine organicaă sţ i cuprind îîn structura lor chimicaă gruparea oxidril. La om s-a studiat la nivelul nervului coarda timpanului, ramuraă a nervului facial care este usţ or abordabil, raă spunsul determinat de aplicarea diferitelor zaharuri pe limbaă , ajungaî ndu-se la concluzia caă îîn legarea acestora de receptor un rol important îîl joacaă ionul de H +. Substantţele care declansţ eazaă senzatţia de dulce se fixeazaă pe nisţ te receptori specifici de pe membrana microvililor celulelor receptoare gustative. IÎn momentul acestei fixaă ri este activataă o proteinaă G asemaă naă toare ca structuraă cu celelalte proteine G, care va activa la raî ndul saă u adenilciclaza care va determina cresţ terea intracelularaă a c-AMP care va activa proteinkinaza A intracelular reducaî nd conductantţa pentru ionii de K +. Proteinkinaza A fosforileazaă canalele de K+ îîn membrana latero-bazalaă a celulelor receptoare gustative. Se pare caă prezentţa nu numai a unor grupaă ri chimice, dar sţ i o anumitaă conformatţie spatţialaă a moleculei, are importantţaă îîn perceperea gustului dulce. Astfel, recent s-a izolat din membrana cililor gustativi o proteinaă numitaă miraculinaă , cu o greutate momecularaă de 44 kDa, ce determinaă timp de o oraă de la aplicarea pe limbaă , o senzatţie de dulce. 3.1.1.32 Gustul amar Gustul amar este produs de substantţe aproape îîn totalitate de origine organicaă cu lantţuri lungi sţ i îîn special de alcaloizi sţ i de unele medicamente (cum ar fi chinina, cofeina, stricnina, nicotina). Alte substantţe (saă ruri anorganice cum ar fi Mg, Rb, Cs, Ca) produc un gust amar atribuit cationului din solutţie. Gustul 128

.18.2.

amar are o mare semnificatţie biologicaă deoarece multe dintre substantţele toxice sţ i otraă vitoare din naturaă au un gust amar. Substantţele cu gust amar interactţioneazaă cu receptori specifici de pe microvilii celulelor receptoare gustative. Aceastaă interactţiune va activa o proteinaă G care va activa la raî ndul saă u fosfolipaza C, care va activa fosfatidil 4,5difosfatul (PIP2) transformaî ndu-l îîn diacilglicerol (DAG) sţ i inozitol trifosfat (IP 3), care vor declansţ a eliberarea îîn citosol a ionilor de Ca ++ din reticulul endoplasmatic. La nivelul mugurilor gustativi a fost evidentţiataă o proteinaă G a caă rei subunitate α se numesţ te α-gusducinaă . Ea se aseamaă naă cu proteina G t1 (transducina) sţ i cu proteina Golf. De asemenea îîn mucusul elaborat de glandele Ebner de la nivelul sţ antţurilor laterale din jurul papilelor gustative circumvalate a fost izolataă o proteinaă purtaă toare ale moleculelor gustative asemaă naă toare cu proteina fixatoare a substantţelor odorante de la nivelul analizatorului olfactiv (OBP de 18 kDa). Aproape îîn mod cert se poate sustţine caă îîntreaga gamaă a senzatţiilor gustative iau nasţ tere prin interactţiunea celor patru submodalitaă tţi ale sensibilitaă tţii gustative: pentru dulce, pentru saă rat, pentru acru sţ i pentru amar. Calea de conducere a analizatorului gustativ Fibrele senzitive care conduc impulsurile gustative au o vitezaă lentaă de conducere, ceea ce explicaă perioada lungaă de latentţaă de la stimularea receptorilor paî naă la aparitţia senzatţiei gustative. Cele mai multe date pledeazaă îîn favoarea nespecificitaă tţii fibrelor aferente. Ele induc ataî t impulsuri gustative, caî t sţ i termice, tactile sţ i dureroase. Impulsurile din cele 2/3 anterioare ale limbii sunt aduse de nervul coarda timpanului, ramuraă a nervului facial (VII). Ele transportaă impulsurile legate de gustul dulce, saă rat sţ i acid. De la nivelul treimii posterioare a limbii prin nervul glosofaringian (IX) sunt transportate impulsurile legate de gustul amar sţ i “savoarea” alimentelor. IÎn sfaî rsţ it, de la baza limbii, faringe, palatul moale, epiglotaă sţ i laringe sunt transmise impulsurile gustative prin nervul vag (X). Protoneuronii se gaă sesc îîn ganglionii senzitivi atasţ atţi acestor nervi. Cel de al doilea neuron se gaă sesţ te îîn nucleul tractului solitar din bulb sţ i mezencefal. Nervul coarda timpanului face sinapsaă cu deutoneuronul îîn portţiunea proximalaă a nucleului, iar glosofaringianul sţ i vagul îîn portţiunea caudalaă a tractului solitar. De la dentoneuronii nucleului tractului solitar pornesc axonii, care dupaă ce se îîncrucisţ eazaă pe linia medianaă , intraă îîn alcaă tuirea panglicii Reil (lemnisculul median), terminaî ndu-se îîn nucleul ventro-postero-lateral al talamusului (îîn regiunea unde se aflaă proiectataă sţ i sensibilitatea tactilaă a fetţei), unde fac sinapsaă cu cel de al treilea neuron. De la neuronii talamici axonii ajung îîn neocortexul gustativ din girusul postcentral al lobului parietal.

129

.18.3.

Gustul nu are o arie de proiectţie corticalaă separataă , dar este reprezentataă de portţiunea posterioaraă a girusului postcentral care servesţ te somestezia pentru fatţaă. De la nucleul tractului solitar pornesc de asemenea o serie de colaterale axonice spre: - Nucleul salivar inferior sţ i superior, unde fac sinapsaă cu neuronii care trimit impulsurile eferente glandelor salivare submaxilare, sublinguale sţ i parotide sţ i regleazaă secretţia salivaraă îîn cursul digestiei bucale sţ i la - Nucleul reticular al formatţiei reticulare de unde pe calea tractului reticulo-bulbar ajung de asemenea la glandele salivare. Segmentul central al analizatorului gustativ Aria corticalaă gustativaă este situataă deasupra sţ antţului lui Sylvius, îîn regiunea inferioaraă a girusului postcentral (aria 43), cam îîn acelasţ i loc unde se aflaă centrii senzoriali sţ i motori ai limbii, musculaturii masticatorii sţ i actului deglutitţiei. La acest nivel sunt prelucrate sţ i transformate senzatţiile gustative consţ tiente. Aria receptoare senzorialaă primaraă are conexiuni cu diferite arii de asociatţie implicate îîn functţia cognitivaă gustativaă . Se acceptaă existentţa a cel putţin patru senzatţii gustative fundamentale consţ tiente: acru,(acid), saă rat, dulce sţ i amar. IÎn ceea ce privesţ te receptţia sţ i codificarea senzatţiei gustative se admite ataî t o participare perifericaă caî t sţ i una centralaă . Recent este respinsaă ipoteza care pledeazaă pentru existentţa receptorilor specifici corespunzaă tori pentru cele patru gusturi fundamentale. Aceste cercetaă ri au demonstrat retţele nervoase complexe sţ i existentţa unei mari convergentţe la cele cca 10.000 de fibre gustative. Fiecare fibraă se ramificaă la raî ndul saă u sţ i inerveazaă mai multe zeci de muguri gustativi. IÎnregistraă rile cu microelectrozi au demonstrat caă cel mai obisţ nuit se pot obtţine dintr-o celulaă gustativaă raă spunsuri la mai multţi stimuli sau chiar la totţi cei patru stimuli fundamentali. Celulele care raă spund numai la unul dintre stimuli constituie doar o exceptţie. Prin codificarea perifericaă a senzatţiilor gustative trebuie saă îîntţelegem rezultanta excitaă rii îîn ansamblu al celulelor receptoare sţ i fibrelor gustative. Aceste elemente receptoare au praguri de excitabilitate individuale sţ i diferite. Prin urmare aceastaă codificare nu se realizeazaă prin celulele receptoare sţ i fibrele specifice. Acest fapt a sugerat ipoteza caă sţ i unele zone ale segmentelor intermediare ar fi capabile saă perceapaă un anumit raport al stimulilor inegali a diferitelor tipuri de muguri gustativi. Aceastaă informatţie îîmpreunaă cu perceptţia sţ i a altor informatţii de la ceilaltţi receptori, îîn afara celor gustativi, genereazaă îîn final complexitatea sţ i bogaă tţia senzatţiilor gustative umane. O problemaă neelucidataă raă maî ne cea a locului transductţiei, proces ce se pare caă nu are loc chiar la locul de stimulare, la nivelul cilului gustativ, ci mai la distantţaă, undeva pe membranaă îîn apropierea locului de contact sinaptic, unde informatţia culeasaă de cili este transmisaă printr-un mecanism îîncaă necunoscut 130

Desţ i problema separaă rii senzatţiilor gustative sţ i a locului transductţiei raă maî ne îîncaă nelaă muritaă , îîn procesul de excitare a receptorilor gustativi putem distinge douaă faze: O primaă fazaă prenervoasaă , îîn care substantţele sapide traverseazaă porul mugurelui gustativ, ale caă rui dimensiuni variazaă sţ i par saă fie reglate de modificaă rile conformatţionale ale unor proteine, denumite proteine portar care caă ptusţ esc membrana porilor gustativi. Unele substantţe au rolul de a diminua diametrul porului iar altele de al dilata. O a doua fazaă nervoasaă , caî nd substantţa sapidaă vine îîn contact cu cilul celulei receptoare gustative.

.18.4.

Adaptarea gustativă Adaptarea gustativaă apare mai rapid pentru substantţele saă rate sţ i dulci sţ i mai îîncet pentru cele acre sţ i amare. De aceea pentru mentţinerea senzatţiei gustative dulci este necesaraă misţ carea continuaă a substantţei îîn guraă pentru a stimula intermitent receptorii. Adaptarea este cu ataî t mai rapidaă sţ i mai completaă , cu caî t excitantul este mai slab. Studiile au araă tat caă adaptarea este un fenomen periferic. Existaă o reducere a impulsurilor nervoase transmise prin nerv, paralelaă cu scaă derea senzatţiei gustative. Se pare caă sţ i SNC participaă la acest mecanism de adaptare dar aceste aspecte nu sunt îîncaă cunoscute.

.18.5.

Implicaţii psihofiziologice ale recepţiei gustative Orice senzatţie gustativaă simplaă , sau complexaă , este îînsotţitaă de o anumitaă tentaă afectivaă : plaă cut-neplaă cut. Ea influentţeazaă dispozitţia generalaă a individului. IÎntre stimulii gustativi se stabilesc raporturi complexe, care genereazaă îîn plan psihofiziologic fenomene de contrast, fenomene de alternantţaă, de asimilare. Totţi acesţ ti parametrii accentueazaă nota de agreabil sau dezagreabil a substantţei sapide. Sensibilitatea gustativaă este o functţie dinamicaă , dependentaă de multe variabile. Asţ a cum am vaă zut, ea este influentţataă de o serie de factori obiectivi (ex. temperatura, lumina, gradul de satţietate etc.). Pe laî ngaă acesţ ti factori obiectivi avem sţ i factori subiectivi, psihofiziologici care au rol îîn reglarea procesului de discriminare sţ i de evidentţiere a substantţelor sapide. Acesţ ti factori pot avea un efect frenator, perturbator asupra stimulilor gustativi. Sensibilitatea gustativaă este implicataă îîn reglarea proceselor metabolice, de aceea este influentţataă îîn primul raî nd de dinamica necesitaă tţilor de alimentare a organismului sţ i de apetitul preferentţial pentru un anumit gen de substantţe alimentare. Initţial, aparitţia senzatţiei de foame determinaă o cresţ tere generalaă a acuitaă tţii gustative. Dacaă aceastaă senzatţie nu este satisfaă cutaă , odataă cu reducerea senzatţiei de foame are loc o modificare divergentaă a sensibilitaă tţii gustative: scade sensibilitatea pentru dulce sţ i saă rat sţ i cresţ te sensibilitatea pentru amar. Se instaleazaă o senzatţie de fond persistentaă , de nuantţaă amaă ruie. IÎn general, alimentele contţin substantţe de care organismul are nevoie mai mare fatţaă de care subiectul sţ i-a faă cut o paă rere bunaă , par deosebit de gustoase. Scade sensibilitatea gustativaă fatţaă de alimentele negustoase, fatţaă de cele cu care organismul este saturat sau fatţaă de care sţ i-a faă cut o paă rere proastaă . 131

IÎn configuratţia individualitaă tţii senzatţiilor gustative o importantţaă deosebitaă o are tonusul afectivo-emotţional. Acuitatea gustativaă pentru diferite substantţe depinde de experientţa perceptivaă sţ i emotţional-afectivaă anterioaraă a subiectului. Nivelul sensibilitaă tţii gustative, ca sţ i a celorlalte sensibilitaă tţi (olfactive, auditive sţ i vizuale) este influentţat pozitiv de factori “îînvaă tţatţi”. Sensibilitatea gustativaă poate fi sţ i îîn functţie de activitatea profesionalaă . Asţ a de exemplu degustaă torii posedaă o sensibilitate gustativaă superioaraă mediei. Din acestea putem afirma caă dinamica sensibilitaă tţii gustative este o componentaă de bazaă a homeostaziei psihofiziologice, daî ndu-ne relatţii asupra staă rii functţionale a organismului.

4 CAPITOLUL IV NEUROFIZIOLOGIA COMPORTAMENTULUI MOTOR UMAN

Performantţele motorii superioare ale omului care îîl caracterizeazaă îîn seria animalaă sţ i îîsţi pun amprenta asupra personalitaă tţii sunt sustţinute de interactţiunea multiplelor circuite neuronale aferente sţ i eferente descrise ca circuite cibernetice interconectate ce presupun o integrare multinivelaraă corticosubcortico-medulo-muscularaă . Coordonarea motorie superioaraă ce caracterizeazaă fenomenul psihomotor se sprijinaă pe un sistem neuromotor perfectţionat a caă rui activitate presupune un scop, o etapaă de pregaă tire (set) sţ i un program motor ce articuleazaă secventţele motorii ce vor fi efectuate de diversţ i 132

musţ chi angajatţi îîn comportamentul motor voluntar. Coordonarea psihomotorie implicaă o analizaă a structurii sistemului motor, a neurofiziologiei acestuia, precum sţ i detalierea modului cum diferitele structuri neurocognitive realizeazaă programarea sţ i coordonarea motorie globalaă . Misţ carea este o stare de fapt pe care o îîntaî lnim chiar sţ i sub forma misţ caă rii browniene a particulelor aflate la îîndemaî na mediului. La nivelul organismelor superioare, cum ar fi mamiferele, observaă m o evolutţie a scopurilor motorii de la strict conservative pentru organism sau specie (i.e. nutritţie sau reproducere) la scopuri abstracte, faă raă o repercusiune biologicaă necesaraă sau imediataă , îîn cazul omului. Odataă cu evolutţia scopurilor care au solicitat performantţe motorii tot mai rafinate, s-au dezvoltat sţ i sistemele de control. Actţiunile motorii complexe sunt controlate tot mai fin de caă tre mecanismele medulare (e.g. neuronii motori din coarnele anterioare) sţ i subcorticale (e.g. nucleii bazali, cerebelul), iar la om putem vorbi de un control psihomotor exercitat mai ales de formatţiunile neocorticale. Acest control psihomotor a fost posibil ca urmare a dobaî ndirii mersului biped; mersul biped a determinat dezvoltarea faă raă precedent a creierului uman, îîn paralel cu specializarea aparatului saă u locomotor (i.e. sistemul osteomuscular) pentru mentţinerea pozitţiei ortostatice sţ i deplasarea bipedaă ce permite o interactţiune flexibilaă cu mediul. Dezvoltarea creierului este cea care a sustţinut diversificarea scopurilor sţ i rafinarea controlului psihomotor. Cum trebuie saă îîntţelegem psihomotricitatea? Pentru a raă spunde la aceastaă îîntrebare, vom invoca progresele îînregistrate de neurosţ tiintţele cognitive. Asţ a cum informatţia nu poate fi independentaă de substratul substantţial sţ i energetic, asţ a nici un sistem cognitiv nu poate exista faă raă un suport fizic. Acest suport fizic impune anumite constraî ngeri asupra procesaă rilor de informatţie executate de sistemul cognitiv. Sistemul cognitiv uman este, deci, un sistem fizico-simbolic, adicaă are o instantţiere neurobiologicaă sţ i manipuleazaă simboluri uzaî nd de anumite reguli (Miclea, 1999). A. Newell (1980) distinge printre cerintţele indispensabile oricaă rei modelaă ri a arhitecturii cognitive sţ i posibilitatea controlului unui sistem motor cu mai multe grade de libertate. Notaă m caă sţ i o parte din celelalte conditţii, cum ar fi comportamentul flexibil, intentţionat, adaptativ, dezvoltarea abilitaă tţilor îînvaă tţate, existentţa autonomaă sunt dependente implicit de existentţa sţ i coordonarea psihomotorie. Iataă , deci, caă fiziologia sitemului neuromotor nu a raă mas un prototip al descrierii sţ i explicatţiei îîn neurobiologie, ci a penetrat sţ i îîn psihologia cognitivaă sţ i inteligentţa artificialaă . Acesta este argumentul prezentţei acestui capitol îîn lucrarea de fatţaă. Din punctul de vedere al psihologului, prin psihomotricitate se îîntţeleg toate manifestaă rile motorii ale omului care sunt legate de procesele sale psihice, cum ar fi misţ caă rile involuntare mimico-gestuale care îînsotţesc unele manifestaă ri afectiv-emotţionale, misţ caă ri automate care se asociazaă reflexului de orientare, cele care caracterizeazaă o activitate atentţionalaă sţ .a.. Psihomotricitatea suferaă unele modificaă ri îîn bolile psihice îîn care bolnavul are o privire specificaă , o mimicaă sţ i o atitudine particularaă . 133

Sistemul nervos prezintaă diferite niveluri ierarhice de coordonare care permit evolutţia activitaă tţii motorii de la cele mai simple acte reflexe motorii medulare, paî naă la cele mai complexe acte motorii voluntare corticale implicate îîn procesul vorbirii, scrierii, creatţiei artistice. IÎn acest sistem de coordonare, un rol esentţial îîl joacaă axul cerebro-spinal cu sistemul saă u de conducere perifericaă senzitivo-motorie ce include, pe de o parte, componentele receptoare reprezentate de analizatorii kinestezic sţ i vestibular sţ i, pe de altaă parte, componenta efectoare reprezentataă de musculaturaă . Activitatea motorie involuntaraă sau cea voluntaraă este integrataă la diferite etaje ale sistemului nervos. Deciziile motorii apartţin unuia sau mai multor centri motori medulari, bulbari sau protuberantţiali îîn straî nsaă dependentţaă cu centrii motori de la nivelul nucleilor bazali, cerebelosţ i sţ i ai neocortexului cerebral. IÎn aceastaă ierarhizare, centrilor motori medulari sţ i ai trunchiului cerebral la revine un rol îîn activitatea reflexaă , stereotipicaă , semiautomataă sau automataă , îîn timp ce neocortexului cerebral sţ i nucleilor bazali, îîn corelatţie cu cerebelul, le revine rolul de dirijare a motricitaă tţii îîn ansamblu, declansţ aînd, oprind sau modulaî nd misţ caă rile îîndreptate spre un anumit scop. Declansţ area unor asemenea activitaă tţi motorii complexe este realizataă prin acte reflexe, inconsţ tiente sţ i acte voluntare, consţ tiente sţ i au ca substrat morfologic arcul reflex sţ i diversţ ii centrii motori de comandaă voluntaraă , conectatţi la caă ile de conducere motorie. Sistemul muscular, ataî t cel somatic, reprezentat de musculatura striataă scheleticaă , caî t sţ i cel vegetativ, reprezentat de musculatura visceralaă sţ i a inimii, staă la baza activitaă tţii motorii a îîntregului organism. Din acest motiv se impune o prezentare succintaă a bazelor morfofunctţionale sistemului muscular. 4.1 Sistemul muscular striat Sistemul muscular este sistemul activ, prin intermediul caă ruia organismul raă spunde la modificaă rile permanente ale mediului ambiant. Multitudinea de manifestaă ri exterioare prin care se face resimtţitaă activitatea creierului poate fi redusaă , îîn ultimaă instantţaă, la un singur fenomen fundamental: misţ carea muscularaă . Tţ esutul muscular este dotat cu douaă proprietaă tţi esentţiale, la fel ca sţ i tţesutul nervos: excitabilitatea sţ i contractilitatea. Musţ chiul striat asiguraă preluarea semnalelor electrice sţ i chimice sosite la nivelul saă u sţ i transformarea lor, gratţie unor procese biochimice, îîn lucru mecanic. Varietatea de misţ caă ri ale organismului se realizeazaă de caă tre musţ chi îîn straî nsaă legaă turaă cu sistemul nervos, care, pe baza informatţiilor primite din mediul intern sau extern, integreazaă sţ i apoi emite comenzi care ajung la musţ chi. Tţ esutul muscular este cel mai dezvoltat tţesut din organism reprezentaî nd 40 paî naă la 60% din greutatea corpului. Morfologic sţ i functţional el se îîmparte îîn ţesut muscular striat scheletic, ţesut muscular striat de tip miocardic sţ i ţesut muscular neted 134

Pe laî ngaă contractţie, care reprezintaă cea mai pregnantaă functţie a musţ chiului, activitatea muscularaă trebuie îîncadrataă sţ i îîn metabolismul general al organismului pe care îîl influentţeazaă sţ i de care este, la raî ndul saă u, influentţataă . Contractţia musţ chiului striat este coordonataă de sistemul nervos. Musţ chiul striat este un organ periferic, un organ efector al arcului reflex, care activeazaă numai sub comandaă nervoasaă . Din aceastaă cauzaă musţ chii sunt bogat inervatţi de fibre nervoase motorii sţ i senzitive, somatice sţ i vegetative. Fibrele motorii reprezintaă axonii motoneuronilor spinali sau ai nucleilor motori cranieni sţ i sunt fibre mielinizate. Legaă tura axonilor cu fibrele musculare se face prin placa motorie care este o sinapsaă modificataă . Fibrele senzitive care sunt îîn legaă turaă cu analizatorul kinestezic aduc informatţia de la musţ chi la sistemul nervos. Fibrele vegetative inerveazaă vasele care irigaă musţ chii. Musţ chiul striat are un metabolism foarte activ, fiind foarte bine vascularizat. Starea eutroficaă a musţ chiului este garantataă , îîn primul raî nd de o vascularizatţie capabilaă saă aducaă tţesutului muscular materiale nutritive necesare sţ i produsţ i hormonali vehiculatţi de saî nge. 4.1.1 Structura muşchiului striat scheletic Cei aproximativ 400 de musţ chi ai corpului uman contţin circa 250 de milioane de fibre musculare. O singuraă fibraă muscularaă este compusaă din 400 paî naă la 2000 de miofibrile. Fibra muscularaă care reprezintaă celula muscularaă propriu-zisaă este portţiunea din musţ chiul scheletic limitataă de membrana sarcolemicaă (i.e. inclusiv placa motorie). Fibra muscularaă constituie unitatea morfo-functţionalaă de bazaă a musţ chiului. Fibra muscularaă este de formaă cilindricaă , conicaă sau fusiformaă , are un diametru îîntre 10-100 μm sţ i o lungime variabilaă functţie de musţ chiul îîn care este îîncorporataă (i.e. de la 1 mm îîn cazul musţ chiului scaă ritţei, paî naă la 34 cm îîn cazul musţ chiului croitor). Dimensiunile fibrei musculare variazaă îîn functţie de gen, de vaî rstaă sţ i de starea de nutritţie a organismului. Fibrele musculare sunt mai groase la baă rbatţi decaî t la femei sţ i, de asemenea, la indivizi eutrofici. Caî nd musţ chiul îîsţi maă resţ te volumul sţ i devine mai puternic, ca rezultat al unui antrenament fizic, modificarea nu se bazeazaă pe cresţ terea numaă rului fibrelor musculare, ci pe cresţ terea dimensiunilor lor, datoritaă augmentaă rii sarcoplasmei sţ i a contţinutului actomiozinic al musţ chiului. IÎn structura microscopicaă a unei fibre musculare se remarcaă , îîn primul raî nd, sarcolema care o îînvelesţ te la exterior sţ i sarcoplasma din interiorul acesteia. Tţ esutul muscular nu este o structuraă puraă . Elementele musculare sunt îînconjurate de un complex mucopolizaharidic sţ i de un tţesut conjunctiv prin care se realizeazaă nu numai nutritţia, dar sţ i solidarizarea fibrelor musculare îîn cadrul musţ chiului. Structurile adiacente fibrelor musculare nu pot fi separate de celulele musculare. Musţ chii scheletici sunt formatţi dintr-o componentaă muscularaă (cea mai importantaă sţ i abundentaă ) sţ i dintr-una conjunctivaă . Componenta conjunctivaă variazaă de la un musţ chi la altul, ea fiind cea care daă taă ria sţ i consistentţa musţ chiului scheletic. Colagenul din componenta conjunctivaă 135

este mai solid decaî t fibra muscularaă striataă , care are o citoplasmaă extrem de fragilaă . Componenta conjunctivaă din musţ chiul striat este reprezentataă prin trei structuri:  epimisium care este o capsulaă conjunctivaă ce îînvelesţ te îîntregul musţ chi, daî nd structura anatomicaă a musţ chiului;  endomisium reprezentat de o teacaă finaă conjunctivaă , care contţine foarte multe capilare sanguine ce îînconjoaraă fiecare fibraă muscularaă individualaă ;  perimisium, o teacaă conjunctivo-elasticaă care divizeazaă masa muscularaă îîn fascicule mai subtţiri, primare sau mai groase, secundare, respectiv, tertţiare. Toate aceste trei structuri conjunctive (i.e. epimisium, endomisium sţ i perimisium) sunt continue ataî t îîntre ele, caî t sţ i cu tţesutul conjunctiv din structurile asupra caă rora musţ chiul va actţiona, cum sunt, de exemplu, tendoanele, aponevrozele, periostul, fasciile, dermul sţ .a.. Fiecare fibraă muscularaă este îînvelitaă de o membranaă cu o grosime de circa 40 nm numitaă sarcolemă. Ea este o membranaă continuaă , cutataă doar la nivelul plaă cii motorii. Avem, de fapt, de a face cu un complex structural elastic, foarte subtţire, format din douaă foitţe: o membrană internă care este o membranaă plasmaticaă sţ i o foiţă externă, formataă la raî ndul saă u dintr-o membranaă mucopolizaharidicaă sţ i una finaă de colagen constituitaă din endomisiumul ce fuzioneazaă îîn final cu tendonul musţ chiului. Sarcolema are rolul de a raă spaî ndi unda de depolarizare din zona plaă cii motorii, de-a lungul îîntregii fibre sţ i de a initţia astfel contractţia muscularaă . Pentru a fi posibil acest mecanism ea se invagineazaă profund sub forma unor tubi, constituind sistemul T. Acest sistem comunicaă cu lichidul extracelular, jucaî nd un rol esentţial îîn transmiterea excitatţiei de la sarcolemaă la miofibrile. IÎn aceastaă zonaă membrana sarcolemicaă plasmaticaă vine îîn contact cu reticulul sarcoplasmatic, alcaă tuind un ansamblu structural denumit triadă cu rol îîn cuplarea excitatţiei cu contractţia muscularaă . IÎn afaraă de rolul saă u îîn excitatţie, sarcolema mai joacaă un rol mecanic. Ea fixeazaă miofibrilele din interiorul sarcoplasmei prin membrana Z care circumscrie sarcomerul. IÎn interiorul fibrei musculare se aflaă sarcoplasma formataă din proteine, apaă sţ i saă ruri de potasiu, de magneziu, de calciu, fosfatţi sţ .a.. Sarcoplasma contţine nucleii sţ i organitele celulare specifice sţ i nespecifice. Fibra muscularaă striataă este îînzestrataă cu aproximativ 30-40 nuclei/cm2 situatţi periferic, sub sarcolemaă . Organitele specifice celulelor musculare, miofibrilele, ocupaă cea mai mare parte a fibrei musculare. Dispozitţia miofibrilelor determinaă striatţiile longitudinale ale musţ chiului striat. Dar ceea ce caracterizeazaă musţ chiul striat scheletic sau miocardic sunt striatţiile transversale, de unde-i vine sţ i numele de musţ chi striat. Ele sunt vizibile la microscop sţ i sunt datorate alternantţei de zone îîntunecate cu afinitate mare pentru colorantţi, numite benzi sau discuri îîntunecate, cu zone mai deschise ce se impregneazaă greu cu colorantţi, numite benzi sau discuri clare. IÎn luminaă polarizataă discurile clare sunt 136

monorefringente, izotrope (de aici sţ i denumirea de discuri I), iar cele îîntunecate sunt birefringente, anizotrope (numite discuri A). Discurile clare sunt straă baă tute la mijlocul lor de membrana Z. Ea trece prin toate miofibrilele îînvecinate sţ i se inseraă pe suprafatţa internaă a sarcolemei, pe membrana plasmaticaă . Membrana Z are rol de a mentţine discurile clare sţ i îîntunecate la acelasţ i nivel îîn structura musţ chiului. Discurile îîntunecate prezintaă îîn zona lor centralaă o portţiune mai putţin îîntunecataă numitaă zona H, care prezintaă la mijloc o linie îîntunecataă numitaă membrana M. Spatţiul dintre douaă membrane Z îînvecinate se numesţ te sarcomer. IÎn musţ chiul relaxat sarcomerul are o lungime de cca 2,5 μm, iar discul îîntunecat ocupaă aproximativ 60% din sarcomer. De o parte sţ i alta a sarcomerului intraă caî te o jumaă tate din discul clar. Imaginile obtţinute prin microscopie electronicaă ne indicaă faptul caă miofibrilele sunt formate din miofilamente groase alcaă tuite din miozinaă ce se gaă sesc numai îîn discurile îîntunecate, fixate de membrana M. IÎn structura sarcomerului intraă apoi miofilamente subtţiri formate din actinaă , tropomiozinaă sţ i troponinaă . Filamentele de actinaă se inseraă pe membrana Z sţ i se gaă sesc îîn discurile clare, dar penetreazaă sţ i îîn cele îîntunecate printre filamentele de miozinaă . IÎn musţ chiul relaxat, capetele miofilamentelor de actinaă nu vin îîn contact unele cu altele. Portţiunea centralaă care prezintaă îîn aceste conditţii doar miofilamente de miozinaă , formeazaă zona H. IÎntr-o miofibrilaă existaă circa 1500 filamente groase de miozinaă sţ i 3000 de filamente subtţiri de actinaă , care, pe o sectţiune transversalaă , prezintaă o simetrie hexagonalaă . Filamentul de miozinaă este îînconjurat de 6 filamente subtţiri de actinaă . Distantţa dintre filamentul gros central sţ i cele subtţiri este ocupataă de proeminentţele filamentului gros, numite puntţi transversale ce au o lungime de 20 nm. Organitele nespecifice ale fibrei musculare sunt reprezentate îîn special de mitocondrii sţ i reticulul endoplasmatic, ce poartaă numele de reticul sarcoplasmatic. Mitocondriile sunt aranjate îîn paralel fatţaă de miofibrile sţ i au o importantţaă deosebitaă îîn formarea ATP-ului ca sursaă de energie din cursul contractţiei musculare. Reticulul sarcoplasmatic este foarte dezvoltat îîn jurul miofibrilelor, avaî nd o organizare specificaă îîn musţ chi sţ i jucaî nd un rol major îîn realizarea contractţiei musculare. Se extinde de-a lungul îîntregului sarcomer fiind format din numeroase tuburi longitudinale subtţiri sţ i netede care constituie sistemul longitudinal (sistemul L). IÎn zona sacilor terminali se acumuleazaă cantitaă tţi foarte mari de ioni de Ca2+. IÎntre douaă cisterne este amplasat tubul îîn T, care traverseazaă fibra muscularaă . Tubul îîn T rezultaă dintr-o îînfundare a sarcolemei sţ i contţine lichid extracelular, cu rol important îîn declansţ area contractţiei musculare. Acest sistem tubular al sarcolemei nu este alceva decaî t o prelungire profundaă spre interiorul fibrei musculare a portţiunii externe a sarcolemei sţ i a mediului extracelular. Locul de contact dintre cisterne sţ i tubul îîn T constituie triada. Spatţiul îîngust dintre membrana reticulului sarcoplasmatic sţ i tubul T (de 12-14 nm) contţine substantţe care joacaă rol îîn cuplarea excitatţiei cu contractţia. Acest sistem este îîntaî lnit doar îîn cazul musţ chiului striat scheletic sţ i cardiac. IÎn 137

musţ chii scheletici, triadele se gaă sesc îîn zona de limitare dintre discurile clare sţ i cele îîntunecate, fiecare sarcomer fiind îînzestrat cu douaă triade. IÎn musţ chiul cardiac triadele sunt situate îîn dreptul membranei Z, situatţie îîn care avem un singur sistem T pentru fiecare sarcomer. 4.1.2 Compoziţia chimică a muşchiului striat scheletic Musţ chiul contţine 70-80% apaă sţ i 20-30% reziduu uscat format din:  cca 18% proteine;  cca 0,5% glicogen;  cca 1% lipide;  cca 1% substantţe anorganice. Proteinele pot fi îîmpaă rtţite îîn douaă tipuri: necontractile sţ i contractile. Dintre proteinele necontractile mioglobina are rol îîn fixarea O2. Dupaă contţinutul îîn mioglobinaă , fibrele musculare se îîmpart îîn: fibre albe ce contţin putţinaă mioglobinaă sţ i sarcoplasmaă sţ i fibre roşii, bogate îîn mioglobinaă sţ i sarcoplasmaă . Fibrele albe prezintaă numeroase miofilamente. Sunt fibre care se contractaă foarte rapid ( îîn mai putţin de 35 ms). Contractţia se realizeazaă îîn conditţii de anaerobiozaă . Sunt fibre musculare care obosesc usţ or. Ele intraă îîn alcaă tuirea musţ chilor fazici, musţ chi rapizi (e.g. musţ chii globilor oculari, musţ chii flexori). Fibrele rosţ ii au aspect granular din cauza numaă rului mare de mitocondrii. Ele prezintaă mai putţine miofilamente. Fibrele rosţ ii se contractaă lent, timpul de contractţie fiind mai mare de 35 ms, dar pe o perioadaă mai îîndelungataă sţ i cu o fortţaă de contractţie mai mare, îîntr-un regim metabolic aerob. Acesţ ti musţ chi obosesc foarte greu. Fibrele rosţ ii se gaă sesc mai ales îîn musculatura scheleticaă ce contribuie la mentţinerea posturii sţ i echilibrului (i.e. musţ chii antigravitatţionali). La om existaă , de fapt, un tip intermediar de musţ chi care poate fi influentţat de tipul de efort efectuat, orientaî ndu-se fie spre o functţie dinamicaă , fie spre una tonicaă . IÎn aceastaă situatţie, cea mai mare importantţaă o are tipul de inervatţie a musţ chiului, existaî nd posibilitatea interconectaă rii celor douaă tipuri de fibre îîn functţie de sarcinile impuse de sistemul nervos. Proteinele contractile sunt reprezentate de actinaă sţ i miozinaă care sunt proteinele contractile propriu-zise sţ i complexul reglator al contracţiei format din tropomiozinaă sţ i troponinaă . Miozina constituie componentul proteic cel mai important al musţ chiului, ataî t cantitativ caî t sţ i functţional. Filamentele groase ale unui sarcomer sunt compuse din aproximativ 200 de molecule de miozinaă . Sub actţiunea unor agentţi denaturantţi, miozina se disociazaă îîn sţ ase lantţuri polipeptidice: 2 lantţuri grele sţ i 4 lantţuri usţ oare. Lantţurile grele se îîmpletesc sub forma unui dublu helix, avaî nd extremitatea dilatataă sţ i îîndreptataă îîn afaraă sţ i constituind douaă mase proteice globulare. Tripsina, care este o enzimaă proteoliticaă pancreaticaă , scindeazaă molecula miozinei îîn douaă fragmente: un fragment mai usţ or, numit meromiozina 138

uşoară, care reprezintaă o treime din molecula de miozinaă sţ i intraă îîn constitutţia corpului filamentului gros sţ i meromiozina grea, care reprezintaă douaă treimi din molecula de miozinaă . Fragmentul greu al miozinei determinaă activitatea ATPazicaă a miozinei sţ i este capabil saă se uneascaă cu actina, reactţie fundamentalaă îîn contractţia muscularaă . La raî ndul saă u, meromiozina grea poate fi scindataă îîn douaă subfragmente sub actţiunea papainei, o enzimaă proteoliticaă de origine vegetalaă extrasaă din Carica Papaya. Subfragmentul S1 al meromiozinei grele cuprinde portţiunea globularaă a miozinei, iar subfragmentul S 2 include portţiunea fibrilaraă a meromiozinei grele. Subfragmentul S2 se extinde liber îîn afaraă sţ i daă nasţ tere unui bratţ care distantţeazaă capaă tul globular de corpul filamentului gros. IÎn zona centralaă a corpului filamentului gros, pe o distantţaă de 0,2 μm nu existaă capete globulare. Bratţele desprinse din corpul filamentului gros, îîmpreunaă cu capetele globulare se numesc punţi transversale. Pe filamentul de miozinaă , puntţile transversale sunt dispuse regulat îîn perechi la distantţaă de 14,3 nm sţ i sunt rotite unele fatţaă de altele cu 120 0. La un interval de 42,9 nm se realizeazaă o rotatţie completaă . Jonctţiunile dintre bratţul mobil S2 sţ i capaă tul filamentului gros, precum sţ i dintre bratţul mobil S2 sţ i capaă tul globular S1 al meromiozinei grele, sunt extrem de flexibile, adevaă rate balamale sau articulatţii ale moleculei, care permit capaă tului globular saă se depaă rteze sau saă se apropie de corpul filamentului gros. Capetele globulare ale miofilamentului de miozinaă prezintaă douaă locusuri: unul îîn care se fixeazaă ATP-ul sţ i altul îîn care se realizeazaă contactul cu molecula de actinaă . IÎn constitutţia unui capaă t globular de miozinaă intraă sţ i caî te douaă lantţuri usţ oare, cu greutate molecularaă de circa 20000 daltoni fiecare. Ele intervin îîn controlul capetelor globulare îîn timpul contractţiei. Lantţurile usţ oare sunt de douaă categorii: unele esentţiale sţ i altele reglatoare. Lantţurilor usţ oare esentţiale au functţie ATP-azicaă pentru molecula de miozinaă , producaî nd scindarea ATP-ului sţ i degajaî nd astfel energia necesaraă contractţiei. Lantţurile usţ oare reglatoare au o afinitate mai mare pentru ionii de Ca2+. Actina este formataă din molecule globulare numite actinaă G. Ele se fixeazaă cap la cap, ca un sţ irag de maă rgele, daî nd nasţ tere actinei fibrilare (actina F). Douaă lantţuri de actinaă fibrilaraă se îîmpletesc îîn spiralaă , sub forma unui α-helix, cu o rotatţie completaă la fiecare 70 nm (cuprinzaî nd circa 13 molecule de actinaă G la fiecare rotatţie). Toate moleculele de actinaă G au atasţ ate caî te o moleculaă de ATP care reprezintaă zona activaă de pe filamentul de actinaă , cu care interactţioneazaă puntţile transversale ale filamentului de miozinaă îîn timpul contractţiei. Zonele active se gaă sesc la distantţe egale de 2,7 nm pe filamentul de actinaă . IÎn sţ antţul apaă rut prin îîmpletirea actinei fibrilare F se gaă sesţ te tropomiozina, o moleculaă fibrilaraă constituitaă din douaă lantţuri îîmpletite, ce se îîntinde pe o distantţaă de 7 monomere de actinaă G. Tropomiozina se leagaă usţ or de actina fibrilaraă , iar, îîn starea de relaxare a musţ chiului, inhibaă zonele active astfel îîncaî t interactţiunea dintre actinaă sţ i miozinaă saă nu se poate produce. Pe suprafatţa ei se atasţ eazaă din loc îîn loc troponina, o proteinaă globularaă ce controleazaă pozitţia 139

.18.6.

tropomiozinei pe filamentul subtţire. Avaî nd o mare afinitate pentru ionii de Ca 2+, troponina initţiazaă contractţia muscularaă . Troponina poate fi descompusaă îîn trei componente: troponina I cu mare afinitate pentru actinaă , care îîmpiedicaă cuplarea actinei cu miozina, îîn absentţa ionilor de Ca2+, troponina T cu afinitate pentru tropomiozinaă , care leagaă troponina de tropomiozinaă sţ i troponina C care capteazaă ionii de Ca2+, avaî nd capacitatea de a fixa patru ioni de Ca 2+ pe moleculaă . Fixarea ionilor de Ca2+ pe troponina C îîi maă resţ te fortţa de atractţie pentru troponina I sţ i îînlaă turaă inhibitţia exercitataă asupra zonelor active ale actinei, de caă tre tropomiozinaă . Tropomiozina interactţioneazaă cu subfragmentul S1 al lantţului greu al miozinei. IÎn fibra relaxataă , tropomiozina este mentţinutaă de complexul troponinaă îîn pozitţie de blocare a locusurilor de interactţiune actinaă -miozinaă . Troponina sţ i tropomiozina joacaă rolul zăvorului de siguranţă, care îîmpiedicaă contractţia muscularaă , iar ionul de Ca2+ are rolul cheii care deschide zaă vorul, declansţ aînd contractţia muscularaă . 4.1.3 Mecanismul contracţiei musculare izotonice IÎn timpul contractţiei musţ chiului se produce o îîngustare a discurilor clare sţ i a zonei H, cu paă strarea lungimii discului îîntunecat. Cu ajutorul microscopului electronic, observaă m caă , îîn timpul contractţiei, lungimea filamentelor groase nu se modificaă , iar filamentele subtţiri alunecaă printre cele groase sţ i determinaă apropierea liniilor Z. Pe baza acestor constataă ri, Huxley a propus îîn anul 1969 teoria glisării îîn mecanismul contractţiei musculare. Glisarea filamentelor de actinaă printre cele de miozinaă se produce prin conectarea sţ i deconectarea alternativaă a puntţilor transversale de zonele active ale actinei. Contractţia fibrelor musculare scheletice este declansţ ataă de eliberarea Ca2+ din cisterne îîn citosolul sarcoplasmei. Eliberarea ionilor de Ca 2+ din cisternele reticulului sarcoplasmatic se datoreazaă undei de depolarizare ce ajunge îîn profunzimea fibrei musculare prin intermediul tubilor T. IÎn sarcolema musţ chiului relaxat ionii de Ca2+ se gaă sesc îîntr-o concentratţie de 10 -7 mol/litru, iar îîn interiorul cisternelor acesţ tia sunt mai concentratţi. Depolarizaî nd membranele cisternelor terminale, se declansţ eazaă eliberarea masivaă sţ i bruscaă îîn plasmaă a Ca2+, ajungaî ndu-se la o concentratţie de 10 -5 moli/litru sţ i îînlaă turaî ndu-se efectele inhibitorii ale troponinei asupra contractţiei. IÎnainte de îînceperea contractţiei, pe capaă tul globular al puntţii transversale este fixat ATP-ul. Capaă tul globular al puntţii transversale are sţ i functţie ATP-azicaă , scindaî nd imediat ATP-ul sţ i eliberaî nd energia. Din acest motiv, puntea transversalaă se asţ eazaă perpendicular pe filamentul de actinaă , îînsaă faă raă saă se atasţ eze îîncaă de el. Efectul inhibitor al troponinei sţ i tropomiozinei este îînlaă turat de cresţ terea concentratţiei ionilor de calciu îîn citosol. Zonele active ale actinei sunt descoperite îîn momentul îîn care se cupleazaă capaă tul globular al puntţii transversale al moleculei de miozinaă . IÎn timpul contractţiei, tropomiozina sţ i troponina paă trund adaî nc îîn sţ antţul existent îîntre cele douaă lantţuri de actinaă , descoperind zonele active de pe 140

filamentul de actinaă . Puntţile transversale ale miozinei pot astfel saă interactţioneze cu zonele active ale actinei. Dupaă stabilirea legaă turii dintre actinaă sţ i miozinaă , se produc modificaă ri conformatţionale îîn puntea transversalaă ce determinaă îînclinarea capaă tului globular spre bratţul puntţii de la 90 0 la 450, producaî nd glisarea filamentului de actinaă îînspre centrul sarcomerului sţ i scurtarea acestuia îîn cursul contractţiei izotonice. IÎnclinarea capaă tului globular se face pe seama eliberaă rii energiei stocate îîn ATP. Odataă cu îînclinarea capaă tului globular al puntţii, el se reîîncarcaă cu o nouaă moleculaă de ATP. Fixarea ATP-ului determinaă detasţ area miozinei de actinaă . Datoritaă activitaă tţii ATP-azice a miozinei, ATP-ul este scindat, iar energia eliberataă readuce puntea transversalaă la pozitţia anterioaraă (i.e. unghi de 90o), interactţionaî nd cu o nouaă zonaă activaă pe filamentul de actinaă . Cu fiecare ciclu, atasţ area, îînclinarea la 90 o a puntţilor transversale sţ i apoi desprinderea acestora, musţ chiul se scurteazaă cu aproximativ 1% din lungimea sa. Aceste cicluri se repetaă succesiv paî naă caî nd musţ chiul îîsţi realizeazaă programul saă u contractil, fiind proportţional cu fortţa sa de contractţie.

.18.7.

4.1.4 Mecanismul contracţiei izometrice IÎn contractţiile izometrice, filamentele de actinaă sţ i miozinaă nu gliseazaă unele printre altele datoritaă elasticitaă tţii puntţilor transversale. IÎn musţ chiul contractat izometric se dezvoltaă o tensiune. IÎn cursul contractţiei izometrice puntţile transversale se atasţ eazaă îîn unghi drept pe filamentele de actinaă sţ i apoi se produce rotirea lor cu 450. Datoritaă acestei misţ caă ri de rotatţie, structurile vaî scoase elastice ale puntţilor transversale se pun sub tensiune.

.18.8.

4.1.5 Relaxarea musculară Relaxarea musţ chilor se produce îîn momentul îîn care ionii de Ca 2+ sunt recaptatţi îîn cisternele reticulului sarcoplasmatic iar concentratţia lor îîn sarcoplasmaă scade la 10-7 moli/l. Acest proces se produce cu consum de energie, furnizataă tot de moleculele de ATP. ATP-aza Ca 2+-dependentaă , care reprezintaă pompa de Ca2+, localizataă îîn peretţii reticulului sarcoplasmic, este o proteinaă transmembranaraă cu functţie ATP-azicaă , ce hidrolizeazaă o moleculaă de ATP, transportaî nd douaă molecule de Ca2+. Datoritaă acestei pompe de calciu, se poate produce o concentrare de 10000 ori mai mare a Ca 2+ îîn reticulul sarcoplasmic. Reticulul sarcoplasmic contţine, de asemenea, o proteinaă ce poate fixa de 40 de ori mai mult calciu decaî t cel care se aflaă îîn stare ionicaă , numitaă calsechestrină. Prin interventţia pompei de calciu, transportul de ioni de Ca 2+ îîn reticulul sarcoplasmatic se realizeazaă foarte rapid (i.e. 30 ms). Relaxarea musţ chiului se produce atunci caî nd scade concentratţia ionilor de Ca2+ îîn citosolul sarcoplasmatic.

.18.9.

4.1.6 Metabolismul energetic al contracţiei musculare Ataî t contractţia izotonicaă sţ i izometricaă , caî t sţ i relaxarea muscularaă au ca sursaă de energie primaraă ATP-ul. ATP-ul este sursa de energie utilizataă sţ i pentru 141

pomparea ionilor implicatţi îîn contractţie: captarea Ca 2+, expulzia Na+ sţ i captarea K+. IÎn musţ chi, ATP-ul se gaă sesţ te îîntr-o concentratţie de 4 mmoli/kg substantţaă umedaă (i.e. o concentratţie foarte micaă ). La aceastaă concentratţie, ATP-ul asiguraă aproximativ 8 secuse musculare. Descompunerea ATP-ului are loc sub actţiunea ATP-azei. Miozina manifestaă efecte ATP-azice, cu actţiune foarte redusaă . Dupaă fixarea miozinei pe actinaă , aceastaă activitate cresţ te foarte mult. Prin hidroliza ATP-ului îîn ADP se produce scindarea unei legaă turi fosfat macroergice sţ i se elibereazaă 7,3 kcal/mol de ATP. Resinteza rapidaă a ATP-ului se face prin transferul grupaă rii fosfat de la fosfocreatinaă (PC) la ADP, sub actţiunea creatinfosfokinazei. Concentratţia fosfocreatinei îîn musţ chi este de 20 mmoli/kg substantţaă umedaă . Acest proces asiguraă realizarea de aproximativ 100 secuse musculare. Fosfocreatina se reface, la raî ndul saă u, din creatinaă , pe seama procesului de glicolizaă . IÎn celulele musculare, glucoza se metabolizeazaă paî naă la acid piruvic. IÎn conditţiile lipsei de oxigen acidul piruvic este redus la acid lactic, prin procesul de glicolizaă anaerobaă . IÎn lipsa oxigenului, glucoza se degradeazaă furnizaî nd energia pentru resinteza a douaă molecule de PC sţ i a douaă molecule de ATP. Metabolismul anaerob furnizeazaă energia necesaraă abia pentru 600 de secuse. IÎn conditţiile aportului de oxigen are loc glicoliza aerobaă , iar acidul piruvic este degradat paî naă la dioxid de carbon sţ i apaă . Prin glicoliza aerobaă se refac 38 molecule de PC sţ i, îîn consecintţaă, 38 de molecule de ATP. Metabolismul aerob furnizeazaă energia pentru aproximativ 20000 de secuse musculare. Aceastaă glicolizaă aerobaă are loc îîn mitocondrii sţ i se desfaă sţ oaraă lent, dar are capacitate mare de resintezaă a rezervelor de CP sţ i ATP. Glicoliza anaerobaă se produce de 2-3 ori mai rapid, dar refacerea depozitelor de ATP este limitataă . Glicoliza anaerobaă poate avea loc pentru perioade scurte de timp, deoarece acidul lactic format, desţ i difuzeazaă îîn mare maă suraă îîn curentul circulator, raă maî ne concentrat îîn musţ chi, depaă sţ ind capacitatea-tampon a tţesutului. Mediul acid intracelular îîmpiedicaă activitatea enzimaticaă muscularaă sţ i reduce capacitatea de efort. Glicoliza anaerobaă poate îîntretţine contractţiile musculare maxime timp de 1 minut. De aceea, aceasta asiguraă 85% din energia necesaraă îîn efoturile intense de scurtaă durataă (e.g. alergaă rile de vitezaă ) sţ i abia 5% îîn eforturile de lungaă durataă (e.g. alergaă rile de fond). IÎn perioada initţialaă de efort se contracteazaă o datorie de oxigen din cauza cerintţelor crescute de oxigen sţ i a unei adaptaă ri îîntaî rziate a circulatţiei sţ i a metabolismului aerob la aceste cerintţe. Consumul de oxigen raă maî ne îîncaă o perioadaă de timp dupaă îîncetarea efortului peste valoarea de repaus, îîn functţie de intensitatea efortului. Acest proces se numesţ te plata datoriei de oxigen. Acest consum suplimentar de oxigen necesar dupaă terminarea efortului, are rolul de a îîndepaă rta acidul lactic sţ i de a reface depozitele de PC sţ i ATP. Plata datoriei de origen depaă sţ esţ te cu putţin datoria creataă la îînceputul efortului, din cauza unor procese fiziologice care acompaniazaă efortul intens (e.g. pentru îîntretţinerea unui ritm respirator crescut, cresţ terea temperaturii corporale, pentru reîîncaă rcarea 142

depozitelor de oxigen ale mioglobinei). Dupaă un efort usţ or, datoria de oxigen este micaă ajungaî nd îîn jur de 4 l, pe caî nd, dupaă un efort intens, poate ajunge paî naă la 20 l. Contractţia muscularaă determinaă un lantţ de reactţii chimice cu rol îîn producerea energiei necesare realizaă rii acestui proces. Aceste reactţii se desfaă sţ oaraă cu viteze variabile.

.18.10.

4.1.7 Implicaţiile calorice ale activităţii musculare Abia 20-25 % din energia chimicaă din musţ chiul striat este transformataă îîn lucru mecanic, restul se elibereazaă sub formaă de caă lduraă . Muşchiul striat este principala sursă termogenetică a organismului. Productţia de caă lduraă a unui musţ chi îîn repaus este de 0,0002 cal/g sţ i se numesţ te caă lduraă de repaus. Caă ldura din cursul contractţiei este eliberataă îîn douaă perioade: caă ldura initţialaă sţ i caă ldura tardivaă . Căldura iniţială cuprinde patru componente: caă ldura de activare, caă ldura de îîntretţinere, caă ldura de scurtare sţ i caă ldura de relaxare. Caă ldura de activare apare îîn perioada de latentţaă a contractţiei, iar cea de îîntretţinere se produce îîn timpul contractţiilor sustţinute. IÎn faza scurtaă rii musţ chiului se degajeazaă caă ldura de scurtare cu un surplus caloric proportţional cu intensitatea efortului. Relaxarea degajaă caă ldura de relaxare datoritaă revenirii musţ chiului la lungimea sţ i tensiunea de repaus. Urmeazaă o perioadaă de aproximativ 30 min dupaă terminarea efortului îîn care caă ldura continuaă saă se elibereze peste valoarea de repaus, producaî nd caă ldura tardivaă sau caă ldura de refacere. Ea este aproximativ egalaă cu caă ldura degajataă îîn timpul contractţiei. Caă ldura tardivaă rezultaă îîn cursul metabolismului aerob. Dupaă terminarea efortului se refac depozitele de glicogen, de ATP sţ i de PC din musţ chi. Aceste mecanisme necesitaă procese energetice generatoare de caă lduraă .

.18.11.

4.1.8 Efectele mecanice ale contracţiei musculare Raă spunsul mecanic al musţ chiului striat este dependent de lungimea sarcomerelor sţ i de frecventţa aplicaă rii stimulilor. Fortţa maximaă de contractţie a musţ chiului se îînregistreazaă caî nd sarcomerul are lungimea de 2,2 μm. La o asemenea lungime, fiecare punte transversalaă se aflaă îîn legaă turaă cu o moleculaă de actinaă . Legaă tura fiecaă rei puntţi transversale cu zona activaă a filamentului de actinaă contribuie la realizarea fortţei de contractţie a musţ chiului. Reactţia musţ chiului la un singur stimul supraliminal se numesţ te secusă. Potentţialul de actţiune sarcolemic dureazaă 2-4 ms sţ i este condus prin sarcolemaă de la nivelul jonctţiunii neuro-musculare cu o vitezaă de 5 m/s. La îînceputul depolarizaă rii, apare o perioadaă refractaraă absolutaă care persistaă 1-3 ms. Caî nd stimulul duce la o scurtare a musţ chiului, contractţia se numesţ te izotonică, iar contractţia faă raă scurtare, numitaă izometrică, se manifestaă printr-o cresţ tere a tensiunii musţ chiului. Dupaă aplicarea stimulului se evidentţiazaă o micaă îîntaî rziere îîntre 2 sţ i 4 ms paî naă la aparitţia raă spunsului, numitaă perioadă de latenţă. Urmeazaă o cresţ tere a tensiunii sau scurtarea muscularaă , numitaă fază de contracţie, apoi revenirea la 143

normal, faza de relaxare. IÎn musţ chii rapizi secusa dureazaă 7,5-10 ms, iar îîn cei lentţi este de 100-150 ms. Raă spunsul musţ chiului la stimuli cu frecventţaă mare se poate prezenta ca o succesiune de secuse. Stimulii cu frecvenţă mare determină o sumare a contracţiilor. Sumarea contractţiilor se îînscrie fie sub forma unui grafic ondulat, numit tetanos incomplet, fie îîn platou, denumit tetanos complet. Tensiunea muscularaă este de 4 ori mai mare îîn cursul tetanosului, comparativ cu secusa datoritaă acumulaă rii unui surplus de ioni de Ca 2+ îîn sarcoplasmaă . IÎn organism se îîntaî lnesc foarte rar secuse musculare, deoarece nervii motori transmit îîntotdeauna salve de impulsuri sţ i nu impulsuri izolate. Stimulii ce depaă sţ esc valoarea prag, determinaă contractţii musculare de amplitudine maximaă , supunaî ndu-se legii tot sau nimic. Potentţialele de actţiune sunt transmise la nivelul plaă cii terminale, de unde se propagaă îîn îîntrega sarcolemaă cu o vitezaă de 3-5 m/s (pentru detalii privind functţionarea plaă cii terminale, vezi: Olteanu et al, 2000: Neurofiziologia sistemelor senzitivo-senzoriale). 4.1.8.1 Particularităţi ale efectelor mecanice ale contracţiei musculare 4.1.8.1.1 Contractura musculată Contractura muscularaă este un efect mecanic care determinaă scurtarea musţ chiului îîn alt mod decaî t tetanosul sţ i secusa. Acest efect mecanic este o stare de contractţie care nu este cauzataă de conducerea potentţialului de actţiune, ci se bazeazaă fie pe depolarizarea localaă (asţ a cum se îîntaî mplaă caî nd cresţ te concentratţia K+ extracelular, stare care este denumitaă contracturaă potasicaă ) sau este produsaă pe cale farmacologicaă , situatţie îîn care se produce o eliberare crescutaă de calciu îîn sarcoplasmaă (e.g. contractura cofeinicaă ). 4.1.8.1.2 Fibrele tonice Contractţia îîn asţ a numitele fibre tonice (e.g. fibrele din musţ chii extraoculari sau fibrele intrafusale) este un alt tip de contractţie muscularaă . Aceste fibre musculare raă spund la un stimul îîn functţie de extinderea depolarizaă rii independente de potentţialul de actţiune, iar contractţia nu se supune legii tot sau nimic. Gradul contractţiei depinde de schimbarea concentratţiei Ca2+ intracelular. 4.1.8.1.3 Efectul de treaptă Aplicaî nd stimuli supraliminali, ce nu ajung la frecventţa de tetanizare, pe un musţ chi care a stat o lungaă perioadaă de timp îîn repaus, se produce o cresţ tere a tensiunii cu fiecare secusaă , paî naă se atinge o tensiune uniformaă pe contractţie. Fortţa de contractţie initţialaă reprezintaă abia jumaă tate din fortţa îînregistrataă dupaă executarea a 30-50 de secuse. Efectul de treaptaă pozitiv se explicaă prin eliberarea din reticulul sarcoplasmic a unui numaă r mai mare de Ca 2+, care nu sunt imediat sţ i îîndeajuns recaptatţi (N.B.: efectul de treaptaă nu trebuie confundat cu tetanosul). 4.1.8.1.4 Tonusul muscular 144

IÎn comparatţie cu particularitaă tţile contractţiei musculare mai sus amintite, tonusul general sau cel reflex al musţ chilor scheletici este mentţinut prin potentţiale de actţiune normale îîn unitaă tţile motorii individuale. Tonusul muscular este starea de semicontracţie uşoară a muşchilor striaţi scheletici, care apare în repaus. 4.1.8.2 Aspecte mecanice speciale ale funcţiei musculare Asţ a cum am araă tat ceva mai îînainte, contractţia muscularaă poate fi realizataă prin douaă modificaă ri extreme: (a) izometrică, caî nd lungimea musţ chiului raă maî ne constantaă sţ i tensiunea se modificaă ; (b) izotonică, caî nd lungimea se modificaă sţ i tensiunea raă maî ne constantaă . Atunci caî nd ataî t tensiunea, caî t sţ i lungimea se modificaă simultan, contractţia se denumesţ te auxotonică. Dacaă o contractţie izometricaă este urmataă de una izotonicaă sau de una auxotonicaă , aceasta se numesţ te contracţie după încărcare sau contracţie cu întindere (afterloaded contraction). Acestaă manifestare contractilaă apare caî nd unui musţ chi îîn contractţie tetanicaă i se aplicaă la extremitatea liberaă o fortţaă superioaraă , care actţioneazaă îîn sens opus. IÎn aceastaă situatţie, dacaă nu se stabilesţ te un echilibru nou, existaă riscul producerii rupturii musculare. 4.1.9 Manifestările electrice ale contracţiei musculare Activitatea electricaă a musţ chiului este rezultatul depolarizaă rii sarcolemei fibrelor musculare de la nivelul unitaă tţilor motorii. Ea este declansţ ataă de mesajul primit de sarcolemaă la nivelul plaă cii terminale, mesaj sosit la acest nivel de la motoneuronii care inerveazaă unitaă tţile motorii. Acest mesaj propagat apoi de-a lungul sarcolemei declansţ eazaă sţ i îîntretţine activitatea contractilaă , ataî t pe cea izometricaă implicataă îîn posturaă , caî t sţ i pe cea izotonicaă , implicataă îîn locomotţie. Activitatea electricaă îînsumataă a musţ chilor striatţi poate fi îînregistrataă cu electromiograful. Grafica obtţinutaă se numesţ te electromiogramă (EMG). Recoltarea curentţilor de actţiune se face cu ajutorul unor electrozi de suprafatţaă sau a unor electrozi coaxiali, sub formaă de ac, care sunt introdusţ i îîn musţ chi. Electrodul coaxial se cupleazaă la electromiograf, care este un sistem electronic de amplificare sţ i îînregistrare a biocurentţilor musculari. Grafica obtţinutaă poartaă numele de electromiogramă elementară sţ i rezultaă din recoltarea potentţialelor de actţiune dintr-un numaă r restraî ns de fibre de la nivelul unitaă tţilor motorii. Electrozii de suprafatţaă sunt discuri metalice, argintate, cu o suprafatţaă de aproximativ 1 cm2, care se asţ eazaă pe suprafatţa pielii deasupra unor zone bogate îîn tţesut muscular, îînregistraî ndu-se astfel o electromiogramă globală de la nivelul unor zone mai îîntinse. Traseul simplu se produce îîn urma unor contractţii usţ oare, fiind constituite din potentţiale mono- sţ i bifazice cu o amplitudine cuprinsaă îîntre 200 sţ i 400 μV, cu o durataă micaă îîn jur de 3 ms sţ i o frecventţaă de 4-10 Hz. Traseul intermediar apare îîn urma unor contractţii musculare medii, fiind formate din potentţiale de unitate motorie cu amplitudine de 500 μV sţ i o frecventţaă îîntre 15 sţ i 25 Hz. 145

Traseul de interferentţaă apare caî nd contractţiile musculare sunt maxime. Aceasta va determina aparitţia de potentţiale îîn care nu se mai evidentţiazaă potentţialele de unitate motorie, motiv pentru care amplitudinea ajunge îîn jur de 1000 μV, uneori chiar la 2000 μV sţ i o frecventţaă îîn jur de 1000 Hz. Tonusul de fond, posturaă sau expresie joacaă un rol primordial îîn activitatea muscularaă de mentţinere a unor activitaă tţi motorii complexe, asiguraî nd fixitatea articulatţiilor sţ i amortizarea elasticaă a misţ caă rilor. De asemenea, cresţ terea tonusului muscular sţ i transformarea lui îîntr-un frison generator de caă lduraă indicaă implicarea lui îîn termoreglare. IÎn aceeasţ i maă suraă , starea de anxietate, agitatţie, fricaă sau alte staă ri emotţionale, prin cresţ terea descaă rcaă rilor nervoase tonice, maă resc tonusul muscular de fond sau îîl anuleazaă aproape complet, ca îîn cursul somnului. Aceste observatţii sugereazaă implicarea tonusului general îîn mentţinerea staă rii de veghe, orientare sţ i atentţie. 4.2 Sistemul muscular neted Musculatura organelor interne este formataă din celule musculare netede cu un diametru de 2 paî naă la 10 μm sţ i o lungime cuprinsaă îîntre 50 sţ i 200 μm. Celulele musculare netede prezintaă doar un singur nucleu central. Poartaă aceastaă denumire deoarece le lipsesţ te modelul striat care caracterizeazaă musţ chiul cardiac sţ i musţ chii scheletici. Musţ chii netezi diferaă de acesţ ti musţ chi nu numai îîn privintţa structurii striate, dar mai ales îîn ceea ce privesţ te proprietaă tţile lor functţionale sţ i contractile. Asţ a, de exemplu, musţ chii netezi sunt foarte lentţi, dar au capacitatea de mentţinere a fortţei sau a tonusului pentru perioade lungi de timp, cu o cheltuialaă de energie foarte micaă , fiind astfel extrem de adaptatţi proprietaă tţilor lor functţionale. Acesţ ti musţ chi au capacitatea de a raă spunde la o multitudine de mediatori chimici sau hormoni. Toate aceste caracteristici ne dezvaă luie faptul caă , îîn acest caz, cuplarea excitatţiei cu contractţia este foarte complexaă sţ i este diferitaă de cea a musţ chilor scheletici. Musţ chiul neted este, de asemenea, complet diferit ataî t structural, caî t sţ i functţional. Astfel, musţ chiul neted poate raă spunde la un stimul printr-un raă spuns fazic scurt sau printr-o contractţie tonicaă prelungitaă . Bozler (1941) a clasificat musţ chii netezi îîn douaă categorii majore. O primaă categorie o reprezintaă musţ chii care sunt activatţi de o multitudine de fibre cu adevaă rat motoare. Alcaă tuiesc musţ chii netezi multiunitari. Ei sunt alcaă tuitţi din fibre musculare netede separate. Fiecare fibraă actţioneazaă complet independent fatţaă de cealaltaă sţ i adesea este inervataă de o singuraă terminatţie nervoasaă , la fel ca fibrele musculare striate scheletice. Membrana bazalaă , alcaă tuitaă dintr-un amestec de fibre de colagen sţ i glicoproteine, servesţ te la izolarea fibrelor îîntre ele. Aceste fibre netede sunt controlate îîn special de semnalele nervoase, deosebind-se de cel de al doilea tip de fibre netede. Cele viscerale sunt controlate mai ales de stimuli non-nervosţ i. Din acest prim tip de celule musculare netede fac parte: musţ chiul ciliar, musţ chiul irisului, musţ chii membranei nictitante sţ i musţ chii pieloerectori (i.e. erectţia paă rului). 146

Al doilea tip de musţ chi netezi sunt cei care se activeazaă spontan sţ i ritmic, avaî nd activitate automataă . Acest tip de musţ chi prezintaă tonus miogen sţ i sunt denumitţi musţ chi single unit (monounitari) sau musţ chi netezi viscerali. Termenul de monounitar se preteazaă la unele confuzii deoarece nu ne referim la o singuraă fibraă muscularaă . Dimpotrivaă , el este format dintr-o masaă de sute sau mii de celule musculare netede care se contractaă îîmpreunaă , ca sţ i cum ar fi o singuraă unitate motorie. Membranele celulelor aderaă îîntre ele îîntr-o multitudine de puncte, asţ a îîncaî t fortţa generataă îîntr-o fibraă este transmisaă sţ i fibrelor îînvecinate. IÎn plus, membranele celulare sunt unite prin junctţiuni straî nse de tip gap îîn care ionii trec usţ or dintr-o celulaă îîn alta, iar potentţialul de actţiune poate circula de la o fibraă la alta antrenaî nd toataă masa îîntr-o singuraă contractţie. IÎn aceastaă categorie intraă musţ chii principalelor viscere: intestin, caă ile biliare, uretere sţ .a.. IÎn ultimii ani s-a pus îîn discutţie îîn ce categorie de musţ chi intraă musţ chii netezi ai unor vase sanguine. IÎn cazul acestor musţ chi existaă o distinctţie claraă : ei prezintaă un tonus bazal miogen pe care se suprapune tonusul neurogenic exercitat de activitatea nervoasaă simpaticaă . Celulele musculare netede sunt celule fusiforme, scurte, cu o lungime de 0,1–0,5 mm sţ i o grosime de 3–10 m. Ele nu prezintaă sistemul tubular îîn T sţ i reticulul sarcoplasmatic abundent ca îîn cazul unui musţ chi striat. IÎn principiu, aparatul contractil este acelasţ i ca sţ i îîn musţ chii scheletici sţ i se realizeazaă printrun mecanism de alunecare a miofilamentelor. Dar îîn cazul musţ chiului neted, filamentele de actină şi miozină nu sunt aranjate într-o infrastructură ordonată. Aceste celule contţin aproximativ aceeasţ i cantitate de actinaă pe unitatea de volum ca sţ i îîn musţ chiul scheletic, dar miozina se gaă sesţ te abia îîntr-o cincime din cantitatea musţ chiului scheletic. IÎn plus, celulele musculare netede contţin o retţea de filamente intermediare, alcaă tuite din desminaă , vimentinaă sţ i felminaă . Aceastaă retţea este atasţ ataă de sarcolema celulei îîn nisţ te regiuni denumite corpusculii de atasţ ament sau corpusculi densţ i de atasţ ament. Adesea, acesţ ti corpusculi din membranaă vin îîn legaă turaă cu corpusculii din membrana celulelor îînvecinate, creaî nd nisţ te adevaă rate lacune, umplute cu un material electronodens, care realizeazaă cuplarea mecanicaă îîntre celulele musculare netede. Prin aceastaă modalitate de organizare, celulele musculare netede formeazaă o retţea contractilaă la care sunt atasţ ate sţ i fibrele de colagen. IÎn interiorul celulei, filamentele intermediare contacteazaă sţ i interconecteazaă corpii densţ i din interiorul sarcoplasmei. Corpii densţ i (formatţi din -actinaă ) sunt interconectatţi, fiind atasţ atţi de filamentele de actinaă . De fapt, corpii densţ i îîndeplinesc rolul benzilor Z de la musţ chii scheletici. Miofilamentele de actinaă sunt lungi sţ i unele interactţioneazaă cu filamentele intermediare de felminaă , mai frecvent decaî t cu miofilamentele de miozinaă . Prin aceastaă structuraă se formeazaă o retţea de filamente intermediate sau asţ a-numitul domeniu al citoscheletului celulei musculare netede. Cercetaă rile au evidentţiat caă filamentele de actinaă sţ i miozinaă din musţ chiul neted interactţioneazaă aproape îîn acelasţ i mod cu cele din musţ chii striatţi, iar 147

procesele contractile sunt activate tot de Ca2+, substratul energetic fiind reprezentat de ATP. Ceea ce diferentţiazaă cele douaă structuri este organizarea structuralaă diferitaă , modul de cuplare a excitatţiei cu contractţia, controlul procesului contractil de caă tre Ca2+, durata contractţiei sţ i cantitatea de energie necesaraă mecanismului de contractţie. Cuplarea excitatţiei cu contractţia îîn musţ chiul neted se realizeazaă treptat, tot prin intermediul ionilor de Ca2+, ca sţ i îîn musţ chii scheletici. Chiar sţ i îîn fibrele îîn care existaă un reticul sarcoplasmatic slab dezvoltat, nu existaă sistemul tubular T, iar cisternele reticulului sarcoplasmatic contacteazaă direct sarcolema. De aceea, potentţialul de actţiune membranar determinaă direct iesţ irea Ca 2+ din cisterne, mecanism mai eficient decaî t difuziunea prin sarcolemaă , din mediul extracelular. Potentţialul de repaus al fibrei musculare netede este de –50 la –60 mV, deci cu 30 mV mai putţin negativ decaî t cel al musţ chiului striat. Potentţialele de actţiune ale musţ chiului neted multiunitar sunt generate îîn acelasţ i mod ca la musţ chiul scheletic. Potentţialele de actţiune ale musţ chiului neted visceral apar sub douaă forme: fie ca vaî rf (spike) potentţial, fie ca potentţial de actţiune îîn platou. Potentţialele de actţiune tipice de vaî rf se obtţin la majoritatea musţ chilor viscerali. Durata lor este de 10–50 ms. Aceste potentţiale se pot produce prin stimulare electricaă , prin stimulare hormonalaă , sub actţiunea neurotransmitţaătorului eliberat la nivelul varicozitaă tţilor sau generat spontan de fibra muscularaă netedaă . 4.3 Funcţia motorie a măduvei spinării Semnalele senzitive care ajung îîn maă duva spinaă rii se transmit la douaă categorii de neuroni: fie la motoneuroni îîn mod direct, iar de aici la organul efector, fie la motoneuronii intercalari care ajung tot pe motoneuroni. Motoneuronii sunt de douaă categorii, una din aceste categorii fiind motoneuronii α de dimensiune mare, de la care pornesc fibre mielinice Aα cu un diametru mare de 9-19 μm. Prelungirile periferice ale motoneuronului α ajung la fibrele musculare striate unde formeazaă jonctţiunea neuromuscularaă . Fibra nervoasaă îîmpreunaă cu fibrele musculare pe care le inerveazaă alcaă tuiesc o unitate motorie. IÎn medie, o fibraă Aα inerveazaă 150 fibre musculare. Alaă turi de motoneuronii α, existaă neuroni de dimensiuni mai mici numitţi neuroni γ cu un diametru de 3-6 μm. Fibrele Aγ care pornesc de la acesţ ti neuroni se raă spaî ndesc îîn fusurile neuromusculare la capetele striate ale acestora. Circa 30% dintre fibrele raă daă cinii anterioare sunt reprezentate de fibrele provenite de la motoneuroni. IÎntre terminatţiile senzitive sţ i motorii se pot interpune neuroni intercalari. Datoritaă neuronilor intercalari sţ i datoritaă formei paă rtţii terminale a aferentţelor senzitive, reactţiile efectoare medulare pot îîmbraă ca anumite particularitaă tţi. IÎn primul raî nd, la nivelul maă duvei se produce un proces de divergenţă, adicaă de raă spaî ndire a excitatţiei de la un neuron la mai multţi neuroni. Tot aici se poate produce fenomenul de convergenţă. Pe una sţ i aceeasţ i celulaă (i.e. 148

pe motoneuronul α) s-au pus îîn evidentţaă un numaă r foarte mare de terminatţii nervoase. S-a apreciat caă astfel de sinapse pot ajunge la 6000-10000 pe o singuraă celulaă nervoasaă . IÎn maă duvaă , datoritaă neuronilor intercalari, se îîntaî lnesţ te fenomenul de postdescărcare, prin intermediul circuitelor reverberante, circuite îîn care influxul nervos se autoîîntretţine îîntr-o retţea neuronalaă . Reactţia îîn aceste circuite dureazaă mai mult decaî t timpul de actţiune a stimulului. La nivelul maă duvei se mai evidentţiazaă fenomenul de facilitare sţ i de ocluzie. Facilitarea apare caî nd pe un neuron actţioneazaă un stimul subliminal. Neuronul devine mai sensibil, îîncaî t chiar sţ i altţi stimuli subliminali pot declansţ a prin sumare un potentţial de actţiune. IÎn aceastaă situatţie, neuronul suferaă un proces de facilitare. Fenomenul de ocluzie se îîntaî lnesţ te îîn conditţiile îîn care douaă fibre senzitive fac sinapsa cu trei neuroni efectori (sau motoneuroni). Stimularea unei fibre senzitive daă nasţ tere la un raă spuns motor de o anumitaă amplitudine, dat de antrenarea a doi motoneuroni. Dacă se stimulează concomitent cele două fibre, răspunsul motor obţinut este mai mic decât suma răspunsurilor motorii apărute după stimularea separată a fibrelor. Fibra separataă antreneazaă îîn raă spunsul motor doi neuroni, iar, caî nd se stimuleazaă douaă fibre senzitive, raă spund îîn loc de patru neuroni, trei neuroni motori. Deficitul aritmetic al acestei stimulaă ri se numesţ te ocluzie. 4.3.1 Reflexele motorii medulare Reflexele motorii ce se îîncheie îîn maă duvaă sunt reflexe segmentare. Cele mai importante reflexe medulare sunt reflexele miotatice (osteotendinoase, proprioceptive) sţ i reflexele de flexiune (exteroceptive). 4.3.1.1 Reflexele miotatice Reflexele miotatice se datoresc îîntinderii musţ chiului. Numele vine de la cuvintele grecesţ ti mios (i.e. musţ chi) sţ i tatos (i.e. îîntindere). Reflexele miotatice sunt declansţ ate de excitarea a douaă tipuri de proprioreceptori, a fusurilor neuromusculare sau a corpusculilor tendinosţ i Golgi. Acesţ ti proprioreceptori alcaă tuiesc capaă tul periferic al analizatorului kinestezic. O problematicaă interesantaă este reprezentataă de modul îîn care proprioreceptţia kinestezicaă creeazaă o schemaă obiectivaă integralaă asupra corpului, a diferitelor sale segmente, îîn diversele momente de solicitare staticaă sţ i dinamicaă . Aceastaă schemaă reprezintaă un nivel bazal al coordonaă rii psihomotorii pe care o vom aborda in extenso îîn subcapitolul final. 4.3.1.1.1 Fusul neuromuscular Fusul neuromuscular se compune din fibre musculare modificate incluse îîntr-o capsulaă conjunctivaă . Se aflaă îîntr-un numaă r de 7-10 fibre mai subtţiri sţ i mai scurte decaî t fibrele musculare striate din apropiere, denumite fibre intrafusale. 149

IÎn plus, se deosebesc de fibrele extrafusale prin aceea caă prezintaă striatţii la capete, iar nucleii sunt aglomeratţi îîn zona centralaă . Fibrele intrafusale se divid îîn douaă categorii: fibrele sacului nuclear, cu un diametru de 20 μm, mai groase sţ i mai lungi, care au acumulatţi nucleii îîn zona medianaă , sţ i a doua categorie de fibre care sunt mai subtţiri sţ i mai scurte, la care nucleii sunt asţ ezatţi îîn şir indian, îîn linie, sunt fibrele lanţului nuclear. Fibrele intrafusale sunt fixate pe tendoane îîn paralel cu fibrele extrafusale. Fusurile neuromusculare sunt dotate cu inervatţie senzitivaă sţ i cu inervatţie motorie. IÎn zona centralaă , ataî t pe fibrele sacului nuclear, caî t sţ i pe cele ale lantţului nuclear se îînfaă sţ oaraă o fibraă nervoasaă groasaă Aα cu diametru paî naă la 20μm, caresţ i trimite prelungirea paî naă îîn maă duvaă , prelungire care vine îîn contact direct cu motoneuronul α din coarnele anterioare ale maă duvei. O colateralaă a acestor fibre senzitive urcaă îîn maă duvaă sţ i formeazaă fasciculele spino-cerebeloase. Receptorii ce se localizeazaă îîn zona centralaă a fusului neuromuscular sunt proprioreceptorii propriu-zisţ i. Receptorii îînfaă sţ uratţi îîn partea mijlocie a fusului se numesc receptori anulo-spirali. Pe laî ngaă acest receptor, mai ales pe fibrele lantţului nuclear sţ i mai putţin pe fibrele sacului nuclear, se gaă sesţ te receptorul eflorescent, reprezentat de o ramificatţie de la care pornesc fibre mielinice Aβ, cu diametrul de 8 μm. Aceste fibre, ajunse îîn maă duvaă , pot face sinapsa direct cu motoneuronii α sau vin îîn contact cu neuronii intercalari. Fusul neuromuscular are sţ i o inervatţie motorie dataă de fibrele Aγ care sunt sţ i ele de douaă tipuri: γ1 (fibrele dinamice) care ajung la extremitaă tţile fibrei sacului nuclear sţ i care se terminaă sub formaă de placaă motorie, sţ i a doua categorie reprezentataă de fibrele γ2 (fibrele statice), care se terminaă ramificat pe fibrele lantţului nuclear. Dacaă se excitaă motoneuronii γ 1 se produce o contractţie rapidaă a extremitaă tţii fibrei intrafusale (contractţia apare ca o secusaă ), pe caî nd la stimularea fibrei γ2 contractţia este lentaă sţ i sustţinutaă . 4.3.1.1.2 Cum funcţionează proprioreceptorii anulospirali şi eflorescenţi? Stimularea poate fi faă cutaă fie pasiv, fie activ. Stimularea pasivaă se realizeazaă prin alungirea musţ chiului, prin tractţiune sau prin îîntindere. Stimularea activaă se datoreazaă contractţiei extremitaă tţilor fibrelor intrafusale, care îîntind astfel zona centralaă dotataă cu receptori, producaî nd astfel excitarea acestora. Excitarea receptorilor se transmite direct la motoneuronii α din coarnele anterioare ale maă duvei, determinaî nd contractţia musţ chiului striat caă ruia apartţine fusul neuromuscular. Ce diferentţe existaă îîntre cei doi proprioreceptori anulo-spiral sţ i eflorescent? Caî nd se produce o alungire pasivaă a musţ chiului se constataă îîn receptorul anulospiral o descaă rcare foarte intensaă de impulsuri îîn momentul initţierii îîntinderii zonei centrale a fibrelor intrafusale sţ i impulsuri mai rare îîn perioada îîntinderii sustţinute. La receptorul eflorescent, descaă rcaă rile sunt mai intense caî nd musţ chiul raă maî ne alungit. Deci, receptorii anulo-spirali sunt receptori dinamici, ce raă spund la viteza de alungire sţ i schimbaă rile brusţ te de 150

lungime, pe caî nd receptorii eflorescentţi sunt receptori statici care descarcaă impulsuri tot timpul caî t musţ chiul este îîntins. Declansţ area reflexului se produce prin ciocnirea musţ chiului sau tendonului care provoacaă alungirea pasivaă a musţ chiului. Este suficientaă o îîntindere a musţ chiului cu 0,05 mm pe o durataă de 1/20 s pentru ca receptorul fusului neuromuscular saă poataă fi excitat. Reflexul rotulian are o latentţaă de circa 20 ms. Latentţa se explicaă nu ataî t prin transmiterea influxului nervos prin fibre de altfel foarte rapide Aα (120 m/s), dar, mai ales, prin îîntaî rzieri la nivelul singurei sinapse îîntre neuronul senzitiv sţ i cel motor, de 0,5 ms. 4.3.1.1.3 Rolul reflexelor miotatice Reflexele miotatice ajutaă , îîn primul raî nd, la mentţinerea posturii verticale. Sub influentţa fortţei gravitatţionale, genunchii au tendintţa saă se îîndoaie. Datoritaă pozitţiei, îîndoirea genunchilor determinaă îîntinderea musţ chilor cvadricepsţ i, care vor declansţ a un reflex miotatic ce produce contractţia acestor musţ chi sţ i readucerea organismului îîn pozitţia anterioaraă . Fără existenţa reflexelor miotatice poziţia ortostatică ar fi imposibilă. IÎn al doilea raî nd, reflexele miotatice fac ca răspunsurile motorii să devină line, progresive sţ i saă nu aparaă raă spunsuri motorii spasmodice. Scotţaînd din functţie fusurile neuromotorii prin sectţionarea raă daă cinilor posterioare, stimulii motori corticospinali determinaă o serie de contractţii inegale, smucite, spasmodice. Deci, impulsurile motorii, mai ales cele de provenientţaă superioaraă , nu au o intensitate constantaă . Pe calea motorie superioaraă trebuie saă se interpunaă un amortizor reprezentat de fusurile neuromotorii. Impulsurile motorii corticale se transmit ataî t motoneuronilor α, caî t sţ i motoneuronilor γ. Motoneuronii γ contractaă exclusiv fibrele intrafusale îîn asţ a fel îîncaî t, pe parcursul contractţiei musţ chiului striat, fusul neuromuscular îîsţi paă streazaă sensibilitatea. Dacaă s-ar excita experimental doar motoneuronul α, ar avea loc numai contractţia fibrelor extrafusale, faă raă contractţia fibrelor intrafusale, iar descaă rcaă rile din receptorul fusului ar dispaă rea. IÎn practica medicalaă se exploreazaă componenta dinamicaă prin ciocaă nirea tendonului sau a masei musculare. Lipsa reflexelor osteotendinoase ne poate indica prezentţa unei leziuni medulare. Reflexul rotulian are centrul îîn maă duva L 4-L5 sţ i calea de conducere este asigurataă de nervul crural, iar reflexul achilian are centrul îîn S 1 sţ i calea de conducere este reprezentataă de nervul sciatic. 4.3.1.1.4 Rolul funcţional al motoneuronilor γ Motoneuronii γ stimuleazaă extremitaă tţile fibrelor intrafusale. IÎn mod obisţ nuit, motoneuronii γ primesc impulsuri de la fasciculul reticulospinal, cu actţiune facilitatoare (stimulatoare). Datoritaă impulsurilor primite de la acest fascicul, motoneuronii γ determinaă contractţia extremitaă tţilor fusului neuromuscular. Aceastaă contractţie excitaă receptorii anulo-spirali care vor determina excitarea motoneuronilor α (fig. 1.32). 151

Excitatţia motoneuronului α se transmite fibrelor extrafusale. Circuitul descris se numesţ te bucla γ sţ i este, practic, un circuit sţ i jumaă tate. Bucla γ are importantţaă îîn mentţinerea tonusului muscular. Tonusul este starea de semicontracţie a muşchiului sau rezistenţa la modificarea poziţiei articulaţiei prin motoneuronii γ. Ca dovadaă caă fasciculul reticulospinal este important îîn mentţinerea tonusului este faptul caă , îîn cursul somnului, conditţie îîn care tonusul fasciculului reticulospinal scade, sţ i tonusul muscular scade. Invers, îîn staă rile de anxietate, reflexele miotatice sunt exagerate (e.g. reflexograma achilianaă îîn hipertiroidism). Motoneuronii γ faciliteazaă prin acest efect reflexele miotatice sţ i le exagereazaă . 4.3.1.1.5 Neuronii inhibitori din măduvă IÎn afaraă de influentţele facilitatoare, s-au descris sţ i efecte inhibitoare asupra reflexelor medulare datoritaă prezentţei îîn cornul anterior al maă duvei a unor neuroni inhibitori evidentţiatţi îîn anul 1941 de caă tre Renshaw. Aceste celule Renshaw primesc colaterale de la motoneuronii α din maă duvaă , iar prelungirile lor ajung tot la motoneuronii α de la care au primit colateralele, precum sţ i la motoneuronii îînvecinatţi. Stimularea celulelor Renshaw produce inhibarea motoneuronilor α sţ i a celulelor îînvecinate. Inhibitţia se poate exercita ataî t la nivelul fibrelor senzitive care fac sinapsa cu motoneuronul α, îîn cazul caî nd celulele Renshaw se terminaă pe acestea, situatţie îîn care avem de a face cu o inhibitţie presinapticaă , caî t sţ i asupra pericarionilor motoneuronilor α, caî nd celulele Renshaw fac sinapsaă pe corpul celular, situatţie îîn care avem o inhibitţie postsinapticaă sau recurentaă . Mediatorul chimic dintre fibrele colaterale ale motoneuronului α sţ i celulele Renshaw este acetilcolina, iar îîntre prelungirile celulelor Renshaw sţ i motoneuronului α este GABA (acidul gama-aminobutiric) sau glicina, mediatori inhibitori. Datoritaă celulelor inhibitorii Renshaw se îîmpiedicaă ambalarea activitaă tţii celulelor α sţ i extinderea excitaă rii neuronilor îînvecinatţi, amelioraî ndu-se astfel precizia misţ caă rilor. Neuronii Renshaw pot fi scosţ i din functţie prin injectarea toxinei tetanice. Ca urmare, stimulii slabi pot determina contractţii tetanice tonico-clonice. Sţ i stricnina produce contractţii similare, dar ea inhibaă eliberarea glicinei, mediator chimic inhibitor din maă duva spinaă rii. Se consideraă caă neuronii Renshaw intervin îîn reactţiile dinamice, iar, la bolnavii cu spasmofilie, ar lipsi efectele inhibitorii ale neuronilor Renshaw. Fibrele fusurilor neuromusculare sunt paralele cu cele extrafusale sţ i reprezintaă un mecanism feed-back care mentţine îîntinderea constantaă a musculaturii. 4.3.1.1.6 Corpusculii tendinoşi Golgi Reflexele miotatice pot fi provocate sţ i de corpusculii tendinosţ i Golgi. Ei se aflaă la locul de unire îîntre musţ chi sţ i tendon, mai mult îîn tendon. Corpusculul tendinos Golgi este o prelungire perifericaă , extrem de ramificataă sţ i îîncapsulataă a unei fibre mielinice de tip Aα. Pe capsula receptorului tendinos Golgi se fixeazaă 15-25 fibre musculare striate. Receptorul Golgi este mai 152

putţin sensibil sţ i este asţ ezat îîn serie cu fibrele musculare striate. Stimularea corpusculilor tendinosţ i Golgi se produce prin îîntinderea receptorului îîn cursul contractţiei musculare. Din cauza îîntinderii receptorului se produce o excitare a acestuia, care se conecteazaă la nivelul maă duvei cu neuronii intercalari inhibitorii, ce produc blocarea contractţiei musculare. Acest fenomen se mai numesţ te reflex miotatic inversat sţ i are rolul de a preveni smulgerea tendonului de pe insertţia sa sţ i ruperea musţ chiului îîn cursul contractţiei. Deci, contractţiile foarte puternice produc relaxarea muscularaă , reactţie numitaă autogenaă . IÎn cazul reflexelor miotatice, excitantul natural îîl constituie gravitatţia. Un reflex miotatic investigat îîn clinicaă îîl reprezintaă clonusul ce rezultaă din oscilatţia fortţei de îîntindere care actţioneazaă asupra musţ chiului. El poate fi usţ or de evidentţiat la nivelul articulatţiilor genunchiului sau ale gleznei. Dacaă ne plasaă m îîn vaî rful picioarelor laă saî nd greutatea pe spate, musţ chii gastrocnemieni se îîntind prin coboraî rea caă lcaî ielor. Stimulul de îîntindere este transmis de la fusurile neuromusculare ale gastrocnemianului la maă duva spinaă rii. Aceasta excitaă îîn mod reflex, prin motoneuronii respectivi, gastrocnemienii care se contractaă sţ i ridicaă din nou corpul pe vaî rfurile picioarelor. Dupaă putţin timp, contractţia reflexaă a musţ chilor ia sfaî rsţ it sţ i corpul cade din nou pe spate, îîntinzaî nd gastrocnemienii. Fusurile neuromusculare vor fi din nou excitate sţ i îîntreg ciclul se reia. Aceste oscilatţii ale reflexului miotatic constituie starea de clonus sţ i apare numai caî nd reflexul este facilitat puternic prin impulsuri descendente din etajele nervoase superioare, îîn special din bulb. IÎntr-un reflex miotatic intervine îîntotdeauna un neuron intercalar inhibitor care blocheazaă musţ chii antagonisţ ti, fenomen numit inhibitţie reciprocaă (inervatţia se numesţ te inervatţie reciprocaă ). 4.3.1.2 Reflexele de flexiune Reflexele de flexiune se mai numesc reflexe exteroceptive sau reflexe nociceptive. Stimulii care le declansţ eazaă sunt mai ales stimuli algici, aplicatţi pe tegumente sau subcutanat. Receptorii tactili, presionali, termici sau durerosţ i reprezentatţi de ramificatţiile nervoase libere pot declansţ a reflexul de flexiune. Existaă îîn prezent indicii caă sţ i de la nivelul musculaturii pot porni stimuli responsabili de producerea acestui reflex. Fibrele senzitive sosite de la receptorii cutanatţi fac sinapsaă cu neuronii intercalari. Unii dintre acesţ tia stimuleazaă motoneuronii ce inerveazaă musţ chii flexori, îîn timp ce altţii inhibaă activitatea motoneuronilor ce inerveazaă musţ chii extensori. Spre deosebire de reflexele miotatice care sunt reflexe monosinaptice, reflexele de flexiune sunt polisinaptice. IÎn calea acestor reflexe se intercaleazaă circa 6-10 interneuroni. Prezentţa mai multor sinapse face ca perioada de latentţaă a reflexului de flexiune saă fie mult mai lungaă . Iradierea excitatţiei se face la totţi musţ chii care participaă la reflexul de flexiune, iar raă spaî ndirea se face îîn îîntreaga maă duvaă . La om, acest reflex se poate demonstra prin stimularea algicaă a paă rtţii 153

mediene a antebratţului, care produce o flexie, dar sţ i abductţie. Excitarea pe partea dorsalaă determinaă extensia bratţului sţ i o abductţie. Propagarea excitatţiei se face prin neuronii intercalari prin procesul de divergentţaă sau convergentţaă. Raă spaî ndirea excitatţiei a fost demonstrataă de Pfluger pe broasca spinalaă . IÎn functţie de intensitatea stimulului, se produce iradierea îîn maă duvaă a excitatţiei. Pfluger a luat broasca spinalaă sţ i i-a introdus laba piciorului îîntr-o solutţie slab acidulataă , constataî nd retractţia numai a labei. La o solutţie mai acidulataă are loc retractţia membrului posterior îîn îîntregime. Caî nd solutţia este mai acidaă , îîn reactţia de raă spuns sunt antrenate ambele membre posterioare. Un agent sţ i mai nociv determinaă iradierea excitatţiei sţ i la membrele anterioare. IÎn sfaî rsţ it, aciditatea foarte puternicaă produce generalizarea contractţiei, care intereseazaă sţ i coloana vertebralaă . Pfluger a demonstrat astfel legile activitaă tţii medulare ce se referaă la amplitudinea reactţiilor: legea localizaă rii, unilateralitaă tţii, bilateralitaă tţii, iradierii, a generalizaă rii sţ i coordonaă rii. Prin circuitul de neuroni intercalari are loc sţ i inhibitţia reciprocaă , îîn sensul caă musţ chii antagonisţ ti sunt inhibatţi. Reflexele de flexiune recruteazaă toate caă ile medulare, chiar sţ i pe cele implicate îîn alte activitaă tţi, din cauzaă caă aceste reflexe sunt provocate mai ales de factori nocivi. Reflexele de flexiune sunt asociate cu reflexele de extensie îîncrucisţ ataă . Caî nd se produce flexia îîntr-un membru apare extensia îîn membrul opus. Aceastaă reactţie apare dupaă 200-500 ms, ceea ce traă deazaă faptul caă , pe traiectul reflexului de extensie îîncrucisţ ataă , existaă un numaă r mare de neuroni intercalari. IÎn cadrul reflexelor de flexiune, mai ales cele ale membrului inferior au importantţaă la om. Pe fondul reflexului de flexie deja descris, impulsurile aduse de neuronii senzitivi de la membrul stimulat trec îîn partea opusaă a maă duvei (avaî nd la bazaă mecanismul inervatţiei reciproce a centrilor nervosţ i). Aici, prin intermediul unor neuroni intercalari, se inhibaă motoneuronii musţ chilor flexori sţ i se stimuleazaă neuronii musţ chilor extensori. Datoritaă acestui reflex se produce sustţinerea membrului inferior care suportaă greutatea corpului îîn ortostatism sţ i îîn mers. Postdescaă rcaă rile îîn reflexele de extensie îîncrucisţ ataă sunt mai îîndelungate, ajutaî nd organismul pentru îîndepaă rtarea agentului nociv. Cel mai tipic este reflexul la atingerea unei suprafetţe fierbintţi sau îîntţepaă turaă , îîn care apare reflexul de flexie. Reflexele de flexiune se exploreazaă prin zgaî rierea pielii cu un ac. Avem astfel reflexul cutanat abdominal, îîn care se produce zgaî rierea segmentaraă a pielii abdominale sţ i îîn care se observaă contractţia musţ chilor abdominali, mai ales a dreptului abdominal. Un alt reflex polisinaptic investigat este reflexul cremasterian, declansţ at prin iritarea pielii de pe suprafatţa internaă a coapselor. Se constataă contractţia musţ chiului cremaster care ridicaă scrotul. Sţ i, îîn fine, un al treilea reflex este reflexul cutanat plantar, îîn care se iritaă marginea externaă a plantei. Apare o flexie plantaraă a degetelor.

154

4.3.2 Reflexele ritmice medulare intersegmentare Aceste reflexe se datoreazaă prezentţei unor neuroni intercalari propriospinali. Pericarionul acestor neuroni se aflaă îîn maă duvaă , prelungirile ies îîn substantţa albaă , se extind la caî teva metamere, dar nu paă raă sesc maă duva, formaî nd, deci, caă i propriospinale. Caă ile intersegmentare sunt responsabile de coordonarea activitaă tţii motorii a membrelor inferioare sţ i superioare, precum sţ i a activitaă tţii musţ chilor gaî tului. Declansţ area reflexelor intersegmentare este faă cutaă de stimulii tactili sţ i stimulii pornitţi de la receptorul eflorescent din fusul neuromuscular. Receptorii anulo-spiral sţ i corpusculii Golgi nu sunt implicatţi îîn acest reflex. Dintre reflexele ritmice intersegmentare amintim reflexul de grataj sţ i reflexul de locomotţie. Reflexul de grataj este un reflex complex la care participaă circa 20 de musţ chi. Reflexul constaă îîn localizarea sţ i îîndepaă rtarea agentului prurigen. Pentru efectuarea acestui lucru se deplaseazaă membrul posterior sau superior îîn zona factorului iritant. Urmeazaă misţ caă rile de du-te vino ale membrului datoritaă intraă rii îîn actţiune a unor circuite reverberante, îîn care sunt excitatţi ritmic agonisţ ti, apoi antagonisţ ti. Misţ caă rile labei sunt comandate de circuite reverberante din maă duvaă . Reflexul de locomoţie. Reflexul de locomotţie poate fi demonstrat sţ i pe un animal spinal, cu sectţiunea maă duvei la nivelul C4-C5. La un astfel de animal suspendat îîntr-un hamac, este suficientaă atingerea labei pentru a îîncepe misţ caă rile de locomotţie alternative ale celor patru labe, care mimeazaă mersul, ca sţ i cum s-ar deplasa pe un suport solid. De aici reiese caă programul reflexelor de locomotţie se aflaă îîn maă duva spinaă rii. La copilul mic, caî nd face primii pasţ i, se activeazaă centrii locomotori spinali de caă tre stimulii cutanatţi tactili plantari, prin circuite reverberante medulare. Pe maă suraă ce sistemul nervos se maturizeazaă , centrii motori medulari ajung sub comanda centrilor mezencefalici sţ i centrilor motori corticali. La adult, centrii medulari nu pot comanda reflexul locomotor. 4.3.3 Şocul spinal Functţiile maă duvei se studiazaă pe animalele spinale, cu maă duva spinaă rii integraă sţ i sectţiunea acesteia la C4-C5 pentru a se mentţine respiratţia spontanaă prin nervul frenic. Imediat dupaă sectţionare are loc o inhibitţie a tuturor activitaă tţilor medulare, inhibitţie explicataă prin faptul caă , sub zona de sectţiune, neuronii medulari se hiperpolarizeazaă (potentţialul de repaus cresţ te cu circa 6 mV). Dupaă sectţionarea maă duvei se instaleazaă o paralizie flascaă , prin disparitţia tonusului muscular. Tonusul dispare deoarece nu ajung la motoneuronii γ impulsuri facilitatoare de la formatţiunea reticularaă . IÎn acelasţ i timp, se suprimaă sensibilitatea sţ i sunt blocate reflexele somatice sţ i vegetative. Dintre reflexele vegetative compromise amintim reflexul vasomotor, abolirea lui determinaî nd scaă derea presiunii arteriale. Presiunea arterialaă se mentţine prin impulsuri simpatice pornite din coarnele laterale ale maă duvei din regiunea T 1-L2. Ori de caî te ori sectţiunea se face îîn zona toracalaă superioaraă , dupaă sectţiune se produce praă busţ irea presiunii arteriale (i.e. presiunea maximaă ajunge la 40-50 mm Hg). 155

Praă busţ irea presiunii arteriale dureazaă caî teva zile. Ataî t la animale, caî t sţ i la om, presiunea arterialaă revine îîn anumite limite dupaă sţ oc. Durata sţ ocului depinde de gradul de evolutţie a animalului. La broascaă , sţ ocul spinal dispare dupaă caî teva secunde, apaă raî nd o hiperreflexie timp de 2-5 min. La caî ine sţ i pisicaă , sţ ocul dureazaă 1-2 ore, la maimutţe caî teva zile. La om, sţ ocul spinal dureazaă îîn medie trei saă ptaă maî ni. IÎn timpul revenirii din sţ ocul spinal, activitatea medularaă este reluataă treptat. Unul dintre primele activitaă tţi reflexe care se pot constata este reflexul cutanat plantar inversat. Acest reflex cutanat plantar inversat se numesţ te semnul lui Babinski. Semnul lui Babinski se îîntaî lnesţ te îîn mod normal la copii, paî naă caî nd îîncep saă meargaă . La copil, acest semn denotaă o lipsaă de mielinizare a caă ii piramidale paî naă la nivelul S1. Reflexele cutanate plantare se îîncheie la nivelul S1. Presiunea arterialaă revine dupaă un timp mai scurt, dar lipsesc reflexele baroreceptoare, reflexe influentţate de variatţiile presiunii arteriale. Aceste caă i sunt îîntrerupte, motiv pentru care presiunea arterialaă are un caracter instabil. Activitatea glandelor sexuale (ovar sţ i testicule) continuaă pentru caă acestea se aflaă sub comandaă hormonalaă . La femei este posibilaă sarcina, iar la baă rbatţi, imediat dupaă sectţionarea maă duvei, se produce o erectţie îîndelungataă , o stare de priaprism datoritaă hiperpolarizaă rii motoneuronilor din maă duva sacralaă , centrul erectţiei. Revenirea activitaă tţii medulare se traă deazaă prin cresţ terea tonusului muscular. Piciorul adoptaă o pozitţie usţ or flectataă . Din cauza revenirii tonusului, nu se produc atrofii musculare ca îîn cazul denervaă rii musţ chiului. IÎn faza de revenire a reflexelor existaă posibilitatea unor staă ri de hiperreflexie. Astfel, la stimularea tactilaă sau nociceptivaă usţ oaraă a tegumentelor plantei se produce tripla reactţie: flectarea piciorului pe gambaă , a gambei pe coapsaă sţ i a coapsei pe abdomen, iar la stimularea mai puternicaă a coapsei apare reflexul îîn masaă . IÎn aceastaă situatţie, se produce tripla reactţie la membrul stimulat de aceeasţ i parte, care iradiazaă la membrul opus, reactţie care va interesa sţ i mictţiunea, defecatţia, cresţ terea presiunii arteriale sţ i transpiratţii profunde. Reactţia are importantţaă la acesţ ti bolnavi pentru caă ei îîsţi pot astfel controla mictţiunea sau defecatţia prin ciupirea coapsei. Putem concluziona caă maă duva prezintaă o activitate reflexaă proprie. Activitatea reflexaă a maă duvei este îînsaă coordonataă îîn mod continuu de etajele supraadiacente maă duvei, de asţ a-numitele zone suprasegmentare ale coordonaă rii activitaă tţii motorii. 4.4 Controlul suprasegmentar al activităţii reflexe medulare Reflexele segmentare medulare sunt coordonate prin caă ile descendente de caă tre centrii nervosţ i encefalici. Aceste zone au efecte facilitatoare sau inhibitoare asupra interneuronilor medulari sţ i, prin intermediul acestora, asupra excitabilitaă tţii motoneuronilor din coarnele anterioare ale maă duvei. 156

Deasupra maă duvei se plaseazaă trunchiul cerebral alcaă tuit din bulb, protuberantţaă sţ i mezencefal. Trunchiul cerebral este o prelungire a maă duvei spinaă rii îîn interiorul cavitaă tţii craniene. Functţiile senzitive sţ i motorii ale organismului depind îîn bunaă maă suraă de activitatea trunchiului cerebral. Trunchiul cerebral joacaă un rol extrem de important îîn controlul activitaă tţilor vitale ale organismului cum ar fi: controlul respiratţiei, al activitaă tţii aparatului cardiovascular, al activitaă tţii tubului gastrointestinal, îîn mentţinerea echilibrului, îîn coordonarea misţ caă rilor globului ocular sţ .a.. Rolul trunchiului cerebral îîn motricitate este implicat îîn mentţinerea pozitţiei sţ i staă rii de echilibru a corpului îîn repaus sţ i îîn misţ care. Acest rol se exercitaă prin douaă tipuri de reflexe: statice sţ i statokinetice. Reflexele statice permit mentţinerea posturii sţ i redresarea corpului îîn momentul îîn care starea de echilibru a fost perturbataă . Reflexele stato-kinetice joacaă rol îîn paă strarea echilibrului corpului aflat îîn misţ care. Ele îîsţi exercitaă rolul functţional mai ales îîn cursul unor misţ caă ri neuniforme, cum ar fi acceleraă rile sau îîncetinirea misţ caă rilor liniare sau angulare. Controlul activitaă tţilor reflexe al formatţiunilor nervoase superioare maă duvei a fost evidentţiat prin sectţionarea caă ilor descendente la diferite niveluri ale axului cerebro-spinal. Sectţiunea maă duvei spinaă rii la nivelul C4-C5 îîntrerupe legaă tura dintre centrii nervosţ i superiori sţ i maă duvaă , care se soldeazaă cu o perioadaă de sţ oc spinal, dupaă care maă duva îîsţi reia activitatea sa reflexaă autonomaă . Un astfel de preparat experimental este denumit animal spinal. Sectţiunea efectuataă îîntre bulb sţ i punte ne evidentţiazaă efectul pe care-l joacaă nucleii vestibulari asupra motoneuronilor medulari. Aceastaă sectţiune duce la exagerarea tonusului muscular mai ales îîn musţ chii antigravitatţionali (extensori) sţ i aparitţia staă rii de opistotonus caracterizataă prin curbarea coloanei vertebrale sţ i extensia rigidaă a membrelor. Sectţiunea efectuataă îîn zona mijlocie a mezencefalului, îîntre coliculii cvadrigemeni, efectuataă de Sherrington îîn 1906, duce la obtţinerea rigidităţii de decerebrare caracterizataă printr-o contractţie foarte puternicaă a extensorilor. IÎntregul corp al animalului devine rigid. Apare o hiperextensie a coloanei vertebrale, a celor patru membre care devin extrem de rigide. O sectţiune efectuataă sub talamus, situataă deasupra mezencefalului duce la obtţinerea animalului mezencefalic, pe care se studiazaă rolul mezencefalului îîn motricitate. Sectţiunea îînaintea talamusului duce la preparatul numit talamic, iar îîndepaă rtarea cortexului cerebral duce la preparatul numit animal decorticat. La acest animal se observaă cresţ terea tonusului extensorilor membrelor de partea opusaă a leziunii encefalice. 4.4.1 Rigiditatea de decerebrare Baza morfologicaă a producerii rigiditaă tţii de decerebrare se aflaă îîn formatţiunea reticularaă a trunchiului cerebral, producaî ndu-se prin mecanisme reflexe. Mecanismul reflex este proprioceptiv deoarece rigiditatea muscularaă 157

dispare din zona îîn care se practicaă sectţiunea raă daă cinilor posterioare ale maă duvei. Formatţiunea reticularaă a trunchiului cerebral include caî tţiva nuclei de la care pornesc caă i descendente cu rol facilitator asupra activitaă tţii motoneuronilor medulari. Acesţ ti nuclei sunt nucleii vestibulari de la nivelul bulbului sţ i nucleul rosţ u sţ i substantţa neagraă de la nivelul mezencefalului. S-a observat caă rigiditatea de decerebrare apare numai atunci caî nd sectţiunea se produce caudal de nucleu rosţ u. Dacaă sectţiunea se practicaă deasupra acestuia, ca îîn cazul animalului mezencefalic, tonusul muscular raă maî ne normal. Stimularea fasciculului rubrospinal excitaă motoneuronii α sţ i γ ai musţ chilor flexori. Dacaă nucleul rosţ u este distrus, nu apare rigiditate. Nucleii vestibulari bulbari, prin fasciculul vestibulo-spinal, produc excitarea motoneuronilor α sţ i γ a musţ chilor extensori. Excitarea nucleilor vestibulari produce contractţia musţ chilor extensori de aceeasţ i parte cu nucleii excitatţi. Aceste efecte persistaă sţ i dupaă sectţionarea raă daă cinilor posterioare, ceea ce ne arataă caă efectele facilitatoare ale nucleului vestibular se exercitaă mai ales asupra motoneuronilor α ai musţ chilor extensori, din coarnele anterioare ale maă duvei. Nucleii vestibulari coordoneazaă reflexele antigravitatţionale. Acesţ ti nuclei intervin îîn reflexele de redresare, îîn care se produce contractţia musţ chilor extensori de partea îîn care se îînclinaă brusc corpul. Reflexele vestibulare au rol îîn mentţinerea echilibrului. Mai trebuie saă amintim douaă fapte experimentale:  se observaă disparitţia hipertoniei musculare la animalul cu rigiditate de decerebrare îîn momentul îîn care se face o sectţiune sub nucleii vestibulari;  remarcaă m lipsa rigiditaă tţii de decerebrare la animalul mezencefalic, la care tonusul muscular raă maî ne normal. Din aceste observatţii experimentale putem conchide caă îîntre aceste douaă sectţiuni se aflaă structurile responsabile de aparitţia rigiditaă tţii de decerebrare. Aceastaă structuraă a fost evidentţiataă sţ i studiataă îîn 1946 de Magoun sţ i Rhines sţ i este formaţiunea reticulară a trunchiului cerebral. Din punct de vedere functţional, formatţiunea reticularaă este organizataă îîntr-un sistem activator ascendent sţ i douaă sisteme descendente: unul facilitator sţ i altul inhibitor. IÎn controlul activitaă tţii reflex medulare un rol îîl joacaă sistemele descendente ale formatţiunii reticulare. Deci, avem douaă sisteme descendente ale formatţiei reticulare: 1. Sistemul facilitator descendent este localizat îîn portţiunea dorsalaă sţ i lateralaă a trunchiului cerebral sţ i se îîntinde îîn îîntreg trunchiul cerebral de la hipotalamus paî naă la bulb. Stimularea acestei zone a formatţiunii reticulare determinaă exagerarea reflexelor medulare extensoare, instalaî ndu-se o stare foarte asemaă naă toare cu rigiditatea de decerebrare sţ i inhibarea concomitentaă a reflexelor de flexiune. 2. Sistemul inhibitor descendent al formatţiei reticulare este localizat îîn partea ventralaă sţ i medianaă a bulbului. Excitarea acestei zone din formatţiunea reticularaă bulbaraă va duce la disparitţia rigiditaă tţii la un animal cu rigiditate de decerebrare. Stimularea la un animal normal duce la inhibarea reflexelor miotatice sţ i a reflexelor de flexiune medulare. 158

Sistemul facilitator descendent al formatţiei reticulare descarcaă impulsuri îîn mod spontan, pe caî nd cel inhibitor este, de fapt, o statţie de releu pentru impulsurile ce sosesc pe caă ile descendente de la centrii nervosţ i superiori. Rigiditatea de decerebrare se explicaă prin abolirea influentţelor inhibitoare ale sistemului nervos central asupra formatţiunii reticulare a trunchiului cerebral. Astfel de impulsuri inhibitoare pornesc din: 1) cortexul motor din aria 4S (supresoare) aflataă anterior de aria motorie precentralaă din lobul frontal; 2) de la corpii striatţi ai nucleilor bazali (nucleul caudat sţ i putamen); 3) de la suprafatţa anterioaraă a cerebelului. Decorticarea cresţ te tonusul extensorilor membrelor inferioare de partea opusaă . Dacaă se distrug nucleii mezencefalici, tonusul extensorilor cresţ te sţ i îîn membrele superioare. De aici rezultaă rolul reglator, inhibitor, pe care-l exercitaă cortexul cerebral sţ i nucleii mezenecefalici asupra nucleilor vestibulari bulbari. Prin sectţionarea intercolicularaă mediomezencefalicaă se rupe echilibrul fiziologic îîntre cele douaă sisteme descendente ale formatţiunii reticulare, îîn favoarea efectelor facilitatoare, prin abolirea influentţelor inhibitoare corticale, subcorticale sţ i cerebeloase. Prin rigiditatea de decerebrare sţ i explicarea mecanismului saă u de producere s-au descoperit, de fapt, mecanismele reflexe care ajutaă persoana saă -sţ i sustţinaă greutatea corporalaă îîmpotriva gravitatţiei. IÎn formatţiunea reticularaă a trunchiului cerebral sunt integrate informatţiile senzitive, aferentţele vestibulare asupra echilibrului, comenzile motorii corticale sţ i din nucleii bazali sţ i semnalele asupra misţ caă rii corpului, din cerebel. Cu ajutorul acestui mare aflux de informatţii, formatţiunea reticularaă controleazaă multe activitaă tţi motorii involuntare sţ i participaă la mentţinerea posturii sţ i echilibrului. Reflexele bulbare de reglare a tonusului musculaturii extensoare au ca punct de plecare proprioceptorii musculari sţ i receptorii vestibulari din urechea internaă . 4.5 Analizatorul vestibular 4.5.1 Receptorii vestibulari Topografic, aparatul vestibular se aflaă amplasat îîn portţiunea posterioaraă a labirintului osos. Este alcaă tuit din trei canale semicirculare asţ ezate perpendicular unul pe celaă lalt sţ i din utriculaă sţ i saculaă . IÎn vestibulul osos se aflaă amplasat vestibulul membranos, o formatţiune de conducte sţ i saci membranosţ i umplutţi cu endolimfaă . Endolimfa este un lichid saă rac îîn Na +, dar bogat îîn K+. IÎn afara labirintului membranos se gaă sesţ te perilimfa. Perilimfa are o compozitţie asemaă naă toare cu lichidul cefalo-rahidian (LCR). IÎn interiorul vestibulului membranos se aflaă situatţi receptorii vestibulari. Ei sunt amplasatţi ataî t îîn canalele semicirculare, caî t sţ i îîn utriculaă sţ i saculaă . Zona de implantare a canalelor semicirculare îîn utriculaă este mai dilatataă , formaî nd ampula canalelor semicirculare. IÎn interior se gaă sesţ te o creastaă epitelialaă , deasupra caă reia se gaă sesţ te o substantţaă gelatinoasaă de naturaă polizaharidicaă îîn formaă de coif, numitaă 159

cupulaă . Aceastaă substantţaă este secretataă de celulele de sustţinere din crestele ampulare. La nivelul crestelor ampulare se gaă sesc celulele receptoare care, din punct de vedere morfologic, sunt formate din douaă tipuri de celule: 1. Celulele receptoare sub formă de butelie, prezentaî nd la capaă tul apical o multţime de cili. Se descriu douaă tipuri de cili. La o extremitate, un cil mai gros, terminat sub formaă de maă ciucaă numit chinocil. Pe laî ngaă acest cil mai sunt 60-100 de cili mai subtţiri, care scad îîn lungime pe maă suraă ce se îîndreaptaă spre capaă tul opus al chinocilului, numitţi stereocili. Se descrie o membranaă foarte subtţire care unesţ te totţi stereocilii, greu vizibilaă sţ i la microscopul electronic. Toate celulele sunt îîndreptate cu chinocilul spre utriculaă . Celulele îîn formaă de butelie sunt cuprinse îîntr-o terminatţie nervoasaă senzitivaă ca îîntr-o cupaă constituitaă din dendritele neuronilor din ganglionul Scarpa. Astfel de celule sunt aglomerate îîn special pe coama crestei ampulare. 2. A doua categorie de celule receptoare sunt sub formă cilindrică. Sţ i ele sunt prevaă zute îîn zona aplicalaă cu chinocil sţ i sterocili. Acest tip de celulaă receptoare vine îîn contact cu fibrele senzitive dendritice din ganglionul Scarpa, dar numai îîn zona bazalaă a acestuia. IÎncaă nu s-a putut stabili care sunt diferentţele functţionale îîntre cele douaă tipuri de celule receptoare. 4.5.1.1 Mecanismul transducţiei în celulele receptoare vestibulare Apropierea sterocililor de chinocil duce la depolarizarea celulei receptoare de la –60 mV la –50 mV. Caî nd stereocilii se îîndepaă rteazaă de chinocil, are loc o hiperpolarizare. IÎn zona apicalaă a celulelor sţ i chiar îîn vaî rful stereocililor se gaă sesc canale ionice mecanosensibile. Caî nd stereocilii se îînclinaă spre chinocil, canalul persistaă mai mult timp deschis. Canalele acestea au un diametru mare de circa 0,7 nm sţ i nu sunt specifice pentru un anumit ion. Dar, deoarece îîn endolimfaă ionii de K + sunt îîn concentratţie mai mare, ei vor paă trunde cu precaă dere îîn celulaă . Penetrarea ionilor de K+ daă nasţ tere la potentţialul generator. Potentţialul generator maă resţ te permeabilitatea celulei îîn zona bazalaă pentru ionii de Ca 2+, care va determina eliberarea unui mediator chimic, ce impresioneazaă fibrele senzitive, transmitţaînd îîn continuare impulsurile paî naă la nucleii vestibulari. Acelasţ i tip de receptori îîi îîntaî lnim sţ i îîn maculele otolitice din utriculaă sţ i saculaă . IÎn utriculaă sunt plasatţi îîntr-un plan orizontal, iar îîn saculaă îîn plan vertical. Celulele receptoare din maculele otolitice sunt acoperite de o membranaă otoliticaă formataă din fibre de colagen, care cuprind îîn structura lor otolitele. Otolitele sunt formate din cristale de carbonat de calciu, au un diametru de aprox. 19 μm sţ i sunt de trei ori mai dense decaî t substantţa gelatinoasaă (i.e. 2,95 g/cm3). Otolitele apasaă îîn permanentţaă pe celulele receptoare sţ i îîn repaus, caî nd nu existaă misţ care a cililor îîn ampulele canalelor semicirculare sau ale otolitelor, celulele receptoare prezentaî nd descaă rcaă ri tonice cu o frecventţaă de circa 200 impulsuri/s.

160

4.5.1.2 Stimularea receptorilor vestibulari Crestele ampulare sunt impresionate de vitezele angulare (de rotirea organismului). Pentru a avea loc excitarea receptorilor, rotirea trebuie saă se facaă cu o vitezaă de cel putţin un grad pe secundaă . IÎn momentul initţierii rotatţiei, la îînceputul ei, endolimfa raă maî ne îîn urmaă , datoritaă inertţiei, determinaî nd o îînclinare a crestei epiteliale care contţine receptorii, care se îînclinaă ca o usţ aă batantaă . Datoritaă îînclinaă rii acestei creste, se produce fie depolarizarea, fie hiperpolarizarea celulelor receptoare. Dupaă 15-20 s endolimfa ajunge la aceeasţ i vitezaă de rotatţie cu corpul sţ i excitatţia dispare. IÎn momentul opririi misţ caă rii de rotatţie, endolimfa îîsţi continuaă misţ carea îîncaă aproximativ 20-30 s, îînclinaî nd stereocilii îîn sens opus, apoi se opresţ te. Odataă cu misţ carea de rotatţie se produce o cresţ tere a tonusului extensor îîn directţia rotatţiei. IÎn acelasţ i timp, se observaă misţ carea sacadataă a globilor oculari numitaă nistagmus. Nistagmusul este datorat unui reflex vestibulo-ocular. Nistagmusul poate fi orizontal, vertical sţ i rotator, dupaă planul canalului semicircular excitat. Nistagmusul orizontal are douaă componente: una lentaă sţ i alta rapidaă . IÎn momentul initţierii misţ caă rii de rotatţie, misţ carea lentaă a globilor oculari se face îîn sensul opus rotatţiei, parcaă s-ar îîncerca fixarea imaginii pe un obiect imobil îîn timpul rotatţiei. Misţ carea rapidaă se face îîn acelasţ i sens cu rotatţia, similar cu îîncercarea de abordare de noi caî mpuri vizuale. IÎn momentul opririi misţ caă rii de rotatţie, sensul misţ caă rii lente sţ i al celei rapide se schimbaă . Misţ carea lentaă este comandataă de aparatul sţ i de nucleii vestibulari, iar misţ carea rapidaă de un centru din trunchiul cerebral. Faptul caă nu impresiile vizuale sunt cele care provoacaă nistagmusul reiese din observatţiile caă existaă nistagmus sţ i la nevaă zaă tori sau la persoanele care au ochii îînchisţ i sţ i la care se percep misţ caă rile nistagmice prin palparea pleoapelor îîn timpul rotirii corpului. 4.5.2 Calea de conducere a analizatorului vestibular Pericarionul caă i se gaă sesţ te îîn ganglionul Scarpa situat pe traiectul nervului vestibular, ramuraă a nervului VIII cranian, nervul acustico-vestibular. Dendritele acestui neuron culeg excitatţiile de la nivelul receptorilor vestibulari, iar axonii care formeazaă nervul acustico-vestibular se terminaă îîn cei patru nuclei vestibulari din bulb (superior, inferior, lateral sţ i median). La nivelul nucleilor vestibulari se gaă sesţ te deutoneuronul caă ii vestibulare. Axonii acestor neuroni transmit impulsurile îînspre:  motoneuronii muşchilor extensori prin fasciculul vestibulo-spinal ;  la nucleii oculomotori (III) trohlear (IV) sţ i abducens (VI) prin fasciculul longitudinal median; datoritaă acestor impulsuri privirea poate fi atţintitaă pe un obiect statţionar îîn timpul rotirii corpului;  la cerebel, la nucleii fastigiali, la lobul floculo-nodular sţ i la uvulă; leziunile lobului floculo-nodular sţ i ale nucleului fastigial dau nasţ tere la tulburaă ri identice cu lezarea canalelor semicirculare; utricula sţ i sacula sunt conectate cu uvula; 161

 la formaţiunea reticulară; prin fasciculul reticulo-spinal influentţeazaă , de asemenea, motoneuronii musculaturii extensoare;  la hipotalamus; fibrele proiectate aici sunt responsabile de aparitţia raă ului de misţ care;  la nucleii vestibulari de partea opusă, ceea ce permite prelucrarea semnalelor bilaterale din cele douaă aparate vestibulare;  la cortex prin intermediul talamusului, unde se realizeazaă perceperea consţ tientaă a misţ caă rii sţ i orientaă rii îîn spatţiu. 4.5.3 Segmentul central al analizatorului vestibular Segmentul central al analizatorului vestibular este putţin cunoscut. Dupaă unii, proiectţia corticalaă ar avea loc îîn lobul temporal îîn portţiunea posterioaraă a ariei auditive primare, iar, dupaă altţi autori, îîn partea inferioaraă a lobului parietal, îîn profunzimea sţ antţului lateral, pe partea medianaă a acestei fisuri. 4.5.4 Mecanismul de producere a nistagmusului La rotirea capului îîn plan orizontal de la staî nga la dreapta, îîn creasta ampularaă a canalului semicircular orizontal din dreapta, ca urmare a inertţiei endolimfei, stereocilii se apropie de chinocil sţ i are loc depolarizarea celulei receptoare. De la acest nivel excitatţia se transmite, prin nervii vestibulari, la nucleul nervului oculomotor (III) de aceeasţ i parte, sţ i la nucleul nervului abducens (VI) de partea opusaă . IÎn aceste conditţii, se contractaă musţ chiul drept intern al ochiului drept sţ i musţ chiul drept extern al ochiului staî ng. IÎn creasta ampularaă a canalului semicircular orizontal din staî nga, misţ carea endolimfei îîndepaă rteazaă stereocilii de chinocil sţ i, astfel, are loc o hiperpolarizare a receptorilor. Semnalul inhibitor este transmis musţ chiului drept intern de la ochiul staî ng sţ i musţ chiului drept extern de la ochiul drept, care se vor relaxa. Rezultatul este deplasarea globilor oculari îîn sens invers misţ caă rii de rotatţie a corpului. Misţ carea lentaă este spre staî nga, iar cea rapidaă spre dreapta. IÎn cazul nistagmusului postrotator, datoritaă misţ caă rii de sens opus a endolimfei sunt excitate celulele receptoare din urechea staî ngaă sţ i inhibate cele din urechea dreaptaă , deci, misţ carea globilor oculari se face îîn sensul misţ caă rii anterioare de rotatţie a corpului. Misţ carea lentaă este spre dreapta, iar cea rapidaă spre staî nga. Nistagmusul spontan se produce îîn cazul leziunilor de la nivelul aparatului vestibular de o singuraă parte. Componenta lentaă a nistagmusului indicaă aparatul vestibular lezat. Excitarea receptorilor canalelor semicirculare este îînsotţitaă de o hiperexcitabilitate a sistemului vegetativ parasimpatic. Aceste reactţii se explicaă prin vecinaă tatea nucleilor de origine a vagului situatţi îîn apropierea nucleilor vestibulari. Hiperexcitabilitatea vagalaă se traă deazaă prin vertij, care este senzatţia irealaă de îînvaî rtire a obiectelor din jurul nostru sau senzatţia de îînvaî rtire a corpului nostru fatţaă de obiectele din jur. IÎn acelasţ i timp, se instaleazaă senzatţia de greatţaă, transpiratţii, raă rirea pulsului, hipotensiune sţ i vaă rsaă turi. 162

Nistagmusul optokinetic este produs de obiectele îîn misţ care din fatţa ochilor (e.g. privirea peisajului îîn timpul deplasaă rii unui vehicul). Nistagmusul optokinetic, denumit sţ i nistagmusul de tren, este fiziologic sţ i apare caî nd se deruleazaă îîn fatţa ochilor, rapid sţ i succesiv obiecte multiple sau un colaj de imagini. Misţ carea lentaă se datoreazaă fixaă rii privirii asupra unui reper îîn misţ care, paî naă caî nd imaginea lui devine claraă , apoi, printr-o misţ care rapidaă , se abordeazaă un nou reper vizual. Frecventţa misţ caă rilor sacadate este de 2-3 misţ caă ri pe secundaă . Informatţiile optokinetice sţ i cele ale aparatului vestibular care provoacaă nistagmusul, amintit mai îînainte, converg pe acelasţ i neuron din nucleii vestibulari. 4.5.5 Răul de mişcare Raă ul de misţ care (kinetozele) apare îîn urma unei stimulaă ri fiziologice a aparatului vestibular îîn conditţii inadecvate, din cauza discrepantţei îîntre aferentţele vizuale sţ i cele vestibulare. Adaptarea aparatului vestibular se realizeazaă doar îîn anumite limite. Adaptarea receptorilor apare doar îîn conditţiile unei rotatţii de 6-7/min. Peste 10 rotatţii/min adaptarea nu se mai produce. Se observaă îînsaă un proces de obisţ nuintţaă prin antrenament. Acest lucru se poate observa la balerine, la patinatori, la gimnasţ ti, la care se pot realiza îîn jur de 200 rotatţii/min, urmataă de oprirea bruscaă a misţ caă rii de rotatţie sţ i reluarea activitaă tţii îîn continuare. 4.5.6 Stimularea maculelor otolitice Maculele detecteazaă acceleratţia liniaraă sau a fortţei gravitatţionale îîn repaus. Utricula joacaă un rol important sţ i îîn detectarea pozitţiei capului îîn conditţii statice, îîn timp ce sacula, care nu participaă la mentţinerea echilibrului sţ i posturii, are functţii îîncaă putţin cunoscute. Stimularea se produce datoritaă alunecaă rii membranei otolitice pe epiteliul receptor. Celulele receptoare din maculele otolitice au o orientare îîn diferite directţii, îîncaî t îînclinarea capului îîntr-o anumitaă directţie determinaă excitarea numai a anumitor celule, care informeazaă sistemul nervos central asupra pozitţiei capului îîn raport de fortţa gravitatţionalaă . IÎn repaus, cu capul îîn pozitţie dreaptaă , otolitele exercitaă o presiune sţ i o îîndoire uniformaă a cililor, producaî nd acele descaă rcaă ri unice care vor fi egale îîn ambele utricule. Stimularea depinde aici nu de misţ carea endolimfei, ci de densitatea otolitelor care vor deforma membrana otoliticaă sţ i, îîn consecintţaă, determinaă îîndoirea cililor celulelor receptoare. Acceleratţia liniaraă produce deplasarea otolitelor. IÎn consecintţaă, otolitele se vor deplasa din cauza inertţiei sţ i a fortţei gravitatţionale. Deplasarea se va face îîn partea opusaă sensului de acceleratţie liniaraă , nu îîn acelasţ i sens ca îîn cazul aplecaă rii capului. IÎnclinarea capului sau schimbarea unghiului de pozitţie a capului determinaă misţ carea otolitelor, producaî nd distorsiunea membranei otolitice. Maculele otolitice au rol îîn mentţinerea posturii sţ i echilibrului. Distrugerea ambelor macule otolitice determinaă reducerea tonusului muscular. 163

4.6. Menţinerea poziţiei de echilibru IÎn cele expuse paî naă aici am araă tat modul îîn care participaă maă duva spinaă rii la functţia somatomotorie, rolul bulbului prin sistemul saă u reticular descendent inhibitor sţ i al nucleilor vestibulari, rolul trunchiului cerebral prin formatţia reticularaă descendentaă facilitatoare, precum sţ i rolul analizatorului vestibular îîn motricitate. Vom discuta îîn continuare participarea mezencefalului la functţia somatomotorie. Parte integrantaă a trunchiului cerebral prin cele douaă formatţiuni ale sale, tectalaă sţ i peduncularaă , mezencefalul s-a manifestat îîncaă de la îînceputul evolutţiei sale filogenetice ca un ansamblu functţional efector, fiind supranumit aparat protokinetic. Mezencefalul, prin partea peduncularaă , participaă la integrarea functţiei somatomotorii, îîn special prin sistemul extrapiramidal, iar, prin regiunea tectalaă , este un important centru reflex al vederii (prin tuberculii cvadrigemeni anteriori). Vom discuta îîn cele ce urmeazaă locul pe care îîl ocupaă mezencefalul îîn activitatea reflexaă normalaă a reflexelor statice, de posturaă , de redresare sţ i statokinetice. O persoanaă adultaă sau un animal îîsţi paă streazaă pozitţia de echilibru faă raă saă oboseascaă . Pentru paă strarea pozitţiei verticale este necesaraă respectarea unei conditţii fizice sţ i anume proiectarea centrului de greutate în interiorul poligonului de susţinere. Dar simpla mentţinere a acestei reguli nu daă posibilitatea asiguraă rii pozitţiei corpului îîn ortostatism. Aceastaă observatţie o putem realiza punaî nd un cadavru proaspaă t, care nu are îîncaă rigiditatea cadavericaă , îîn pozitţia îîn care se respectaă legea fizicaă mai sus enuntţataă . Se observaă caă derea cadavrului cu plasarea articulatţiilor îîn cele mai bizare pozitţii. Praă busţ irea cadavrului se datoreazaă faptului caă articulatţiile cedeazaă . Pozitţia ortostaticaă se mentţine datoritaă contractţiilor musculaturii antigravitatţionale care fixeazaă articulatţiile. Imobilizarea articulatţiilor se datoreazaă contractţiei musculaturii flexoare sţ i extensoare. Acestea sunt reactţiile statice sau de posturaă . Ele mentţin pozitţia ortostaticaă . IÎn cursul vietţii cotidiene, adesea, pozitţia corpului poate fi deranjataă . Readucerea corpului îîn pozitţia ortostaticaă se datoreazaă reactţiilor de redresare. Receptorii de la care pornesc reactţiile statice sţ i de redresare sunt: proprioceptorii, exteroceptorii, receptorii vestibulari sţ i receptorii vizuali. 4.6.1 Reacţiile statice şi de postură IÎn contact cu solul, musculatura membrelor inferioare se contractaă . Aceasta este reactţia de sustţinere, produsaă prin impulsurile proprioceptive. Din cauza greutaă tţii corpului, îîn contact cu solul, se produce o extensie a musculaturii flexoare a degetelor sţ i, printr-un reflex miotatic, se contractaă flexorii sţ i extensorii, datoritaă stimulaă rii fusurilor neuromusculare. Aceastaă reactţie duce la imobilizarea articulatţiilor. Dupaă sectţionarea tendoanelor flexorilor degetelor, reactţia de sustţinere este suprimataă . Anestezia exteroreceptorilor cutanatţi 164

plantari suprimaă , de asemenea, aceastaă reactţie, faă caî nd imposibilaă pozitţia ortostaticaă sţ i relevaî nd astfel rolul exteroreceptorilor îîn realizarea acestei pozitţii. IÎn momentul sustţinerii pe plantaă , musţ chii flexori sunt îîntinsţ i, provocaî nd o contractţie a extensorilor sţ i imobilizaî nd astfel articulatţiile. Aceste reactţii, alaă turi de reactţiile de posturaă , sunt prezente sţ i la animalele mezencefalice,. La om, ortostatismul este rezultatul unor lungi îînvaă tţaări stadiale, a unor reflexe statice. Copilul, la îînceput, îînvatţaă saă -sţ i mentţinaă pozitţia capului, apoi saă -sţ i controleze musţ chii trunchiului, apoi mersul sţ i, îîn final, reusţ esţ te saă se mentţinaă îîn pozitţie ortostaticaă faă raă a fi sustţinut. IÎn functţie de greutatea suportataă de organism se produce o contractţie a musculaturii antigravitatţionale. Aceastaă reactţie de adaptare se face tot prin impulsuri pornite de la proprioreceptori. Reactţia de adaptare la îîncaă rcaă turaă are loc prin îînclinarea trunchiului îîn poligonul de sustţinere nou format prin purtarea greutaă tţii. De la nivelul proprioceptorilor cefei pornesc apoi impulsuri reflexe tonice care inhibaă receptorii vestibulari sţ i determinaă adoptarea unei anumite pozitţii. Atunci caî nd capul are o pozitţie anormalaă fatţaă de trunchi sau invers, a trunchiului fatţaă de cap, se produce prin reflexe inconsţ tiente o reajustare sţ i o aliniere a unor segmente ale corpului îîn raport cu alte portţiuni ale acestuia. Astfel, îîn reactţia de adaptare a corpului fatţaă de cap, îîn momentul aplecaă rii extremitaă tţii cefalice se produce flectarea membrelor anterioare sţ i extensia celor posterioare. La flectarea capului reactţiile sunt inverse. Dat fiind variabilitatea receptorilor implicatţi îîn declansţ area unor astfel de reactţii statice sţ i de posturaă , îîncepaî nd de la cei vestibulari, proprioreceptori sţ i exteroreceptori, caă ile aferente, centrii reflecsţ i sţ i caă ile eferente ale arcurilor reflexe puse îîn joc diferaă de la un reflex la altul, avaî nd drept consecintţaă antrenarea unor grupe musculare reglate tonic prin diversţ i centrii reflecsţ i situatţi îîn trunchiul cerebral, mai ales la nivelul mezencefalului. 4.6.2 Reacţiile de redresare Aceste reactţii readuc centrul de greutate îîn poligonul de sustţinere îîn momentul îîn care pozitţia de echilibrare a fost perturbataă . Reacţiile de redresare ale capului. Pozitţia capului cu nasul îînainte sţ i urechile îîn sus daă posibilitatea omului sţ i animalului de a receptţiona cel mai rapid sţ i mai fidel stimulii din mediul îînconjuraă tor care se adreseazaă aparatului vestibular, acustic sţ i vizual. Din aceste motive, animalul, îîn orice pozitţie s-ar afla, îîsţi redreseazaă îîn primul raî nd capul. Un astfel de fenomen se observaă la animalele suspendate îîn aer cu capul îîn jos. IÎn orice pozitţie am tţine animalul, el îîsţi redreseazaă mai îîntaî i capul. Aceastaă redresare a capului se produce sţ i dupaă distrugerea aparatului vestibular Dar un astfel de animal cu aparatul vestibular distrus, dacaă este legat la ochi, nu-sţ i mai redreseazaă capul. Informatţiile vizuale ajunse îîn scoartţa occipitalaă informeazaă asupra liniei orizontului. Un animal cu aparatele vestibulare distruse sţ i cu ochii legatţi, culcat pe o suprafatţaă planaă îîsţi redreseazaă capul datoritaă impulsurilor primite de la exteroceptorii ce vin îîn 165

contact cu suprafatţa planaă duraă . Reactţia se datoreazaă stimulaă rii asimetrice a exteroreceptorilor. Dacaă peste acest animal se plaseazaă o platformaă planaă îîn greutate egalaă cu greutatea animalului, redresarea capului nu mai are loc, pentru caă ambele paă rtţi ale corpului primesc stimuli exteroceptivi de aceeasţ i intensitate. Reacţia de redresare în cădere poate fi urmaă ritaă pe o pisicaă aruncataă cu spatele îîn jos de la o îînaă ltţime suficient de mare. Pisica va caă dea îîntotdeauna cu picioarele pe sol. Se constataă caă , imediat dupaă lansare, pisica îîsţi redreseazaă îîn primul raî nd capul, apoi labele anterioare, apoi trunchiul sţ i, îîn sfaî rsţ it, membrele posterioare sţ i coada. Distrugerea aparatelor vestibulare duce la caă derea tot îîn picioare, dar, legataă la ochi, o astfel de pisicaă , va caă dea pe spate, ea nemaireusţ ind saă se redreseze îîn caă dere. Deci, din aceste experientţe reiese caă impresiile pornesc de la receptorii vestibulari, fie de la exteroreceptori, fie de la receptorii retinieni. Reactţiile de redresare se îîncheie îîn mezencefal. La animalele decerebrate (i.e. cu sectţiunea axului cerebro-spinal la nivelul intercolicular) nu se mai produc reactţiile de redresare, pe caî nd, la un animal mezencefalic, ele se produc. 4.6.3 Reacţiile statokinetice şi de echilibrare Reactţiile statokinetice sţ i de echilibrare se produc îîn cursul misţ caă rilor, caî nd se dezechilibreazaă organismul. IÎn reactţiile statokinetice o importantţaă mare o are aparatul vestibular. Aparatul verstibular restabilesţ te echilibrul cu promptitudine. Receptorii vestibulari detecteazaă variatţii ale vitezei de misţ care (acceleraă ri sau deceleraă ri) sţ i nu viteza propriu-zisaă de misţ care. Maculele otolitice sunt sensibile la acceleratţiile liniare, iar crestele ampulare ale canalelor semicirculare sunt sensibile la acceleratţiile angulare. Reactţiile de mai sus se pot produce sţ i îîn lipsa acestor receptori, prin impresiile venite de la proprioceptori sţ i de la receptorii retinieni. Dar proprioceptorii sţ i receptorii retinieni nu sunt aptţi pentru coordonarea misţ caă rilor rapide. Din aceste motive, la bolnavii cu leziuni vestibulare, se constataă o lentoare îîn misţ caă ri. Aparatul vestibular este foarte important îîn momentul parcurgerii unui teren accidentat, îîn misţ carea pe îîntuneric (e.g. la coboraî rea scaă rilor pe îîntuneric). Chiar sţ i unei persoane normale îîi este greu de a realiza o astfel de performantţaă îîn lipsa vederii. Pe îîntuneric, orice persoanaă palpeazaă obiectele din jur, ceea ce îîi aduce un surplus de informatţii pe calea exteroceptivaă sţ i îîi asiguraă stabilitatea. Una dintre cele mai simple reactţii statokinetice este reacţia de ascensor. Se poate evidentţia la animalele plasate pe o platformaă mobilaă . Caî nd se ridicaă brusc platforma, se produce flexia tuturor membrelor, precum sţ i a capului. Reactţia este inversaă la coboraî rea bruscaă , caî nd se produce extensia membrelor sţ i a capului. Reactţia este asemaă naă toare cu cea a unei persoane care urcaă sau coboaraă cu un ascensor cu o misţ care bruscaă sau a unei persoane aflate îîn picioare îîntr-un autobuz îîn momentul îîn care vehiculul intraă îîntr-o groapaă sau urcaă o ridicaă turaă de paă maî nt. 166

Reactţii de echilibrare se produc sţ i îîn cursul mersului, caî nd greutatea corpului se plaseazaă caî nd pe un picior, caî nd pe celaă lalt picior. Repartitţia greutaă tţii se face pe partea anterioaraă sţ i lateralaă a talpei piciorului. IÎndepaă rtarea picioarelor maă resţ te poligonul de sustţinere, iar membrele superioare sunt utilizate ca balansoare. Impulsurile ajung îîn sistemul nervos de la receptorii plantari. Pozitţia de echilibrare îîntr-un picior se realizeazaă prin mici salturi îîn toate directţiile pentru reechilibrarea corpului. Concomitent, participaă sţ i balansarea maî inilor. IÎn cursul alergaă rii, echilibrarea se face prin flectarea anterioaraă a trunchiului. Scoartţa cerebralaă comandaă initţierea, oprirea sau adaptarea misţ caă rilor voluntare. Automatismul motor al misţ caă rilor îîsţi are sediul îînsaă îîn mezencefal. Toate misţ caă rile automate, subconsţ tiente, pot fi comandate fie de trunchiul cerebral, fie doar de mezencefal. Reactţiile de echilibrare nu sunt comandate consţ tient. IÎn marea lor majoritate, reactţiile statice, statokinetice sţ i de echilibrare se îîncheie la nivelul mezencefalului. 4.7 Controlul cortical al motricităţii 4.7.1 Cortexul motor Cortexul motor este dispus îîn portţiunea anterioaraă a fisurii centrale a lui Rolando. El ocupaă aproximativ treimea posterioaraă a lobului frontal. IÎn partea posterioaraă a fisurii centrale se gaă sesţ te cortexul somestezic dispus îîn girusul postcentral al lobului parietal. De la portţiunea postcentralaă sunt transmise multe semnale spre cortexul motor, care au rol îîn controlul activitaă tţii motorii a organismului. Cortexul motor se divide îîn trei arii, fiecare cu o reprezentare topograficaă a grupelor musculare pe care le comandaă sţ i a functţiilor motorii specifice corpului uman. Aceste trei arii motorii sunt: 1) cortexul motor primar sau aria motorie primaraă ; 2) aria premotorie sţ i 3) aria motorie suplimentaraă . Aria motorie primară corticală este localizataă îîn lobul frontal, îîn prima circumvolutţiune frontalaă ascendentaă , situataă îîn fatţa fisurii centrale. Aceastaă circumvolutţiune îîncepe îîn partea lateralaă a fisurii lui Sylvius, îîntinzaî ndu-se îîn sus paî naă îîn portţiunea superioaraă a creierului sţ i extinzaî ndu-se îîn partea internaă a fetţei interemisferice. Ea reprezintaă aria 4 dupaă Brodmann. Reprezentarea topograficaă a diferitelor segmente ale corpului a caă ror motilitate este dirijataă de la acest nivel, ne daă o imagine denumitaă homunculus motor. Imediat deasupra fisurii lui Sylvius aria motorie îîncepe cu regiunea care comandaă contractţia musculaturii fetţei, gurii, a limbii sţ i faringelui. Bratţul sţ i maî na la care degetul mare are cea mai mare reprezentare sunt localizate îîn zona mijlocie a ariei motorii primare. Trunchiul este reprezentat îîn zona superioaraă a circumvolutţiunii, iar membrul inferior sţ i piciorul pe fatţa internaă a emisferei. Aceste reprezentaă ri au fost dovedite prin stimulaă ri electrice ale diferitelor arii ale cortexului motor la om, îîn cursul operatţiilor neurochirurgicale. De notat este caă jumaă tate din aria motorie primaraă este ocupataă cu controlul maî inii sţ i al 167

musţ chilor implicatţi îîn vorbire. Stimularea ariilor din acestaă zonaă poate saă producaă contractţia doar a unui singur musţ chi. Stimularea electricaă din ariile motorii cu o reprezentare topograficaă mai redusaă (e.g. zona trunchiului) determinaă contractţia unor grupe musculare. Extinderea zonelor de comandă este proporţională cu diversitatea, complexitatea şi fineţea mişcărilor comandate. Aria premotorie se îîntinde imediat anterior de portţiunea lateralaă a cortexului motor primar. Ea se proiecteazaă 1-3 cm anterior sţ i se extinde din portţiunea inferioaraă a scizurii lui Sylvius paî naă îîn treimea superioaraă emisferei, unde se îînvecineazaă cu aria motorie suplimentaraă . Organizarea topograficaă a cortexului premotor este aproximativ aceeasţ i cu cea observataă la cortexul motor primar, cu ariile gurii sţ i fetţei localizate mai lateral, iar ariile bratţului, ale maî inii, ale trunchiului sţ i ale piciorului au o directţie ascendentaă . Aria premotorie ocupaă o portţiune largaă din aria 6, dupaă Brodmann. Semnalele generate din aria premotorie determinaă raă spunsuri motorii complexe, cum ar fi, de exemplu, misţ caă rile de coordonare ale ochilor, ale masticatţiei sţ i deglutitţiei sţ i balansarea unor portţiuni ale corpului. Neurofiziologii au denumit aceastaă arie aria motorie de asociaţie, deoarece ea este capabilaă saă controleze misţ caă rile coordonate care implicaă contractţia simultanaă a mai multor grupe musculare. Pentru a produce aceste efecte, aria premotorie îîsţi trimite semnalele fie îîn directţia ariei motorii primare, excitaî nd multiple grupe musculare, fie, mai probabil, la ganglionii bazali sţ i apoi, prin talamus, spre aria motorie primaraă . Astfel, cortexul premotor, ganglionii bazali, talamusul, cortexul motor primar sţ i cerebelul alcaă tuiesc un sistem complex global pentru controlul activitaă tţii coordonate a musculaturii corpului. Aria motorie suplimentară este localizataă imediat superior de aria premotorie, îîntinzaî ndu-se paî naă îîn marginea fisurii longitudinale interemisferice; pe fatţa interemisfericaă , îîn portţiunea inferioaraă , ajunge paî naă la nivelul girusului cingulat îîn aria 6 mediană a lui Brodmann. La acest nivel, orientarea topograficaă a segmentelor corpului este reprezentataă cu capul spre partea anterioaraă sţ i membrele inferioare orientate posterior. Aceastaă arie produce raă spunsuri motorii numai la stimulaă ri mai puternice decaî t cele necesare stimulaă rii ariei motorii primare. Raă spunsul motor este mai complex sţ i dureazaă ceva mai mult. Stimularea acestor zone îîn cursul operatţiilor pe creier la om, determinaă vocalize, misţ caă ri faciale sţ i, uneori, misţ caă ri complexe ale maî inii. De asemenea, ele pot produce misţ caă ri de rotatţie ale trunchiului sţ i bratţelor, misţ caă ri ale globilor oculari sau fixarea umaă rului. IÎn general, aceastaă arie functţioneazaă îîn concordantţaă cu aria premotorie la realizarea misţ caă rilor ce prevaă d atitudinea, misţ caă rile de fixare a diferitelor segmente ale corpului, misţ caă ri pozitţionale ale bratţelor sţ i ochilor. IÎn urma distrugerii acestor arii la om îîn cursul accidentelor vasculare se produc tulburaă ri tranzitorii de vorbire paî naă la afazie. Se produc tulburaă ri îîn executarea misţ caă rilor repetitive.

168

4.7.1.1 Sistemul motor corticospinal Semnalele motorii sunt transmise direct de la cortex la maă duva spinaă rii prin fasciculul corticospinal (sau piramidal) sţ i indirect, prin multiple caă i accesorii, la ganglionii bazali, la cerebel sţ i la variatţi nuclei din trunchiul cerebral, luaî nd calea extrapiramidalaă . IÎn general, caă ile directe sunt responsabile de misţ caă rile discrete sţ i detaliate, îîn special, îîn segmente distale ale bratţului, la nivelul maî inii sţ i degetelor. Fibrele caă ii corticospinale îîsţi au originea îîn proportţie de 30% îîn cortexul motor primar, 30% îîn ariile premotorie sţ i suplimentaraă sţ i 40% din ariile retrorolandice 3, 1, 2, 5 sţ i 7. IÎn realitate, existaă o mare arie somatomotoare îîn jurul girusului central Rolando. Fasciculul corticospinal este un tract extrem de eterogen ca structuraă a fibrelor care-l alcaă tuiesc. Abia 3% din ele sunt fibre ce provin din celulele piramidale mari (i.e. celulele Betz) din stratul al V-lea al scoartţei precentrale, care au fibre mielinice groase sţ i o vitezaă de propagare a impulsurilor de circa 70 m/s. Restul fibrelor sunt subtţiri, din care 67% fibre mielinizate subtţiri, cu diametrul de 4 μm, iar 30% sunt fibre amielinice. Deci, acest fascicul nu are capacitatea de a conduce integral cu vitezaă mare. Dacaă dorim saă distrugem tot fasciculul corticospinal trebuie saă distrugem, practic, îîntreaga scoartţaă, prin decorticare, deoarece, asţ a cum reiese din cele notate anterior, fibrele provin din variate arii corticale. Sţ i îîn cortexul motor, la fel ca sţ i îîn alte structuri ale cortexului (e.g. îîn cortexul somestezic sau vizual) organizarea neuronilor se realizeazaă îîn coloane verticale. Diametrul acestor coloane este de ordinul fractţiunilor de milimetru, iar îîn fiecare coloanaă sunt inclusţ i mii de neuroni. Fiecare coloanaă functţioneazaă ca o unitate, stimulaî nd fie un singur musţ chi, fie un grup de musţ chi sinergici. Fiecare coloanaă este organizataă îîn sţ ase straturi de celule distincte. Celulele piramidale din care pornesc fibrele corticospinale sunt localizate numai îîn stratul V. Impulsurile aferente se terminaă pe neuronii straturilor I-IV. Neuronii din stratul al VI-lea emit prelungiri care realizeazaă interconectarea cu alte regiuni corticale sau alte coloane celulare. Fiecare coloanaă neuronalaă functţioneazaă ca un sistem integrativ de procesare, folosind informatţia aferentaă pentru determinarea modalitaă tţii adecvate de raă spuns. De asemenea, fiecare coloanaă poate functţiona ca un sistem de amplificare pentru a stimula un numaă r mare de fibre piramidale directţionate spre un singur musţ chi sau spre grupe de musţ chi sinergici. Stimularea unei singure celule piramidale rareori produce contractţia muscularaă . Este necesaraă stimularea a circa 100 celule piramidale deodataă sau îîn succesiune, pentru a determina contractţia muscularaă . Fasciculul corticospinal sau piramidal coboaraă din scoartţaă prin capsula internaă , pedunculii cerebrali sţ i ajunge îîn bulb unde 80-87% se îîncrucisţ eazaă la nivelul decusatţiei piramidale sţ i intraă îîn alcaă tuirea cordoanelor laterale ale maă duvei spinaă rii. Restul fibrelor, neîîncrucisţ ate, coboaraă îîn maă duvaă prin cordoanele anterioare sţ i se îîncrucisţ eazaă la nivelul metamerului medular inervat. Deci, îîn final, aproape toate fibrele corticospinale ajung la motoneuronii medulari de partea opusaă . Pe parcursul lor, fibrele fasciculului corticospinal emit 169

numeroase colaterale. Unele se îîndreaptaă îînapoi spre scoartţa cerebralaă , faă caî nd sinapsaă cu neuronii intercalari. Altele se îîndreaptaă spre talamus, spre nucleii bazali, spre nucleul rosţ u, spre formatţia reticularaă sau spre cerebel. Fasciculul corticospinal are urmaă toarele roluri:  are rol de coordonare a misţ caă rilor voluntare;  influentţeazaă pragul de excitabilitate dureroasaă la poarta de intrare a stimulilor algici îîn maă duva spinaă rii;  stimuleazaă formatţiunea reticularaă maă rind tonusul muscular sţ i facilitaî nd astfel misţ caă rile. 4.7.1.2 Efectele lezării sau stimulării scoarţei cerebrale motorii Pentru studiul activitaă tţii motorii a cortexului s-a recurs la metodele de lezare sţ i stimulare. Lezarea zonelor motorii primare, aria 4, duce la paralizia flascaă contralateralaă . Articulatţiilor li se poate imprima orice pozitţie. Caî nd distructţia se extinde anterior, la om, îîn aria 6, paralizia poate fi spasticaă îîncaă de la îînceput, din cauzaă caă este lezataă aria 4S care reduce tonusul muscular. Fenomene similare cu cele descrise mai sus (i.e. paralizie flascaă ) se observaă sţ i dupaă îîntreruperea fasciculului corticospinal pe tot parcursul saă u, asţ a cum am vaă zut la sţ ocul spinal. Aceste situatţii apar la om dupaă accidentele vasculare cerebrale sau dupaă sectţiunea accidentalaă a maă duvei. Stimularea scoartţei cerebrale motorii primare cu un singur stimul nu daă nasţ tere la raă spunsuri motorii. Pentru a da raă spunsuri motorii trebuie ca excitatţiile saă fie repetitive, saă cuprindaă circa 100 de motoneuroni. Aceastaă stimulare dificilaă se explicaă prin faptul caă fasciculul corticospinal se terminaă îîn bunaă parte pe neuronii intercalari. Caî nd se stimuleazaă cu un singur impuls se îînregistreazaă la distantţaă un potentţial de actţiune polifazic. Cum se explicaă acest fenomen? Dacaă se anesteziazaă local sau se sectţioneazaă celulele corticale din jurul zonei excitate sţ i se repetaă excitarea, se îînregistreazaă doar un potentţial monofazic. Modificaă rile polifazice se explicaă prin aceea caă din fasciculul corticospinal se desprind colaterale ce produc numeroase circuite reverberante, ce antreneazaă îîn excitare sţ i celulele îînconjuraă toare. Dacaă stimularea corticalaă se face cu un curent puternic, se declansţ eazaă o crizaă de epilepsie care poate fi focalaă sau generalizataă . 4.8 Funcţia motorie extrapiramidal

a

nucleilor

bazali

şi

sistemul

motor

Functţia nucleilor bazali se realizeazaă îîntotdeauna îîntr-un circuit cu cortexul cerebral sţ i sistemul motor corticospinal. Nucleii bazali primesc semnalele de la cortexul premotor sţ i le returneazaă îîn directţia cortexului primar prin talamus. Ganglionii sunt formatţi din nucleul caudat, putamen, globus pallidus. Substantţa neagraă , nucleul rosţ u, nucleul Luys alcaă tuiesc nucleii subtalamici sau suboptostriatţi. Aceste structuri sunt localizate îîn partea lateralaă a talamusului, ocupaî nd o zonaă largaă situataă îîn partea bazalaă a celor douaă 170

emisfere cerebrale. Este de notat caă toate fibrele nervoase motorii sţ i senzitive conectate cu cortexul sţ i cu maă duva trec prin nucleii bazali, prin zona nucleului caudat sţ i a putamenului. Aceste fibre alcaă tuiesc capsula internaă a creierului. Acest lucru are importantţaă datoritaă asocierii intime îîntre nucleii bazali sţ i sistemul corticospinal îîn controlul motricitaă tţii. Caă ile care pornesc din aceste portţiuni ale sistemului nervos central alcaă tuiesc sistemul motor extrapiramidal. 4.8.1 Funcţia motorie a ganglionilor bazali Caă ile extrapiramidale, spre deosebire de caă ile piramidale corticospinale, sunt polisinaptice. Pericarionul este situat îîn scoartţa cerebralaă , nucleii bazali, îîn substantţa neagraă sau îîn nucleii subtalamici. Din acest motiv se descriu trei etaje ale caă ilor extrapiramidale: etajul cortical, etajul nucleilor bazali sţ i etajul suboptostriat. 4.8.1.1 Etajul cortical Zonele extrapiramidale din scoartţa cerebralaă sunt situate mai ales îîn ariile 6 sţ i 8 premotorii din lobul frontal, îîn ariile 5, 7 parietale sţ i aria 21 temporalaă . Pentru excitarea ariilor extrapiramidale corticale este nevoie de un curent electric mai intens sţ i de mai lungaă durataă decaî t cel utilizat îîn ariile motorii primare. Se obtţin douaă categorii de misţ caă ri. Prima categorie de misţ caă ri rapide (primare), similare cu cele produse de excitarea ariei motorii primare, dispare prin distrugerea ariei 4 sau printr-o sectţiune transcorticalaă , care separaă aria 6 de aria 4. Misţ caă rile rapide sunt produse prin antrenarea motoneuronilor din aria 4. A doua categorie de misţ caă ri sunt misţ caă rile sustţinute ale musculaturii flexoare sţ i extensoare a membrelor, cu importantţaă îîn posturaă . Sunt misţ caă rile alternative de flexie sţ i extensie a labei, misţ caă rile repetitive de masticatţie sţ i deglutitţie sţ i de rotatţie a globilor oculari, misţ caă ri ale capului sţ i ale trunchiului. Excitarea unei faî sţ ii îînguste îîntre ariile 4 sţ i 6 produce o reducere a tonusului muscular contralateral sţ i o inhibitţie a reflexelor miotatice. Datoritaă efectelor ei inhibitorii, aria a fost numitaă aria 4 supresoare sau 4S. Prin metoda stricninizaă rii scoartţei s-au descris sţ i alte zone supresoare: 8S, 19S, 24S. 4.8.1.2 Etajul nucleilor bazali Ganglionii bazali îîmpreunaă cu cerebelul detţin un rol important îîn reglarea activitaă tţii motorii. Nucleii bazali influentţeazaă ataî t scoartţa motorie, caî t sţ i motoneuronii medulari α sţ i γ. Toate caă ile extrapiramidale fac sinapsaă obligatoriu îîn nucleii bazali formatţi din putamen, globus pallidus sţ i din nucleul caudat. Putamenul sţ i globus pallidus alcaă tuiesc nucleul lenticular care are formaă de piramidaă triunghiularaă cu baza spre lobul insulei, iar vaî rful ajunge paî naă sub talamus. O lamaă de substantţaă albaă numitaă lama medulară externă îîmparte nucleul lenticular îîn douaă zone: putamen la exterior sţ i globus pallidus la interior. IÎn zona globus pallidus se descrie o lamă medulară internă care îîmparte globus pallidus îîntr-o parte externaă sţ i una internaă . Nucleul caudat are formaă de virgulaă cu partea îîngrosţ ataă superior sţ i anterior, îîncepaî nd de la nivelul lobului frontal, 171

îînconjuraî nd talamusul sţ i nucleul lenticular sţ i continuaî ndu-se posterior îîn lobul parietal sţ i occipital; îîn final,acesta se curbeazaă din nou îîn extremitatea inferioaraă ce se terminaă îîn apropierea nucleului amigdalian, lobul sfenotemporal. Din punct de vedere ontogenetic nucleul caudat sţ i putamenul provin din telencefal, fiind cunoscut sub denumirea de neostriat sau corpii striatţi. Globus pallidus este mai vechi din punct de vedere filogenetic sţ i derivaă din diencefalul embrionar. 4.8.1.3 Conexiunile nucleilor bazali Aferenţele. Nucleii bazali sţ i mai ales neostriatul primesc aferentţe de la scoartţa cerebralaă din ariile premotorii sţ i motorii suplimentare 6 sţ i 8, dar sţ i de la ariile 4 sţ i 4S. Neuronii corticali sunt neuronii glutaminergici cu actţiune excitatoare. Primesc, de asemenea, impulsuri de la talamus, cerebel sţ i de la trunchiul cerebral. Eferenţele formeazaă trei circuite extrinseci sţ i unul intrinsec. Circuitele extrinseci se desprind din partea internaă a globus pallidus sţ i pleacaă spre talamus sţ i scoartţaă, spre hipotalamus sţ i nucleii suboptostriatţi, nucleii Luys, nucleul rosţ u, substantţa neagraă sţ i zona incerta.  primul circuit ajunge prin ansa lenticularaă a lui Gratiolet îîn nucleul ventro-lateral sţ i ventral anterior al talamusului sţ i, de aici, se proiecteazaă îîn scoartţa motorie;  al doilea circuit extrinsec se îîndreaptaă tot prin fibrele ansei lenticulare spre hipotalamus;  al treilea circuit extrinsec se îîndreaptaă prin fasciculul palidal al vaî rfului spre nucleii suboptostriatţi la zona incerta, la corpii Luys, nucleul rosţ u sţ i substantţa neagraă . Din nucleii suboptostriatţi sistemul extrapiramidal ajunge apoi îîn maă duva spinaă rii prin fasciculele extrapiramidale: tectospinal, vestibulospinal, olivospinal, rubrospinal, nigrospinal sţ i reticulospinal. O importantţaă functţionalaă deosebitaă o are un circuit intern care se stabilesţ te îîntre substantţa neagraă sţ i neostriat. IÎn acest circuit, un rol important îîl reprezintaă mediatorii chimici implicatţi îîn circuitele neuronale cu rol îîn patologia sistemului extrapiramidal. Din substantţa neagraă pornesc neuroni care se proiecteazaă îîn neostriat. Acesţ ti neuroni au ca mediator chimic dopamina. Ei vin îîn contact cu neuronii excitatori din neostriat, neuronii colinergici, sţ i fac apoi sinapsaă cu neuronii GABA-ergici inhibitori care ajung, îîn parte, la globus pallidus sţ i, îîn parte, îînapoi îîn substantţa neagraă . IÎn neostriat sosesc, de asemenea, neuronii colinergici din scoartţa cerebralaă , neuronii facilitatori. Cercetaă rile actuale consideraă caă acesţ ti neuroni sunt de fapt neuroni glutaminergici. Din neostriat pot ajunge îîn substantţa neagraă nisţ te fibre facilitatoare care au drept mediator chimic substanţa P, a caă rei functţie nu este bine cunoscutaă . IÎn neostriat ajung, de asemenea, nisţ te fibre serotoninergice din nucleul rafeului al trunchiului cerebral ce au importantţaă îîn reducerea tonusului muscular îîn cursul somnului. Globus 172

pallidus prezintaă neuroni facilitatori care se îîndreaptaă apoi spre zona suboptostriataă . Ganglionii bazali presupun interactţiunea mai multor caă i care poartaă semnale inhibitorii sţ i excitatorii: caă ile inhibitorii mediate mai ales de GABA, serotoninaă sţ i enkefaline au rolul de a contracara semnalele inhibitorii transmise pe caă ile excitatorii mediate de glutamat, acetilcolinaă , norepinefrinaă . Circuitele din ganglionii bazali pot fi concepute ca o balantţaă de neurotransmitţaători îîn care semnalele inhibitorii echilibreazaă prin circuite feedback negative semnalele excitatorii. Rolul functţional al nucleilor bazali nu este foarte bine cunoscut. Datele experimentale privind rolul functţional al nucleilor bazali au fost obtţinute prin metodele clasice de excitare, distrugere sţ i potentţialele evocate. Aceste date sunt îînsaă saă race sţ i contradictorii, cercetaă rile faă caî ndu-se dificil din cauza formei sţ i pozitţiei acestor structuri subcorticale. Nucleii bazali constituie îîncaă o enigmaă a fiziologiei. Unul din rolurile principale ale ganglionilor bazali îîn reglarea activitaă tţii motorii este de a actţiona îîn colaborare cu sistemul corticospinal îîn reglarea activitaă tţii motorii complexe (e.g. scrisul). Caî nd ganglionii bazali au suferit o leziune severaă , sistemul cortical de control motor nu mai poate coordona misţ caă rile necesare activitaă tţii motorii complexe. La acesţ ti indivizi, scrisul devine staî ngaci, neformat. 4.8.2 Rolul nucleului caudat Leziunile limitate din nucleul caudat nu au urmaă ri deosebite asupra motricitaă tţii. Se produc îînsaă leziuni extinse îîn intoxicatţia cronicaă cu monoxid de carbon sau cloruraă de mangan. Maimutţele intoxicate raă maî n îîntr-o stare de letargie, de imobilitate, animalele decedaî nd la scurt timp. La caî ine sţ i pisicaă distructţia unilateralaă a nucleului caudat determinaă îînclinarea corpului spre zona lezataă . IÎn cursul mersului se îînvaî rtesc îîn cerc, îîn jurul unui punct orientat spre nucleul caudat distrus – este mişcarea de manej. Caî nd distructţia este bilateralaă , animalele raă maî n imobile, stare numitaă de akinezie. La stimularea nucleului caudat se constataă o îîntrerupere a activitaă tţii motorii spontane, o blocare a reflexelor miotatice sţ i o diminuare a tonusului muscular. Majoritatea actţiunilor noastre sunt posibile prin controlul cognitiv al activitaă tţii motorii. Nucleului caudat îîi revine un rol important îîn acest control. Conexiunile dintre sistemul corticospinal sţ i nucleul caudat se explicaă prin extinderea profundaă sţ i largaă a nucleului caudat îîn zona bazalaă a emisferei. IÎn plus, nucleul caudat primesţ te numeroase aferentţe de la ariile de asociatţie corticale, arii ce integreazaă variate tipuri de informatţii senzoriale sţ i motorii. Dupaă ce ajung la nucleul caudat, impulsurile de la cortex sunt conduse la globus pallidus, apoi la nucleii anteriori sţ i ventro-laterali ai talamusului sţ i, îîn final, la ariile prefrontale, premotorii sţ i motorii suplimentare, dar aproape niciodataă direct îîn aria motorie principalaă . Aceste arii motorii accesorii sunt implicate, asţ a cum am vaă zut, îîn realizarea misţ caă rilor complexe sţ i nu îîn misţ caă rile musculare individuale. Astfel, controlul cognitiv al activitaă tţii motorii determinaă ce modele 173

de misţ care vor fi combinate, precum sţ i succesiunea lor pentru a obtţine rezultatul dorit. 4.8.3 Rolul putamenului Principalele caă i implicate îîn misţ caă rile îînvaă tţate îîsţi au originea îîn cea mai mare parte îîn ariile corticale premotorie sţ i motorie suplimentaraă sţ i, de asemenea, îîn aria somatosenzitivaă principalaă . Din aceste zone, caă ile se îîndreaptaă spre putamen. Aceste fibre trec prin nucleul caudat faă raă a face îînsaă sinapsaă aici. Fibrele ajung apoi îîn partea internaă a globus pallidus, iar, de aici, la nucleii talamici anterior sţ i ventro-lateral sţ i, îîn final, îîn cortexul motor primar sţ i la ariile premotorie sţ i motorie suplimentaraă . IÎn plus, existaă circuitele colaterale spre substantţa neagraă sţ i nucleii subtalamici (suboptostriatţi). Astfel, caă ile aferente ale circuitului putamenului au originea îîn ariile corticale adiacente cortexului motor primar. Dar caă ile eferente se îîndreaptaă îîn marea lor majoritate spre cortexul motor primar. 4.8.4 Rolul paleostriatului Dupaă extirparea globus pallidus, animalele nu mai pot saă se redreseze. La excitarea globus pallidus se constataă mai ales contractţii ale musculaturii raă daă cinilor membrelor ce mentţin postura. Dacaă i se imprimaă o anumitaă pozitţie animalului îînainte de excitare, el îîsţi mentţine pozitţia, oricaî t de incomodaă ar fi aceasta (i.e. flexibilitate ceroasaă ). De la aceste observatţii experimentale s-a îîncercat explicarea rolului globus pallidus îîn reactţiile catatonice din schizofrenie. IÎnregistraă rile potentţialelor de actţiune din globus pallidus au araă tat caă neuronii îîncep saă descarce salve de impulsuri îîn momentul misţ caă rilor lente de raă sucire. Ele îîncep îîncaă îînainte de initţierea misţ caă rilor. IÎn cursul misţ caă rilor nu sunt descrise descaă rcaă ri de impulsuri îîn nucleii bazali. Deci nucleii bazali ar putea avea importantţaă îîn programarea misţ caă rilor rapide. Sistemul nervos central controleazaă viteza de desfaă sţ urare a unei activitaă tţi motorii sţ i amplitudinea acesteia. IÎn lipsa ganglionilor bazali, determinarea momentului de debut sţ i amplitudinea misţ caă rilor sunt foarte dificile, aproape imposibile. IÎn aceastaă activitate bineîîntţeles caă nu sunt implicatţi numai ganglionii bazali, ei cooperaî nd straî ns cu cortexul cerebral, mai ales cu cortexul parietal posterior. Aici sunt integrate informatţiile referitoare la coordonatele spatţiale ale segmentelor corpului, precum sţ i raporturile corpului cu elementele din jur. Multe informatţii au fost obtţinute sţ i prin observarea bolnavilor cu leziuni la nivelul nucleilor bazali. 4.8.5 Efectele lezării nucleilor bazali Aceste leziuni se soldeazaă cu tulburaă ri motorii, hiperkinetice sţ i/sau hipokinetice. Tulburaă rile motorii hiperkinetice se observaă îîn coree, atetozaă , balism sţ i îîn ticurile nervoase. IÎn boala Parkinson, existaă un amestec de hiper- sţ i hipokinezie. IÎn coree, sunt distrusţ i neuronii colinergici excitatori, dar raă maî n îîn functţie neuronii dopaminergici inhibitori. Neuronii colinergici excitaă neuronii 174

GABA-ergici. IÎn aceastaă actţiune facilitatoare, misţ caă rile scapaă de sub controlul neostriatului sţ i talamusului, bolnavul efectuaî nd misţ caă ri coreiforme. Tratamentul bolii se face prin blocarea dopaminei cu ajutorul administraă rii unor medicamente din familia fenotiazinelor de tipul clorpromazinei sau haloperidolului. Se pot obtţine rezultate sţ i prin administrarea acidului gamaaminobutiric sau prin blocarea distrugerii acetilcolinei de caă tre colinesterazaă . IÎn acest sens se administreazaă blocantţi ai colinesterazei de tipul fizostigminei. IÎn coree, leziunile sunt localizate îîn neostriat. Misţ caă rile hiperkinetice se caracterizeazaă prin misţ caă ri rapide, involuntare, explozive ce intereseazaă mai ales raă daă cina membrelor. Mersul este îîmpleticit, mers de paiatţaă sau dansant (coree: gr. dans). Aceste misţ caă ri se grefeazaă pe o hipotonie muscularaă generalizataă . Tulburaă rile hiperkinetice din boala Parkinson se caracterizeazaă prin tremuraă turi caracteristice ce intereseazaă mai ales membrul superior, capul sţ i mersul sacadat. IÎn boala Parkinson leziunile intereseazaă substantţa neagraă sţ i globus pallidus (circuitul intern). Manifestaă rile sunt hipokinetice sţ i hiperkinetice. Cele hipokinetice pot duce paî naă la akinezie. Apare o lentoare îîn misţ caă ri sţ i rigiditatea muscularaă datorataă cresţ terii tonusului muscular. Cauza bolii a fost demonstrataă îîn anii ’60, fiind dataă de reducerea nivelului dopaminei îîn substantţa neagraă . Astaă zi, prin administrarea L-dihidroxifenilalaninaă (L-DOPA) care trece bariera hematoencefalicaă , boala poate fi tratataă . Un alt tratament este cu L-Deprenyl. Aceastaă substantţaă inhibaă monoaminooxidaza (MAO), care este responsabilaă de degradarea dopaminei secretate. Astfel, chiar secretataă îîn cantitaă tţi mici, dopamina raă maî ne îîn nucleii bazali sţ i nu este inactivataă pentru o perioadaă lungaă . De obicei, se recomandaă un tratament asociat de L-DOPA cu LDeprenyl. Existaă sţ i un tratament care presupune un transplant de celule fetale dopaminergice sau de medulosuprarenalaă . Transplantul se plaseazaă îîn ventriculii laterali îîn apropierea nucleului caudat. Tratamentul chirurgical de distrugere a circuitului feed-back din ganglionii bazali se bazeazaă pe distructţia nucleilor ventral anterior sţ i ventro-lateral ai talamusului sau a vaî rfului globus pallidus, pe unde trec circuitele nervoase responsabile de tremuraă turi sţ i rigiditate. IÎn atetozaă , este lezat globus pallidus îîn portţiunea sa externaă . Misţ caă rile sunt sţ erpuitoare, lente, ce intereseazaă baza membrelor. Misţ caă rile se opresc din caî nd îîn caî nd printr-un spasm. IÎn balism sau hemibalism, leziunile sunt îîn nucleii subtalamici, îîn corpii Luys, fie de o singuraă parte (hemibalism), fie bilateral (balism). Apar reactţii motorii foarte puternice, neplaă cute, de scuturare a membrului, mai ales a celui superior contralateral leziunii. Misţ caă rile hiperkinetice sunt epuizante sţ i pot duce la moartea bolnavilor. Ticurile sunt misţ caă rile hiperkinetice stereotipe, repetitive involuntare ce intereseazaă o singuraă grupaă muscularaă . Sunt cauzate de mici leziuni îîn nucleii bazali. 175

4.9 Cerebelul Cerebelul detţine roluri de maximaă importantţaă îîn controlul comportamentului motor sţ i îîn reglarea echilibrului. Cercetaă rile efectuate la îînceputul secolului de Rollando sţ i apoi de Florence, au araă tat caă extirparea cerebelului este îînsotţitaă de tulburaă ri de motricitate. Ablatţia experimentalaă la animale sau leziunile patologice la om nu sunt îînsotţite de paralizii, ci de aparitţia unei discoordonaă ri a misţ caă rilor, tulburaă ri de echilibru îîn ortostatism sţ i îîn mers sţ i tulburaă ri ale tonusului muscular. Din punct de vedere anatomic, îîn cerebel sunt descrise o portţiune centralaă , vermis, sţ i douaă emisfere cerebeloase, iar posterior un lob separat numit floculo-nodular. Datoritaă faptului caă suprafatţa emisferelor cerebeloase este braă zdataă de numeroase fisuri, scizuri sţ i sţ antţuri, aceasta reprezintaă circa 75% din suprafatţa totalaă a scoartţei cerebrale, desţ i, ca sţ i greutate, cerebelul reprezintaă abia a zecea parte din greutatea îîntregului creier. Edinger a faă cut cercetaă ri de anatomie comparataă sţ i a descris trei portţiuni ale cerebelului din punct de vedere filogenetic:  Arhicerebelul cuprinde lobul floculo-nodular sţ i este straî ns legat de aparatul vestibular, intervenind îîn echilibru.  Paleocerebelul primesţ te aferentţe proprioceptive, auditive sţ i vizuale. El intervine îîn mentţinerea tonusului muscular. Paleocerebelul se îîntinde îîn partea anterioaraă a cerebelului îîn lobul anterior sţ i simplex sţ i îîntr-o faî sţ ie posterioaraă formataă din piramis, uvula sţ i parafloculus.  Neocerebelul are numeroase conexiuni cu scoartţa cerebralaă , cu rol îîn coordonarea misţ caă rilor voluntare. Este descris îîn partea lateralaă mijlocie sţ i cuprinde lobul ansiform, decliv sţ i tuberul. Cerebelul este acoperit de o scoartţaă cerebeloasaă cu o grosime de circa 1 mm. IÎn interiorul cerebelului se aflaă nucleii cerebelosţ i. Deasupra ventriculului IV sunt nucleii fastigiali sau ai acoperisţ ului, situatţi îîn vermis. Lateral de acesţ tia, îîn interiorul emisferelor cerebeloase, sunt nucleii globus, mai lateral, nucleii emboliformi sţ i, îîn sfaî rsţ it, cei mai laterali, îîn emisferele cerebeloase, nucleii dintatţi. IÎn scoartţa cerebeloasaă se disting trei straturi neuronale: molecular (superficial), al celulelor Purkinje sţ i stratul granular îîn profunzime. Stratul molecular este format din numeroase fibre paralele cu suprafatţa cerebelului sţ i din celule stelate sţ i cu cosţ uletţ . Aceste douaă tipuri de celule fac sinapsa cu celulele Purkinje plasate îîn cel de al doilea strat. Axonii celulelor stelate fac sinapsa cu ramificatţiile dendritice ale celulelor Purkinje. Ambele celule sunt inhibitori (GABA). Cel de-al doilea strat este alcaă tuit din celulele Purkinje. Sunt neuroni foarte mari, cu o arborizatţie dendriticaă bogataă . Acest strat este format din circa 30 de milioane de celule cu diametrul foarte mare, de 30-60 μm. Arborizatţia dendriticaă a celulelor Purkinje este dispusaă perpendicular pe suprafatţa cerebelului. Prelungirile axonice ale celulelor Purkinje ajung la nucleii cerebelosţ i sau chiar îîn nucleii vestibulari unde fac sinapsaă . Unitatea functţionalaă a cortexului cerebelos 176

este reprezentataă de celula Purkinje sţ i celula din nucleii cerebelosţ i profunzi cu care aceasta face sinapsaă . Celulele Purkinje emit impulsuri inhibitorii. Cel de al treilea strat al scoartţei cerebeloase este stratul granular, format din celulele granulare care-sţ i trimit prelungirile axonice paî naă îîn stratul superficial, unde ele se divid îîn douaă , sub forma literei T, formaî nd fibrele paralele. Axonii celulelor granulare sunt scurtţi sţ i subtţiri, cu diametrul de 1 μm. Cele douaă ramuri ale acestor axoni au o lungime de 1-2 mm sţ i se îîndreaptaă îîn directţie opusaă sţ i paralele cu suprafatţa cerebeloasaă . Existaă miliarde de astfel de fibre paralele, iar, pentru fiecare celulaă Purkinje cu care vin îîn contact, existaă îîntre 500-1000 de celule granulare. Dendritele celulelor Purkinje care ajung îîn stratul molecular, perpendicular pe suprafatţa cerebelului vin îîn contact cu fibrele paralele. Celulele granulare faciliteazaă prin fibrele paralele excitarea celor trei tipuri de celule inhibitorii: celulele stelate, cu cosţ uletţ sţ i celulele Golgi. IÎn stratul granular se gaă sesc celulele Golgi, care primesc prelungirile dendritice din stratul molecular unde fac sinapsaă cu fibrele paralele, iar prelungirile axonice fac sinapsaă cu dendritele celulelor granulare. Caă ile aferente din scoartţa cerebeloasaă sunt formate din douaă tipuri de fibre. Existaă fibre agaă tţaătoare care pornesc de la nucleul olivar inferior bulbar contralateral. Ele paă trund îîn scoartţa cerebeloasaă paralel cu axonii celulelor Purkinje sţ i, ajunse îîn dreptul arborizatţiilor dendritice ale celulelor Purkinje, se îînfaă sţ oaraă pe acestea. De regulaă , o fibraă agaă tţaătoare face sinapsaă cu 10 celule Purkinje. IÎn îînfaă sţ urarea lor îîn jurul corpului celular sţ i dendritelor celulelor Purkinje, fiecare fibraă agaă tţaătoare poate contacta circa 300 de sinapse. Odataă paă trunsaă îîn cerebel, fibra agaă tţaătoare trimite colaterale excitatorii spre nucleii cerebelosţ i. Fibrele agaă tţaătoare primesc informatţii ataî t de la olivele bulbare inferioare contralaterale, caî t sţ i de la nivelul proprioceptorilor sţ i de la nivelul trunchiului cerebral. Fibrele agaă tţaătoare se caracterizeazaă prin faptul caă un impuls unic transmis de ele va putea declansţ a îîn celula Purkinje cu care este conectataă un potentţial de actţiune unic, prelungit (i.e. paî naă la o secundaă ), cu un caracter particular oscilatoriu. Acest tip de potentţial poartaă numele de potentţial complex de vaî rf. A doua cale aferentaă îîn scoartţa cerebeloasaă o reprezintaă fibrele musţ chioase. Ele nu ajung decaî t paî naă îîn stratul granular sţ i primesc informatţii de la proprioceptorii periferici, ca sţ i de la nivelul scoartţei cerebrale. IÎn drumul lor spre scoartţa cerebeloasaă , fibrele musţ chioase emit colaterale care vin îîn contact cu nucleii cerebelosţ i pe care-i faciliteazaă . La nivelul stratului granular, fibrele musţ chioase fac sinapsaă cu dendritele celulelor granulare. La aceastaă sinapsaă participaă sţ i prelungirile axonice ale celulelor Golgi, formaî nd îîmpreunaă o sinapsaă complexaă numitaă glomerul. 4.9.1 Conexiunile cerebelului Aferenţe. Cerebelul primesţ te un numaă r îînsemnat de informatţii de la scoartţa cerebralaă prin fasciculul cortico-ponto-cerebelos, ce contţine de 20 de ori 177

mai multe fibre decaî t fasciculul corticospinal. El ajunge îîn cerebel prin pedunculii cerebelosţ i mijlocii sţ i se repartizeazaă îîn îîntreg cerebelul, exceptaî nd lobul floculo-nodular. Alte aferentţe provin de la nucleii bazali, de la nucleii vestibulari, de la formatţiunea reticularaă sţ i de la olivele bulbare contralaterale. Aferentţele proprioceptive sosesc prin fasciculele spinocerebeloase directe sţ i îîncrucisţ ate, fiind formate din fibre mielinice groase Aα, cu o vitezaă de 120 m/s. Acestea sunt fibrele nervoase cele mai rapide din organism. IÎn cerebel, aceste fibre paă trund sub forma fibrelor musţ chioase. Ele aduc informatţii de la fusurile neuromusculare, receptorii articulari sţ i de la corpusculii tendinosţ i Golgi sţ i paă trund îîn cerebel prin pedunculii cerebelosţ i superiori. Eferenţele intraă îîn alcaă tuirea unor circuite superioare sţ i inferioare. Circuitele superioare trec prin nucleul rosţ u sţ i talamus sţ i, de aici, ajung îîn scoartţa cerebralaă motorie. Circuitele inferioare se îîndreaptaă spre nucleii vestibulari, nucleii reticulari sţ i maă duva spinaă rii. 4.9.2 Cum funcţionează scoarţa cerebeloasă? Singura cale eferentaă din scoartţa cerebeloasaă este reprezentataă de fibrele axonice ale celulelor Purkinje. Ele emit impulsuri cu o frecventţaă îîntre 50-100 Hz. Aceste impulsuri sunt inhibitorii, avaî nd ca mediator acidul gamaaminobutiric (GABA) la nivelul terminatţiilor axonale ale neuronilor nucleilor cerebelosţ i. Una dintre caracteristicile comune ale celulelor Purkinje sţ i ale celulelor nucleilor cerebelosţ i profunzi este capacitatea de a descaă rca continuu impulsuri. Celulele Purkinje descarcaă cca 50-100 potentţiale de actţiune/s, iar celulele nucleilor cerebelosţ i descarcaă cu o frecventţaă sţ i mai ridicataă . Astfel, frecventţa stimulilor eferentţi ce pornesc de la ambele tipuri de celule poate fi cu usţ urintţaă modulataă , fie îîn sens crescaă tor, fie descrescaă tor. De pildaă , diminuarea ratei descaă rcaă rii de impulsuri din celulele nucleilor cerebelosţ i profunzi sub nivelul lor normal de activitate va avea efectul unui semnal eferent inhibitor pentru sistemul motor. Invers, orice factor care maă resţ te rata descaă rcaă rilor de impulsuri peste normal, va avea efectul unui semnal eferent excitator. IÎn functţie de necesitaă tţi, cerebelul poate provoca fie excitatţie, fie inhibitţie. Impulsurile aferente sosite pe calea fibrelor agaă tţaătoare sunt stimulatoare pentru celulele Purkinje, producaî nd cresţ terea efectelor inhibitorii exercitate de caă tre aceste celule. Prin fibrele musţ chioase se transmit, de asemenea, impulsuri facilitatoare, dar prin intermediul celulelor granulare. Celulele granulare faciliteazaă pentru scurt timp celulele Purkinje prin fibrele paralele din stratul molecular, dar, îîn acelasţ i timp, determinaă sţ i excitarea celor trei tipuri de celule inhibitorii: celulele stelate, celulele cu cosţ uletţ sţ i celulele Golgi. Primele douaă tipuri de celule inhibitorii au ca mediator chimic GABA, exercitaî nd efecte inhibitorii asupra celulelor Purkinje, iar celulele Golgi au efecte inhibitorii asupra celulelor granulare. Celulele stelate fac sinapsaă cu terminatţiile dendritice ale celulelor Purkinje,iar celulele cu cosţ uletţ fac sinapsaă cu pericarionul celulelor Purkinje. Celulele Golgi fac sinapsaă cu terminatţiile dendritice ale celulelor granulare, venind îîn contact sţ i cu fibrele musţ chioase prin intermediul 178

glomerulului. Se produce astfel un feed-back negativ prin care sunt reduse descaă rcaă rile de impulsuri din celulele granulare, ceea ce determinaă o precizie mai mare a acestor impulsuri. Existaă date dupaă care celulele Golgi ar influentţa sţ i descaă rcarea fibrelor musţ chioase la nivelul glomerulului. Prin prelungirile axonice ale celulelor stelate sţ i cu cosţ uletţ sunt inhibate celulele Purkinje. Prin aceastaă actţiune se îînlaă turaă , de fapt, efectul inhibitor al celulelor Purkinje, realizaî ndu-se astfel o adevaă rataă inhibitţie a inhibitţiei. Fibrele agaă tţaătoare maă resc efectele inhibitorii ale celulelor Purkinje. Fibrele musţ chioase, prin celulele granulare via fibrele paralele, celulele stelate sţ i cu cosţ uletţ , îînlaă turaă efectele inhibitorii ale celulelor Purkinje. Prin efectele facilitatoare asupra nucleilor cerebelosţ i, fibrele agaă tţaătoare sţ i musţ chioase îîsţi exercitaă actţiunea asupra periferiei. Celulele Purkinje trimit eferentţe spre nucleii cerebelosţ i îîn functţie de zona din scoartţa cerebeloasaă din:  din arhicerebel (din lobul floculo-nodular), prelungirile axonice ale celulelor Purkinje ajung îîn nucleul fastigial sţ i, de aici, impresiile sunt transmise la nucleii vestibulari;  din paleocerebel, celulele Purkinje fac sinapsaă cu neuronii din nucleii globus sţ i emboliform, iar, de aici, impresiile sunt transmise trunchiului cerebral sţ i nucleului rosţ u, avaî nd rol îîn mentţinerea tonusului muscular.  din zona lateralaă a neocerebelului, celulele Purkinje trimit eferentţe la nucleul dintţat sţ i, mai departe, la nucleul ventro-lateral din talamus, proiectaî ndu-se apoi îîn scoartţa cerebralaă . Activitatea preponderentaă a caă ilor aferente o au fibrele musţ chioase. Aferentţa musţ chioasaă exercitaă asupra celulelor Purkinje ataî t efecte excitatoare, prin celulele granulare, caî t sţ i efecte inhibitorii indirecte, prin celulele granulare, fibrele paralele, celulele stelate sţ i cu cosţ uletţ . Stimularea celulelor cu cosţ uletţ sţ i a celulelor stelate de caă tre fibrele paralele provenite de la celulele granulare produce un potentţial postsinaptic inhibitor (PPSI) asupra celulelor Purkinje. Pe de altaă parte, ataî t celulele cu cosţ uletţ sţ i stelate, caî t sţ i celulele Purkinje sunt stimulate de aceleasţ i impulsuri excitatoare din fibrele paralele. Acest tip de aranjament neuronal se numesţ te inhibitţie anticipativaă (feed-forward inhibition) cu rol de a limita durata excitatţiei produse de oricare impuls aferent. Celula Purkinje, integratoare a tuturor aferentţelor sosite la cerebel, este, îîn acelasţ i timp, sţ i unica sursaă a impulsurilor eferente ce pleacaă de la scoartţa cerebeloasaă la nucleii cerebelosţ i. 4.9.3 Rolul funcţional al cerebelului Rolul functţional al cerebelului a fost stabilit prin metode clasice de extirpare sţ i stimulare. Extirparea cerebelului lasaă animalul imobil pentru 2-3 zile. Redresarea lui este posibilaă dupaă aproximativ o saă ptaă maî naă . Animalul are tulburaă ri de staticaă , pe care le compenseazaă prin laă rgirea bazei de sustţinere. Mersul animalului este ebrios (e.g. mers îîn zig-zag, mers festonat). Dacaă se pune îîn fatţa lui o farfurie cu maî ncare, el nu nimeresţ te farfuria, ajungaî nd fie îîn fatţa 179

acesteia, fie îîn spatele ei, fenomen denumit dismetrie. Dacaă se extirpaă doar o emisferaă cerebeloasaă , se constataă aparitţia de partea lezataă a unei perturbaă ri a gesturilor motorii. Misţ caă rile sunt rapide, excesive, ceea ce duce foarte usţ or la dezechilibrarea sţ i praă busţ irea de aceeasţ i parte a corpului. Imediat dupaă distrugere, animalul este capabil îînsaă saă îînoate. Dacaă distructţia intereseazaă lobul floculo-nodular, apare o accentuare a tulburaă rii de echilibru sţ i mersul ebrios. Intervin, de asemenea, modificaă ri de echilibru îîn momentul schimbaă rii directţiei de mers. Dacaă se stimuleazaă electric cerebelul nu se produc nici modificaă ri de motricitate, nici de sensibilitate, motiv pentru care cerebelul a fost denumit zona silenţioasă a creierului. 4.9.4 Principalele funcţii ale cerebelului Cercetaă ri recente au araă tat caă stimularea anumitor zone provoacaă fie facilitarea, fie inhibitţia neuronilor motori din scoartţa cerebralaă . Cerebelul este asţ ezat îîn paralel pe caă ile motorii sţ i senzitive somatice, de aceea el este informat tot timpul asupra comenzilor motorii corticale sţ i asupra executaă rii motorii periferice. IÎn primul raî nd,cerebelul functţioneazaă ca un comparator sţ i stabilizator. Cerebelul comparaă îîn permanentţaă intentţia cu performantţa (i.e. cu efectuarea misţ caă rii). De obicei, scoartţa cerebralaă emite comenzi supradozate. Pe maă suraă ce segmentul de corp se apropie de obiectiv, cerebelul calculeazaă rapid viteza cu care se deplaseazaă segmentul de corp. El transmite semnale spre scoartţa cerebralaă , unde activeazaă musculatura antagonistaă sţ i inhibaă musţ chii agonisţ ti, iar misţ carea se opresţ te pe tţintaă . Un astfel de circuit necesitaă o latentţaă de circa 100 ms sţ i se numesţ te circuit stabilizator. IÎn al doilea raî nd, cerebelul este implicat îîn coordonarea misţ caă rilor succesive. Datoritaă interventţiei cerebelului sunt fixate momentele îîn care intervin îîn misţ care diferitele grupe musculare. Programarea se face îîn functţie de fortţa grupei musculare, de punctul initţial sţ i cel final al misţ caă rii. Perturbarea functţiei de coordonare a corpului se numesţ te adiadokokinezie, caz îîn care nu este posibilaă executarea misţ caă rilor succesive de pronatţie sţ i supinatţie. Cerebelul are importantţaă sţ i îîn integrarea aferentţelor auditive sţ i vizuale cu reactţiile motorii. Din semnalul sonor sau vizual, cerebelul calculeazaă viteza cu care organismul se apropie de sursa stimulului. De pildaă , un cerebelos nu poate aprecia la traversarea straă zii viteza cu care se apropie o masţ inaă , motiv pentru care traversarea este foarte dificilaă la astfel de persoane. O maimutţaă decerebelataă , desţ i vede sţ i aude foarte bine, nu sesizeazaă distantţa paî naă la peretţii cusţ tii, izbindu-se cu capul de peretţii acesteia. Cerebelul are importantţaă îîn preprogramarea misţ caă rilor rapide (e.g. baă tutul la masţ inaă , caî ntatul la pian, dansul, jocurile sportive îîn general). Aceste misţ caă ri se desfaă sţ oaraă mult mai rapid decaî t latentţa de 100 ms, timpul necesar pentru realizarea circuitului stabilizator. Cerebelul memoreazaă misţ carea, probabil, îîn arborizatţiile dendritice ale celulelor Purkinje sţ i cronometreazaă 180

timpul de actţiune a diferitelor grupe musculare, îîn functţie de fortţa muscularaă , pozitţia initţialaă sţ i cea finalaă a misţ caă rii. Un cerebelos nu poate alerga pentru caă se dezechilibreazaă sţ i cade. IÎnvaă tţarea unei noi misţ caă ri sau perfectţionarea prin antrenament a misţ caă rilor sţ tiute se face prin trecerea formei neprogramate îîntr-o formaă preprogramataă prin repetarea, antrenarea sţ i memorarea misţ caă rii. IÎn timpul perfectţionaă rii gestului motor se observaă descaă rcaă ri frecvente îîn fibrele agaă tţaătoare sţ i olivele bulbare (locul de plecare a fibrelor agaă tţaătoare). Deci, îîn îînvaă tţarea misţ caă rii, este necesar un sistem frenator reprezentat de fibrele agaă tţaătoare care, stimulaî nd celulele Purkinje, maă resc inhibitţia acestora. Se consideraă caă cerebelul participaă ataî t la initţierea activitaă tţii motorii, caî t sţ i la finalizarea ei. IÎn cursul misţ caă rilor voluntare se constataă caă , îîn nucleii cerebelosţ i sţ i vestibulari, se produc descaă rcaă ri cu aceeasţ i frecventţaă ca cele din fibrele fasciculului corticospinal la îînceputul misţ caă rii. IÎn acest stadiu al misţ caă rii nu apar îînsaă descaă rcaă ri îîn celulele Purkinje. La oprirea misţ caă rii se intensificaă descaă rcaă rile îîn celulele Purkinje. 4.10 Integrarea tuturor componentelor sistemului de control motor Nivelul medular. IÎn maă duva spinaă rii sunt programate modelele locale de misţ care corespunzaă toare musculaturii îîntregului corp (e.g. reflexele de apaă rare care îîndepaă rteazaă segmentele corpului de un agent care provoacaă durerea). IÎn maă duvaă sunt localizate, de asemenea, programe complexe pentru misţ caă rile ritmice, cum ar fi misţ caă rile membrelor îîn timpul mersului, îîn timpul gratajului, precum sţ i pentru activitatea complementaraă a celor douaă jumaă taă tţi ale corpului sau a membrelor inferioare fatţaă de cele superioare. Nivelul mezencefalic îîndeplinesţ te douaă functţii principale îîn cadrul reglaă rii motorii generale:  mentţinerea tonusului axial al corpului, necesar ortostatismului, fixaî nd articulatţiile;  modificarea continuaă a acestui tonus, îîn functţie de informatţiile primite permanent de la aparatul vestibular (proprioreceptori, exteroreceptori sţ i receptorii retinieni) îîn scopul mentţinerii echilibrului. Nivelul corticospinal. Sistemul corticospinal transmite majoritatea semnalelor de la cortexul motor la maă duva spinaă rii. Functţioneazaă partţial prin emiterea unor semnale de comandaă care declansţ eazaă intrarea îîn actţiune a diferitelor sisteme medulare de control motor. Poate, de asemenea, saă modifice amplitudinea, evolutţia îîn timp sau alte caracteristici ale sistemelor medulare de control motor. IÎn functţie de necesitaă tţi, sistemul corticospinal poate saă sţ unteze sistemele medulare, emitţaînd semnale inhibitorii caă tre acestea sţ i îînlocuindu-le cu sisteme de control motor din trunchiul cerebral sau din cortex. Funcţia asociativă a cerebelului. Cerebelul intervine la toate nivelurile controlului motor. Functţioneazaă îîmpreunaă cu maă duva, îîn special pentru a amplifica reflexul de îîntindere. La nivelul trunchiului cerebral, cerebelul intervine îîn asigurarea caracterului lin, faă raă oscilatţii anormale, ale misţ caă rilor 181

posturale ale segmentelor corpului, îîn special ale celor necesare mentţinerii echilibrului. IÎn ceea ce privesţ te controlul exercitat de cortexul cerebral, cerebelul intervine prin emiterea unor comenzi motorii accesorii, îîn special pentru a asigura fortţa motorie suplimentaraă necesaraă realizaă rii unei contractţii musculare ample sţ i puternice chiar de la îînceputul misţ caă rii. Spre sfaî rsţ itul fiecaă rei misţ caă ri, cerebelul pune îîn actţiune musţ chii antagonisţ ti exact la momentul potrivit sţ i cu intensitatea necesaraă pentru a putea opri misţ carea îîn punctul dorit. IÎn plus, cerebelul functţioneazaă îîn cooperare cu cortexul cerebral sţ i la alt nivel al reglaă rii activitaă tţii motorii: ajutaă la programarea îîn avans a contractţiei musculare necesare trecerii line de la o misţ care efectuataă îîntr-o directţie la misţ carea urmaă toare, îîntr-o altaă directţie. Circuitul nervos implicat îîn acest proces trece de la cortexul cerebral la emisferele cerebeloase laterale sţ i se reîîntoarce la cortex. Funcţia asociativă a ganglionilor bazali. Ganglionii bazali sunt esentţiali îîn reglarea controlului motor din motive total diferite fatţaă de cerebel. Cele mai importante roluri ale acestora sunt:  ajutaă cortexul saă execute modele de misţ care subconsţ tiente, dar îînvaă tţate;  participaă la planificarea multiplelor modele de misţ care paralele sau secventţiale care trebuie efectuate pentru obtţinerea performantţei motorii propuse. Ganglionii bazali intervin îîn modificarea modelelor de misţ care îîn functţie de viteza solicitataă de exercitţiu, precum sţ i de amplitudinea doritaă , controlaî nd astfel sţ i evolutţia îîn timp, sţ i dimensiunea modelelor de misţ care. 4.11 Coordonarea psihomotorie Controlul motor voluntar poate fi conceput ca proces de rezolvare de probleme îîn care se avanseazaă de la o stare neuromotorie curentă, prin operatţii motorii a caă ror proiectţie internaă este un program motor rulat de structuri neurocognitive ce controleazaă un sistem motor cu mai multe grade de libertate, la o stare dezirabilaă delimitataă de scopul actului motor. Problema psihomotricitaă tţii este unul din focarele dezbaterilor despre relatţia creier-minte, pe de o parte, datoritaă dezvoltaă rii superioare a sistemului nervos central uman care permite controlul fin voluntar al sistemului motor, iar, pe de altaă parte, datoritaă diversificaă rii sţ i complexitaă tţii inventarului de scopuri (i.e. cunosţ tintţe despre staă ri viitoare dezirabile) sţ i programe motorii. Problematica coordonaă rii psihomotorii a fost tratataă in extenso îîn lucrarea Neurofiziologia comportamentului uman, A. Olteanu, V. Lupu, A. Miu, Editura Presa Universitaraă Clujeanaă , 2001 (pp. 113-125).

182

5 CAPITOLUL V NEUROFIZIOLOGIA CONDIŢIONĂRILOR NESPECIFICE ALE COMPORTAMENTULUI

Comportamentul are la bazaă un set de conditţionaă ri neurofiziologice nespecifice reprezentate de potentţialul functţional sţ i nivelul de activare al structurilor corticale sţ i subcorticale, îîn straî nsaă legaă turaă cu activitatea neurovegetativaă sţ i neuroendocrinaă . Aceste conditţionaă ri nespecifice care sustţin comportamentele specifice se referaă la un anumit grad de activare al structurilor neurocognitive (i.e. somn, stare de veghe, atentţie), un potenţial neurocognitiv (i.e. îînvaă tţare) sţ i o componentă dinamogenă care sustţine comportamentul teleologic (i.e. comportament condus de scop), dar cu dependentţaă neurovegetativaă sţ i neuroendocrinaă primaraă (i.e. motivatţie). Deoarece pentru activitaă tţile integratoare superioare ale sistemului nervos central mentţionate mai sus, activitatea bioelectricaă corticalaă reprezintaă un fundament comun vom îîncepe cu studiul acesteia. 5.1 Activitatea bioelectrică corticală 5.1.1 Electroencefalograma (EEG) Activitatea bioelectricaă corticalaă este evidentţiataă cu ajutorul electroencefalogramei (EEG) sţ i a potentţialelor evocate corticale. Primele 183

cercetaă ri sistematice asupra curentţilor electrici corticali au fost efectuate îîn 1929 de caă tre psihiatrul vienez Hans Berger cu ajutorul galvanometrului cu coardaă . Pentru îînregistrarea acestor curentţi corticali, electrozii erau aplicatţi direct pe creier, îîn cursul operatţiilor neurochirurgicale. Datoritaă dezvoltaă rii aparaturii electronice, a posibilitaă tţilor de amplificare a acestor curentţi cu valori de microvoltţi (μV i.e. 10-6), îînregistraă rile EEG se fac prin aplicarea electrozilor direct pe scalp. Mai mult, prin dezvoltarea tehnicii de calcul, se poate face analiza spectralaă a undelor electrice corticale îîn functţie de frecventţaă, amplitudine sţ i zona corticalaă unde aceste unde apar cu precaă dere. Se disting patru tipuri principale de unde notate cu α, β, θ sţ i δ. Fiecare undaă are o anumitaă frecventţaă sţ i amplitudine, precum sţ i o anumitaă zonaă de proiectţie corticalaă unde se îînregistreazaă cu precaă dere. Undele α apar la o persoanaă somnolentaă , cu ochii îînchisţ i, izolataă de mediul îînconjuraă tor sţ i sunt unde sinusoidale a caă ror amplitudine cresţ te sţ i apoi descresţ te periodic. Ele sunt fusiforme, de unde sţ i denumirea lor de fusuri alfa. Un fus se extinde pe 0,5-2 s. Undele α apar sincron îîn cele douaă emisfere sţ i au o frecventţaă cuprinsaă îîntre 7-14 Hz, cu amplitudine ce variazaă îîntre 15-30 μV. Se îînregistreazaă mai frecvent îîn zona occipitalaă . Undele α apar la copil îîn jurul vaî rstei de 11 ani. Caî nd persoana deschide ochii sau i se aplicaă un semnal sonor apare un ritm β. Aceastaă reactţie de blocare a ritmului α se numesţ te reacţie de atenuare. Undele β sunt asincrone, ele nu apar deodataă pe zonele omoloage ale celor douaă emisfere, motiv pentru care acestea sunt caracterizate de desincronizarea activitaă tţii cerebrale. Undele β au o amplitudine redusaă sţ i frecventţaă mare. Frecventţa undelor β este cuprinsaă îîntre 14-30 Hz sau chiar mai mult, cu o amplitudine redusaă de 5-10 μV. Ele traă deazaă activarea scoartţei, evidentţiindu-se mai ales îîn zona scizurii centrale a lui Rollando. Undele θ au o frecventţaă de 4-6 Hz sţ i o amplitudine de 50-70 μV. La adult, ele sunt mascate de caă tre undele α. Undele θ sunt caracteristice copiilor. Se îînregistreazaă cu preponderentţaă îîn zona temporalaă . La adult, ele apar îîn conditţii de frustare, îîn indispozitţii sau îîn unele faze ale somnului. Undele δ au o frecventţaă cuprinsaă îîntre 0,5-3 Hz, cu o amplitudine de 100300 μV. Aceste unde apar la adult îîn anumite faze ale somnului. Prezentţa lor pe EEG îîn perioada de veghe este considerataă patologicaă . 5.1.1.1 Originea EEG Undele EEG provin din straturile superficiale ale scoartţei. Simpla descaă rcare a unui neuron sau a unei fibre nervoase nu poate fi îînregistrataă la suprafatţaă. Pentru geneza EEG este necesaraă descaă rcarea simultanaă a mai multor neuroni. IÎn zona superficialaă a scoartţei existaă numeroase arborizatţii dendritice situate perpendicular. IÎn zona arborizatţiilor dendritice ale scoartţei se îînregistreazaă variatţii de potentţial îîntre 10 sţ i 100 μV, datoritaă potentţialelor postsinaptice inhibitorii sţ i excitatorii. Sincronizarea lor se poate produce 184

datoritaă interventţiei formatţiunilor subcorticale sţ i, îîn primul raî nd, a talamusului. Pe creierul izolat undele α dispar de pe EEG, deci, caî nd regiunile subcorticale sunt decuplate, nu mai apar unde α pe EEG. IÎn pulvinar, se produc descaă rcaă ri ritmice identice cu ritmul α. Distrugerea unilateralaă a talamusului determinaă disparitţia undelor α de pe emisfera cerebralaă ipsilateralaă . Undele β asincrone se pot induce pe EEG stimulaî nd caă ile specifice paî naă la mezencefal. Prin stimularea nucleilor specifici din talamus sau a proiectţiilor specifice din scoartţaă nu apare desincronizarea EEG. Stimularea cu un curent de îînaltaă frecventţaă a zonei tegmentului mezencefalic, care face parte din sistemul activator ascendent al formatţiunii reticulare, determinaă o activare difuzaă a scoartţei sţ i trezirea animalului adormit, denumitaă reacţie de trezire sau arousal. Se admite caă desincronizarea EEG exprimaă intensificarea activitaă tţii globale corticale (i.e. trezire, orientare, atentţie), pe caî nd sincronizarea EEG exprimaă diminuarea acestei activitaă tţi. Sincronizarea activitaă tţii electrice corticale este atribuitaă neuronilor corticali sţ i unor structuri subcorticale, îîndeosebi nucleilor medieni ai talamusului, responsabili îîn principal pentru ritmul sincron α. Distrugerea formatţiunii reticulare mezencefalice determinaă disparitţia undelor asincronice β sţ i, totodataă , determinaă intrarea îîntr-o stare comatoasaă a animalului. Originea undelor θ se presupune a fi îîn sistemul limbic, mai ales îîn hipocamp, unde se îînregistreazaă cu preponderentţaă unde θ. Undele δ sunt de origine corticalaă . Ele sunt prezente sţ i îîn fragmentele de scoartţaă cerebralaă a caă ror irigatţie este mentţinutaă de vasele meningeale. 5.1.1.2 Variaţiile EEG Caî nd vorbim de normalitatea unui traseu EEG avem îîn vedere aspectul saă u diferit dupaă vaî rstaă , dupaă starea de veghe sau de somn, îîn repaus sau activitate, îîn functţie de starea psihicaă . Traseul EEG la adult este format, îîn stare de veghe sţ i repaus psihomotor, din ritmuri α îîn regiunile posterioare sţ i β îîn regiunile anterioare. IÎn proportţie de 10-15% se poate constata îîn regiunile temporale sţ i un ritm θ. Traseul EEG la copii este îîn functţie de vaî rsta acestora. IÎn mod sintetic se poate afirma caă vaî rstele mici se situeazaă îîn frecventţele joase (unde de tip δ), iar, cu îînaintarea îîn vaî rstaă , îîncep saă predomine frecventţele mai îînalte (undele α sţ i β). Deci, maturitatea cerebralaă poate fi corelataă cu frecventţa. Traseul EEG la senescenţă se caracterizeazaă printr-o scaă dere a incidentţei, frecventţei sţ i amplitudinii undelor α. Cresţ te incidentţa ritmului θ, cu tendintţaă de migrare anterioaraă a ritmului α. 5.1.2 Potenţialele evocate corticale Scoartţa cerebralaă are o activitate electricaă continuaă . Pe laî ngaă aceasta, se pot îînregistra potentţiale evocate determinate de stimularea bruscaă a receptorilor senzoriali, a caă ilor aferente specifice, a nucleilor de releu sau chiar a cortexului. Potentţialele evocate au putut fi evidentţiate îîn îînregistraă rile EEG de 185

rutinaă , la care s-a observat aparitţia unor descaă rcaă ri electrice îîn urma stimulaă rii unei caă i senzoriale. Initţial, au fost îînregistrate doar raă spunsuri nespecifice, sub forma unor descaă rcaă ri tranzitorii asociate mai mult sau mai putţin evident cu activitatea electricaă de fond. Din categoria acestor raă spunsuri, caî nd vom prezenta activitatea electricaă din cursul somnului, vom descrie complexul K. Acesta este format dint-o undaă lentaă bifazicaă pe a caă rei pantaă descendentaă apar fusurile de somn. Acest complex apare spontan îîn stadiul II de somn lent sau îîn starea de comaă , ca reactţie la un stimul neasţ teptat (e.g. pronuntţarea numelui unei persoane îîn somn lent sau îîn stare de comaă determinaă aparitţia complexului K pe EEG). 5.2 Neurofiziologia stării de veghe Starea de veghe, necesaraă mentţinerii unui nivel al consţ tientţei, se caracterizeazaă la nivelul cortexului cerebral prin acel grad difuz de excitabilitate necesar desfaă sţ uraă rii functţiilor cerebrale specifice sţ i a proceselor psihice complexe la om. IÎn aceastaă functţie, un rol fundamental revine unor formatţiuni subcorticale. Un rol important îîn aceastaă functţie îîl are formatţiunea reticularaă . 5.2.1 Formaţiunea reticulară Scoartţa cerebralaă nu este o sistem independent. Ea are conexiuni straî nse cu foarte multe regiuni subcorticale. Stimulii care ajung la scoartţaă trec prin mai multe filtre la nivelul etajelor subcorticale. Unul dintre aceste filtre, care s-a dovedit a juca un rol esentţial îîn mentţinerea staă rii de veghe, îîl constituie formaţiunea reticulară (FR). Formatţiunea reticularaă este o adevaă rataă raă spaî ntie prin care trec sţ i se îîncrucisţ eazaă ataî t caă ile aferente extero- sţ i interoceptive, caî t sţ i cele eferente cortico-somatice sţ i vegetative. Formatţiunea reticularaă nu este o unitate morfologicaă , fiind alcaă tuitaă din mase de neuroni, identificatţi ca nuclei. Exceptaî nd nucleii nervilor cranieni sţ i ai centrilor de releu pentru sistemul cerebelar, îîn formatţiunea reticularaă , la animale s-au descris 98 de nuclei, iar la om 40, din care 9 au functţii fiziologice îînsemnate. IÎn afaraă de masele neuronale, formatţiunea reticularaă se caracterizeazaă printr-un sistem difuz de fibre nervoase colaterale, care paă raă sesc caă ile aferente sţ i eferente specifice. Aceste fibre intraă îîn relatţie cu masele nucleare, unde fac sinapsaă , de unde pornesc apoi fibre care leagaă îîn sens ascendent sţ i descendent diferite etaje ale sistemului nervos central sţ i exercitaă influentţe facilitatoare sau inhibitoare asupra acestora. Desţ i formatţiunea reticularaă a fost descrisaă de Deiters îîn 1865, care-i conferaă doar un rol de suport, de sustţinere a formatţiunilor nervoase, abia îîn 1936 F. Bremer i-a putut decela rolul functţional. El a conceput douaă modele experimentale: 1. A sectţionat axul cerebro-spinal la nivelul C1 la un animal pe care l-a mentţinut îîn viatţaă prin respiratţie artificialaă . Modelul experimental este denumit encefal izolat. La aceste animale, pe EEG apar perioade de veghe, caracterizate 186

prin desincronizarea traseului EEG, dar sţ i perioade de somn, îîn care apare un traseu sincronizat cu unde de frecventţaă redusaă . 2. IÎntr-un al doilea model, Bremer a practicat o sectţiune la nivelul jonctţiunii dintre mezencefal sţ i diencefal. Aceastaă sectţiune este plasataă putţin anterior de sectţiunea intercolicularaă mediomezencefalicaă a lui Sherrington prin care acesta evidentţia rigiditatea de decerebrare. Modelul experimental a lui Bremer se numesţ te creier izolat. La acest preparat apar aceleasţ i modificaă ri pupilare sţ i EEG ca sţ i îîn cursul somnului. Deci Bremer pune îîn evidentţaă la nivelul trunchiului, îîntre cele douaă sectţiuni, o formatţiune responsabilaă de starea de veghe. Aceastaă formatţiune nervoasaă este formatţiunea reticularaă . Dupaă zece ani, îîn 1946, Moruzzi sţ i Magoun au araă tat caă aspectul EEG de somn de pe preparatul creier izolat a lui Bremer se datoreazaă îîntreruperii influentţelor excitatoare pornite de la sistemul reticular activator ascendent din trunchiul cerebral (SRAA) spre scoartţa cerebralaă . Acest sistem functţional s-a dovedit a juca un rol fundamental îîn mentţinerea staă rii de veghe sţ i îîn reactţia de trezire. IÎn lipsa acestor impulsuri activatoare, reactţiile creierului la stimulii din mediu ar fi imposibile. Formatţia reticularaă poate fi, deci, considerataă ca o grupare de neuroni care servesţ te, pe de o parte, ca punct de convergentţaă a semnalelor din mediul extern sţ i intern, exercitaî nd un efect dinamogen asupra scoartţei cerebrale sţ i mentţinaî nd o stare de trezire corticalaă . Pe de altaă parte, formatţiunea reticularaă este o cale prin care stimulii corticali se transmit difuz sţ i mijlocit structurilor nervoase subiacente, inclusiv motoneuronilor spinali, influentţaînd tonusul sţ i activitatea muscularaă , precum sţ i activitatea cerebralaă . S-a propus îîmpaă rtţirea formatţiunii reticulare îîn trei mari sisteme:  sistemul reticular inhibitor descendent ponto-bulbar;  sistemul reticular facilitator descendent bulbo-mezo-diencefalic;  sistemul reticular activator ascendent (SRAA). Formatţiunea reticularaă este asţ ezataă îîn zona ventromedianaă a trunchiului cerebral. Se îîntinde îîn bulb de la descusatţia piramidelor, prin protuberantţaă sţ i mezencefal. Cercetaă rile au dovedit caă sţ i nucleii talamici nespecifici (i.e. nucleii liniei mediene sţ i nucleii intralaminari), îîmpreunaă cu nucleii hipotalamusului posterior sţ i lateral, fac parte din formatţiunea reticularaă , formaî nd capaă tul rostral al acesteia. IÎntr-un sens mai larg, chiar îîntreg sistemul limbic telencefalic îîmpreunaă cu nucleii talamici nespecifici sţ i hipotalamusul posterior sţ i lateral reprezintaă extensii telencefalice sţ i diencefalice ale formatţiunii reticulare. Aferenţele formatţiunii reticulare aduc semnale de la scoartţa cerebralaă , mai ales prin colaterale ale caă ilor corticospinale. Sosesc, de asemenea, semnale colaterale din toate caă ile senzitive sţ i senzoriale sţ i aferentţe din sistemul limbic, nucleii bazali sţ i din cerebel. Eferenţele formatţiunii reticulare se îîndreaptaă spre scoartţaă ataî t prin nucleii talamici nespecifici, caî t sţ i extratalamic, fibre ce se raă spaî ndesc difuz îîn cortex. Eferentţele descendente intraă îîn structura fasciculului reticulospinal. 187

5.2.1.1 Rolul funcţional al formaţiunii reticulare Pentru cercetarea formatţiunii reticulare s-a recurs la metode de stimulare a unor populatţii celulare: stimularea unui singur neuron din formatţiunea reticularaă duce la activarea a circa 25000 de neuroni îînvecinatţi. Recoltarea potentţialelor evocate din formatţiunea reticularaă a araă tat caă , atunci caî nd se stimuleazaă un singur receptor, existaă un numaă r foarte mic de neuroni îîn formatţiunea reticularaă care raă spund mereu la acelasţ i tip de stimuli, marea majoritate a neuronilor din formatţiunea reticularaă raă spunzaî nd îînsaă la aplicarea mai multor tipuri de stimuli. De aici concluzia caă neuronii din formatţiunea reticularaă sunt nespecifici sau multimodali. Reiese caă îîn formatţiunea reticularaă se produce o integrare a semnalelor periferice sţ i o modulare a informatţiei venitaă de la periferie. Formatţiunea reticularaă joacaă rol îîn:  initţierea sţ i mentţinerea staă rii de veghe;  reflexul de orientare sţ i concentrarea atentţiei;  controlul proceselor senzoriale, inclusiv habituarea sţ i inhibitţia externaă ;  îînvaă tţarea conditţionataă sţ i functţiile mnezice;  functţiile emotţionale prin relatţiile sale cu structurile limbice;  inhibitţia internaă , prin relatţiile cu talamusul nespecific sţ i tegmentul pontin;  inducerea somnului lent sţ i cel paradoxal. 5.2.1.2 Sistemul activator ascendent al formaţiunii reticulare La animalele normale, excitarea formatţiunii reticulare mezencefalice determinaă trezirea animalului adormit. Distrugerea acestei structuri determinaă o stare comatoasaă , cu pierderea consţ tientţei, a sensibilitaă tţii periferice sţ i a reactţiilor motorii. La om, leziuni minime îîn formatţiunea reticularaă mezencefalicaă determinaă o stare comatoasaă . Cercetaă rile de neurofiziologie sţ i histologie au permis identificarea unor structuri activatoare la nivelul formatţiunii reticulare ventromediene mezencefalice, la nivelul portţiunii caudale a diencefalului, îîn zona subtalamusului sţ i hipotalamusului posterior. La animale, stimularea experimentalaă determinaă modificaă ri bioelectrice sţ i reactţii comportamentale de trezire, de concentrare a atentţiei, de alertaă sau chiar de panicaă . Excitarea formatţiunii reticulare cu un curent de 2 mV la o maimutţaă neanesteziataă , cu electrozi implantatţi cronic, determinaă aparitţia unei staă ri de alertaă , de atentţie îîncordataă . Excitarea cu un curent de 3 mV determinaă , pe laî ngaă aceastaă stare, sţ i o stare emotţionalaă puternicaă . Excitarea cu un curent peste 3 mV determinaă intrarea animalului îîntr-o stare de panicaă . Activarea formaţiunii reticulare se face prin aferentţele senzitivo-senzoriale, îîntre care o mare eficientţaă o au aferentţele dureroase. Activarea formatţiunii reticulare se realizeazaă sţ i prin impulsuri exteroceptive, o eficientţaă maximaă avaî nd impulsurile exteroceptive din zona trigeminalaă . Pe laî ngaă exteroceptori, impulsurile proprioceptive joacaă un rol important îîn activarea formatţiunii reticulare îîn starea de veghe, aceasta primind continuu aferentţe proprioceptive 188

musculare. IÎn legaă turaă cu rolul aferentţelor proprioceptive, se descrie un circuit de activare a formatţiunii reticulare alcaă tuit din fibrele eferente descendente primite de la sistemul reticular facilitator descendent, care maă resţ te tonusul muscular. Impulsurile proprioceptive suplimenteazaă , la raî ndul lor, starea de activare a formatţiunii reticulare sţ i sustţin starea de vigilentţaă. La fel, sistemul corticospinal piramidal sţ i extrapiramidal au efecte de cresţ tere a tonusului muscular. Pe encefalul izolat s-a demonstrat existentţa unor zone corticale, prin stimularea caă rora se produce reactţia de trezire corticalaă . Este vorba de circuitele cortico-reticulo-corticale cu rol îîn reactţia de trezire a animalului. Sistemul activator ascendent al formatţiunii reticulare este influentţat de caă tre ariile prefrontale orbitale 11 sţ i 8, de ariile centrale 4, 3, 1 (aria motorie sţ i somestezicaă primaraă ), de aria occipitalaă 19, de aria cingulataă 24 sţ i de aria auditivaă 22 din girusul temporal superior. Excitarea acestor zone cu un anumit curent, provoacaă o reactţie de trezire a animalului adormit. Scoartţa cerebralaă participaă , deci, la propria ei activare sţ i la mentţinerea staă rii de veghe prin emiterea de impulsuri corticofugale spre formatţiunea reticularaă . Unii autori consideraă caă toate ariile corticale ar fi capabile de a activa formatţiunea reticularaă . Procesul de activare a formatţiunii reticulare se realizeazaă nu numai prin mecanisme nervoase, ci sţ i prin participarea unor mecanisme umorale. IÎn momentul trezirii se stimuleazaă sistemul simpatic sţ i centrii adrenalinosecretori, determinaî ndu-se reactţia simpatoadrenalaă îîn care este stimulataă sţ i secretţia de adrenalinaă a medulosuprarenalei. Noradrenalina sţ i adrenalina eliberate îîn creier sau la periferie determinaă o reactţie de trezire a scoartţei cerebrale. Aceastaă activare a formatţiunii reticulare se pare caă se produce indirect prin cresţ terea presiunii arteriale. IÎn formatţiunea reticularaă s-a putut evidentţia existentţa unor baroreceptori sensibili la variatţia presiunii arteriale. Din acest motiv, persoanele hipotensive sunt mai somnoroase, iar cele hipertensive mai alerte. Activarea formatţiunii reticulare se mai poate realiza prin cresţ terea concentratţiei CO2 îîn saî nge. Hipocapnia, hipotensiunea arterialaă sţ i hipotermia inhibaă formatţiunea reticularaă . Nu este exclus ca anumitţi hormoni sau substantţe psihogene saă -sţ i exercite actţiunea asupra sistemului activator ascendent al formatţiunii reticulare sţ i astfel saă determine efectele corticale. IÎn formatţiunea reticularaă au fost evidentţiate douaă sisteme de trezire, unul adrenergic, care ocupaă segmentul mezencefalic sţ i altul colinergic, care ocupaă talamusul nespecific sţ i rinencefalul. Formatţiunea reticularaă era considerataă îînainte ca un acumulator care se activeazaă cu caî t primesţ te mai multe impulsuri. IÎn ultima vreme, se vorbesţ te tot mai mult de existentţa unor circuite intrinseci. S-a araă tat caă activitatea autonomaă a formatţiunii reticulare (îînregistrataă cu microelectrozi) poate fi îîntretţinutaă îîn conditţiile îîn care se izoleazaă o insulaă din formatţiunea reticularaă mezencefalicaă , deconectataă de orice aferentţe, dar irigataă normal. La animalele cu sectţiunea totalaă la nivelul puntţii sţ i îînaintea trigemenului, preparat numit mediopontin pretrigeminal, se constataă prezentţa îîn permanentţaă a staă rii de veghe relevataă prin 189

desincronizarea traseului EEG. Deci, se presupune caă formatţiunea reticularaă ar avea o functţie autonomaă . 5.2.2 Reflexul de orientare Orientarea este procesul prin care organismul, prin intermediul SNC, are capacitatea de a localiza corect îîn timp sţ i spatţiu ataî t propriul organism, caî t sţ i obiecte sau evenimente externe. Orientarea reprezintaă baza unor acte comportamentale complexe absolut necesare bunei desfaă sţ uraă ri a activitaă tţii cotidiene. Initţial, s-a considerat caă orientarea depinde îîn mod direct de factorii motivatţionali. Odataă cu mai buna precizare a factorilor motivatţionali s-a constatat caă sunt douaă aspecte diferite ale activitaă tţii nervoase superioare. Motivatţiei îîi putem atribui doar un rol energizant sţ i dinamogen îîn orientare. Dar orientarea îîntretţinutaă de factorii motivatţionali are un caracter difuz, pe caî nd orientarea selectivaă este rezultatul unui proces de îînvaă tţare. Activitatea omului este caracterizataă mai ales de comportamente specifice; exceptţie fac foarte putţine staă ri, cum ar fi staă rile de reverie, obosealaă accentuataă sau hiperexcitabilitate difuzaă . Orientarea sţ i atentţia sunt straî ns legate. Atentţia este un set de mecanisme neurocognitive prin care se realizeazaă procesarea selectivaă a stimulilor, fie prin selectţia stimulilor care vor fi procesatţi, fie prin selectarea nivelului sau adaî ncimii procesaă rii acestora. IÎn acceptţiunea neurofiziologicaă , orientarea implicaă acea capacitate a organismului de a-sţ i stabili pozitţia fatţaă de un reper fix. IÎntreaga activitate a omului este o integrare armonioasaă sţ i complexaă a sistemului senzorio-motor pentru caă totţi analizatorii contribuie la activitatea de orientare, o semnificatţie deosebitaă avaî nd senzatţiile vizuale, tactile, de posturaă sţ i cele ce traduc pozitţia musculaturii sţ i articulatţiilor. Orientarea presupune implicarea integrativaă sţ i coordonarea exercitataă de sistemul nervos central îîn ansamblu. I. Pavlov a definit reflexul de orientare ca o reactţie complexaă declansţ ataă de actţiunea unui excitant nou, fiind la granitţa dintre reflexele îînnaă scute sţ i cele conditţionate. Ca reflex îînnaă scut, el se îîncheie la nivel subcortical, dar se supune procesului de habituare prin repetarea stereotipicaă a stimulilor, ceea ce ne relevaă sţ i interventţia scoartţei cerebrale. Avaî nd îîn vedere caă reflexul de orientare apare sţ i la animalele decorticate, s-a demonstrat caă el îîsţi are sediul îîn structurile subcorticale. Scoartţa cerebralaă intervine îîn acest reflex prin mecanismul cortico-reticulo-cortical îîn cazul stimulilor care au o anumitaă semnificatţie. Reflexul de orientare poate fi considerat anticamera atentţiei. Dupaă un moment de alertaă , reactţia de orientare va evolua fie caă tre atentţie selectivaă , îîn cazul îîn care stimulul are o semnificatţie, fie caă tre neatentţie (habituare), îîn cazul unui stimul nesemnificativ. Reflexul de orientare este declansţ at de discordantţa rezultataă din confruntarea stimulului nou apaă rut sţ i variabilele prespecificate sau planul comportamental. Cu caî t aceastaă discordantţaă este mai mare, cu ataî t sţ i reflexul de orientare este mai intens. 190

Manifestaă rile circumscrise de reflexul de orientare sunt controlate de formatţiunea reticularaă , îîn acest reflex avaî nd rol ataî t sistemul reticular activator ascendent, caî t sţ i sistemul talamic difuz. Excitarea reticularaă se transmite descendent pe caă ile reticulospinale, antrenaî nd ataî t motoneuronii din coarnele anterioare ale maă duvei, responsabili de unele componente motorii ale reactţiei de orientare, caî t sţ i neuronii vegetativi, responsabili de unele componente vegetative ale acestui reflex. Activarea reticularaă exercitaă sţ i unele influentţe inhibitorii asupra sistemelor senzoriale, declansţ aînd manifestaă ri caracteristice ale componentei senzoriale a reflexului de orientare. Sistemul reticular activator ascendent sustţine activarea sţ i reactţia de trezire corticalaă , tradusaă prin desincronizarea corticalaă care explicaă componenta EEG a reflexului de orientare. Dupaă unii autori, semnalul nou care genereazaă o reactţie de orientare, actţioneazaă asupra formatţiunii reticulare mezencefalice, îîn timp ce repetarea acestuia solicitaă sistemul talamo-cortical nespecific sţ i îîl inhibaă pe cel mezencefalic. Influentţele corticale asupra reflexului de orientare se exercitaă tot prin intermediul formatţiunii reticulare. Astfel, o excitare corticalaă unilateralaă la un animal la care se realizeazaă separarea celor douaă emisfere prin sectţiunea corpului calos produce sţ i activarea celeilalte emisfere, prin circuitul corticoreticulo-cortical. Reflexul de orientare persistaă la aceste animale sţ i dupaă sectţionarea caă ilor senzoriale specifice, dar dispare îîn momentul îîn care se produce o distrugere a formatţiunii reticulare mezencefalice. Desţ i scoartţa cerebralaă nu reprezintaă o statţie obligatorie pentru reflexul de orientare, ea intervine mai ales îîn cazul unor stimuli cu semnificatţie asociativaă sţ i cu o puternicaă îîncaă rcaă turaă afectivaă . Cortexul cerebral intervine sţ i îîn mecanismul de stingere a reflexului de orientare. IÎn cazul repetaă rii stimulului, se elaboreazaă la nivelul structurilor cerebrale un model acceptor concretizat îîntr-un model de activare ce codeazaă calitaă tţile stimulului, care este comparat permanent cu cel determinat de stimularea prezentaă . Reflexul de orientare se declansţ eazaă caî nd parametrii stimulului nu coincid cu modelul nervos cortical, iar fenomenul de stingere se produce caî nd stimulul coincide cu modelul cortical elaborat. Habituarea poate fi rezultatul interventţiei directe a scoartţei cerebrale care, printr-un mecanism de tip feed-back negativ, regleazaă aferentţele la nivelul releelor subcorticale sau la nivelul receptorilor. Dar acest fenomen de obisţ nuintţaă trebuie diferentţiat de fenomenul de acomodare a receptorilor sau a fibrelor nervoase periferice. Obisţ nuintţa poate apaă rea chiar sţ i la intervale foarte mari dintre stimuli (i.e. ore sau zile), fenomen care nu se produce îîn cazul adaptaă rii receptorilor. 5.2.3. Atenţia Omul traă iesţ te îîntr-un mediu hipercomplex care nu permite sistemului neurocognitiv cu capacitate de procesare limitataă prelucrarea neselectivaă a tuturor fluxurilor de informatţie. Atentţia este un set de mecanisme neurocognitive prin care se realizeazaă procesarea segregativaă a stimulilor, prin 191

selectarea stimulilor sţ i a nivelului (adaî ncimii) la care vor fi prelucratţi. Se disting douaă aspecte esentţiale:  Atentţia apare îîn starea de veghe, îîn conditţiile unui anumit nivel de vigilentţaă. Vigilentţa nu este îînsaă îîntotdeauna asociataă cu atentţia.  Selectivitatea este determinataă de cantitatea foarte mare de stimuli nerelevantţi a caă ror procesare ar interfera cu comportamentul teleologic al omului. Selectivitatea rezultaă dintr-un proces activ neural, facilitator sau inhibitor, care se desfaă sţ oaraă la diferite niveluri, îîncepaî nd cu organele periferice de simtţ sţ i terminaî nd cu scoartţa cerebralaă . Sistemul neurocognitiv proceseazaă stimulii cu valoare adaptativaă , stimulii cu semnificatţie motivatţionalaă , asociind atentţia cu motivatţia sţ i îînvaă tţarea. 5.2.3.1 Filtrarea atenţională Sistemul neurocognitiv proceseazaă selectiv fluxurile de informatţie, ceea ce presupune interventţia unor mecanisme de filtrare care previne interferentţa procesaă rilor de informatţie, asiguraî nd un comportament coerent sţ i care protejeazaă etajele superioare de supraîîncaă rcare. Aceste mecanisme de filtrare intervin îîncaă de la nivelul receptţiei, conducerii sţ i prelucraă rii unui stimul, deci, ataî t la nivel periferic, caî t sţ i la nivel central. Filtrajul periferic se realizeazaă la nivelul receptorilor prin procesul de inhibitţie a aferentţelor, urmaî nd selectţia ce se realizeazaă la nivel subcortical, îîn care sistemul reticular activator ascendent joacaă un rol important. IÎn final, selectţia se realizeazaă la nivel cortical. Cortexul îîsţi controleazaă inputurile, reglaî nd fluxul informatţional aferent, selectaî nd anumite mesaje îîn vederea procesaă rii sţ i respingaî ndu-le pe altele. De asemenea, selectţia se realizeazaă sţ i pe dimensiunea adaî ncimii procesaă rii unui stimul. Filtrajul periferic al mesajelor senzoriale a fost demonstrat pe pisici cu electrozi implantatţi cronic îîn corpii geniculatţi mediani, la care se îînregistrau potentţiale evocate la un semnal auditiv (click), aplicat la intervale de 2 secunde. De fiecare dataă , îîn corpul geniculat median apaă rea un potentţial evocat. Dacaă îîn cursul aplicaă rii acestui stimul auditiv se abaă tea atentţia pisicii araă taî ndu-i-se, de exemplu, un sţ oarece, se observa caă amplitudinea potentţialului evocat se diminua paî naă la disparitţie. Dupaă îînlaă turarea stimulului care distraă gea atentţia, potentţialul evocat reapaă rea. Faptul caă inhibitţia potentţialului evocat auditiv se observaă la nivelul corpului geniculat median a dus la concluzia caă , prin distragerea atentţiei, s-a blocat accesul stimulilor care deveniseraă nerelevantţi. IÎn acest caz avem de a face cu un filtraj periferic subcortical. Filtrajul central a fost dovedit prin evidentţierea la nivelul cortexului a unor neuroni ai atentţiei. Cercetaă rile cu microelectrozi au demonstrat caă circa 10% din neuronii cortexului auditiv, de exemplu, nu descarcaă decaî t dacaă animalul îîntoarce capul spre sursa sonoraă . Semnificatţia acestor neuroni demonstreazaă caă scoartţa cerebralaă dispune de unele rezerve functţionale pe care mecanismele atentţionale le mobilizeazaă . Astfel de neuroni ai atentţiei au fost descrisţ i îîn 192

cortexul vizual, hipocamp, nucleul caudat sţ i îîn formatţiunea reticularaă . Cercetaă ri efectuate la om confirmaă rezultatele obtţinute la animale, sugeraî nd caă facilitarea senzorialaă este straî ns asociataă cu concentrarea atentţiei. 5.2.3.2 Mecanismele de activare a atenţiei Se consideraă caă mecanismele de activare a atentţiei implicaă activarea caă ilor cortico-reticulo-corticale, îîn special pentru atentţia voluntaraă , îîn timp ce, pentru atentţia involuntaraă , ar fi suficiente numai structurile subcorticale, stimulul nou actţionaî nd direct pe calea senzorio-reticularaă (e.g. atentţia legataă de reflexul de foame, de sete, de apetit sexual, îîn care s-ar putea implica proiectţiile limbicoreticulare din sistemul neuronal implicat îîn motivatţie). Dintre proiectţiile cortico-reticulare identificate la nivelul formatţiunii reticulare a trunchiului cerebral, un rol important îîn mentţinerea atentţiei voluntare revine potentţialelor cu origine îîn lobul frontal. IÎn sprijinul acestei afirmatţii vine constatarea lipsei de concentrare a atentţiei la bolnavii care au suferit o lobectomie frontalaă sau faptul caă subiectţii cu îîntaî rziere mintalaă sunt incapabili de a-sţ i concentra atentţia. La acesţ ti bolnavi s-au evidentţiat leziuni anatomo-patologice sţ i functţionale ale proiectţiilor frontale. La nivel cortical, functţionarea sistemelor de atentţie selectivaă includ aria 8, lobul prefrontal, dar îîn acelasţ i timp sţ i cortexul parietal posterior sţ i girusul cingulat. Componentele acestui circuit se justificaă prin faptul caă atentţia presupune integrarea spatţialaă sţ i motivatţia pentru efectuarea unei sarcini. Cercetaă ri recente au demonstrat importantţa emisferei drepte îîn procesul atentţiei la om, cea mai importantaă fiind aria 24 (partea anterioaraă a girusului cingulat). Aceastaă arie este o piesaă cheie a sistemului limbic, prezentaî nd proiectţii ataî t îîn formatţiunea reticularaă hipotalamo-mezencefalo-pontinaă , caî t sţ i îîn nucleul caudat sţ i face parte dintr-un sistem arhaic de initţiere a atentţiei (i.e. circuitele cortico-reticulo-corticale). 5.2.3.3. Neatenţia Concentrarea atentţiei îîn conditţii perturbatoare solicitaă efort neurocognitiv. Ea depinde, îîn bunaă parte, de motivatţie sţ i de altţi factori individuali cum ar fi starea neuropsihicaă generalaă sau intensitatea sţ i potentţialul de interferentţaă al factorilor perturbatori. Existaă îînsaă situatţii caî nd efortul de concentrare devine ineficient, trecaî ndu-se îîntr-o stare de neatentţie. Se vorbesţ te despre neatentţia simultanaă sau generalizataă , care îînsotţesţ te concentrarea atentţiei sţ i despre neatentţia selectivaă , care se instaleazaă progresiv îîn urma stingerii reactţiei de orientare. 5.3. Somnul Somnul este o manifestare comportamentalaă ciclicaă sţ i revesibilaă , indusaă de necesitatea de repaus, manifestat prin suprimarea temporaraă a functţiilor consţ tiente de relatţie, a sensibilitaă tţii, proceselor rezolutţiei musculare, reducerea 193

functţiilor vegetative sţ i aparitţia unei activitaă tţi onirice. Consideraă m caă somnul este un comportament din mai multe motive: (1)avem manifestări comportamentale specifice caracterizate de caă utarea unui loc linisţ tit sţ i confortabil pentru repaus; (2) avem un determinism fiziologic care îîsţi are originea îîn starea de obosealaă neuropsihicaă sau fizicaă sau îîn conditţionaă rile circadiene; (3) avem o metodologie prin care putem studia somnul ca sţ i comportament, ce include electromiograma (EMG), electroencefalograma (EEG) sţ i monitorizarea unor parametri fiziologici (e.g. ritm cardiac, respirator, conductantţa electricaă a pielii, erectţie) (Carlson, 1991). Somnul este un comportament care ocupaă 1/3 din viatţaă. Un om de 60 de ani a dormit 20 de ani. Din aceastaă perioadaă , 18-20% din somn este îînsotţit de vise. Diferentţa îîntre somn sţ i narcozaă , comaă , crize epileptice, sincope sţ i alte staă ri amintale îînsotţite de pierderea consţ tientţei este caă somnul poate fi brusc îîntrerupt. Este diferit de comaă deoarece se paă streazaă un grad de receptare a stimulilor senzoriali îîn cursul somnului. IÎn cursul somnului cresţ te pragul de excitabilitate pentru toate formele de stimuli, scade tonusul simpatic, se reduce metabolismul, se produce o usţ oaraă hipotermie, diminuaă frecventţa cardiacaă , ritmul respirator sţ i se modificaă diametrul pupilar. 5.3.1 Tipurile de somn Din punct de vedere istoric, prima formaă de somn descrisaă de Loomis îîn 1932, a fost somnul lent conceput îîn cinci faze. IÎn 1953, Aserinsky sţ i Kleitman au îînregistrat EEG îîn cursul somnului sţ i au stabilit douaă tipuri de somn:  unul îîn care predominaă undele lente θ sţ i δ numit somnul lent;  al doilea tip cu unde rapide asincrone, care are aspectul EEG îîn stare de veghe, numit somnul paradoxal (REM). Adormirea persoanei se face prin trecerea îîntr-o perioadaă de somn lent. Somnul lent se instaleazaă îîn mai multe etape sau faze. Faza I Fusurile α caracteristice persoanelor relaxate, somnolente, devin mai ample. Amplitudinea se reduce apoi cu frecventţa. La un moment dat, EEG apare aproape liniaraă pentru ca, apoi, pe traseul acesteia saă se iveascaă undele θ. Aceastaă etapaă corespunde perioadei de atţipire, de somn lent superficial. IÎn faza I, se discutaă existentţa a douaă staă ri: Ia sţ i Ib.  stadiul Ia reprezintaă o stare de tranzitţie de la veghe la somn, caracterizataă prin somnolentţaă sţ i prin pierderea progresivaă a staă rii de veghe;  stadiul Ib reprezintaă un somn lent superficial; persistaă reactţii de trezire la stimulii superficiali cu reaparitţia de scurtaă durataă a ritmului α. Faza II îîn care, pe laî ngaă undele θ, apar nisţ te unde îîn formaă de fusuri, cu o frecventţaă de 12-14 Hz denumite fusuri de somn. Aceste aspecte EEG se îînregistreazaă mai ales îîn zona frontalaă . Este faza de somn confirmat. IÎn aceste douaă faze trezirea este foarte usţ oaraă . Faza III îîn care se observaă aparitţia undelor mari δ, intercalate îîntre fusurile de somn sţ i persistentţa undelor θ. IÎn primele etape trezirea se face usţ or. 194

IÎn cea de a treia etapaă , sunt necesari stimuli saturatţi emotţional pentru a produce trezirea (e.g. mama se trezesţ te brusc din aceastaă fazaă de somn la plaî nsul copilului). Faza IV se traă deazaă pe EEG numai prin unde δ; este faza somnului lent profund. Trezirea este foarte dificilaă . Dupaă 90-120 de minute de somn lent se produce o activare, o desincronizare a EEG, caî nd apar unde θ de 2-5 Hz, îîntre care existaă caî teva cu amplitudine de 25-75 μV îîn dinţi de fierăstrău. Ele apar îîn episoade de 3-15 s, dar, simultan, apar unde de 8-9 Hz foarte asemaă naă toare cu activitatea α din starea de veghe, traseu denumit de Kleitman model α modificat. Acest tip de unde este caracteristic somnului paradoxal. Somnul paradoxal dureazaă îîn total 10-15 minute sţ i survine îîn 4-6 perioade îîn cursul unei noptţi. La om, profilul unei noptţi de somn se deruleazaă astfel: individul adult trece succesiv prin cele patru stadii de somn lent, îîncepaî nd cu atţipirea sţ i somnul superficial (i.e. stadiile I sţ i II de somn) sţ i continuaî nd cu stadiul III de somn profund. Aceste stadii se desfaă sţ oaraă aproximativ îîn primele douaă ore de la debutul somnului. Prima perioadaă de somn paradoxal apare la circa 120 de minute de la debutul somnului sţ i dureazaă îîn medie 15 minute, marcaî nd terminarea primului ciclu de somn. Urmeazaă al doilea ciclu care dureazaă circa 90 de minute, terminaî ndu-se, de asemenea, printr-o perioadaă de somn paradoxal, de circa 15 minute. IÎn acest mod, îîn cursul unei noptţi se succed 4-6 cicluri de somn. Spre dimineatţaă, perioadele de somn paradoxal cresc îîn durataă sţ i frecventţaă. Trezirea de dimineatţaă se face, de obicei, dupaă o perioadaă de somn paradoxal. Somnul paradoxal ocupaă îîntre 18 sţ i 20% din totalul somnului nocturn la adult, adicaă o perioadaă de circa 100 de minute dintr-o noapte. Modificaă rile ce se produc îîn somnul lent sunt:  reducerea tonusului muscular, dar nu abolirea lui; îîn primul raî nd se reduce tonusul muscular al cefei, al musculaturii mentoniere sţ i al musţ chilor laringieni extrinseci;  reflexele somatice sunt reduse;  functţiile vegetative îînregistreazaă un nivel scaă zut: se constataă raă rirea ritmului cardiac sţ i respirator, miozaă sţ i misţ caă ri lente ale globilor oculari;  predominaă undele lente sincrone sţ i de mare voltaj pe EEG;  pragul de trezire variazaă îîn functţie de stadiul somnului lent, îîn general, fiind relativ ridicat. Din cauza atoniei musculare, îîn cursul somnului lent apare sforaă itul, prin punerea îîn vibratţie a vaă lului palatin sţ i a pilierilor palatini din cauza caă derii pe spate a limbii sţ i prin subtţierea tţesuturilor dataă de reducerea tonusului muscular. Din punct de vedere filogenetic, somnul lent este un somn mai nou, fiind legat de aparitţia talamusului sţ i neocortexului.

195

5.3.1.1 Somnul paradoxal Trezirea persoanei are loc numai dupaă o perioadaă de somn paradoxal, spre deosebire de adormire care se face printr-o perioadaă de somn lent. Principalele caracteristici ale somnului paradoxal sunt: 1. Din punct de vedere filogenetic este un somn mai vechi, un arhisomn. El depinde de structurile nervoase arhaice (trunchi cerebral, nuclei cenusţ ii centrali, sistemul limbic), de aceea se mai numesţ te somn rombencefalic. Aceste structuri nervoase se maturizeazaă mai precoce, de aceea, la sugar, predominaă somnul paradoxal: circa 60-70% din totalul perioadei de somn la prematuri este somn paradoxal, pe caî nd la adultţi reprezintaă doar 18-20%. Paî naă la 6 luni, EEG prezintaă numai unde caracteristice somnului paradoxal. 2. Somnul paradoxal este caracterizat prin desincronizarea EEG pe neocortex sţ i aparitţia undelor θ specifice îîn hipocamp. Undele EEG sunt asincrone, cu voltaj redus sţ i mai rapide decaî t îîn somnul lent (4-8 Hz), adesea greu de diferentţiat de ritmul α din starea de veghe. Periodic, apar salve de unde monofazice de durataă de 3-15 s, cu frecventţaă de 2-3 Hz sţ i amplitudine de 25-75 μV (asemaă naă toare cu undele θ) cu aspect în dinţi de fierăstrău, îîn special îîn regiunea frontalaă . Se pare caă somnul paradoxal are o componentă tonică de lungă durată şi continuă, caracterizataă printr-o activitate corticalaă sţ i subcorticalaă cu unde de voltaj redus, asemaă naă toare celor din starea de veghe sţ i o componentă fazică de scurtă durată şi discontinuă, caracterizataă prin descaă rcaă ri îîn salve cu amplitudine mare. 3. IÎn somnul paradoxal se produc descaă rcaă ri puternice ponto-geniculooccipitale (semnale PGO) sţ i intensificarea descaă rcaă rilor neuronilor piramidali. Salvele de unde în dinţi de fierăstrău sunt urmate de misţ caă ri rapide oculare. Ele se generalizeazaă îîn sistemul optic, fiind caracteristice somnului paradoxal. Activitatea intensaă corticalaă sau neuronalaă piramidalaă din somnul paradoxal este îîmpiedicataă de a se exprima motor prin inhibitţia reticularaă pontinaă . 4. Tonusul muscular este total abolit la nivelul musţ chilor scheletici, inclusiv îîn musculatura antigravitatţionalaă sţ i a cefei. Atonia pare a fi mediataă la nivel spinal. Aceastaă relaxare totalaă se datoresţ te activitaă tţii crescute a sistemului inhibitor descendent al formatţiunii reticulare bulbare. Relaxarea muscularaă completaă din timpul somnului paradoxal favorizeazaă procesele de refacere muscularaă , de aceea aceastaă etapaă este considerataă mai odihnitoare sţ i mai recuperativaă decaî t somnul lent. Sforaă itul apare sţ i îîn somnul paradoxal din cauza atoniei musculare. 5. IÎn somnul paradoxal se produce misţ carea rapidaă a ochilor sţ i a unor segmente corporale (e.g. degete, urechi). Misţ caă rile oculare sunt foarte rapide (frecventţa de 60-70/min, de aici sţ i denumirea de somn REM, rapid eye movement, dataă somnului paradoxal). Se caracterizeazaă prin miozaă (i.e. contractţia pupilelor), care este îîntreruptaă din caî nd îîn caî nd de midriazaă (i.e. dilatarea pupilelor). Se produc misţ caă ri lente ale urechilor la animale, ale musculaturii fetţei, a spatelui, scraî sţ nitul dintţilor (bruxism), misţ caă ri foarte 196

asemaă naă toare cu cele produse îîn reactţia de trezire. Se misţ caă adesea degetele de la maî ini sţ i picioare. 6. Apar modificaă ri de instabilitate ale functţiilor vegetative sţ i modificaă ri ale ritmului cardiac sţ i respirator. Presiunea arterialaă scade cu circa 20-30 mm Hg, bradicardie sţ i bradipnee, variind cu cresţ teri ale presiunii arteriale. Apare vasoconstrictţie perifericaă . Se intensificaă circulatţia cerebralaă sţ i cresţ te consumul cerebral de O2 sţ i de glucozaă , îînsotţit de cresţ terea temperaturii creierului. La baă rbatţi, apare îîn proportţie de 80% erectţie (3.9). 7. Pragul de trezire este ridicat pentru stimulii indiferentţi sţ i scaă zut pentru stimulii cu semnificatţie afectiv-emotţionalaă . Reactţia de trezire se produce prin stimularea formatţiunii reticulare mezencefalice la animal, cu un curent mai puternic decaî t pentru trezirea din somnul lent. De asemenea, sunt necesari stimuli vizuali sţ i auditivi puternici. 8. IÎn somnul paradoxal apare activitatea oniricaă a creierului. IÎn timpul staă rii de veghe, starea de consţ tiintţaă este îîndreptataă spre lumea exterioaraă . IÎn cursul viselor, se presupune caă cele mai activate modele neuronale sunt reactivate, reprezentaă rile corespunzaă toare fiind articulate îîntr-un colaj. Revaă zaî nd perspectiva psihanaliticaă , reziduurile diurne despre care vorbea S. Freud sunt reprezentaă rile cele mai activate la suspendarea staă rii de veghe care compun un colaj (conţinutul manifest) despre a caă rui semnificatţie (conţinutul latent) nu putem vorbi decaî t îîn sensul motivului pentru care aceste contţinuturi informatţionale au avut nivelul de activare cel mai ridicat: rest de activare, contţinuturile fiind activate recent sau contţinuturi saturate emotţional, caz îîn care li se poate atribui o semnificatţie personalaă decelabilaă . Pentru a demonstra rolul fiziologic al somnului paradoxal s-a îîncercat suprimarea acestui tip de somn la animale sau la om. Dupaă mai multe noptţi îîn care se suprimaă somnul lent, persoanele devin irascibile, nervoase, iar, dupaă caî teva saă ptaî maî ni, acuzaă o obosealaă intensaă . 5.3.1.2 Mecanismul de producere a somnului lent Paî naă îîn a doua jumaă tate a secolului XX, somnul era considerat un raă spuns pasiv sau stare de caracterizataă prin absentţa raă spunsului, determinataă prin reducerea inputurilor cerebrale. Descoperirea activitaă tţii electrice a creierului sţ i descrierea diferentţelor dintre staă rile de veghe sţ i de somn au îîntaă rit aceastaă idee despre somn ca stare de inactivitate generalaă , de repaus neuronal. Evidentţierea relatţiei unor structuri nervoase sau circuite functţionale ca trunchiul cerebral sţ i sistemul activator ascendent al formatţiunii reticulare cu starea de veghe sţ i de somn, a fost un salt îîn îîntţelegerea mecanismelor de producere a acestor douaă staă ri extreme. Dar la aceea dataă (Moruzzi et al, 1949), faptul caă pe EEG somnul apaă rea cu unde lente sincrone era interpretat tot ca indiciu al unei staă ri inactive sau mai putţin active decaî t starea de veghe. Abia dupaă 1953, cercetaă rile lui Aserinski sţ i Kleitman au araă tat caă aspectul EEG îîn cursul somnului prezintaă o complexitate, mai ales îîn anumite faze ale sale, aproape tot ataî t de mare ca sţ i îîn starea de veghe. Astaă zi, nu se mai 197

consideraă caă somnul este un fenomen pasiv produs prin deaferentare corticalaă sţ i este unanim acceptataă teza dupaă care somnul este un comportament, identificaî ndu-se centri nervosţ i specifici implicatţi îîn producerea somnului. Interpretarea modernaă a inducerii somnului lent este marcataă de îîntţelegerea modulaă rii active a tonusului formatţiunii reticulare sţ i a scoartţei cerebrale, prin influentţe ascendente sţ i descendente. Astfel, s-au evidentţiat o serie de structuri nervoase asţ a-numite sincronizatoare responsabile de inducerea somnului lent: 1. Porţiunea caudală a trunchiului cerebral, la nivelul fasciculului solitar, caî t sţ i la nivelul puntţii, îîn sistemul rafeului. Actţiunea hipnogenaă a acestor structuri se exercitaă fie direct, inhibaî nd sistemul reticular activator ascendent, fie indirect, contracaraî nd efectele excitatorii ale sistemului reticular activator ascendent la un nivel superior. Sistemul rafeului cuprinde neuroni serotoninergici responsabili de declansţ area somnului lent, caî t sţ i de producerea atoniei musculare. 2. Structurile talamice din alcaă tuirea sistemului sincronizator talamocortical sunt extrem de importante îîn producerea somnului, fiind responsabile de inhibitţia activaă internaă . Inducerea somnului lent necesitaă intrarea îîn joc a structurilor talamice care primesc influxuri provenite de la structurile sincronizatoare bulbo-pontine mentţionate mai sus, din hipotalamusul anterior, din cortex sţ i din nucleul caudat. 3. Cortexul cerebral intervine sţ i el îîn inducerea somnului lent, functţie anticipataă îîncaă de Pavlov îîn 1952. Starea functţionalaă a cortexului îîn somnul lent traduce o reorganizare funcţională de ansamblu sţ i nu o simplaă depresie pasivaă . Mesajele emise de cortex duc la dezactivarea sistemului reticular activator ascendent, contribuind astfel la mentţinerea somnului lent sţ i sustţinaî nd activitatea structurilor sincronizatoare bulbo-pontine. 4. Structurile hipotalamice şi limbice La nivelul hipotalamusului anterior, îîn regiunea preopticaă , s-a evidentţiat o zonaă hipnogenaă . Ea se extinde îînsaă de la regiunea preopticaă paî naă îîn partea centro-medianaă a mezencefalului sţ i actţioneazaă prin mecanisme colinergice. IÎn hipotalamusul posterior a fost evidentţiat un centru al veghei care se pare caă lucreazaă reciproc cu centrul somnului din hipotalamusul anterior. Zonele din hipotalamusul anterior primesc aferentţele hipnogene de la lobul temporal (zonele piriformaă , prepiriformaă sţ i periamigdalianaă ) sţ i de la lobul frontal (regiunea orbitalaă sţ i cingulataă anterioaraă ). Un rol important îîl joacaă formatţiunile limbice (hipocampul, amigdala, septul sţ i aria septalaă ) care au efecte frenatorii asupra formatţiunii reticulare, prin intermediul hipotalamusului. Asţ a cum am vaă zut, se apreciazaă caă sistemul limbic telencefalic este o extensie anterioaraă a formatţiunii reticulare, a trunchiului cerebral care primesţ te sţ i integreazaă inputurile de la toate sistemele senzoriale sţ i care trimite informatţia îîntregului sistem reticular al hipotalamusului sţ i trunchiului cerebral. Se realizeazaă astfel un sistem recurent care faciliteazaă informatţia sositaă de la mai multe niveluri integrative ale trunchiului cerebral. Actţiunea inhibitorie a sistemului limbic sţ i îîn special a hipocampului asupra 198

sistemului de veghe este incriminataă îîn unele aspecte comportamentale ale somnului, cum ar fi starea de perplexitate sţ i obtuzie a staă rii de consţ tientţaă care se observaă îîn primele momente de trezire. 5. Nucleul caudat participaă , de asemenea, îîn mecanismele de inducere a somnului lent, actţionaî nd prin intermediul talamusului nespecific sţ i fiind responsabil de reducerea tonusului îîn cursul somnului lent. 5.3.2 Mecanismele umorale ale somnului Conform teoriei mediatţiei chimice a somnului sţ i a staă rii de veghe, monoaminele reprezentate de noradrenalinaă , dopaminaă , serotoninaă sţ i acetilcolinaă se interconditţioneazaă , participaî nd la realizarea staă rii de veghe, a somnului lent sţ i a staă rii paradoxale. Somnul lent este declansţ at sţ i îîntretţinut îîn principal de serotoninaă . Distrugerea complexului rafeului, principal sediu al neuronilor serotoninergici, produce insomnie. Blocantţii enzimelor care degradeazaă serotonina induc perioadele de somn lent, dar suprimaă total somnul paradoxal.  O serie de hormoni, mai ales neurohormonii hipofizari sţ i hipotalamici, precum sţ i o serie de peptide active cerebrale au actţiune hipnogenaă . Izolarea, identificarea sţ i sinteza lor este de dataă recentaă , îîn1978, caî nd Morris le-a sistematizat, dar istoricul lor îîncepe îîn 1913 caî nd Legendre sţ i Pieron au indus somnul la un caî ine prin injectarea de lichid cefalo-rahidian îîn ventriculul IV, lichid extras de la un alt caî ine tţinut timp de 10 zile îîn stare de veghe. Ei au demonstrat astfel pentru prima dataă existentţa unor factori umorali ai inducerii somnului. Dintre factorii umorali care induc somnul amintim: hormonii hipofizari, factori reglatori hipotalamo-hipofizari (liberinele), peptidele cerebrale inductoare de somn, endorfinele sţ i enkefalinele. Astfel, somatotropul (STH), numit sţ i hormonul de cresţ tere, se secretaă mai ales îîn cursul somnului lent (copiii cresc mai ales îîn cursul somnului). Nivelul crescut de STH induce somnul lent. IÎn saî nge, a fost izolat un polipeptid format din 7 aminoacizi denumit factorul delta de somn, care induce somnul lent (unde  pe EEG). 5.3.3 Tulburările de somn Tulburaă rile de somn pot fi de ordin cantitativ (hiper- sau hiposomnii) sau de ordin calitativ (dissomnii), îîn care sunt tulburate raportul dintre diferitele faze de somn, organizarea sa ciclicaă . Cele mai frecvente tulburaă ri de somn sunt îînsaă insomniile care afecteazaă aproximativ 15% din populatţie. IÎn insomnie, existaă îîn mod cert o tulburare umoralaă intracerebralaă . De cele mai multe ori s-a demonstrat îînsaă caă persoanele care se plaî ng de insomnie dorm mai mult decaî t îîsţi îînchipuie. Vorbitul îîn timpul somnului sau somnilochia apare îîn perioada trecerii din somnul profund îîn cel superficial sau îîn stare de veghe. Nu este considerat o stare patologicaă sţ i este inofensiv. Este foarte probabil caă subiectţii se aflaă îîntr-o 199

stare de somn, desţ i EEG arataă scaă derea staă rii de vigilentţaă asociataă cu modificaă ri de somn lent. Individul nu-sţ i aduce aminte de aceste episoade din cursul somnului. Somnambulismul apare mai ales la copii sţ i la tineri, avaî nd origine psihoreactivaă . Survine sub forme de episoade ce dureazaă caî teva minute, somnambulii mergaî nd cu ochii deschisţ i sţ i evitaî nd obstacolele. Dacaă sunt trezitţi, nu-sţ i amintesc nimic. Episoadele de somnambulism se produc îîn faza a 4-a a somnului lent sau îîn momentul trezirii din faza a 4-a. Somnambulul prezintaă fusuri  pe EEG, desţ i este cu ochii deschisţ i. Enurezisul nocturn apare mai ales la copii, dar este fiziologic paî naă la 4 ani la fete sţ i 5 ani la baă ietţi. Aproape 10% din copii prezintaă aceastaă tulburare. El reprezintaă o manifestare episodicaă caracterizataă prin emisia involuntaraă de urinaă îîn cursul somnului, la o vaî rstaă la care existaă controlul voluntar al mictţiunii. De asemenea, aceste persoane nu-sţ i amintesc de acest episod la trezire. Se pare caă perturbarea este cauzataă de insuficienta maturizare a centrilor care declansţ eazaă mictţiunea voluntaraă . Automatismele masticatorii hipnotice (bruxismele) frecvente la copii, mai rar la adultţi, se caracterizeazaă prin contractţii brusţ te repetate la nivelul musţ chilor maseteri, care provoacaă sţ i misţ caă ri de masticatţie. Ele apar îîn stadiul I sţ i II al somnului lent superficial, dispar îîn somnul lent profund (stadiul IV) sţ i reapar îîn faza REM. Frecvent, aceste tulburaă ri episodice de somn se asociazaă cu somnilochia. Crizele de pavor nocturn apar cu o incidentţaă de circa 28% la copii. Ele survin îîn prima treime a noptţii la circa 15-30 de minute de la debutul somnului. Se caracterizeazaă printr-o trezire bruscaă , îîntr-o panicaă extremaă cu ochii larg deschisţ i, cu reactţii de agitatţie sţ i fugaă , misţ caă ri dezordonate, adesea bizare sţ i uneori asociate cu fenomene de somnambulism, productţii sonore (suspine, gemete, strigaă te) sţ i puternice manifestaă ri vegetative. 5.3.4 Activitatea onirică a creierului. Visul Starea paradoxalaă este somnul îîn care apar visele. Argumentele care au condus pe majoritatea cercetaă torilor saă asimileze activitatea oniricaă cu starea paradoxalaă sunt:  subiectţii trezitţi îîn cursul sau imediat dupaă faza paradoxalaă îîsţi amintesc cu multaă precizie sţ i îîn detalii un vis (dupaă Jouvet, 27 de persoane din 30 de subiectţi examinatţi; dupaă Popoviciu, 9 din 10);  trezitţi îîn alte faze ale somnului, subiectţii nu-sţ i amintesc nici un vis sau au vagi sţ i incomplete amintiri despre un vis;  existaă o straî nsaă relatţie îîntre intensitatea fenomenelor fizice din cursul staă rii paradoxale, cum ar fi misţ caă rile oculare, fenomenele vegetative (e.g. neregularitatea respiratţiei cu perioade de apnee, tahicardie) sţ i intensitatea dramaticaă a visului amintit. Structurile nervoase responsabile de producerea stării paradoxale (starea REM) au fost evidentţiate de Jouvet îîn anii ‘60, care a constatat caă 200

sectţiunea mediopontinaă duce la disparitţia staă rii paradoxale, iar o sectţiune dintre bulb sţ i punte conservaă aceastaă stare paradoxalaă . IÎntre aceste douaă sectţiuni se gaă sesţ te nucleul reticular pontin caudat. Acest nucleu cuprinde îîn portţiunea dorsalaă , lateralaă sţ i rostralaă locus coeruleus care prezintaă neuroni noradrenergici, responsabil de cea mai mare parte a fenomenelor paradoxale. Rolul structurilor pontine îîn declansţ area somnului paradoxal a fost dovedit sţ i prin experientţe de electrocoagulare prin stereotaxie. Dupaă distrugerea acestei zone la animale, dispare somnul paradoxal sţ i se produce o scaă dere a nivelului noradrenalinei din creier. De la nivelul locus coeruleus pornesc proiectţii spre encefal, spre complexul rafeului sţ i proiectţii posterioare sţ i caudale la cerebel sţ i maă duva spinaă rii. S-a dovedit caă locus coeruleus poate fi privit ca un veritabil generator al fenomenelor paradoxale, prin relatţiile sale multiple cu complexul rafeului, cu cerebelul, cu scoartţa cerebralaă , cu maă duva spinaă rii, cu hipotalamusul sţ i cu nucleul tractusului solitar. Caă ile ascendente prin care se realizeazaă activarea corticalaă din cursul somnului paradoxal sunt independente de sistemul reticular activator ascendent, printre care se situeazaă căile chimic codate spre neocortexul cerebral, spre ariile bazale telencefalice sţ i circuitul mezencefalo-limbic care leagaă formatţiunea reticularaă de hipocamp prin intermediul hipotalamusului. IÎn reglarea staă rii paradoxale, un rol important revine sistemului limbic prin legaă turile cu formatţiunea reticularaă a trunchiului cerebral sţ i cu scoartţa cerebralaă , care au rol îîn experientţele cu îîncaă rcaă turaă emotţionalaă ale visului. Stimularea hipocampului poate produce halucinatţii. Jouvet a observat existentţa unei relatţii îîntre mediatorii chimici centrali (i.e de la nivelul creierului) sţ i patternul veghe-somn. Cercetaă rile au dus la concluzia reglaă rii biochimice a acestor cicluri. IÎn esentţaă, s-a demonstrat caă starea de somn lent si starea paradoxalaă au mediatţia chimicaă sţ i substratul neuronal specific. Jouvet a ajuns la concluzia, exprimataă foarte plastic, caă sunt necesare cel puţin trei chei pentru a deschide porţile visului (Jouvet, 1962). Prima etapaă este serotoninergică. Neuronii serotoninergici situatţi la nivelul puntţii, îîn nucleul rafeului, sunt cei care sustţin pregaă tirea activitaă tţii onirice. Dovezi pentru aceastaă fazaă sunt date de etapele preparatorii de somn lent, absolut necesare pentru aparitţia episoadelor de vis. Somnul lent se pare caă pregaă tesţ te neuronii corticali pentru instalarea visului, realizaî ndu-se o acumulare de glicogen îîn celulele gliale. IÎn cazul îîn care se inhibaă sinteza de serotoninaă , visul este abolit, dar perioadele onirice se maă resc foarte mult atunci caî nd sinteza serotoninei este crescutaă . Aceastaă primaă etapaă nu este suficientaă pentru producerea visului. Intraă îîn joc cea de a doua etapaă , colinergică, cu rol important îîn producerea visului. Visul poate fi suprimat de caă tre medicamentele anticolinergice (atropina) sau substantţele agoniste ale acetilcolinei (ezerina). Aceastaă etapaă implicaă neuronii colinergici din punte. Ultima etapaă este considerataă etapa executorie a staă rii de vis, fiind realizataă de mediatorii catecolaminici. Este o etapaă prevalent noradrenergică. 201

Aceastaă etapaă depinde de neuronii noradrenergici din partea caudalaă a locus coeruleus din punte. Acesţ ti neuroni comandaă mecanismele de inhibitţie a tonusului muscular, dar sunt implicatţi mai ales neuronii noradrenergici din locus subcoeruleus, care joacaă un rol important îîn aparitţia fenomenelor fazice caracteristice staă rii paradoxale. Lezarea totalaă a locus coeruleus, asţ a cum a araă tat Jouvet, precum sţ i a neuronilor îînvecinatţi, suprimaă îîn mod selectiv producerea staă rii paradoxale (Jouvet, 1967). Mecanismele declansţ aării visului cuprind urmaă toarele elemente principale:  Primul element se caracterizeazaă printr-o intensaă stare de excitatţie a majoritaă tţii neuronilor cerebrali, inclusiv a neuronilor motori. IÎn cursul visului are loc o intensificare a consumului de oxigen sţ i de glucozaă al creierului. Un rol revine nucleilor vestibulari cu efect îîn declansţ area misţ caă rilor rapide oculare sţ i îîn excitarea motoneuronilor medulari.  Este necesar apoi saă intervinaă un mecanism neuronal care saă îîmpiedice executarea fizicaă a misţ caă rilor din vis. Acest mecanism comandaă atonia muscularaă din cursul somnului. Doar misţ caă rile oculare reprezintaă o activitate motorie propriu-zisaă . Chiar activarea neuronilor piramidali sţ i extrapiramidali cerebrali nu poate antrena nici un fel de misţ care. Exceptţie fac doar, cum am vaă zut, misţ caă rile oculare sţ i unele descaă rcaă ri fazice ale musţ chilor distali. IÎn acest fel, nu existaă riscul nici de a produce deplasarea, nici de a trezi individul care experientţiazaă starea de vis. Dacaă , îînsaă , este suprimat selectiv mecanismul de inhibitţie activaă asupra eferentţelor motorii, prin leziuni experimentale sau îîn afectaă ri patologice ale regiunii caudale a complexului neuronal din locus coeruleus, este posibilaă exteriorizarea motorie a visului. Pisicile cu astfel de leziuni, îîn experimentele lui Jouvet, prezintaă îîn mod periodic, timp de caî teva minute, un comportament halucinatoriu, cu agitatţie, panicaă sţ i actţiuni de vaî naă toare a unei victime imaginare. Caă pisicile erau îîn episoade paradoxale, dar cu manifestaă ri halucinatorii, sţ i nu îîntr-o stare de veghe, ne putem da seama dupaă semnele oculare, manifestate prin miozaă puternicaă , prin lipsa de reactţie la stimuli vizuali sţ i auditivi sţ i posibilitatea de a suprima aceste episoade prin administrarea inhibitorilor monoaminoxidazei (enzima care degradeazaă noradrenalina) care suprimaă starea paradoxalaă . 5.3.5 Funcţiile somnului şi ale visului Existaă numeroase argumente care sugereazaă caă visul deservesţ te o functţie adaptativaă ce implicaă memoria materialului cu îîncaă rcaă turaă afectivaă . Cerectaă rile au indicat caă somnul lent joacaă un rol pozitiv îîn facilitarea memoraă rii materialului care nu are componente emotţionale sţ i caă acele contţinuturi saturate emotţional sunt distribuite îîn cursul staă rii paradoxale. Multţi sţ i-au pus îîntrebarea dacaă fazele de somn cu vise nu sunt mai degrabaă simple fenomene de fantezie imagisticaă sau dacaă ar implica un soi de sintaxaă primaraă care conduce la valoarea de scenariu pe care o capaă taă uneori colajele onirice. Alte ipoteze consideraă caă 202

visul are functţia de selectţie a informatţiilor care vor fi transferate îîn memoria de lungaă durataă sau caă ar avea pur sţ i simplu functţia de a mentţine o activitate neuronalaă minimaă necesaraă conservaă rii sţ i desfaă sţ uraă rii proceselor moleculare ale memoriei. 5.4 Bazele neurofiziologice ale hipnozei Hipnoza se poate defini ca o stare modificataă de consţ tientţaă indusaă , de regulaă , îîn mod artificial, îîn care se faciliteazaă o cresţ tere a sugestibilitaă tţii sţ i, drept urmare, pot fi induse o serie de modificaă ri la nivelul sensibilitaă tţii, motricitaă tţii, memoriei, gaî ndirii sţ i afectivitaă tţii. Bazele neurofiziologice ale hipnozei au fost tratate îîn detaliu îîn Neurofizilogia comportamentului uman, A. Olteanu, V. Lupu, A. Miu, Editura Presa Universitaraă Clujeanaă , 2001 (pp. 162-169) 5.5 Învăţarea şi memoria Plasticitatea comportamentalaă este definitorie pentru om pe scara filogeneticaă . Am putea considera evolutţia neurocognitivaă pe un continuum îîn care, la o extremaă se gaă sesc organismele inferioare care dispun de comportamente prevalent prespecificate (i.e. instinctuale) ce tţintesc repercusiuni biologice indispensabile supravietţuirii individului sţ i speciei, iar cealaltaă extremaă este marcataă de plasticitatea neuronalaă sţ i reprezentatţionalaă a arhitecturii neurocognitive ce sustţin plasticitatea comportamentalaă optimaă adaptaă rii omului la situatţiile impredictibile generate de mediu. IÎnvaă tţarea circumscrie modificaă rile comportamentale relativ stabile, diferite de efectele maturatţionale ale sistemului neurocognitiv sţ i motor, care se produc îîn interactţiunea dintre om sţ i mediu. 5.5.1 Tipurile de învăţare Conditţionarea poate fi considerataă aspectul fiziologic al activitaă tţii psihologice de îînvaă tţare. Skinner (1938) argumenteazaă caă procesele de îînvaă tţare sţ i de conditţionare ar fi perfect superpozabile, existaî nd sţ i opinii care atacaă validitatea identitaă tţii behaviorist-clasice dintre îînvaă tţare sţ i conditţionare. IÎn conditţionare intervin procese perceptuale, mnezice sţ i atentţionale, putaî nd fi prezent sţ i un puternic substrat motivatţional sţ i emotţional. Condiţionarea clasică pavloviană sau conditţionarea responsivaă se produce caî nd cei doi stimuli diferitţi, cel conditţional (e.g. un sunet, o luminaă ) se asociazaă cu cel neconditţional (e.g. hrana) care determinaă raă spunsul neconditţionat (e.g. secretţia salivaraă ). Dupaă un numaă r de asocieri, stimulul conditţional este capabil saă declansţ eze raă spunsul conditţionat (salivatţia). IÎn cazul de mai sus se poate sesiza valoarea pozitivaă a stimulului neconditţional (hrana), reflexul conditţionat astfel dobaî ndit fiind un reflex pozitiv sau de apropiere.

203

Un tip similar de conditţionare este reflexul condiţionat de evitare. La nivelul labei animalului se aplicaă un stimul nociceptiv (i.e. sţ oc electric), care induce o reactţie neconditţionataă de apaă rare (i.e retragerea labei). Stimulul conditţional poate fi un sunet sau o luminaă . Dupaă un numaă r de asocieri îîn care stimulul conditţional precede stimulul nociceptiv, animalul va ridica laba la sunet (sau la luminaă ) îînainte de aplicarea stimulului nociceptiv. Se poate, deci, sesiza îîn acest caz valoarea negativaă a stimulului neconditţionat (durerea). Se obtţine astfel un reflex conditţionat de evitare. Dacaă la acest tip de conditţionare se adaugaă un dispozitiv care saă permitaă oprirea stimulului nociceptiv caî nd actul motor de evitare este initţiat de stimulul conditţional, se obtţine un reflex instrumental. Acest reflex realizeazaă legaă tura dintre conditţionarea clasicaă pavlovianaă sţ i cea operantaă . Condiţionarea operantă este un tip de conditţionare prin îîncercareeroare. O actţiune oarecare initţiataă aleator de animalul de experientţaă este urmataă de un stimul de recompensaă (i.e generator de reflex pozitiv) sau de un stimul de pedeapsaă (i.e. generator de reflex negativ). Actţiunea initţiataă de animal este îîntaî mplaă toare numai la îînceputul experimentului. IÎn 1938, Skinner a elaborat un experiment îîn care a introdus sţ obolani flaă maî nzi îîntr-o cutie prevaă zutaă cu o paî rghie. Fiecare apaă sare a paî rghiei determinaă introducerea îîn cutie a unei cantitaă tţi de hranaă . Initţial, animalul apasaă accidental paî rghia, apoi se conditţioneazaă operant. 5.5.2 Memoria Memoria circumscrie procesele de îîntipaă rire, stocare sţ i reactualizare a unui contţinut informatţional. IÎntr-un sens mai larg, memoria include sţ i fenomenul uitaă rii care caracterizeazaă sistemele neurocognitive cu resurse computatţionale limitate. Memoria presupune producerea unor evenimente caracteristice la nivel molecular sţ i celular sţ i implicarea unor sisteme neurocognitive principale (e.g. girusul dintţat, cortexul entorinal, cortexul prefrontal). Se vorbesţ te de o memorie pozitivă care corespunde memoriei propriu-zise sţ i de o memorie negativă, reprezentataă de fenomenul numit obisţ nuintţaă ce constaă îîn subactivarea unor modele neuronale care codeazaă informatţii care sţ i-au pierdut semnificatţia. Se consideraă , de asemenea, existentţa unei memorii senzoriale care contţine informatţii senzitivo-senzoriale sţ i a unei memorii motorii care contţine informatţii despre programele motorii care caracterizeazaă performantţa unui individ. Memoria îîn care informatţia este accesibilaă timp de secunde, minute sau ore se numesţ te memorie de scurtă durată (MSD), dar existaă sţ i o memorie de lungă durată (MLD) îîn care informatţia este accesibilaă timp de caî teva zile, saă ptaă maî ni, luni sau chiar perioade mai îîndelungate. Dihotomia MLD-MSD se bazeazaă pe diferentţe îîntre mecanismele moleculare sţ i tipul de circuite functţionale caracteristice. Unii autori argumenteazaă sţ i existentţa unei memorii imediate care 204

dureazaă secunde sau minute sţ i care se bazeazaă îîn îîntregime pe modificaă rile functţionale de tipul circuitelor reverberante. Conform unui alt tip de clasificare existaă o memorie de lucru sţ i memorie de referinţă, primul tip de memorie referindu-se la contţinuturile informatţionale cele mai activate la un moment dat, iar cel de-al doilea fiind similar cu memoria de lungaă durataă . IÎn cazul omului se mai vorbesţ te de memoria episodică a informatţiilor asociate cu un anumit context spatţio-temporal, importantaă pentru formarea sţ i conservarea identitaă tţii proprii, sţ i memoria semantică sau conceptualaă a informatţiilor (cunosţ tintţe) neasociate cu un context spatţiotemporal. Memoria explicită este memoria pentru fapte sţ i evenimente care pot fi reapelate consţ tient sţ i pare saă fie dependentaă de sistemul temporal mediodorsal (4.3.1). Memoria implicită desemneazaă contţinuturile informatţionale nondeclarative, care nu sunt accesibile consţ tient sţ i angajeazaă zone ca amigdala, cerebelul (i.e. memoria implicitaă a conditţionaă rii), ganglionii bazali, cortexul cerebral (e.g. caî mpul vizual frontal). Pentru testarea memoriei explicite i se daă subiectului saă memoreze o listaă de cuvinte, ceraî ndu-i apoi saă le repete sau saă le identifice îîntr-o listaă cu numeroase alte cuvinte. Memoria implicitaă se poate testa daî ndu-i subiectului o listaă care cuprinde doar primele douaă litere ale fiecaă rui cuvaî nt dintr-o listaă anterioaraă ce trebuia memorataă , ceraî ndu-i acestuia saă spunaă primul cuvaî nt care-i trece prin minte (e.g. co---: cocosţ , covor). Pentru a evalua contributţia scoartţei sţ i a formatţiunilor subcorticale la procesul de îînvaă tţare s-a stabilit un reflex conditţionat motor la pisicaă printr-un stimul luminos. Dupaă fixarea lui s-a procedat la decorticarea scoartţei occipitale, ceea ce a dus la orbirea centralaă . Antrenaî nd animalul îîn continuare, reflexul conditţionat elaborat a putut fi paă strat. Reflexul conditţionat dispare îînsaă caî nd sunt distrusţ i corpii geniculatţi laterali unde se aflaă deutoneuronii caă ii vizuale. IÎn experientţe îîn care s-a faă cut ablatţia scoartţei pe suprafetţe variabile s-a ajuns la concluzia caă , cu caî t suprafatţa corticalaă diminuaă reflexul conditţionat, cu ataî t acesta se fixeazaă mai greu. IÎn procesul de îînvaă tţare au importantţaă ataî t zonele de proiectţie corticalaă specifice, caî t sţ i zonele de asociatţie, cele mai semnificative zone de asociatţie fiind zonele prefrontalaă sţ i temporalaă superioaraă . Zona prefrontalaă este situataă anterior de aria motorie primaraă . Informatţiile sunt paă strate un timp îîn zona prefrontalaă , de unde sunt reactualizate consţ tient sţ i utilizate pentru efectuarea unor ratţionamente logice sau a unor probleme abstracte. Zona temporalaă de asociatţie se extinde îîntre aria somestezicaă S1 sţ i S2. Excitarea acestei zone produce halucinatţii auditive sţ i vizuale vii. Excitatţiile pot duce la fenomenul jamais vú îîn care o persoanaă se consideraă îîntr-un mediu familiar ca sţ i cum ar fi îîntr-un mediu straă in, ostil, sţ i fenomenul déja vú îîn care un mediu straă in este perceput ca unul familiar. Se consideraă caă memoria inputurilor polisenzoriale implicaă , cel putţin partţial, lobul temporal. Conform teoriei circuitelor cortico-limbico-diencefalice ar exista douaă circuite cu rol îîn memorie: 205

 Unul amigdalofug îîn care informatţia din cortexul temporal ajunge îîn regiunea eutorinalaă sţ i parahipocampicaă , de aici îîn complexul amigdalian, informatţiile fiind apoi transmise talamusului mediodorsal sţ i ajungaî nd îîn cortexul prefrontal.  Al doilea circuit este hipocampofug. Informatţia din regiunea entorinalaă sţ i parahipocampicaă ajunge îîn hipocamp sţ i, de aici, îîn corpii mamilari, apoi îîn talamusul anterior sţ i îîn cortexul prefrontal. Acest mecanism dublu permite substituire reciprocaă îîn caz de necesitate. Memoria presupune existentţa unor trepte sau stadii ce pot fi diferentţiate experimental. Memoria de scurtaă durataă include memoria senzorialaă sţ i memoria primaraă , iar memoria de lungaă durataă circumscrie memoria secundaraă sţ i memoria tertţiaraă . Potentţarea de lungaă durataă (LTP), mecanismul celular asimilat îînvaă tţaării sţ i memoriei, este o cresţ tere persistentaă de potentţial, care poate dura zile sau saă ptaă maî ni, produsaă îîn caă ile neuronale îîn urma unor stimuli de îînaltaă frecventţaă care maă resc eficientţa sinapticaă . Acest fenomen este cel mai bine evidentţiat îîn hipocamp, mai ales îîn calea hipocampicaă . LTP depinde de activitatea sistemelor de semnalizare retrogradaă ce implicaă mediatori de ordinul II . Mecanismul genezei şi menţinerii LTP a fost tratat îîn detaliu îîn Neurofizilogia comportamentului uman, A. Olteanu, V. Lupu, A. Miu, Editura Presa Universitaraă Clujeanaă , 2001 (pp. 173-176) Mecanismul de fixare a memoriei de lungă durată (procesul de engramare a informatţiei) este descris îîn douaă conceptţii diferite: teoria fizicaă sţ i teoria chimicaă . Teoria fizică sau teoria glialaă a memoriei sustţine caă memoria de lungaă durataă se datoreazaă modificaă rilor sinaptice. Teoria se bazeazaă pe cercetaă rile lui S.R. y Cajal din 1884. El a demonstrat caă , pe maă suraă ce animalul îîmbaă traî nesţ te, sporesţ te numaă rul de sinapse formate. Prin cercetaă ri de microscopie electronicaă s-au evidentţiat sţ i modificaă ri structurale. S-a constatat caă , îîn timpul îînvaă tţaării, se schimbaă structura celulelor gliale (i.e. forma sţ i compozitţia lor). Scade concentratţia îîn ARN sţ i sporesţ te nivelul mucopolizaharidelor. Aceste transformaă ri ar favoriza transmiterea impulsurilor prin sinapse. Tot un argument îîn favoarea teoriei fizice este sţ i observatţia caă animalele mentţinute îîn medii ecologice sţ i cu un nivel adecvat de stimulare senzorio-motorie au scoartţa cerebralaă mai groasaă sţ i mai grea comparativ cu cele crescute îîntr-un mediu monoton (e.g. rozaă toarele izolate îîn spatţii restraî nse fatţaă de cele cu posibilitaă tţi de interactţiune îîntr-un spatţiu mai larg). Aceastaă teorie nu explicaă îînsaă de ce îîntr-un traumatism craniocerebral dispar partţial sau integral, îîn mod spontan, informatţiile stocate. Este imposibil de dovedit caă dupaă un asemenea accident poate saă aibaă loc o atrofie a sinapselor. Teoria chimică a fost dezvoltataă de cercetaă torul scandinav Hyden îîntre anii 1960 sţ i 1962. Autorul a fixat un reflex conditţionat prin solicitarea receptorilor vestibulari. Dupaă fixarea acestui reflex conditţionat, Hyden a observat o concentratţie crescutaă de acid ribonucleic (ARN) îîn nucleii vestibulari. Pornind de la cercetaă rile lui Hyden, s-a declansţ at o adevaă rataă avalansţ aă de cercetaă ri îîn care s206

au studiat efectele sintezei de proteine asupra procesului de îînvaă tţare. Pentru blocarea sintezei de proteine s-au folosit substantţe antimitotice sau anticanceroase (e.g. puromicina, actinomicina D, azoguanine). Dacaă injectarea acestor substantţe se face dupaă fiecare perioadaă de asociere a celor doi stimuli, reflexul conditţionat nu se mai fixeazaă . Este posibilaă achizitţionarea de noi informatţii, dar acestea nu sunt transformate îîntr-un cod chimic. Caî nd aceste substantţe sunt injectate îîn lobul temporal se tulburaă sţ i memoria primaraă de scurtaă durataă . Experimente foarte elocvente pentru interventţia ARN îîn memorie au fost faă cute de McConnell (1962-1964) pe un vierme numit planaria care prezintaă un sistem nervos ganglionar. Planariile au capacitatea de a-sţ i reface îîntregul corp din fragmente ale acestuia. Planariile au fost îînvaă tţate saă se orienteze îîntr-un labirint la care maî ncarea se gaă sesţ te la capaă tul acestuia. Sectţionaî nd planariile, fragmentele ce contţin ganglionii nervosţ i refaă caî ndu-se, viermele îîsţi paă streazaă reflexul conditţionat de orientare îîn labirint spre zona unde este plasataă maî ncarea. Crescaî nd fragmentele din corpul planariilor pe un mediu cu ribonucleazaă care hidrolizeazaă ARN-ul, animalele regenerate îîn aceste conditţii nu-sţ i mai conservaă reflexul conditţionat de orientare prin labirint. Dacaă îînsaă planariilor tinere le administraă m îîn hranaă triturate din viermii care au îînvaă tţat anterior reflexul conditţionat de orientare prin labirint, acestea elaboreazaă reflexul conditţionat dupaă un numaă r minim de asocieri. Din aceste experimente reiese caă ARN-ul constituie codul chimic, de stocare a informatţiilor. ARN-ului îîi revine sţ i rolul de retţinere a informatţiei genetice, tiparului sintezei de proteine sţ i al sintezei de anticorpi. Datoritaă ARN-ului nou format, la nivelul sinapselor se produc enzime ce favorizeazaă sinteza de mediator chimic, facilitaî nd circulatţia informatţiei îîn lantţul neuronal. 5.5.2.1 Facilitarea şi modularea memoriei Pentru fixarea informatţiei este necesaraă sţ i interventţia unor factori afectivi, emotţionali. Stimulii indiferentţi nu sunt fixatţi îîn memorie, îîn schimb sunt retţinutţi stimulii plaă cutţi sau neplaă cutţi din mediul ce ne îînconjoaraă . IÎn stocajul mnezic, circuitele care trec prin amigdalaă permit stocarea polaritaă tţii afective a informatţiei. De asemenea, proprietaă tţile autoasociative ale retţelelor hipocampice favorizeazaă activarea unui model neuronal stocat îîn memorie dacaă existaă sţ i o similaritate de context, inclusiv semnificatţia emotţionalaă , îîntre modelul curent sţ i modelul care trebuie activat. 5.5.2.2 Fiziopatologia memoriei La alcoolicii cronici la care se produc degenerescentţe nervoase (i.e. degenerarea hipocampului sţ i a nucleilor mamilari) se instaleazaă sindromul Korsakoff. La acesţ ti bolnavi memoria primaraă nu poate fi transformataă îîn memorie secundaraă , conditţie îîn care apare amnezia anterogradaă sau de fixare. Aceastaă situatţie se instaleazaă dupaă aparitţia tulburaă rilor nervoase. Bolnavul nu-sţ i 207

mai poate forma noi amintiri, este dezorientat îîn timp sţ i îîn spatţiu, este incapabil saă îînregistreze evenimente noi faă raă modificarea stocajelor mnezice. Dupaă comotţii cerebrale, dupaă sţ ocuri electrice, dupaă narcozaă sau hipotermie se poate produce amnezie retrogradaă sau de evocare îîn care se sţ terg din memorie evenimentele dinaintea interventţiei staă rilor mai sus amintite, inclusiv memoria secundaraă sţ i tertţiaraă . Pacientul este incapabil de a evoca informatţii din perioada anterioaraă evenimentului perturbator (perioada afectataă de amnezia retrogradaă depinde de intensitatea sţ i distantţa temporalaă fatţaă de interventţia traumaticaă ), putaî nd fixa îînsaă informatţii curente. IÎn aceste situatţii se tulburaă accesul la memoria secundaraă , recuperarea mnezicaă putaî nd avea loc treptat, dupaă zile sau saă ptaă maî ni de la incidentul petrecut. 5.6 Transferul interemisferic al informaţiei şi specializările emisferelor cerebrale La îînceputul anilor ‘50, corpul calos constituia un mare paradox pentru medicinaă . Pe de o parte era maă rimea lui estimataă la circa 200 milioane de axoni sţ i pozitţia sa centralaă îîntre cele douaă emisfere cerebrale, iar, pe de altaă parte, faptul caă sectţiunea sa la animale, chiar sţ i la maimutţe, nu producea modificaă ri majore. Acelasţ i lucru se observa sţ i la persoanele naă scute cu agenezia corpului calos. IÎn parte, raă spunsul a fost dat îîn experientţele initţiate îîn 1953 de Myers sţ i Sperry, pe pisici sţ i maimutţe. Cercetaă rile faă cute au dus la concluzia dupaă care corpul calos joacaă , îîn primul raî nd, un rol îîn transferul interemisferic al informatţiei sţ i, îîn al doilea raî nd, are rol îîn armonizarea sţ i unificarea functţiilor neuropsihice ale celor douaă emisfere cerebrale. IÎntr-o primaă etapaă , autorii au araă tat caă performantţele discriminatorii formate pe un ochi se transferaă îîn cursul îînvaă tţaării pe ambele emisfere cerebrale. Transferul nu se realizeazaă numai la nivelul chiasmei optice, ci, mai ales, la nivelul corpului calos sţ i a comisurilor interemisferice anterioaraă sţ i hipocampicaă . Animalele cu sectţiunea acestor structuri interemisferice se comportaă ca sţ i cum ar avea douaă creiere, fiecare emisferaă putaî nd fi instruitaă separat. Un astfel de animal cu creierul divizat poate fixa reflexe conditţionate antagonice pentru fiecare ochi îîn parte. Rezultate asemaă naă toare s-au obtţinut sţ i la oameni. Tot îîn anii ’50, neurochirurgul Bogen a initţiat operatţiile de divizare a celor douaă emisfere cerebrale prin comisurotomie. El sectţiona corpul calos sţ i cele douaă comisuri anterioaraă sţ i posterioaraă (hipocampicaă ) la bolnavi cu crize epileptice majore, puternice sţ i îîndelungate. Operatţia de separare a celor douaă emisfere se numesţ te split brain sau operatţia de creier separat. Aceastaă sectţionare pornea de la ideea caă severitatea convulsiilor epileptice poate fi redusaă dacaă descaă rcaă rile ar putea fi limitate doar la un singur emisfer. Tulburaă rile care apar îîn urma acestei sectţionaă ri sunt cunoscute ca sindrom de deconectţie sţ i constau, îîn general, îîn tulburaă ri ale transferului informatţiei de la o jumaă tate a corpului la cealaltaă jumaă tate. Acelasţ i sindrom se observaă sţ i la cazurile de agenezie a corpului calos. 208

Dar, îîn afaraă de modificaă rile neurologice la acesţ ti bolnavi, au apaă rut o serie de particularitaă tţi. Din acest motiv, Sperry sţ i Gazzaniga au fost solicitatţi îîn anii ‘60 saă evalueze modificaă rile neuropsihologice la acesţ ti pacientţi. Cercetaă rile s-au bazat îîn aceastaă evaluare pe bateria de teste utilizate îîn experientţele lor pe animale, îîn care se realiza discriminarea dioptricaă , dar, avaî nd îîn vedere caă , îîn operatţiile de la oameni, chiasma opticaă raă maî ne integraă , aceste teste au fost modificate. Ei au folosit îîn primul raî nd tehnica tahistoscopiei. Fiecare pacient era solicitat saă priveascaă îîntr-un punct îîn centrul ecranului. Pe ecran apaă rea fie la dreapta, fie la staî nga un cuvaî nt sau o imagine pentru o perioadaă de 100 ms. Acest timp foarte scurt era suficient pentru perceperea vizualaă la ochiul de aceeasţ i parte cu proiectţia, dar prea scurt pentru a da posibilitatea ochiului opus saă efectueze misţ carea de vizare a imaginii. La acesţ ti bolnavi stimulii sositţi din caî mpul vizual staî ng sunt transmisţ i prin chiasma opticaă îîn cortexul drept sţ i invers, pentru caî mpul vizual drept. Apoi bolnavii trebuiau saă repereze prin pipaă it obiectul evocat verbal sau prezentat îîn spatele ecranului. La majoritatea pacientţilor dreptaci comisurotomizatţi se observaă gresţ eli îîn testele de denumire a obiectelor comune palpate cu maî na staî ngaă , faă raă ajutor verbal. Apar deficite la examinarea caî mpului vizual prin confruntare sţ i la examinarea misţ caă rilor maî inii staî ngi la comandaă verbalaă . Testele de scriere cu maî na staî ngaă evidentţiazaă disgrafia, iar testul desenului cu maî na dreaptaă relevaă desene rudimentare. Cea mai bunaă confirmare a absentţei de comunicare interemisfericaă se obtţine cu testul de localizare îîncrucisţ ataă a informatţiei tactile. IÎn ceea ce privesţ te testele neuropsihologice, prezentaă rile tahistoscopice permit evaluarea esţ ecurilor comparaă rii intermisferice a stimulilor vizuali. Ascultarea dihotomicaă evidentţiazaă o extensie a materialului verbal auzit la urechea nondominantaă . Testul de îîmperechere a stimulilor tactili nu poate fi efectuat de acesţ ti pacientţi. La bolnavii la care s-a practicat comisurotomia, nu se constata alterarea facultaă tţilor intelectuale. Cercetaă rile lui Roger Sperry au dus la concluzia caă ambele jumaă taă tţi ale creierului posedaă capacitaă tţi cognitive, cu toate caă îîn emisfera staî ngaă este localizat centrul vorbirii. Emisfera dreaptaă are rol îîn activitaă tţile intelectuale cu un grad crescut de solicitaă ri creative. Din observatţiile lui Sperry se poate desprinde tendintţa de polarizare, de specializare a celor douaă emisfere cerebrale, dar, îîn acelasţ i timp, tendintţa de armonizare a functţiilor bilaterale prin legaă turile interemisferice. La copii presţ colari (i.e. paî naă la 6-7 ani) predominaă activitatea emisferei drepte, din acest motiv copii sunt extrem de imaginativi sţ i creatori. Educatţia sţ colaraă solicitaă predominantţa progresivaă a emisferei staî ngi, codul logic-verbal prevalaî nd datoritaă prezentţei unei sintaxe ce face posibilaă o semanticaă relatţionalaă (i.e. obtţinerea unui sens nou prin combinarea a douaă cuvinte) sţ i datoritaă presiunii spre comunicare. Diferentţele dintre sexe privesc, de asemenea, polarizarea emisferelor cerebrale. Baă rbatţii manifestaă o mai mare competentţaă îîn ceea ce privesţ te sarcinile matematice sţ i de orientare spatţialaă , îîn timp ce femeile sunt superioare îîn domeniul probelor verbale. Centrul vorbirii al lui Broca este mai dezvoltat la 209

femei comparativ cu baă rbatţii, desţ i volumul creierului la baă rbatţi este sensibil mai mare, iar numaă rul neuronilor este cu aproximativ 4 milioane mai mare la baă rbatţi decaî t la femei. Existaă deosebiri îîn ceea ce privesţ te modul îîn care cele douaă emisfere contribuie la functţiile mintale. Se observaă la femei o reprezentare bilateralaă a functţiei verbale sţ i a functţiilor spatţiale. Se pare caă la femei existaă o mai bunaă comunicare interemisfericaă . De altfel, cercetaă rile histologice au indicat un numaă r mai mare de axoni îîn corpul calos la femei comparativ cu baă rbatţii. Se pare caă , la femei, emisfera dreaptaă îîsţi pune mai puternic amprenta îîn viatţa psihicaă comparativ cu baă rbatţii la care emisfera staî ngaă are o mai puternicaă exprimare logico-verbalaă .

6 CAPITOLUL VI NEUROFIZIOLOGIA COMPONENTELOR HOMEOSTATICE ŞI PLASTICE ALE COMPORTAMENTULUI

Comportamentul uman presupune o componentă homeostatică, de conservare a echilibrului intern, sţ i o componentă plastică, care asiguraă modularea acestui echilibru conform solicitaă rilor din mediu. Componenta homeostaticaă circumscrie comportamente cu un grad mare de prespecificare care rezidaă îîn modificarea variabilelor fiziologice, se manifestaă ca o stare de necesitate care trebuie gratificataă sţ i tţintesc repercusiuni biologice imediate care saă restabileascaă echilibrul initţial. Prespecificarea componentei homeostatice a comportamentului se referaă la amorsarea unei modificaă ri a unor variabile fiziologice la un anumit moment îîn ontogenezaă (e.g. comportamentul sexual care debuteazaă îîn pubertate) care declansţ eazaă un comportament specific sţ i care poate fi determinataă dupaă sincronizarea interspecificaă , dupaă caracterul stringent, uneori dupaă manifestarea foarte timpurie sţ i dupaă viteza de achizitţie a comportamentului specific. Comportamentele instinctuale (e.g. comportamentul 210

alimentar, sexual, agresiv) sunt caracterizate de un raă spuns ce nu se poate stinge prin habituare sţ i presupune o relatţie directaă îîntre intensitatea stimulului sţ i intensitatea raă spunsului. Comportamentele instinctuale se consideraă caă sunt declansţ ate de un stimul-semnal sţ i sunt concepute ca precablaje sau conditţionaă ri specificabile (experience-expectant knowledge). Scoartţa cerebralaă exercitaă o actţiune modulatoare, facilitatoare sau frenatoare, asupra sistemelor neurofiziologice subcorticale care stau la baza vietţii afective sţ i comportamentelor instinctuale. Aceastaă actţiune a scoartţei este dependentaă de informatţiile senzitivo-senzoriale pe care ea le primesţ te din mediu. Scoartţa cerebralaă mediazaă îîntre componenta homeostaticaă sţ i cea plasticaă a comportamentului. IÎn 1954, Olds sţ i Milner au demonstrat la animale caă , îîn comportamentele conduse de un scop, intervin mecanisme hipotalamolimbice. Leziuni ale hipocampului produc o tulburare a acestor mecanisme, ceea ce duce la o perturbare a comportamentului motivat, precum sţ i la o stingere mai rapidaă a reflexului de orientare. Leziunile septale reduc placiditatea comportamentului sţ i dau nasţ tere unei perseveraă ri accentuate a raă spunsului. Leziunile septale influentţeazaă negativ performantţele de discriminare sţ i de alternare, din cauza perseveraă rilor pe care le produc. IÎn cazul acestor leziuni sunt afectate distinct comportamentele de evitare sţ i de discriminare. Hipersexualitatea produsaă de leziunile bilaterale ale complexului amigdalian poate fi suprimataă prin castrare sţ i restabilitaă prin administrarea de hormoni sexuali. Aceste observatţii atrag atentţia asupra relatţiilor neuroendocrine cu rol îîn sustţinerea de caă tre sistemul limbic a componentelor emotţionale sţ i motivatţionale ale comportamentului. De asemenea, animalele care, îîn urma unor leziuni amigdaliene, deveneau indiferente sţ i docile, devin din nou furioase sţ i agresive dacaă sunt supuse unei leziuni suplimentare a nucleilor ventromediali ai hipotalamusului. Leziunile sistemului limbic modificaă la maimutţaă comportamentul social. Pozitţia ierarhicaă a animalului îîn grup se schimbaă . Sţ i la om leziunile patologice din aceastaă regiune determinaă o diminuare a agresivitaă tţii sociale. Neocortexul frontal nu este o structuraă unitaraă din punct de vedere al functţiilor sale comportamentale. Leziunile bilaterale ale regiunilor prefrontale determinaă la om tulburaă ri comportamentale care duc adesea la schimbarea personalitaă tţii. Astfel, se observaă diminuarea anxietaă tţii sţ i a preocupaă rilor de viitor, a impulsivitaă tţii, o usţ oaraă euforie, lipsaă de initţiativaă sţ i de spontaneitate. Din punct de vedere intelectual se constataă unele deficite de integrare comportamentalaă , tulburaă ri ale memoriei recente, ale capacitaă tţii de abstractizare, de anticipare a unor posibile evenimente. Toate aceste modificaă ri ale personalitaă tţii poartaă numele de sindrom frontal. La om, sindromul Kluü ver-Bucy este mai putţin caracteristic decaî t la maimutţaă. El poate fi observat dupaă ablatţii bilaterale de lob temporal, practicataă dupaă crize majore comitţiale sţ i convulsive, rebele la tratamentul medicamentos. Sindromul se observaă caî nd îîn ablatţie este inclusaă circumvolutţia hipocampicaă , 211

uncusul sţ i, uneori, amigdala. Se observaă îîn acest caz aparitţia placiditaă tţii, tendintţe de examinare oralaă , anomalii ale comportamentului sexual, tulburaă ri de memorie sţ .a. Leziunile stereotaxice bilaterale localizate doar la nivelul nucleilor amigdalieni nu dau îînsaă nici unul din simptomele sindromului Kluü ver-Bucy. Observaî nd comportamentul animalelor, avem tendintţa de a le interpreta antropomorfic. Din punct de vedere strict neurofiziologic, nu se poate vorbi decaî t de mecanisme care faciliteazaă anumite comportamente sau altele care le inhibaă . La o analizaă la nivel molar, comportamentele sunt determinate de recompensaă sau de pedeapsaă , de plaă cere sau de repulsie. IÎn termeni mai generali, un comportament care are tendintţaă de repetare este un comportament apetitiv, iar cel care are tendintţaă de eliminare este un comportament aversiv. Comportamentele apetitive au o valoare pozitivaă pentru supravietţuire, dar sţ i comportamentele aversive, prin evitarea sau eliminarea conditţiilor nocive, au tot o valoare pozitivaă . Din punct de vedere al mecanismelor fiziologice, îîn ambele situatţii comportamentale intervin mecanisme inhibitorii sau facilitatorii care-sţ i au sediul îîn sistemul nervos central. Lucrurile devin ceva mai complexe îîn situatţia îîn care comportamentul are lungi perioade de îîntaî rziere sau amaî nare (i.e. tolerantţa la frustrare), ceea ce sugereazaă existentţa unor sisteme complexe de stocare, precum sţ i a unor sisteme de îînvaă tţare a coincidentţei sţ i confirmaă rii. Coincidentţele apar caî nd starea de necesitate este gratificataă . Din punct de vedere neurofiziologic, se pot discuta relatţiile dintre componenta homeostaticaă sţ i componenta plasticaă îîn cazul mai multor tipuri de comportamente: comportamentul instinctiv, comportamentul voluntar sţ i comportamentul social. 6.1. Componenta afectiv-emoţională a comportamentului Studiul neurofiziologic al staă rilor afectiv-emotţionale prezintaă dificultaă tţi din cauzaă caă emotţiile comportaă un îînsemnat factor subiectiv, iar, din punct de vedere experimental, nu se pot examina decaî t componentele obiective sţ i cuantificabile ale emotţiei. Paî naă la elaborarea unor indici obiectivi de apreciere a proceselor psihice afectiv-emotţionale, au existat putţine studii de neurofiziologie îîn acest domeniu. La baza creierului existaă un sistem extrem de complex care genereazaă staă rile afectiv-emotţionale. IÎn cercetaă rile experimentale este greu de deosebit notţiunea de comportament emoţional de notţiunea de emoţie. IÎn marea majoritate a cazurilor, cercetaă torii consideraă anumite componente ale raă spunsului la stimul drept raă spunsuri emotţionale. Anumite caracteristici ale activitaă tţii musculare (e.g. tremuraă turi, vocalizare) sunt corelate cu fenomene afective, dupaă cum modificaă ri vegetative intense sunt considerate indicatori ai unor staă ri emotţionale. Dar identificarea comportamentului emotţional definit prin aceste criterii pune problema îîn ce maă suraă aceste criterii sunt specifice. Cercetaă rile efectuate au demonstrat caă douaă structuri subcorticale, situate la baza encefalului sunt implicate îîn staă rile afectiv-emotţionale: sistemul limbic sţ i 212

hipotalamusul. Se consideraă caă , pe maă sura dezvoltaă rii filogenetice a sistemului nervos central, îîntre sistemele aferente senzitivo-senzoriale sţ i cele eferente motorii, se interpun tot mai multe sisteme de analizaă sţ i integrare care faciliteazaă sţ i coordoneazaă actele motorii complexe, pentru a fi caî t mai adecvate conditţiilor de mediu. Asţ a se explicaă faptul caă , initţial, îîntre sistemele aferente sţ i eferente, principalul sistem de analizaă sţ i integrare era reprezentat de formatţiunea reticularaă . La capaă tul rostral al formatţiunii reticulare a apaă rut sistemul limbic care augumenteazaă aceastaă capacitate integrativaă . La om existaă un al treilea sistem, sistemul talamo-cortical, care conferaă o putere de rezolutţie crescutaă analizei aferentţelor. 6.1.1. Bazele neurofiziologice ale stărilor afectiv-emoţionale. Sistemul limbic Termenul de sistem limbic a fost propus de P. Broca îîn 1878 pentru structurile de la marginea îînvelisţ ului neocortical. Multaă vreme s-a crezut caă sistemul limbic este legat exclusiv de simtţul olfactiv. J. W. Papez, îîn 1937, descrie caî tţiva bolnavi care aveau leziuni îîn hipocamp sţ i îîn girusul cingulat, îînsotţite de tulburaă ri emotţionale sţ i sustţine rolul sistemului limbic îîn staă rile afectivemotţionale. Din punct de vedere filogenetic sţ i citoarhitectonic scoartţa cerebralaă se îîmparte îîn neocortex sau izocortex (i.e. scoartţa nouaă ) sţ i allocortex (i.e. scoartţa veche). Allocortexul contţine 1-2 straturi de celule, iar neocortexul 6 straturi. IÎn cadrul allocortexului se disting arhicortexul, caracteristic pentru hipocamp, sţ i paleocortexul caracteristic zonei scoartţei piriforme. Deoarece îîn allocortex se formeazaă senzatţiile olfactive acesta a primit initţial denumirea de rinencefal desţ i doar o micaă parte a allocortexului intervine îîn olfactţie. Restul structurilor limbice îîmpreunaă cu hipocampul joacaă un rol îîn comportamentul afectivemotţional sţ i îîn motivatţie. Sistemul limbic este format dintr-o serie de structuri nervoase asţ ezate pe fatţa internaă a creierului, îîn jurul hilului unei emisfere cerebrale. Structurile din jurul hilului se aseamaă naă cu o rachetaă de tenis îîn care maî nerul este reprezentat de bulbul olfactiv iar corpul este alcaă tuit din douaă inele: un inel intern care este format îîn partea superioaraă din corpul calos, iar îîn cea inferioaraă se îîntinde paî naă la scizura hipocampului ce include hipocampul, îîn profunzime, nucleii septului sţ i nucleii amigdalieni, sţ i un inel extern, ce cuprinde girusul parahipocampic îîn partea inferioaraă sţ i girusul cingulat îîn partea superioaraă . 6.1.1.1 Conexiunile sistemului limbic Căile eferente principale ale sistemului limbic sunt reprezentate de: stria terminalis, care leagaă nucleii amigdalieni cu septul sţ i hipotalamusul sţ i fornixul ce unesţ te hipocampul cu tuberculii mamilari ai hipotalamusului. Majoritatea fibrelor striei terminalis îîsţi au originea îîn zonele corticomediale sţ i latero-bazale ale complexului amigdalian. Cele mai multe 213

proiectţii ajung îîn hipocampul median sţ i, mai ales, îîn nucleii ventromediali, nucleii supraoptici sţ i paraventriculari ai hipotalamusului. Efectele stimulaă rii nucleilor amigdalieni se datoreazaă îîn mare maă suraă modulaă rii activitaă tţii hipocampului. Tuberculii mamilari, la raî ndul lor, sunt conectatţi cu nucleii anteriori ai talamusului prin tractul mamilo-talamic al lui Vicq d’Azyr. Numeroase fibre provenite din nucleii anteriori ai talamusului se raă spaî ndesc, apar îîn girusul cingulat, iar, de aici, îîn hipocamp, alcaă tuind circuitul lui Papez cu rol îîn memorie. Aferenţele. Legaă turile dintre neocortex sţ i sistemul limbic sunt putţine. O caracteristicaă esentţialaă a sistemului limbic este saă raă cia conexiunilor cu neocortexul, ceea ce a faă cut saă se afirme îîn mod plastic, caă neocortexul călăreşte pe sistemul limbic ca un călăreţ pe un cal fără hăţuri. IÎn realitate, existaă caî teva conexiuni constituite din fibre de la lobul prefrontal spre structurile limbice adiacente sţ i caî teva conexiuni indirecte pe calea talamusului. Din cauza saă raă ciei conexiunilor cu neocortexul se explicaă faptul caă emotţiile nu pot fi initţiate sau îîntrerupte voluntar. Sunt descrise, de asemenea, interconexiuni îîntre nucleii amigdalieni sţ i scoartţa din lobul insulei, cu importantţaă îîn depozitarea informatţiei îîn memoria de lungaă durataă (i.e circuitele amigdalofuge). Altaă traă saă turaă a circuitelor neuronale limbice este postdescărcarea. Datoritaă acestei proprietaă tţi, raă spunsurile emotţionale pot dura mai mult decaî t stimulul care le-a initţiat. Portţiunii olfactive a sistemului limbic îîi apartţine aria piriformaă sţ i prepiriformaă care sunt incriminate îîn cazul comportamentului alimentar, a interesului pentru sexul opus sţ i au sţ i functţia de a preveni individul de anumite pericole. Sistemul extraolfactiv cuprinde formatţiuni importante cum sunt nucleii amigdalieni sţ i hipocampul. Complexul amigdalian. Pe baza unor criterii functţionale, complexul amigdalian poate fi divizat îîn trei paă rtţi: corticomedialaă , laterobazalaă sţ i centralaă . Fiecare din cele trei portţiuni contţine mai multţi nuclei. Cea mai mare cantitate de hormoni steroizi suprarenalieni este captataă de zona corticomedianaă . Dupaă distrugerea zonei corticomediene cresţ te nivelul de ACTH. Aceeasţ i secretţie maă ritaă de ACTH se observaă sţ i la stimularea zonei laterobazale. Organismul se adapteazaă mai bine la fusurile orare care prelungesc ziua. Din acest motiv, îîn deplasaă rile spre apus, adaptarea se face mai repede decaî t îîn cele spre raă saă rit. De asemenea, acelasţ i fenomen se observaă atunci caî nd ora oficialaă se prelungesţ te îîn orarul de iarnaă , caî nd adaptarea se face mai repede, comparativ cu schimbarea orarului de varaă , caî nd adaptarea se face mai greu. Adaptarea la un nou ritm diurn se face aproximativ îîntr-o saă ptaă maî naă . Distructţiile îîn sistemul limbic modificaă ritmul somn-veghe, iar distructţiile la nivelul fornixului tulburaă ritmul secretţiei endocrine de ACTH sţ i de glicocorticoizi. Sţ tiintţa care se ocupaă cu studiul ritmurilor biologice se numesţ te cronologie. Sistemul limbic cuprinde structurile mediale telencefalice de origine corticală, care înconjoară foramina interventriculară a lui Monro situată între ventriculul III şi ventriculii laterali, cu excepţia cortexului olfactiv unimodal. 214

Sistemul limbic a fost îîmpaă rtţit pe baza conexiunilor sţ i specializaă rii functţionale intrasistemice îîn douaă grupuri functţionale: o axă hipocampică exteroceptivă sţ i o axă amigdaliană interoceptivă. Saă notaă m caă functţia unei structuri nervoase este dedusaă prin combinarea datelor despre tipul informaţiilor pe care structura respectivă le primeşte prin căile aferente sţ i despre comportamentul şi relaţiile neuronilor individuali cu datele despre efectele comportamentale ale lezării structurii (Fox, 1996). IÎn cadrul sistemului limbic, axa hipocampicaă este responsabilaă de procesarea cognitivaă a evenimentelor externe sţ i a contextului îîn care acestea se produc; axa amigdaloidaă este responsabilaă de generarea staă rilor emotţionale sţ i motivatţionale ale organismului sţ i, asţ a cum vom vedea, se sugereazaă caă este implicataă îîn realizarea asocierilor dintre stimul sţ i raă spuns. Axa hipocampică IÎntre talamusul anterior sţ i formatţiunea hipocampicaă existaă o legaă turaă anatomicaă sţ i functţionalaă straî nsaă . Talamusul anterior proiecteazaă îîn cortexul cingulat posterior care, la raî ndul lui, proiecteazaă îînapoi îîn formatţiunea hipocampicaă . Un acelasţ i tip de circuit se stabilesţ te îîntre formatţiunea hipocampicaă , ce proiecteazaă îîn corpii mamilari care mentţin legaă turi cu talamusul anterior. Formatţiunea hipocampicaă îîntretţine relatţii importante sţ i cu nucleii septali. Axa hipocampicaă include: formaţiunea hipocampică, nucleii septali, partea posterioaraă a girusului cingulat, partea dorsolateralaă a cortexului prefrontal. Structurile asociate acestui subsistem sunt nucleul anterior al talamusului sţ i regiunea mamilară a hipotalamusului. Functţia axei hipocampice pare saă fie legataă de procesaă ri cognitive mai complexe (i.e. fatţaă de cele care sustţin îînvaă tţarea unor raă spunsuri motorii simple sau a unor asocieri simple stimulraă spuns) recunoscaî ndu-se implicarea esentţialaă a complexului septo-hipocampic îîn formarea unor asocieri dintre evenimente sau obiecte sţ i context. Axa amigdaloidă cuprinde: complexul amigdalian, nucleul-pat al striei terminalis (i.e. o extensie rostralaă a amigdalei; Johnson, 1923), partea orbitalaă a cortexului prefrontal, partea anterioaraă a cortexului cingulat. Se consideraă ca structuri asociate acestei axe nucleul dorsomedial al talamusului sţ i nucleul ventromedial al hipotalamusului. Cea mai importantaă proiectţie a amigdalei este îîn talamusul dorsomedial; talamusul dorsomedial proiecteazaă îîn partea orbitalaă a cortexului prefrontal care, la raî ndul saă u, proiecteazaă îînapoi îîn amigdalaă . Amigdala mai mentţine proiectţii cu nucleul-pat al striei terminalis sţ i cu hipotalamusul ventromedial, acestea fiind proiectţii paralele ale amigdalei cu proiectţiile formatţiunii hipocampice îîn nucleii septali sţ i corpii mamilari. Se acceptaă caă axa amigdalianaă este implicataă îîn modularea staă rilor emotţionale. Starea emotţionalaă a unui animal (e.g. frica) este operatţionalizataă , de obicei, prin contextul îîn care apare (i.e. animalului i se prezintaă stimuli care au fost anterior asociatţi cu îîntaă riri negative) sţ i comportamentul animalului (i.e. îîncercaă rile animalului de a scaă pa sau a îînlaă tura actţiunea acestor stimuli), alaă turi de schimbările fiziologice asociate (e.g. descaă rcaă rile de ACTH, frecventţa cardiacaă sţ i tensiunea arterialaă ).

215

6.1.1.2 Axa hipocampică Functţia formatţiunii hipocampice sţ i a septului (etichetate deseori, datoritaă conexiunilor structurale sţ i functţionale straî nse, ca sţ i complex septo-hipocampic) pare saă fie legataă de formarea de asociatţii cognitive noi, complexe. IÎn aceastaă functţie integrativaă , unul din rolurile cornului lui Ammon sţ i al girusului dinţat este asigurarea suportului neuronal pentru asociatţii spatţiale. Girusul parahipocampic sţ i cortexul peririnal se consideraă caă raă spund de recunoasţ terea obiectelor. Cortexul cingulat posterior este implicat îîn stocarea de lungaă durataă a informatţiei sţ i utilizarea acestei informatţii de caă tre alte sisteme. Cortexul prefrontal dorsolateral este angajat îîn acele procese/sarcini mnezice îîn care factorii esentţiali sunt intervalul, decalajul sau îînlocuirea stimulilor. 6.1.1.2.1. Neuroanatomia şi citoarhitectura hipocampului Formatţiunea hipocampicaă este compusaă din douaă structuri de forma literei U îînfaă sţ urate îîmpreunaă din anterior spre posterior sţ i lateral, ca sţ i coarnele unui berbec (Blozowski, 1986): girusul dinţat (fascia dentata) sţ i cornul lui Ammon (hipocampus proper). Citoarhitectura sţ i neuroanatomia hipocampului au fost detaliate îîn Neurofizilogia comportamentului uman, A. Olteanu, V. Lupu, A. Miu, Editura Presa Universitaraă Clujeanaă , 2001 (pp. 194-196). 6.1.1.2.2. Hipocampul ca sistem de cartografiere cognitivă Celulele piramidale nu prezintaă doar diferentţe morfologice, ci pot fi distinse sţ i prin modelele de descaă rcare sţ i corelatele lor comportamentale. Astfel, celulele piramidale au potentţiale de actţiune (PA) de durataă relativ lungaă sţ i descarcaă uneori foarte lent, altaă dataă îîn zvaî cniri scurte, cu decrement, numite vârfuri (spike-uri) complexe. Interneuronii au potentţiale de actţiune de scurtaă durataă , descarcaă îîntotdeauna foarte repede, dar îîn forme diferite de vaî rful complex. Modelul de descaă rcare al fiecaă rei celule piramidale are un corelat comportamental unic care corespunde fiecaă rei celule o anumitaă locatţie spatţialaă pentru care aceasta descarcaă maximal. IÎn timpul activitaă tţii exploratorii spontane la sţ obolani (i.e. unul din comportamentele precablate la aceastaă specie), celulele piramidale din cornul lui Ammon descarcaă doar pentru locatţii specifice din mediu. Descoperirea acestei corespondentţe sţ i literatura despre leziunile hipocampice care afecteazaă capacitatea de îînvaă tţare spatţialaă sţ i memoria spatţialaă au dus la ipoteza caă funcţia hipocampului constă în generarea unei hărţi cognitive a lumii înconjurătoare; activitatea hipocampului informează restul creierului despre locaţia curentă în harta cognitivă (O’Keefe et al, 1978). Celulele hipocampice au rolul de celule spaţiale, iar aria din mediu pentru care o anume celulaă piramidalaă descarcaă rapid se numesţ te câmpul spaţial al acelei celule. Sistemul de cartografiere cognitivaă implementat de hipocamp a fost detaliat îîn Neurofizilogia comportamentului uman, A. Olteanu, V. Lupu, A. Miu, Editura Presa Universitaraă Clujeanaă , 2001 (pp. 197-199) 216

6.1.1.2.3 Calcularea hărţii cognitive Formatţiunea hipocampicaă este potrivitaă ataî t din punct de vedere celular, caî t sţ i din cel al localizaă rii neuroanatomice sţ i proiectţiilor pentru a sustţine un sistem de cartografiere cognitivă. IÎn continuare, vom îîncerca saă schitţaăm analiza la nivel computatţional (i.e. analiza sarcinii pe care trebuie saă o execute un sistem de cartografiere cognitivaă sţ i specificarea procesaă rilor necesare ce se interpun îîntre inputul sţ i outputul acestui sistem; Miclea, 1999) a acestui concept de hartă cognitivă, concept cu origine îîn cercetaă rile neurofiziologice. Un sistem de cartografiere trebuie saă aibaă douaă componente:  un spaţiu de cartare, adicaă moduli interconectatţi, fiecare fiind receptiv la un numaă r mare de inputuri potentţiale;  un mecanism pentru construirea sţ i schimbarea haă rtţilor numit sistem de localizare care selecteazaă zona potrivitaă pentru un input particular sţ i schimbaă rile rezultate îîn reprezentarea itemilor ca raă spuns la schimbaă rile din mediu. Spatţiul de cartare constituie o matrice mare de neuroni cu proprietaă tţi identice (i.e. descaă rcarea locatţie-specificaă a celulelor piramidale din hipocamp) îîn asţ a fel îîncaî t fiecare neuron saă reprezinte o locatţie din mediu. IÎn aceastaă matritţaă sunt necesare cel putţin douaă inputuri: un input care saă ofere informatţii senzoriale despre mediu sţ i un input care saă informeze sistemul de cartografiere caă animalul îîsţi schimbaă pozitţia îîn spatţiu sau îîsţi schimbaă suprafatţa receptoare pentru o anumitaă locatţie din mediu. Inputul din mediu s-ar putea sprijini pe semnalele venite pe calea cortico-hipocampicaă prin aria entorinalaă . Inputul de localizare justificaă prezentţa necesaraă îîn sistemul de cartografiere a celulelor care monitorizeazaă directţia capului, iar acest input ar putea veni pe calea hipocampicaă (una din cele trei caă i ale hipocampului, numitaă sţ i a colateralelor Schaffer;). Sistemul de cartografiere cognitivaă trebuie saă dispunaă de un sistem motor cu mai multe grade de libertate, pe care l-ar putea controla prin proiectţiile directe sau mediate ale hipocampului îîn ariile motorii. 6.1.1.3. Axa amigdaloidă Se consideraă caă axa amigdalianaă este implicataă îîn procesările şi comportamentul saturat emoţional. Grupul nuclear corticomedial este implicat îîn comportamentul sexual; s-a stabilit caă nucleii corticomediali sunt angajatţi îîn reactţiile emotţionale pozitive, mai plaă cute, iar nucleii laterali, bazali sţ i centrali mai mult îîn emotţii negative, aversive. Dacaă discriminarea gustativaă este o functţie a regiunilor unimodale gustative, componentele hedonice ale gustului sunt mediate prin conexiunile cu nucleul central al amigdalei. Cortexul cingulat anterior, parte a axei amigdaliene, a fost subdivizat îîn douaă subsisteme: un sistem dorsal, implicat îîn controlul pozitţiei ochilor sţ i a capului sţ i un sistem ventral, implicat îîn reglarea functţiilor viscerale. Cortexul prefrontal orbital este interconectat cu cortexul prefrontal dorsolateral. Ipoteza lui Fuster (1989) asupra functţiei globale a cortexului prefrontal este caă partea orbitalaă este responsabilaă de suprimarea memoriilor 217

care ar interfera îîn timpul comportamentelor teleologice complexe, functţie complementaraă cu rolul cortexului prefrontal dorsolateral îîn stocarea temporaraă a stimulilor relevantţi sţ i pregaă tirea unui cadru pentru raă spunsurile motorii (Windhorst, 1996). Toate functţiile mai sus mentţionate ale axei amigdaliene necesitaă o componentaă de integrare a informaţiei venite din mediul extern cu informaţia despre stările interne ale organismului, componentaă necesaraă pentru a produce raă spunsuri comportamentale corecte. 6.1.1.3.1. Neuroanatomia complexului amigdalian Pe baza unor criterii functţionale, complexul amigdalian poate fi divizat îîn trei paă rtţi: corticomedianaă , latero-bazalaă sţ i centralaă . Fiecare din cele trei paă rtţi contţine mai multţi nuclei. Zona corticomediană participaă la prelucrarea informatţiilor olfactive. La om, aceastaă zonaă are o dimensiune relativ redusaă , pe caî nd, la sţ obolani, 40% dintre structurile amigdaliene raă spund la miros. Partea medianaă a zonei corticomediene pare a juca un rol de centru de integrare pentru semnalele senzitivo–senzoriale sţ i cele endocrine, îîn reglarea functţiilor de reproducere. Aceasta prezintaă conexiuni reciproce cu nucleii hipotalamici, mai ales cu nucleii ventromediali, avaî nd capacitatea de a influentţa activitatea acestora. Neuronii zonei corticomediene sunt dotatţi cu receptori pentru hormonii steroizi sexuali sţ i suprarenalieni. Hormonii estrogeni exercitaă efecte excitatorii asupra neuronilor zonei corticomediene, intensificaî ndu-le descaă rcaă rile spontane. Detectarea hormonilor androgeni, estrogeni sţ i corticosteroizi de caă tre neuronii amigdalieni poate juca un rol îîn controlul de tip feed-back al secretţiei hormonilor steroizi, prin hipofizaă . Nucleii latero-bazali Pe neuronii zonei latero-bazale s-au identificat un mare numaă r de receptori pentru diazepam (i.e. un medicament din familia benzodiazepinelor), care exercitaă un efect anxiolitic. Medicamentul inhibaă activitatea unor neuroni amigdalieni, prin potentţarea actţiunii acidului gamaaminobutiric (GABA). Sinapsele GABA-ergice sunt foarte raă spaî ndite îîn toate structurile creierului. La om, ele reprezintaă 35% din totalitatea sinapselor centrale. Deseori, anomalii îîn functţionalitatea sinapselor GABA-ergice sunt cauza instalaă rii tulburaă rilor de anxietate, aparitţia fricii, a spaimei, a fobiilor sau a constraî ngerilor. Existaă douaă clase de receptori GABA-ergici: clasele A sţ i B. Receptorii GABAA regleazaă penetrarea ionilor de Cl-, responsabili de inhibitţia prin hiperpolarizare. A doua categorie sunt receptorii GABA B; caî nd sunt stimulatţi, maă resc conductantţa canalelor de K+ prin intermediul proteinei G reglatoare. Astfel, canalele de K+ se deschid, potasiul iese din celulaă , producaî nd hiperpolarizarea acesteia sţ i exercitaî nd, deci, tot un efect inhibitor. Teama, frica, anxietatea se explicaă prin aceastaă functţie a receptorilor GABA-ergici, dar mai ales a receptorului GABA A. Asupra receptorului GABAA actţioneazaă sţ i anumite substantţe endogene. Existaă asţ a numitele endozepine sau 218

endodiazepine, asemaă naă toare diazepamului, care reactţioneazaă cu receptorul GABAA sţ i astfel reduc starea de anxietate. Zona centrală are straî nse corelatţii cu nucleii vegetativi ai trunchiului cerebral. Prin stimularea zonei centrale a complexului amigdalian la sţ obolani se declansţ eazaă misţ caă ri masticatorii, de deglutitţie, modificaă ri ale secretţiei gastrice sţ i ale activitaă tţii cardiovasculare. Din acest motiv stimularea acestei zone poate duce la aparitţia ulcerelor gastrice. Aceste fenomene se explicaă prin conexiunile dintre zona centralaă sţ i nucleii dorsal al vagului sţ i parabrahial. IÎn zona centralaă a complexului amigdalian neuronii sunt îînzestratţi cu receptori pentru endorfine sţ i enkefaline. Din acest motiv, distrugerea sau stimularea structurilor amigdaliene poate modula durerea. 6.1.1.3.2 Neurofiziologia complexului amigdalian IÎnregistraă ri ale neuronilor individuali din amigdalaă au araă tat caă existaă neuroni care raă spund la stimuli vizuali, auditivi, gustativi, olfactivi sau somatosenzitivi. Sanghera et al (1979) a demonstrat îînsaă caă 19,5% din acesţ ti neuroni descarcaă numai îîn cazul stimulilor care fuseseraă folositţi anterior ca îîntaă riri îîn sarcini de discriminare vizualaă . Mai mult, Wilson sţ i Rolls (1991) au indicat caă acesţ ti neuroni manifestaă chiar sţ i o preferintţaă pentru stimulii care fuseseraă anterior asociatţi cu îîntaă riri pozitive, fatţaă de cei asociatţi cu îîntaă riri negative. Aceastaă tendintţaă nu este absolutaă pentru caă neuronii care au raă spuns la stimuli urmatţi de îîntaă riri pozitive primare au continuat saă descarce sţ i atunci caî nd semnificatţia acelorasţ i stimuli a fost schimbataă prin asocierea cu îîntaă riri negative primare (aceastaă sarcinaă îîn care îîntaă ririle sunt schimbate se numesţ te sarcinaă de discriminare vizualaă inversataă ). IÎn alte regiuni, cum ar fi cortexul orbitofrontal caudal sau hipotalamusul, se observaă o inversare a raă spunsurilor neuronale paralelaă cu inversarea îîntaă ririlor primare. S-a sugerat (Thorpe et al, 1983) caă retţelele neuronale ale cortexului orbitofrontal sţ i ale hipotalamusului realizeazaă reajustarea comportamentalaă promptaă la stimuli caă rora le-a fost schimbataă (inversataă ) semnificatţia (valoarea îîntaă ririi) sţ i fiecare din acesţ ti neuroni sumeazaă , prin proiectţiile de la amigdalaă , activitatea mai multor neuroni amigdalieni. Aceste populatţii de neuroni amigdalieni sţ i, la un nivel de integrare superior, neuronii hipotalamusului bazal sţ i ai cortexului orbitofrontal raă spund, pe baza formaă rii asocierilor stimul-îîntaă rire (e.g. stimul vizual-administrarea de hranaă ), numai caî nd existaă o stare motivatţionalaă (e.g. foame). Raă spunsul acestor neuroni reflectaă activarea unui mecanism al memoriei asociative care cautaă saă producaă un output potrivit pentru un raă spuns emotţional sau motivatţional, output care va merge apoi la sistemele motorii subiacente. Un astfel de sistem responsabil de asocierile stimul-îîntaă riri ar trebui saă contţinaă sinapse modificabile care saă permitaă realizarea unor asocieri îîntre îîntaă ririle primare sţ i stimulii neutri care ar deveni astfel îîntaă riri secundare. Conexiunile amigdalei cu neocortexul, prin care se realizeazaă eliberarea de acetilcolinaă îîn cortexul cerebral la aparitţia de stimuli cu valoare emotţionalaă (stimuli asociatţi cu îîntaă riri sau stimuli noi), ar putea fi calea prin care emotţiile 219

influentţeazaă stocarea mnezicaă de la nivel cortical. Amigdala e implicataă pentru a determina dacaă , pe baza unei asociatţii anterioare cu o îîntaă rire primaraă :  reprezentarea unui stimul trebuie stocataă pentru a facilita semnalizarea ulterioaraă a prezentţei acestuia îîn mediu sţ i orientarea mai rapidaă spre el ;  se produce sau nu un raă spuns afectiv ;  animalul se apropie sau evitaă stimulul. Unele studii (Zola-Morgan et al, 1989) au araă tat caă leziuni ale amigdalei care nu afecteazaă cortexul entorinal sţ i peririnal nu produc deficite mnezice. Altţi cercetaă tori (Bachevalier et al, 1985) consideraă caă distrugerea caă ilor amigdalofugale sţ i a eferentţelor majore ale hipocampului determinaă deficite marcate îîn sarcinile de recunoasţ tere a obiectelor. Oricum, existaă un numaă r mic de neuroni amigdalieni care raă spund îîn sarcini de recunoasţ tere, descaă rcaă rile lor fiind semnificative îînsaă îîn cazul stimulilor noi, poate datoritaă proprietaă tţilor de recompensaă intrinseci ale acestor stimuli (prin tendintţa precablataă a sistemului nervos de a aborda acesţ ti stimuli). Un alt grup de neuroni amigdalieni raă spund îîn primul raî nd la fetţe. Se presupune caă acesţ ti neuroni primesc inputuri de la retţelele din cortex (e.g. sulcusul temporal superior) care raă spund la acest tip de configuratţie pe baza traă saă turilor fizice prezente (e.g. ochi, paă r, guraă ). Amigdala ar fi legataă îîn serie cu aceste arii corticale pentru a determina raă spunsurile emotţionale sţ i sociale la fetţe. O posibilaă dovadaă pentru acest fapt ar fi latentţa mai mare a raă spunsului la neuronii amigdalieni. Aceastaă legare îîn serie s-a realizat din cauza importantţei recunoasţ terii indivizilor dupaă configuratţia fetţei sţ i a complexitaă tţii conotatţiilor emotţionale îîn comportamentul social. 6.1.1.3.3. Rolul complexului amigdalian relevat în experimentele de stimulare şi lezare Amigadalectomia determinaă un registru larg de simptome, de la hiperemotţionalitate paî naă la oralitate excesivaă (i.e. examinarea oralaă excesivaă a obiectelor) sţ i docilitate. Similaritatea mare a acestor simptome cu cele provocate de lobectomia temporalaă anterioaraă bilateralaă ce produce sindromul Kluü verBucy a îîndreptaă tţit pe unii cercetaă tori (Weisskrantz, 1956) saă aprecieze caă acest sindrom ar putea fi determinat doar de extirparea amigdalei. Se sţ tie caă amigdala este implicataă îîn sistemele de recompensaă , fapt dovedit de eficientţa mare a administraă rii stimulaă rii electrice a amigdalei ca îîntaă rire pozitivaă îîn experimentele de conditţionare operantaă . Jones sţ i Mishkin (1972) afirmaă caă multe din simptomele sindromului Kluü ver-Bucy ar putea fi un rezultat al deficitelor de îînvaă tţare a asocierilor stimul-îîntaă rire consecutive amigdalectomiei. Implicarea amigdalei îîn sistemele de recompensaă este plauzibilaă sţ i datoritaă inputurilor polimodale (informatţii procesate adaî nc de la nivelul ariilor corticale vizuale, auditive, gustative, somatosenzoriale, olfactive sţ i viscerale) pe care le primesţ te aceastaă structuraă . Leziunile amigdaliene determinaă la sţ obolani sţ i scăderea neofobiei: sţ obolanii acceptaă mult mai usţ or alimente necunoscute. 220

Dupaă extirparea bilateralaă a nucleilor amigdalieni, animalul raă maî ne apatic sţ i indiferent. Dacaă se extirpaă nucleii amigdalieni la o maimutţaă, aceasta prezintaă o puternicaă reactţie de teamaă fatţaă de o altaă maimutţaă nou introdusaă îîn cusţ caă . Animalul nu mai recunoasţ te caracterul prietenos, familiar al mediului sţ i nici mesajele transmise de semenii lui. Acest fenomen se numesţ te jamais vú. Animalul nu se mai poate îîncadra îîntr-un grup social. Din cauza apatiei, animalul care fusese lider îînainte de leziune, îîsţi pierde aceastaă functţie. Dacaă acesta nu se retrage, grupul îîl obligaă saă o facaă . Amigdalectomia determinaă la oameni reducerea tensiunii emotţionale, îîntaă rirea controlului emotţional sţ i, îîn consecintţaă, cresţ terea pragului pentru fricaă sţ i agresivitate, o mai bunaă concentrare atentţionalaă sţ i interactţiuni sociale mai recompensatoare (Halgren, 1981). Fenomene raportate la stimularea amigdalei sunt senzatţiile sexuale îînsotţite de bradipnee sau polipnee, cresţ teri progresive ale frecventţei cardiace, midriazaă , scaă derea conductantţei electrice a pielii; automatismele sexuale sunt raportate, de obicei, la stimularea lobului frontal sţ i a girusului cingulat anterior. Caî nd intensitatea stimulilor e mare sţ i pare saă difuzeze spre diencefal, se îînregistreazaă o fixare a privirii sţ i catatonie, precum sţ i schimbaă ri masive pe EEG; aceste fenomene s-ar explica prin aferentţele majore ale amigdalei spre nucleul bazal al lui Meynert ale caă rui celule colinergice ar putea controla EEG-ul neocortical. S-a îîncercat saă se determine dacaă implicarea centralaă a amigdalei sau difuzarea semnalului electric prin numeroasele conexiuni ale amigdalei determinaă acest corolar de simptome. Singurul lucru cert care s-a putut stabili e caă numai stimularea amigdalei produce întregul registru de fenomene. 6.1.1.3.4. Stările emoţionale influenţează procesările cognitive Este un fapt cunoscut caă amintirile fericite sunt mai probabil reactualizate îîntr-o stare emotţionalaă pozitivaă , ceea ce sugereazaă caă , odataă cu informatţiile factuale, sunt stocate sţ i informatţii contextuale, inclusiv cele legate de starea emotţionalaă (memoria pentru informatţii asociate cu un context se numesţ te episodicaă ). Aceastaă sugestie se probeazaă îîn retţelele neuronale asociative îîn care informatţiile despre evenimente particulare sunt stocate prin cresţ terea taă riei sinapselor dintre neuronii activatţi. Formatţiunea hipocampicaă este prototipul retţelelor autoasociative. Fiecare neuron primesţ te un numaă r mare de inputuri (e.g. aprox. 16000 îîn hipocampul sţ obolanilor). Retţelele din CA3 par saă opereze ca memorie autoasociativă capabilaă saă stocheze coincidentţe aproape arbitrare îîntre inputuri. Este foarte posibil ca axonii saă transmitaă sţ i informatţii despre starea emotţionalaă curentaă , iar aceste informatţii saă fie stocate tot prin îîntaă rirea sinapselor. IÎn aceste retţele, reactualizarea se produce caî nd inputul real este foarte aproape de modelul input originar care a fost stocat; îîn acest caz, similaritatea inputului cu modelul initţial cresţ te dacaă sţ i starea emotţionalaă curentaă este similaraă celei initţiale. Deci, amorsarea unor informatţii stocate îîn 221

MLD prin staă ri emotţionale similare celor cu care a fost asociat modelul input initţial nu este decaî t un caz particular al modului îîn care contextul afecteazaă stocarea sţ i reactualizarea sau cum poate afecta procesarea cognitivaă . 6.1.1.3.5. Complexul de orientare. Corelate EEG ale procesărilor de informaţie conştiente şi inconştiente S-a observat caă amigdala descarcaă semnificativ la stimulii cu semnificatţie cognitivaă , indiferent de natura lor senzorialaă . Studiile activitaă tţii cerebrale care sustţine procesaă rile cognitive s-au realizat mai ales prin metoda potentţialelor evocate (ERP, event-related potentials) îînregistrate îîn portţiunea scalpului. Corelatele neuronale ale procesaă rilor cognitive se remarcaă prin faptul caă se schimbaă cu semnificatţia cognitivaă a stimulului (care paă streazaă totusţ i echivalentţa senzorialaă ) îîn sarcini cu prezentaă ri scurte, repetate, îîn care stimulii trebuie discriminatţi, recunoscutţi sau evaluatţi. IÎntr-un numaă r semnificativ de studii cu sarcini diferite, s-au evidentţiat o serie de componente EEG etichetate ca sţ i cognitive sub forma unor complexe numite N200/P300 (mai simplu, N2/P3 sau complexe pozitive taî rzii/unde lente). Aceste componente sţ i, îîn special, N2 au fost evidentţiate îîn amigdalaă . N2 este, îîn general, negativ (latentţa este de 110 msec, iar latentţa vaî rfului la stimuli auditivi simpli este de 200 ms) sţ i este mai amplu îîn amigdalaă decaî t îîn hipocamp, ceea ce a condus la concluzia caă e generat local. Aceste conditţii de evocare a complexului N2/P3 (i.e. stimuli noi sau care sunt semnale pentru sarcini comportamentale, deci, care trebuie saă capteze atentţia sţ i saă fie procesatţi preferentţial) sţ i consecintţele lor functţionale sunt identice cu cele de la reflexul de orientare. Aceste cercetaă ri consideraă caă ataî t complexul N2/P3, caî t sţ i reflexul de orientare maă surat prin manifestaă ri visceromotorii sunt părţi ale unei reacţii complexe evocate de stimuli care merită o evaluare mai aprofundată (i.e. angajeazaă o procesare mai adaî ncaă ). Aceastaă reactţie complexaă se numesţ te complex de orientare. Teoriile psihologice ale emotţiei diferaă prin faptul ca unele consideraă evaluarea emotţionalaă a evenimentelor ca automataă , precedaî nd orice evaluare consţ tientaă (Cannon), iar altele consideraă caă evaluarea consţ tientaă este un antecedent necesar al emotţiei (James). Experimentele de genul celor descrise mai sus au demonstrat caă procesarea consţ tientaă nu precede îîn mod necesar evaluarea emotţionalaă . N2 sţ i N4 din amigdalaă arataă caă procesarea emotţionalaă se realizeazaă îîn paralel cu cea cognitivaă . Potentţialele evocate amigdaliene indicaă procesaă ri emotţionale preconsţ tiente, care sunt pe cale de a deveni consţ tiente. O altaă implicatţie este caă sţ i neuronii amigdalieni sunt aptţi de a participa la retţelele care instantţiazaă consţ tientţa pentru caă : caî teva din corelatele ERP ale procesaă rilor cognitive sunt straî ns asociate cu procesaă ri consţ tiente sţ i sunt maximale îîn amigdalaă sţ i, îîn al doilea raî nd, varietatea, intensitatea sţ i complexitatea fenomenelor mintale evocate de stimularea amigdalianaă depaă sţ esc orice alt fenomen observat la stimularea unei arii corticale. Informatţii suplimentare despre corelatele EEG ale procesaă rilor consţ tiente sţ i inconsţ tiente pot fi gaă site îîn 222

Neurofizilogia comportamentului uman, A. Olteanu, V. Lupu, A. Miu, Editura Presa Universitaraă Clujeanaă , 2001 (pp.208-210) 6.1.1.3.6. Amigdala: Loc de convergenţă a sistemelor neuromodulatoare Amigdala pare saă fie implicataă îîn memoria saturataă emotţional, fiind un locus al schimbaă rilor neuronale ce sustţin memoria experientţelor afective. Weisskrantz et al (1956) consideraă caă rolul general al amigdalei este de a face posibile asocierile dintre stimuli sţ i recompense sau pedepse. Aceste premise au condus la ipoteza caă stocajul mnezic este reglat de sistemele neuromodulatorii activate de experientţaă, aceste influentţe fiind maă car îîn parte mediate de amigdalaă (Gold et al, 1975). Aceastaă ipotezaă este sustţinutaă de faptul caă retţinerea informatţiei achizitţionate recent este alterataă de factori psihofarmacologici sau stimulare electricaă a creierului imediat dupaă antrenament. Stocajul mnezic ar putea fi reglat de sisteme fiziologice endogene (e.g. sisteme hormonale, de transmitere sţ i neuromodulatoare) activate de îînvaă tţare. Amigdala este un loc de convergenţă a sistemelor neuromodulatoare (peptide opioide, GABA, epinefrinaă ) care influentţeazaă memoria prin activarea receptorilor norepinefrinici din amigdalaă . Injectţii intraamigdaliene cu antagonisţ ti ai dopaminei sugereazaă caă sţ i efectele dopaminei asupra memoriei implicaă amigdala. 6.1.2 Cum se comportă în ansamblu structurile limbice ? IÎn anul 1938, Kluü ver sţ i Bucy au araă tat caă extirparea regiunile paleo- sţ i neocorticale ale lobului temporal la maimutţe de sex masculin, cuprizaî nd cortexul fronto-temporal, lobul piriform, complexul amigdalian sţ i o parte din hipocamp, produc modificaă ri comportamentale caracteristice (i.e. sindromul Kluü ver – Bucy). Animalele care, îînainte de operatţie erau saă lbatice sţ i agresive, deveneau blaî nde sţ i docile, nu mai daă deau semne de fricaă sau de furie, chiar dacaă erau atacate. Semne asemaă naă toare apar sţ i la om îîn cadrul bolii Urbach–Wiethe îîn care se produce o calcefiere îîn jurul nucleilor amigdalieni. La aceste persoane dispare complet reactţia de fricaă . Maimutţele cu asemenea leziuni examineazaă foarte atent toate obiectele din calea lor sţ i, dupaă un scurt timp, revin pentru o nouaă examinare a acelorasţ i obiecte. Ele prezintaă tulburaă ri ale memoriei de scurtaă durataă , sunt foarte agitate sţ i se misţ caă de la un obiect la altul. Au tendintţaă de examinare oralaă , pipaă ie obiectele cu buzele. Se produce o tulburare a comportamentului emotţional. Animalul devine extrem de prietenos. Nu reactţioneazaă îîntr-un mediu ostil, apare fenomenul deja vú. Se produce apoi o tulburare a comportamentului alimentar. Animalul îîsţi schimbaă comportamentul, devenind din carnivor vegetarian sau invers. Apare, de asemenea, sţ i o tulburare a comportamentului sexual, îîn sensul unei hipersexualitaă tţi. Animalul se masturbeazaă continuu. Dacaă se introduce îîn cusţ caă un alt mascul, animalul cu leziunile mai sus amintite, 223

manifestaă o intensaă activitate homosexualaă . Autorii considerau caă tulburaă rile comportamentului sexual s-ar datora distrugerii hipocampului. Cercetaă rile au fost reluate îîn anul 1953 de Schreiner sţ i Kling, care, la pisicaă , au produs distructţia scoartţei piriforme ce acoperaă complexul amigdalian. Autorii au observat modificaă ri ale comportamentului emotţional. Animalele devin foarte supuse, blaî nde sţ i prietenoase. Nu protesteazaă nici caî nd sunt supuse la stimuli algici. La aceste animale apare, de asemenea, o activitate hipersexualaă . Animalul nu mai face distinctţie îîntre sexe (homosexualism) sau chiar îîntre specii (zoofilie). Din aceste experimente reiese caă îîn coordonarea comportamentului sexual un rol îîl are scoartţa piriformaă sţ i prepiriformaă a lobului temporal, componentaă a sistemului limbic. Unele paă rtţi situate îîn partea anterioaraă a sistemului limbic, inclusiv tuberculii olfactivi sţ i regiunea septului, participaă la coordonarea comportamentului emotţional. Aceste reactţii se aseamaă naă cu reactţiile de pseudofurie apaă rute dupaă lezarea bilateralaă a nucleilor amigdalieni anteriori, a hipocampului ventral sţ i a fornixului. Leziunile bilaterale ale portţiunii mediene a lobului temporal, limitate la complexul amigdalian sţ i hipocamp, duc la reactţia de indiferentţaă, de docilitate afectivaă , o reducere a fricii, cu paă strarea furiei sţ i a maî niei la aplicarea stimulilor agresivogeni. Complexul amigdalian sţ i girusul cingulat joacaă un rol îîn geneza staă rii de indiferentţaă afectivaă . Lezarea acestor structuri la animale îîn prealabil decorticate produce o cresţ tere a reactivitaă tţii emotţionale. Extirparea girusului cingulat la animale cu scoartţa intactaă ridicaă pragul emotivitaă tţii sţ i scade reactivitatea emotţionalaă , ceea ce determinaă o stare de indiferentţaă sţ i pierderea fricii. Leziunile fronto-temporale ale girusului cingulat dau simptome analoage sindromului Kluü ver–Bucy, dar faă raă anomalii sexuale. Leziunile nucleilor septali produc una din cele mai particulare conduite afective. La sţ obolani, asemenea leziuni cresc iritabilitatea, fenomen trecaă tor îîn timp îîn cazul îîn care scoartţa cerebralaă este intactaă . Acest sindrom a fost descris de Brandy sţ i Nauta sţ i constaă din urmaă toarele semne: animalele au tresaă riri explozive la stimuli neasţ teptatţi, la îîncercarea de a prinde animalul, acesta reactţioneazaă deosebit de violent, zbaî rlindu-se sţ i luptaî ndu-se; prezintaă fenomene de vocalizare intensaă (chitţaăit). Sindromul Brandy–Nauta dispare îîn mod spontan îîn conditţiile îîn care scoartţa cerebralaă raă maî ne intactaă . 6.1.3 Rolul sistemului limbic Sistemul limbic joacaă urmaă toarele roluri mai importante: 1. Participă la reacţia de frică şi furie. 2. Participă la reacţiile de agresivitate sau de placiditate. 3. Sistemul limbic participă la comportamentul alimentar. 4. Sistemul limbic intervine în comportamentul sexual. 5. Sistemul limbic participă la reglarea ritmurilor biologice.

224

Functţiile sistemului limbic au fost detaliate îîn Neurofizilogia comportamentului uman, A. Olteanu, V. Lupu, A. Miu, Editura Presa Universitaraă Clujeanaă , 2001 (pp. 215-217) 6.2 Motivaţia Sistemul limbic participaă la motivatţia comportamentelor. Prin motivatţie se îîntţelege totalitatea factorilor endogeni ce comandaă un anumit tip de comportament sau imprimaă o anumitaă conduitaă . Motivatţia reflectaă o stare de necesitate, solicitaă un anumit program comportamental, genereazaă o anumitaă stare afectiv-emotţionalaă (e.g. nelinisţ te, îîncordare, anxietate, chiar agitatţie motorie) sţ i are la bazaă o activare neselectivaă a receptorilor sţ i o mobilizare energeticaă a organismului. Satisfacerea motivatţiei poate duce la o stare de linisţ te, de destindere prin gratificarea staă rii de necesitate. Larg cunoscute sunt experientţele de autostimulare efectuate de sotţii Olds îîn anii 1962-1964. Unui animal i se introduce un electrod permanent îîntr-o anumitaă zonaă a creierului localizataă prin metoda stereotaxicaă . IÎn cusţ ca îîn care se efectueazaă experimentul existaă o pedalaă prin apaă sarea caă reia se descarcaă un curent electric care determinaă o stimulare la nivelul zonei din creier îîn care este plasat electrodul. S-a putut stabili astfel o relatţie îîntre motivatţie sţ i recompensaă , ca factor implicat îîn mod indiscutabil îîn motivatţie. S-au descris anumite zone din creier îîn care excitarea prin apaă sarea pedalei determinaă senzatţii de plaă cere, de satisfacere. IÎn aceastaă situatţie, animalul repetaă apaă sarea pedalei sţ i se autostimuleazaă . Astfel, la sţ obolani s-a ajuns paî naă la 5000 de autostimulaă ri pe 24 ore, paî naă caî nd animalul faă cea colaps prin obosealaă . La maimutţe s-au localizat zone care determinaă paî naă la 17000 de autostimulaă ri îîn 24 de ore. IÎn aceste situatţii, animalele renuntţaă chiar sţ i la alimentatţie sţ i somn pentru a se autostimula, ceea ce poate duce la extenuarea sau chiar moartea animalului. Senzatţiile produse de autostimulare sunt de plaă cere, bunaă dispozitţie, relaxare sţ i linisţ te. Zonele din creier care declansţ eazaă reactţiile de plaă cere se numesc zone de recompensă sţ i reprezintaă circa 35% din totalitatea creierului. Aceste zone sunt localizate îîn partea medianaă a creierului, ce trece din regiunea scoartţei frontale, prin nucleii ventromedieni ai hipotalamusului, nucleii septali, prin tegmentul mezencefalic. Stimularea zonelor de recompensaă produce adesea modificaă ri genitale, erectţie, ejaculare sţ i congestie vulvo-vaginalaă . Neuronii dopaminergici sţ i serotoninergici sunt implicatţi îîn aceste reactţii. Distrugerea selectivaă a acestor neuroni (6-hidroxidopaminaă ; 6-OHDA) reduce sau chiar determinaă disparitţia autostimulaă rii. Imediat lateral de corpii mamilari existaă o regiune îîn care se terminaă sau prin care trec de la diencefal la mezencefal fibrele unui fascicul numit fasciculul telencefalic sau fasciculul creierului anterior. Excitarea acestei regiuni produce cele mai intense reactţii de autostimulare. Olds numesc aceastaă regiune centrul plăcerii. 225

S-au descris apoi zone cerebrale îîn care autostimularea produce efecte neplaă cute, determinaî nd reactţii de teamaă , de teroare, probabil chiar dureroase. Animalul evitaă apaă sarea pedalei a doua oaraă . Dacaă experimentatorul stimuleazaă repetitiv aceste zone se produc grave tulburaă ri, putaî ndu-se solda chiar cu moartea animalului. Aceste zone se numesc zone de pedeapsă sţ i cuprind circa 5% din totalitatea creierului. Restul de 60% din creier sunt zone indiferente din punct de vedere motivatţional. Zonele de pedeapsaă sunt asţ ezate îîn jurul apeductului lui Sylvius, îîn partea periventricularaă a talamusului sţ i hipotalamusului sţ i îîn micaă maă suraă îîn nucleii amigdalieni sţ i hipocamp. Hipocampul este o structuraă care integreazaă evenimente asociate cu viatţa senzorialaă sţ i joacaă un rol îîn stabilizarea semnificatţiei stimulilor. Sectţionarea fornixului tulburaă aceastaă functţie de filtrare, perturbaî nd echilibrul dintre stimul sţ i raă spunsul comportamental. Formatţiunea reticularaă mezencefalicaă joacaă un rol îîn reglarea motivatţiei. Formatţiunea reticularaă a trunchiului cerebral nu intervine doar îîn mentţinerea staă rii de veghe, ci este sţ i un activator general al scoartţei cerebrale care sustţine procesele motivatţionale. 6.3 Hipotalamusul Hipotalamusul este straî ns legat de sistemul limbic, iar unii chiar îîl îîncadreazaă îîn sistemul limbic. Este un mozaic de nuclei situatţi sub talamus, reprezentaî nd partea anterioaraă sţ i ventralaă a diencefalului. Hipotalamusul este delimitat rostral de tegmentul mezencefalic printr-un plan transversal la nivelul vaî rfului caudal al corpului mamilar sţ i este limitat de sţ antţul chiasmatic. Are un volum mic, cu o greutate de 4-5 g la om, iar multitudinea de nuclei este greu de delimitat. Pe o sectţiune sagitalaă se pot distinge mai multe niveluri: nivelul mamilar, nivelul tuberal, un nivel infundibular sţ i unul supraoptic. Hipotalamusul este compus din trei zone longitudinale îîn fiecare emisferaă :  zona periventriculară care contţine celule mici sţ i medii ce compun fibre fine mielinice sau amielinice cu un traiect oblic ventro-dorsal; îîn partea ventralaă a zonei tuberale se aflaă nucleul arcuat, implicat îîn activitatea sexualaă ;  zona hipotalamică medială include corpii mamilari, cu un nucleu medial mare sţ i un nucleu lateral mic. Din punct de vedere citologic se descriu douaă categorii de celule îîn hipotalamus: celule mici cu afinitate tinctorialaă slabaă numitţi neuroni parvocelulari, celule mari cu afinitate mare pentru colorantţi numitţi neuroni magnocelulari. Ei se aglomereazaă mai ales îîn nucleii supraoptici sţ i paraventriculari. 6.3.1 Conexiunile hipotalamusului Hipotalamusul este un locus de îîncrucisţ are a unor caă i ascendente de la maă duva spinaă rii sţ i bulb sţ i caă i descendente de la scoartţa cerebralaă sţ i talamus. 226

Odataă ajunse la nivelul hipotalamusului, impulsurile conduse prin aceste fibre sunt echilibrate prin conexiunile internucleare. Aferenţele sosesc de la complexul amigdalian prin stria terminalis sţ i de la hipocamp prin fornix. Stria terminalis contţine fibre care merg de la nivelul amigdalei, de-a lungul nucleului caudat paî naă la comisura anterioaraă . Fornixul se divizeazaă la nivelul comisurei anterioare îîn douaă componente: componenta precomisuralaă care ajunge la aria preopticaă sţ i la hipotalamusul anterior sţ i componenta postcomisuralaă care se distribuie la aria hipotalamicaă anterioaraă sţ i lateralaă sţ i la corpul mamilar. Prin fasciculul median al telencefalului sosesc fibre de origine olfactivaă , orbito-frontalaă , septalaă , mezencefalicaă sţ i fibre provenite îîn general din principalii centrii viscero-motori ai trunchiului cerebral. Prin ansa lenticularaă a lui Gratiolet sosesc fibre din portţiunea lateralaă a globus pallidus. Eferenţele sunt dirijate spre principalii centrii ai sistemului limbic sţ i spre nucleii viscerali ai trunchiului cerebral. Relatţiile vasculare ale hipotalamusului cu hipofiza se realizeazaă prin sistemul port cu rol îîn controlul hipofizei anterioare sţ i al sistemului endocrin. IÎn hipotalamusul anterior, fibrele provenite din nucleii supraoptici sţ i paraventriculari au legaă turaă cu neurohipofiza îîn eliberarea vasopresinei sţ i oxitocinei. Hipotalamusul intervine îîntr-un mare numaă r de reglaă ri care concuraă la homeostazia mediului intern a individului sţ i a speciei (e.g. temperatura corporalaă , foamea sţ i setea, comportamentul sexual, ciclurile biologice) sţ i joacaă un rol semnificativ îîn raă spunsurile comportamentale primitive obtţinute sţ i la animale decorticate cum ar fi staă rile de panicaă , de aversiune sau de furie. Fasciculul longitudinal median face parte din centrii de recompensaă , zone îîn care se produc cele mai frecvente autostimulaă ri. Animalele cu hipotalamusul distrus nu mai au capacitatea de a-sţ i paă stra homeostazia. 6.3.2 Funcţiile hipotalamusului Hipotalamusul este o structuraă îîn care sunt integrate reactţiile vegetative, endocrine sţ i somestezice. Hipotalamusul are rol, îîn primul raî nd, îîn comportamentul defensiv. Stimularea zonei postero-laterale declansţ eazaă o reactţie de furie acompaniataă de o secretţie crescutaă de ACTH sţ i glicocorticoizi. Deoarece furia este îîndreptataă sţ i spre obiectele îînsufletţite din mediu se vorbesţ te de o furie aparentaă sau falsaă . Aceste reactţii sunt reactţii comportamentale primitive obtţinute sţ i pe animalul decorticat. Distrugerea hipotalamusului postero-lateral duce la imobilizarea animalului sţ i la o reactţie de apatie. Reactţia de falsaă furie se obtţine sţ i dupaă distrugerea nucleilor ventromedieni. De aici putem trage concluzia caă hipotalamusul anterior are actţiune frenatoare asupra hipotalamusului posterior. Hipotalamusul intervine îîn mecanismul producerii staă rii de veghe sţ i de somn, influentţaînd ritmul somn-veghe. Distrugerea hipotalamusului posterior, observataă îîn encefalita letargicaă , determinaă îîntreruperea sistemului activator ascendent al formatţiunii reticulare sţ i astfel induce o stare comatoasaă . IÎn 227

mecanismele de producere a somnului, un rol important îîl are o zonaă hipnogenaă din hipotalamusul anterior, aflataă îîntr-o stare de echilibru cu hipotalamusul posterior sţ i lateral implicat îîn starea de veghe. Hipotalamusul este implicat îîn reglarea ritmurilor biologice. Nucleii suprachiasmatici sunt cei ce sincronizeazaă ritmurile biologice endogene cu ritmul terestru. Se pare caă doar ritmul termic al corpului nu este influentţat de aceastaă structuraă hipotalamicaă . Informatţiile legate de ritmul terestru ajung la hipotalamus prin fasciculul retino-suprachiasmatic. Hipotalamusul are un rol semnificativ sţ i îîn reacţiile cardiovasculare. Stimularea hipotalamusului postero-lateral produce tahicardie, cresţ terea presiunii arteriale, reduce irigatţia tubului digestiv sţ i intensificaă irigatţia îîn musţ chii striatţi îîn contractţie. Lezarea acestei portţiuni a hipotalamusului duce la tulburaă ri de acomodare la efortul fizic. Stimularea altor zone din hipotalamus produce modificaă ri cardiovasculare caracteristice tipului de comportament activat (e.g. comportamentul alimentar este acompaniat de modificaă ri de irigatţie la nivelul tubului digestiv). Hipotalamusul intervine îîn comportamentul sexual, stimularea zonei mediene a hipotalamusului provocaî nd erectţie. Distrugerea hipotalamusului anterior face saă disparaă libidoul, interesul pentru sexul opus. La animalele castrate comportamentul sexual revine la normal prin introducerea îîn hipotalamus a cristalelor de testosteron la mascul sau de estrogeni la femele. Leziuni minime îîn hipotalamusul anterior la femele tulburaă ciclul oestral sţ i de caă utare a masculului. Acest comportament se restabilesţ te dupaă injectarea de estrogeni îîn hipotalamus. La om, comportamentul sexual nu este ataî t de dependent de hipotalamus sţ i de hormonii sexuali. Comportamentul sexual uman este extrem de corticalizat. Hipotalamusul este angajat îîn comportamentul alimentar prin nucleii ventromedieni sţ i laterali. IÎn nucleul ventromedian este centrul satţietaă tţii, iar îîn nucleii laterali centrul foamei. Distrugerea nucleului ventromedian duce la ingestia îîn exces a alimentelor selectate conform obiceiurilor alimentare, ceea ce poate determina obezitatea. Distrugerea nucleilor laterali duce la afagie, ceea ce produce casţ exia. Hipotalamusul intervine îîn metabolismul hidric prin centrul setei situat îîn nucleii antero-laterali. Vasopresina este secretataă îîn nucleii anteriori supraoptic sţ i paraventricular ai hipotalamusului sţ i are rol antidiuretic, de conservare a apei îîn organism. Hipotalamusul intervine sţ i îîn metabolismul substanţelor energetice. Leziuni îîn hipotalamus asociate cu disfunctţii endocrine duc la sindromul adipozogenital caracterizat prin atrofie genitalaă sţ i obezitate. Stimularea hipotalamusului postero-lateral produce hiperglicemie. Hipotalamusul are rol îîn coordonarea glandelor endocrine prin neurosecretţiile care regleazaă hormonii hipofizotropi (liberinele). Are legaă turi nervoase cu neurohipofiza prin tija pituitaraă , iar cu adenohipofiza prin sistemul port hipotalamo-hipofizar. 228

Hipotalamusul participaă la termoreglare. IÎn hipotalamusul anterior se gaă sesc termodetectori, excitarea acestora declansţ aînd fie reactţii termolitice, fie reactţii termogenetice, îîn functţie de temperatura saî ngelui care irigaă zona din hipotalamus. La îîncaă lzirea hipotalamusului anterior se declansţ eazaă reactţii termolitice: vasodilatare perifericaă , transpiratţii, tahipnee. Raă cirea hipotalamusului anterior provoacaă reactţii termogenetice: vasoconstrictţie, pieloerectţie sţ i frison termic. Hipotalamusul este implicat îîn motivaţie. Nucleul ventromedian face parte din zonele de recompensaă . Imediat lateral de corpii mamilari existaă o regiune prin care trec de la creierul anterior prin diencefal, spre mezencefal fibrele fasciculului median telencefalic al creierului anterior. Aceastaă zonaă produce cele mai intense reactţii de autostimulare din îîntreg creierul. Olds a denumit aceastaă regiune centrul plăcerii. La aceste reactţii participaă dopamina. Blocarea receptorilor dopaminergici duce la disparitţia autostimulaă rii, iar administrarea substantţelor agoniste dopaminergice (e.g. bromocriptina) intensificaă autostimularea. La cocainomani sţ i alcoolici, se pare caă drogul actţioneazaă prin stimularea sistemului de recompensaă . Cocaina intensificaă eliberarea dopaminei sţ i îîncetinesţ te recaptarea acesteia la nivelul terminatţiilor, crescaî nd nivelul dopaminei extracelular, iar la alcoolici este intensificataă eliberarea de serotoninaă . Hipotalamusul joacaă un rol important îîn modularea reacţiilor imune nespecifice (fagocitozaă sţ i migrarea leucocitaraă ) sţ i specifice (anticorpogeneza). IÎn acest domeniu, semnificative sunt cercetaă rile efectuate la Cluj-Napoca de G. Benetato, I. Baciu, M. Dorofteiu.

6.4 Sistemul nervos vegetativ Sistemul nervos vegetativ îîmpreunaă cu glandele endocrine oferaă conditţii optime pentru buna desfaă sţ urare a activitaă tţii celulelor. Sistemul nervos vegetativ se îîmparte îîn sistem nervos simpatic sţ i parasimpatic. Sistemul nervos somatic se aflaă sub controlul cortexului, iar cel vegetativ sub controlul nervos din maă duva spinaă rii, trunchiul cerebral, hipotalamus sţ i sistemul limbic. Ca sţ i la sistemul nervos somatic, sţ i activitatea sistemului nervos vegetativ se realizeazaă reflex, la baza caă ruia staă arcul reflex vegetativ. Calea aferentaă a arcului reflex vegetativ este alcaă tuitaă din neuroni ai caă ror corpi celulari sunt amplasatţi îîn ganglionii spinali sau îîn ganglionii atasţ atţi nervilor cranieni. Ceea ce deosebesţ te arcul reflex vegetativ de cel somatic este îînsaă calea eferentaă . Calea eferentaă este alcaă tuitaă din douaă tipuri de neuroni: neuronii preganglionari sţ i cei postganglionari. Neuronii preganglionari îîsţi au corpul celular (pericarionul) îîn coarnele laterale ale maă duvei spinaă rii sau îîn nucleii nervilor cranieni din trunchiul cerebral. Prelungirile axonice paă raă sesc sistemul nervos central sţ i se extind paî naă 229

îîn ganglionii vegetativi. Fibrele neuronilor preganglionari sunt fibre mielinice B, care, la nivelul ganglionilor vegetativi, suferaă un proces de divergentţaă, faă caî nd sinapsaă cu mai multţi neuroni postganglionari. Neuronii postganglionari îîsţi au corpul celular îîn ganglionii vegetativi. Axonii acestor neuroni sunt fibre amielinice C, care ajung paî naă la organul efector. Fibrele nervoase vegetative nu au o terminatţie specializataă (i.e placa motorie) ca îîn cazul sistemului nervos somatic. Terminatţiile vegetative periferice au ca mediator chimic acetilcolina îîn cazul parasimpaticului sţ i noradrenalina îîn cazul simpaticului la cele mai multe terminatţii. 6.4.1 Sistemul nervos vegetativ parasimpatic Sistemul nervos vegetativ parasimpatic îîsţi are originea îîn douaă segmente ale axului cerebrospinal: îîn trunchiul cerebral sţ i îîn maă duva spinaă rii sacrataă (S 2S4). Din trunchiul cerebral, fibrele vegetative parasimpatice sunt atasţ ate nervilor cranieni oculomotor (III), nervul facial (VII), glosofaringian (IX) sţ i vag (X). Fibrele parasimpatice ale nervului oculomotor inerveazaă musculatura netedaă ciliaraă sţ i musţ chiul constrictor al irisului. Nervul facial îîsţi trimite fibrele parasimpatice la glandele lacrimale, mucoasa nazalaă , glandele sublinguale sţ i submaxilare. Nervul glosofaringian se distribuie la glandele parotide. Aproximativ 70% din fibrele parasimpatice sunt cuprinse îîn nervul vag care inerveazaă viscerele toracice sţ i abdominale. Fibrele parasimpatice sacrate se raă spaî ndesc la organele bazinului sţ i la organele genitale. Fibrele preganglionare parasimpatice sunt fibre lungi, pe caî nd cele postganglionare sunt fibre scurte, deoarece ganglionii parasimpatici se aflaă îîn apropierea organului inervat sau chiar îîn peretele acestuia. Mediatţia chimicaă ataî t a neuronului preganglionar, caî t sţ i a celui postganglionar este colinergicaă . Acetilcolina ia nasţ tere sub actţiunea unei enzime numite acetilcolin-transferazaă din acetil coenzima A (CoA) sţ i din colinaă . Acetilcolina se depoziteazaă îîn veziculele clare din zona terminatţiilor din apropierea organelor inervate. Impulsurile nervoase determinaă printr-un proces de exocitozaă eliberarea acetilcolinei îîn fisura sinapticaă sau îîn apropierea organului inervat. Pe membrana postsinapticaă sau a organului inervat se gaă sesc receptorii colinergici care se îîmpart îîn: receptori muscarinici sţ i nicotinici. Receptorii muscarinici (numele vine de la faptul caă sunt stimulate de un alcaloid numit muscarinaă extras din ciuperca Amanita muscaria). Astfel de receptori se gaă sesc pe membrana fibrelor musculare netede sţ i pe membrana celulelor glandelor exocrine. Acesţ ti receptori se mai numesc receptori M sţ i sunt descrise cinci tipuri de receptori muscarinici M1-M5. Receptorii nicotinici sunt denumitţi dupaă substantţa care stimuleazaă acesţ ti receptori (nicotina). Ei sunt prezentţi pe membrana neuronilor postganglionari sţ i la nivelul plaă cii neuromusculare. Efectele sunt totdeauna excitatorii sţ i dureazaă un timp foarte scurt. Efectele foarte scurte ale acetilcolinei se datoresc faptului caă aceasta este rapid inactivataă de acetilcolinesterazaă (colinesterazaă ) care 230

scindeazaă acetilcolina îîn acetat sţ i colinaă . Colina este recaptataă îîn proportţie de 60% contribuind la sinteza de noi molecule de acetilcolinaă . Manifestaă rile care apar dupaă stimularea parasimpaticului constau îîn: miozaă , bradicardie, hipotensiune arterialaă , cresţ terea peristaltismului digestiv, cresţ terea secretţiei sucurilor digestive, intensificarea absorbtţiei intestinale, fenomene care favorizeazaă depozitarea de energie. De aceea sistemul nervos parasimpatic se numesţ te sistem anabolizant. 6.4.2 Sistemul nervos simpato-adrenal Sistemul nervos simpato-adrenal poartaă aceastaă denumire deoarece activitatea simpaticului este straî ns corelataă cu activitatea glandei medulosuprarenale. Medulosuprarenala este un mare ganglion simpatic transformat, îîn sensul caă neuronii postganglionari, pierzaî ndu-sţ i terminatţiile, au devenit celule neurosecretorii. Glanda apartţine, deci, sistemului nervos vegetativ simpatic. Fibrele preganglionare care o inerveazaă sunt fibre colinergice. Celulele medulosuprarenalei contţin o enzimaă , feniletanolamina N-metil transferaza, care transformaă noradrenalina îîn adrenalinaă . Enzima se gaă sesţ te sţ i îîn neuronii din creier. Neurosecretţia medulosuprarenalei se elibereazaă îîn saî nge: 80% adrenalinaă sţ i 20% noradrenalinaă , secretaî nd adrenalinaă îîn concentratţie de 1,8 nmol/l sţ i noradrenalinaă 0,16 nmol/l. IÎn ortostatism, secretţia noradrenalinei îîn glandaă cresţ te cu 50-100%. Adrenalina are efecte cvasiidentice cu ale noradrenalinei prezentaî nd îîn plus efecte metabolice (i.e cresţ te metabolismul bazal cu 100%, intensificaă glicogenoliza sţ i lipoliza, produce hiperglicemie). Hormonii medulosuprarenalei au o arie de actţiune mai mare. Sistemul nervos vegetativ simpatic îîsţi are originea îîn coarnele laterale ale maă duvei dorsolombare (D1-L4). Corpii celulari îîsţi trimit prelungirile prin raă daă cinile anterioare ale nervilor spinali din care se desprind ramurile comunicante albe sţ i ajung îîn lantţul ganglionar paravertebral unde fac sinapsaă cu neuronul postganglionar. Axonii acestor neuroni formeazaă ramura comunicantaă cenusţ ie ce reintraă îîn structura nervului spinal sau formeazaă un mansţ on de fibre vegetative simpatice îîn jurul vaselor sanguine. Alte fibre simpatice preganglionare urmeazaă acelasţ i traiect, dar straă bat lantţul ganglionar simpatic sţ i ajung îîn ganglionii viscerali celiac, mezenteric superior sau inferior unde fac sinapsaă cu fibrele postganglionare sţ i apoi se raă spaî ndesc la viscere. O a treia categorie de fibre care trec prin lantţul ganglionar simpatic paravertebral, faă raă a face aici sinapsa ajung la medulosuprarenalaă . La nivelul ganglionilor vegetativi mediatţia chimicaă este colinergicaă . La majoritatea fibrelor simpatice terminale mediatţia chimicaă este reprezentataă de noradrenalinaă . Doar un numaă r mic de fibre simpatice terminale au ca mediator chimic acetilcolina. Acestea se distribuie la vasele musculaturii scheletice sţ i glandele sudoripare. Sinteza noradrenalinei pornesţ te de la fenilalaninaă care este hidroxilataă la nivelul ficatului, transformaî ndu-se îîn tirozinaă . Lipsa congenitalaă a hidroxilazei duce la aparitţia oligofreniei fenil-piruvice. Boala se caracterizeazaă prin retardare 231

mintalaă sţ i acumulare de fenilalaninaă îîn tţesuturi. IÎn sinteza sa, noradrenalina trece prin faza de dopaminaă . La nivelul medulosuprarenalei, noradrenalina trece îîn adrenalinaă îîn prezentţa metiltransferazei. Dopamina, noradrenalina sţ i adrenalina fac parte din familia catecolaminelor. Fibrele simpatice sunt îînzestrate cu portţiuni tumefiate. Aici sunt depozitate veziculele granulare de noradrenalinaă . 6.4.2.1 Receptorii adrenergici Noradrenalina actţioneazaă asupra a douaă categorii de receptori: α sţ i β. La raî ndul lor, acesţ tia se divid îîn receptori α1, α2, β1 sţ i β2. Un organ poate fi îînzestrat cu mai multe tipuri de receptori. Receptorul α1 este stimulat de noradrenalinaă sţ i de adrenalinaă . Ei sunt prezentţi îîn musculatura vascularaă sţ i determinaă vasoconstrictţie îîn musculatura firelor de paă r producaî nd piloerectţie. Receptorii α 1 de pe musculatura uterinaă sunt responsabili de contractţia acestuia sub actţiunea noradrenalinei sţ i adrenalinei. Asupra ochiului produce contractţia musţ chilor dilatatori ai pupilei (midriazaă ). Asupra intestinului activarea receptorilor α 1 determinaă inhibitţia peristaltismului. Receptorul α2 este prezent ataî t pe membrana presinapticaă , caî t sţ i pe cea postsinapticaă . Activarea receptorului α2 presinaptic îîmpiedicaă descaă rcarea excesivaă de noradrenalinaă . Receptorii β1, activatţi de noradrenalinaă sţ i adrenalinaă , sunt raă spaî nditţi îîn musculatura cardiacaă , fiind responsabili de cresţ terea fortţei de contractţie a miocardului sub actţiunea noradrenalinei sţ i adrenalinei. Ei sunt distribuitţi îîn tţesutul adipos sţ i determinaă eliberarea acizilor grasţ i din acest tţesut. Se mai gaă sesc apoi raă spaî nditţi îîn intestin determinaî nd intensificarea peristaltismului. Receptorul β2 este activat doar de adrenalinaă sţ i este raă spaî ndit îîn peretţii vaselor, producaî nd vasodilatatţie. Se gaă sesţ te îîn musculatura bronsţ icaă provocaî nd relaxarea acesteia. De asemenea, produce relaxarea musculaturii uterine. 6.4.2.2 Efectele stimulării sistemului simpato-adrenal Stimularea sistemului nervos vegetativ simpatic are loc îîn conditţii critice: îîn cursul efortului, dupaă hemoragii, îîn hipoxie, îîn hipotermie, îîn staă ri emotţionale de urgentţaă. Excitarea lui determinaă midriazaă , cresţ terea fortţei de contractţie a inimii, cresţ terea presiunii arteriale. Vasoconstrictţia perifericaă provoacaă diminuarea hemoragiilor. Determinaă activarea formatţiunii reticulare sţ i cresţ terea staă rii de vigilentţaă a creierului. Se consideraă caă sistemul nervos simpatic comandaă reactţiile de fugaă sau atac. Adrenalina are mai ales efecte metabolice: intensificaă metabolismul, mobilizeazaă glicogenul din ficat sţ i musţ chi sţ i lipidele din depozite. Adrenalina determinaă o stare de anxietate. IÎn cursul emotţiilor cu care este obisţ nuit organismul se elibereazaă mai ales noradrenalina, iar îîn cele neobisţ nuite de elibereazaă adrenalina. Ablatţia medulosuprarenalei duce la disparitţia adrenalinei din circulatţie. S-a demonstrat caă sistemul nervos simpatic nu este indispensabil organismului. Animalele simpatectomizate (i.e. distrugerea sistemul nervos 232

simpatic) nu pot face fatţaă efortului fizic, expunerii la frig, expunerii la hemoragii, la arsuri, la sţ oc, deci, la staă rile de necesitate critice. 6.5 Mediaţia chimică comportamentului

centrală.

Bazele

neurochimice

ale

S-a demonstrat faptul caă medicamentele sau drogurile care produc modificaă ri cognitiv-comportamentale actţioneazaă îîn primul raî nd la nivel molecular, interferaî nd cu sistemul de comunicare interneuronalaă . Consideraă m util ca, de la îînceput, saă definim tipurile de substantţe implicate sţ i domeniul lor de actţiune. 6.5.1 Sistemul colinergic central. Acetilcolina Corpii celulari ai neuronilor colinergici din creier sunt conectatţi cu relativ putţine arii cerebrale, dar axonii colinergici sunt larg distribuitţi îîn creier. Sistemul colinergic central are un rol important îîn îînvaă tţare sţ i memorie. Neuronii colinergici îîsţi au originea îîn nucleii bazali, mai ales îîn nucleii Meynert situatţi îîn substantţa inominata de sub globus pallidus. Neuronii îîsţi transmit fibrele de la acest nivel îîn scoartţa cerebralaă , îîn hipocamp sţ i nucleii amigdalieni. Uneori se produc degenerescentţe ale fibrelor colinergice din creier sţ i hipocamp, la persoane trecute de vaî rsta mijlocie, determinaî nd boala Alzheimer, o dementţaă precoce caracterizataă printr-o pierdere a memoriei sţ i a altor functţii cognitive. Dupaă vaî rsta de 60 de ani la unele persoane îîncepe saă se reducaă numaă rul neuronilor colinergici din nucleul Meynert, instalaî ndu-se demenţa senilă, caracterizataă , de asemenea, mai ales prin tulburaă ri cognitive. Tratamentul acestor tulburaă ri este, din paă cate, cu eficientţaă redusaă îîn prezent. 6.5.2 Sistemul dopaminergic central. Dopamina Dopamina ia nasţ tere îîn neuronii dopaminergici, avaî nd aceeasţ i cale de sintezaă ca noradrenalina sţ i adrenalina. Dopamina actţioneazaă asupra receptorilor D din care se cunosc trei tipuri. Existaă douaă sisteme dopaminergice ascendente: calea nigro-striataă sţ i calea mezo-limbo-corticalaă . IÎn etiopatogenia schizofreniei sunt incriminatţi receptorii dopaminergici D 2 din cortexul prefrontal sţ i din structurile limbice, care cresc numeric îîn aceastaă boalaă psihicaă . Aceste constataă ri au dus la tratamentul psihotropic din schizofrenie. Manifestaă ri schizofrenice se pot observa sţ i la bolnavii parkinsonieni caă rora li se administreazaă doze mari de L-DOPA sau dupaă amfetaminaă ce determinaă sinteza crescutaă de dopaminaă îîn terminatţiile nervoase. Manifestaă rile schizofreniei constau îîn aplatizarea afectivaă sţ i îînstraă inare, bolnavii devin straă ini sţ i fatţaă de cei mai apropiatţi. Se observaă o disociere a ideilor (segmente de gaî nduri anormale, rupte de realitate), halucinatţii auditive, delir de 233

persecutţie, rigiditate sţ i adoptarea unor pozitţii nefiziologice sţ i incomode (catatonie). Tratamentul cu clorpromazinaă sţ i haloperidol reduce starea de crizaă . 6.5.3 Sistemul adrenergic central şi noradrenalina Mai mult de 40% din corpii celulari noradrenergici centrali se gaă sesc îîn locus ceruleus din punte. Ei se proiecteazaă difuz îîn special îîn cerebel, hipocamp sţ i îîn îîntreg neocortexul. Intrarea fibrelor noradrenergice îîn neocortex se face îîn principal printr-o regiune restraî nsaă a polului frontal, astfel caă o micaă leziune prefrontalaă reduce concentratţia noradrenalinei îîn tot neocortexul. Neuronii noradrenergici corticali au contacte sinaptice cu anumitţi neuroni corticali sţ i modeleazaă activitatea anumitor neuroni la distantţaă. La bolnavi cu sindrom depresiv major se constataă o reducere a concentratţiei de noradrenalinaă sţ i serotoninaă din creier. Sindromul depresiv se manifestaă prin: tristetţe, pesimism, insomnii rebele, abulie, idei de culpabilizare sţ i inutilitate, tentative de suicid. Aproximativ 70% dintre bolnavii depresivi beneficiazaă de un tratament medicamentos prin care se provoacaă cresţ terea concentratţiei de noradrenalinaă sţ i serotoninaă îîn creier. 6.5.4 Sistemul serotoninergic central şi serotonina Sistemul serotoninergic este similar cu cel noradrenergic: corpii celulari se gaă sesc îîn regiuni restraî nse la nivelul trunchiului cerebral, îîn nucleul rafeului, sţ i se proiecteazaă îîn mod difuz îîn unele regiuni subcorticale sţ i îîn îîntregul neocortex. Enzima care controleazaă secretţia serotoninei este triptofan-hidroxilaza care transformaă l-triptofanul îîn 5-HT. Enzima este nesaturataă îîn conditţii fiziologice normale, motiv pentru care administrarea l-triptofanului maă resţ te concentratţia cerebralaă a serotoninei. Sistemul serotoninergic are rol îîn inducerea staă rii de somn cu unde lente sţ i joacaă rol de declansţ ator (trigger) asupra neuronilor din locus coeruleus, care, prin noradrenalinaă , declansţ eazaă stare paradoxalaă din timpul somnului. Serotonina faciliteazaă procesele mnezice. Ea cresţ te pragul durerii, diminuaă comportamentul agresiv instinctual sţ i amelioreazaă tonusul afectiv. Serotonina este incriminataă îîn alcoolism pentru caă se consideraă caă ea regleazaă apetitul pentru alcool. Stimularea directaă de caă tre alcool a nucleului accubens staă la originea efectelor de îîntaă rire pozitivaă a sistemului de recompensaă cerebral. Alcoolul cresţ te activitatea serotoninergicaă a neuronilor din rafeul dorsal, care, la raî ndul lor, se proiecteazaă îîn nucleul accubens interceptaî nd receptorii serotoninergici din neuronii de la acest nivel (serotonina poate actţiona asupra a cinci tipuri de receptori serotoninergici). Deci, serotonina este principalul mediator al recompensei cerebrale, alaă turi de dopaminaă , dar alcoolul exercitaă sţ i efecte sedative mediate prin potentţarea mecanismelor inhibitorii cerebrale GABA-ergice. Acest fenomen staă la baza initţierii sţ i mentţinerii alcoolismului.

234

6.5.5 Sistemul histaminergic central şi histamina Sistemul histaminergic joacaă rol îîn reglarea sintezei de hormoni adenohipofizari, îîn reglarea transmiterii semnalelor algice sţ i îîn controlul reactţiei de trezire. S-au semnalat proiectţii histaminergice din nucleii tuberomamilari spre striat, hipotalamusul posterolateral, formatţia reticularaă mezencefalicaă sţ i neocortex. Proiectţiile histaminergice ajung sţ i la caî teva structuri din trunchi sţ i maă duva spinaă rii. Desţ i proiectţiile histaminergice sunt larg raă spaî ndite, se pare caă aferentţele nucleului tuberomamilar constau îîn principal din fibre de la hipotalamus, complexul amigdalian sţ i de la nucleii septali. Acesţ ti neuroni joacaă rol îîn producerea somnului, îîn comportamentul sexual, îîn agresivitate sţ i memorie. 6.5.6 Sistemul GABA-ergic central şi acidul gama-aminobutiric. Alte sisteme mediatoare centrale Acidul gama-aminobutiric, alaă turi de glicinaă , sunt principalii acizi aminatţi mediatori chimici inhibitori. Precursorul GABA este acidul glutamic, reactţia fiind catalizataă de glutamic-dehidrogenaza care are ca sţ i cofactor vitamina B6. GABA actţioneazaă asupra a douaă tipuri de receptori postsinaptici: GABA A sţ i GABAB. Sinapsele GABA-ergice sunt prezente îîn toate structurile cerebrale, îîncepaî nd cu cele corticale sţ i terminaî nd cu cele de la nivelul cordoanelor spinale. Ele reprezintaă circa 35% din totalul sinapselor creierului uman. Datoritaă omniprezentţei sinapselor GABA-ergice, acestea sunt apte de a regla capacitatea functţionalaă a tuturor sinapselor corticale. Se poate face o corelatţie îîntre alterarea sistemului GABA-ergic sţ i staă rile de anxietate, foarte frecvente îîn patologia psihicaă umanaă . Existaă hormoni neurosteroizi ce se aseamaă naă din punct de vedere chimic cu hormonii sexuali androgeni. Aceastaă asemaă nare a sugerat actţiunea modulatoare diferitaă a hormonilor sexuali masculini, comparativ cu cei feminini asupra sistemului GABA-ergic central, cu consecintţe privind cresţ terea nivelului agresivitaă tţii îîn cazul androgenilor. Glutamatul sţ i aspartatul sunt mediatori excitatori ai sistemului nervos central. Pentru glutamat s-au descris cinci tipuri de receptori. Unul din ei este receptorul N-metil-D-aspartat (NMDA) asupra caă ruia actţioneazaă glutamatul, intervenind îîn mecanismul îînvaă tţaării sţ i memoriei prin potentţarea de lungaă durataă (LTP). Acesţ ti receptori au fost evidentţiatţi îîn neocortex, striat sţ i sistemul limbic, mai ales îîn hipocamp. IÎn cerebel, acesţ ti receptori au fost evidentţiatţi pe celulele granulare sţ i celulele Purkinje. Glutamatul poate determina o stimulare asţ a de puternicaă îîncaî t este capabil saă provoace distructţia neuronului postsinaptic. Astfel, îîn ischemiile cerebrale, distructţiile celulare sunt produse de glutamat, conditţie îîn care nivelul acestui mediator este foarte crescut îîn zona de ischemie. Blocarea receptorilor glutaminergici cu substantţele antagoniste duce la efecte neuroprotectoare limitaî nd leziunile induse de ischemia cerebralaă . Leziunile sunt mult amplificate de administrarea glutamatului. 235

Opioidele endogene reprezentate de endorfine sţ i dinorfinaă sunt peptide opioide care functţioneazaă ca neurotransmitţaători sau neuromodulatori la nivelul caă ilor senzitive dureroase sţ i la nivelul formatţiunilor implicate îîn procesele emotţionale, îîn comportamentele instinctuale, precum sţ i al unor mecanisme endocrine centrale. Receptorii opioizi de la nivelul striatului au o distributţie similaraă cu receptorii dopaminergici, implicaî ndu-se îîn sistemul de recompensaă sţ i îîn comportamentul motor. Dar receptorii opioizi functţioneazaă sţ i îîn relatţie cu altţi neurotransmitţaători cum ar fi: acetilcolina, noradrenalina sţ i substantţa P. 6.6 Comportamentul instinctiv Fiecare comportament instinctiv cuprinde un element de apetit, caî t sţ i unul de aversiune sau pe ambele. Apetitul este o stare de agitatţie care continuaă ataî ta vreme caî t un anumit stimul care ar putea fi numit stimul apetitogen este absent. La interventţia stimulului apetitogen, el activeazaă o reactţie consumatorie caă reia îîi urmeazaă o stare de repaus relativ. Elementul aversiv este o stare de agitatţie care continuaă ataî ta timp caî t un stimul cu caracter perturbator este prezent, dar care îînceteazaă , fiind îînlocuitaă cu o stare de repaus, caî nd stimulul a îîncetat saă actţioneze asupra organului de simtţ . 6.6.1 Comportamentul alimentar Foamea este suma senzatţiilor determinate de necesitatea de alimente. Apetitul este dirijarea preferentţialaă pentru anumitţi constituentţi alimentari. Saţietatea este senzatţia opusaă foamei care apare atunci caî nd s-a ingerat o cantitate suficientaă de hranaă . Foamea sţ i satţietatea sunt îînnaă scute sţ i depind de organizarea morfofunctţionalaă a sistemului nervos, îîn timp ce apetitul este dobaî ndit sţ i depinde de preferintţele individuale sţ i de evocarea senzatţiilor plaă cute avute cu ocazia unor ingestii anterioare a unor alimente. 6.6.1.1 Foamea Putem defini o formaă de foame globalaă sţ i una caloricaă . Foamea globală este o senzatţie unicaă provocataă de necesitaă tţile plastice. Ea se repercuteazaă asupra comportamentului general sţ i se manifestaă prin semne obiective bine definite, mai ales printr-o agitatţie faă raă un scop aparent. Foamea calorică este senzatţia care regleazaă aportul alimentar total îîn functţie de necesitaă tţile energetice ale organismului. Aceastaă reglare este foarte bine evidentţiataă la animalele îîn libertate, care ingeraă doar cantitatea de alimente strict necesaraă pentru acoperirea consumului energetic. 6.6.1.2 Apetitul Apetitul poate fi specific sau preferentţial. Apetitul specific adapteazaă aportul alimentar la nevoile latente, dirijaî nd repartitţia calitativaă a constituentţilor ratţiei alimentare. 236

Apetitul preferenţial conditţioneazaă alegerea unor anumite alimente producaă toare de senzatţii plaă cute gustative, olfactive sţ i vizuale sau legate de amintirea unor asemenea senzatţii. Acest apetit depinde ataî t de informatţiile gustativ-olfactive, caî t sţ i de anumite informatţii interne. 6.6.1.3 Saţietatea Satţietatea este o senzatţie euforizantaă , vagaă , imposibil de localizat, care apare atunci caî nd s-au ingerat cantitaă tţi suficiente de alimente. Ea duce la disparitţia senzatţiei de foame sţ i are ca urmare oprirea ingestiei de alimente. Satţietatea reprezintaă un mecanism de protectţie contra depaă sţ irii posibilitaă tţilor functţionale digestive sţ i a capacitaă tţilor metabolice ale organismului. 6.6.1.4 Reglarea comportamentului alimentar Hipotalamusul regleazaă aportul alimentar prin douaă structuri: una localizataă îîn nucleii laterali sţ i dorsali, a caă ror excitare determinaă caă utarea sţ i ingestia hranei, centrul foamei, sţ i alta, localizataă îîn nucleii ventro-mediali a caă ror excitare determinaă stoparea hraă nirii, centrul saţietăţii. Deoarece leziunile nucleilor ventro-mediali ai satţietaă tţii sunt eficiente numai dacaă nucleii laterali ai foamei sunt intactţi sţ i deoarece distrugerea simultanaă a ambilor centrii este urmataă de afagie, se consideraă caă centrul saţietăţii acţionează prin inhibiţia centrului foamei. IÎntre cei doi centri existaă , deci, relatţii de inhibitţie reciprocaă . Activitatea centrilor hipotalamici este controlataă sţ i adaptataă necesitaă tţilor organismului prin impulsuri provenite din diverse sisteme supramodale, dar mai ales de la nivelul sistemului limbic sţ i lobilor prefrontali. Stimularea sau lezarea acestor structuri nervoase produce efecte similare cu stimularea asupra hipotalamusului. Stimularea sistemului limbic provoacaă misţ caă ri asemaă naă toare celor efectuate îîn cursul caă utaă rii sţ i prehensiunii hranei (e.g adulmecare, lins, masticatţie, salivatţie, deglutitţie). Distrugerea nucleului amigdalian sau a cortexului piriform provoacaă afagie tranzitorie. Dacaă leziunea este extinsaă îîn sistemul limbic apare o hiperfagie, animalele pierzaî ndu-sţ i ataî t capacitatea de adaptare cantitativaă îîn functţie de necesitaă tţile organismului caî t sţ i capacitatea discriminativaă alimentaraă , animalele maî ncaî nd alimente alterate sau chiar necomestibile. Efectele sistemului limbic asupra comportamentului alimentar sunt cu ataî t mai severe cu caî t functţiile sunt mai corticalizate; din aceste motive ele au putut fi observate la maimutţe sţ i mai putţin la sţ obolani. Lobul frontal detţine, de asemenea, functţii importante îîn comportamentul alimentar. Distrugerea cortexului orbito-frontal la maimutţaă este urmataă de pierderea discriminaă rii alimentelor, animalele ajungaî nd chiar la coprofagie. La om, influentţele neocorticale sunt mult mai complexe. Factorii familiali, culturali, mediul sţ i experientţa individualaă legataă de alimentatţie (e.g. mirosul sţ i gustul alimentelor) influentţeazaă foamea sţ i apetitul preferentţial. IÎn concluzie, se poate spune caă hipotalamusul, îîmpreunaă cu sistemul limbic, orienteazaă comportamentul alimentar îîn functţie de stimulii interni sţ i externi, informatţii relativ grosiere determinaî nd reactţii sterotipice caracteristice 237

speciei, iar neocortexul, prin integrarea senzorialaă finaă sţ i discriminativaă adapteazaă reactţiile proprii individului. 6.7 Comportamentul dipsic Mentţinerea unui echilibru îîntre pierderile sţ i aportul hidric îîn organism este reglataă pe cale nervoasaă sţ i umoralaă , prin intermediul senzatţiei de sete care se manifestaă prin dorintţa consţ tientaă de a ingera apa. Spre deosebire de senzatţia de foame, senzatţia de sete daă informatţii de ordin cantitativ, nu calitativ. De asemenea, dacaă foamea se atenueazaă îîn cursul unei îînfometaă ri prelungite, setea nu se calmeazaă decaî t prin ingestia de lichide. Aparitţia senzatţiei de sete este determinataă de doi factori:  deshidratarea extra- sţ i intracelularaă cauzataă de pierderea de lichide sţ i de hiperosmozaă îîn general;  scaă derea debitului cardiac sţ i a masei sanguine îîn caz de hemoragie, insuficientţaă cardiacaă acutaă etc. Centrul setei se aflaă îîn hipotalamusul anterior, latero-caudal fatţaă de nucleul supraoptic. Aceastaă zonaă determinaă ingestia de apaă proportţional cu durata stimulaă rii sale. Leziunile centrului setei determinaă diminuarea sau abolirea senzatţiei de sete (adipsia) sţ i, consecutiv, a consumului de lichide. Centrii setei se suprapun partţial cu zona din nucleul ventro-median al hipotalamusului care elaboreazaă hormonul antidiuretic (ADH), ceea ce face ca excitarea acestora saă determine sţ i hipersecretţia acestui hormon, maă rind retţinerea apei îîn organism de caă tre rinichi, prin diminuarea diurezei. Stimularea centrului setei se face pe douaă caă i independente, una determinataă de hipertonia osmoticaă a lichidelor organismului sţ i cealaltaă de scaă derea volumului lichidelor extracelulare, hipovolemia. Hipertonia osmotică. Injectarea de solutţii hipertonice de cloruraă de sodiu îîn centrul setei produce efecte care merg chiar paî naă la intoxicatţia cu apaă , ingestia putaî nd atinge 40% din greutatea corporalaă . Aceste cercetaă ri sugereazaă existentţa unor osmoreceptori hipotalamici (i.e. celule sensibile la cresţ terea presiunii osmotice a lichidelor organismului). Cresţ terea frecventţei impulsurilor de la nivelul acestor receptori va stimula centrul hipotalamic ce initţiazaă setea sţ i ingestia de lichide. Hipovolemia. Scaă derea volumului de lichid extracelular stimuleazaă centrul setei pe o cale independentaă de cea care mediazaă setea determinataă de hiperosmolaritatea plasmei. Astfel, hemoragia determinaă cresţ terea consumului de lichide, chiar dacaă osmolaritatea plasmei nu suferaă modificaă ri. Acest efect este mediat de sistemul renină-angiotensină. Angiotensina II este considerataă unul din cei mai puternici stimulatori ai centrului setei, injectarea sa îîn hipotalamus producaî nd polidipsie. Sistemul reninaă -angiotensinaă face legaă tura îîntre controlul ingestiei de apaă sţ i controlul renal al volumului lichidului extracelular, precum sţ i legaă tura îîntre aportul hidric sţ i reabsorbtţia de Na+, angiotensina stimulaî nd secretţia de aldosteron. 238

O problemaă interesantaă de control al comportamentului hidric este cea a stopaă rii spontane a ingestiei de lichide la limita necesitaă tţilor organismului. Oprirea baă utului îînaintea absorbtţiei apei îîn saî nge, caî nd plasma este îîncaă hipertonicaă , presupune existentţa unui sistem de control faringian sţ i gastrointestinal. Oprirea ingestiei de lichide se face prin inhibitţia reflexaă a centrului setei, ataî t prin stimuli buco-faringo-esofagieni, caî t sţ i prin stimuli gastrici generatţi de destinderea stomacului. IÎn concluzie, se poate afirma caă homeostazia hidricaă a organismului este mentţinutaă datoritaă interventţiei unor mecanisme neuro-umorale complexe îîn care stimulul principal al senzatţiei este deshidratarea intracelularaă a neuronilor din centrul setei, asociataă cu cresţ terea nivelului de activitate a osmoreceptorilor centrali sţ i periferici, hipotalamusul constituind ataî t o zonaă de reglare a aportului hidric prin centrul setei, caî t sţ i a eliminaă rilor lichidiene, prin secretţia de hormon antidiuretic (ADH). 6.8 Comportamentul social Comportamentul social constaă din manifestaă rile interpersonale particulare (e.g. dependentţa, adaptarea sţ i acceptarea de caă tre conspecifici, dominantţa, agresiunea) care rezultaă din interactţiunea psihosocialaă a agentţilor. Comportamentul social ar putea fi considerat cadrul plasticitaă tţii comportamentale, dispunaî nd îîn acelasţ i timp de o fundamentare neurofiziologicaă ce permite considerarea componentei sale prespecificate (instinctuale). Mediul social este sursa cardinalaă de informatţie prin care sistemul neurocognitiv îîsţi reprezintaă caracteristicile conspecificilor sţ i relatţiile cu acesţ tia, precum sţ i evenimentele din mediul social sţ i prin care îîsţi elaboreazaă comportamentul social. Mediul social circumscrie sţ i o serie de norme sţ i valori a caă ror asimilare este necesaraă pentru adaptarea individului la convietţuire sţ i comunicare. Interactţiunea socialaă presupune comunicarea lingvisticaă sţ i este conditţionataă de integritatea anatomicaă sţ i functţionalaă a creierului. O dovadaă semnificativaă îîn acest sens o constituie pacientţii cu autism, care se caracterizeazaă îîn principal prin dificultaă tţi majore îîn interactţiunea socialaă (i.e. evitarea contactului vizual, discordantţa expresiei faciale sţ i gesticii cu comportamentul, izolare fatţaă de partenerii de vaî rstaă sţ i fatţaă de familie) sţ i prin disfunctţii ale comunicaă rii (i.e. neutilizarea sau folosirea neadecvataă a limbajului verbal, dificultaă tţi îîn initţierea sţ i sustţinerea conversatţiei), asociate cu comportamente stereotipe, repetitive sţ i restrictive. Stone et al (1998) au investigat structurile neurocognitive implicate îîn abilitatea indivizilor de a face inferentţe asupra staă rilor mintale ale conspecificilor, capacitate etichetataă ca teorie a mintalului (theory of mind). Rezultatele au indicat implicarea cortexului orbito-frontal drept sţ i a amigdalei, fapt sustţinut sţ i de constatarea caă pacientţii cu leziuni la nivelul cortexului frontal ventro-medial (ce include cortexul orbital sţ i cortexul frontal medial) prezintaă 239

deficite severe ale comportamentului social, îîn conditţiile integritaă tţii cognitive (îînvaă tţare, limbaj, memorie). Studiile neuroimagistice au araă tat caă activarea cortexului orbito-frontal drept, a ariei 8 sţ i 9 din cortexul frontal medial staî ng sţ i a cortexului cingulat anterior coreleazaă cu executarea sarcinilor îîn care subiectţii sunt solicitatţi saă descrie starea mintalaă a personajului dintr-o pozaă (BaronCohen et al, 1994). Lezarea cortexului orbito-frontal la maimutţe duce la comportamente de tip izolare sţ i evitare. Densitatea receptorilor serotoninergici (5HT 2C) din cortexul orbito-frontal coreleazaă cu statutul social al animalului, manipularea farmacologicaă a neurotransmisiei serotoninergice modificaî nd comportamentul de afiliere sţ i statutul social al individului. 6.9 Comportamentul sexual uman Functţia sexualaă umanaă circumscrie totalitatea adaptaă rilor morfologice, fiziologice sţ i comportamentale care permit realizarea actului sexual sţ i reproducerea îîn perioada maturitaă tţii. Maturizarea sexualaă implicaă realizarea sexualizaă rii la nivel genetic, gonadic, la nivelul organelor genitale interne sţ i externe, la nivel encefalic, al tipului morfologic-conformatţional sţ i, îîn final, la nivel comportamental. Comportamentul sexual uman este definit ca un complex de raă spunsuri asociate direct cu stimularea genitalaă sţ i cu copulatţia homo- sau heterosexualaă , indiferent de rolul saă u îîn consevarea speciei. Dezvoltarea functţiei sexuale este un proces îîndelungat îîn cursul ontogenezei, conditţionat de sexul genetic stabilit îîn momentul fecundatţiei. Actul sexual copulator este procesul fiziologic central al comportamentului sexual. Omul este singura fiintţaă la care, datoritaă activitaă tţii neuropsihice, se produce o disociere îîntre semnificatţia biologicaă a actului sexual, cea de reproducere sţ i semnificatţia sa hedonicaă sţ i psihosocialaă , prin controlul voluntar sţ i implicatţiile sale etice sţ i morale. La animale, comportamentul sexual este imperios sţ i instinctiv, pe caî nd la om el este voluntar sţ i mai putţin caracterizat de componenta prespecificataă . Dacaă la animale comportamentul sexual graviteazaă îîn jurul acuplaă rii, la om implicarea majoraă talamo-neocorticalaă îîn diversele faze ale comportamentului sexual adaugaă o valoare psihologicaă , eticaă sţ i socialaă . La om, comportamentul sexual are o alcaă tuire complexaă , cuprinzaî nd pe laî ngaă componenta neurohormonalaă comunaă tuturor mamiferelor, o componentaă psiho-emotţionalaă specific umanaă . IÎnainte de a trece îîn revistaă aspectele neurofiziologice ale comportamentului sexual uman saă vedem caî teva din caracteristicile acestui comportament la om. Motivatţia sexualaă staă la baza comportamentului sexual. Comportamentul sexual uman are douaă caracteristici fundamentale: una cantitativă, constituind componenta dinamogenaă a motivatţiei sexuale sţ i alta calitativă, constituind componenta directţionalaă a motivatţiei sexuale. Motivatţia sexualaă este adecvataă îîn cadrul impus de contţinutul notţiunii de comportament sexual uman, nu sţ i îîn cel al instinctului sexual ce trimite la componenta 240

prespecificataă sţ i nici îîn cazul pulsiunii sexuale, care implicaă doar latura dinamogenaă a motivatţiei sexuale. Mentţinerea motivatţiei sexuale pe toataă perioada maturitaă tţii se face prin procese de îîntaă rire pozitivaă sţ i negativaă , îîn care pot fi remarcate trei componente: o componentaă de durataă medie reprezentataă de satţietatea ce urmeazaă satisfacerii motivatţiei sexuale, o alta cu efect de lungaă durataă , realizataă prin maturizarea staă rii de motivatţie îîn cursul vietţii sţ i o componentaă cu efect de scurtaă durataă , realizataă prin perfectţionarea actului sexual copulator propriu-zis. Comportamentul sexual uman este mai mult legat de componenta hedonicaă a actului sexual sţ i mai putţin de cea reproductivaă , de perpetuare a speciei. El este, îîn primul raî nd, un comportament emotţional la care, îînaintea fazei consumatorii, are loc faza apeticaă , psiho-emotţionalaă . Aceastaă ultimaă fazaă persistaă la om sţ i îîn perioadele îîn care capacitaă tţile reproductive îînceteazaă saă functţioneze. La om comportamentul sexual este mai complex prin emotţiile sţ i sentimentele cu care se poate asocia sţ i prin simbolistica actului sexual. Studiile umane relativ putţine la numaă r sţ i apaă rute destul de tardiv au debutat prin anchetele sociale initţiate de Kinsey îîn anii 1948-1953. Masters sţ i Johnsson (1966) au fost primii cercetaă tori care au efectuat îînregistraă ri poligrafice îîn tot cursul actului sexual la om îîn conditţii caî t mai naturale, îîntr-un cadru intim adecvat. IÎntr-o perioadaă de 12 ani acesţ ti autori au îînregistrat la Institutul din Saint Louis peste 10000 de cicluri ale raă spunsului sexual prin studierea a 619 femei sţ i 654 baă rbatţi. IÎn cercetaă ri ulterioare (1979), acesţ ti autori au observat raă spunsurile sexuale la 82 femei sţ i 94 baă rbatţi homosexuali. IÎn ambele studii s-au faă cut maă suraă tori fiziologice poligrafice ataî t îîn cursul actului sexual, caî t sţ i îîn cursul masturbaă rii. Din punct de vedere fiziologic raă spunsurile sunt identice îîn ambele studii efectuate. Master sţ i Johnsson au evidentţiat douaă procese fiziologice de bazaă care sunt responsabile de modificaă rile produse îîn cursul actului sexual: congestia vascularaă sţ i miotonia. Congestia vascularaă determinaă cresţ terea debitului sanguin îîn regiunea genitalaă . Cea mai evidentaă consecintţaă a acestui proces este erectţia penisului sţ i lubrefierea vaginului. Miotonia determinaă contractţia musculaturii îîn regiunea genitalaă , dar sţ i îîn restul organismului sţ i este responsabilaă de ejacularea spermei sţ i de alungirea, distensia portţiunii interne a vaginului sţ i modificaă rile motorii ale platformei orgasmice a vaginului sţ i a uterului. Baza neurofiziologicaă a raă spunsului sexual este caracterizataă de o balantţaă îîntre excitatţie sţ i inhibitţie: sistemul simpatic tinde saă inhibe erectţia, îîn timp ce sistemul parasimpatic constituie una din caă ile excitatorii. Semnalele din mediu determinaă eliberarea de neurotransmitţaători proerectili (e.g NO, acetilcolinaă ) îîn nervii excitatori ai organelor genitale. La baă rbatţi, acesţ ti mesageri chimici semnalizeazaă relaxarea musţ chilor penieni care permite paă trunderea masivaă a saî ngelui îîn camerele spongiforme. IÎn timpul erectţiei, datoritaă densitaă tţii mari a receptorilor de la nivelul organului genital, pleacaă semnale spre maă duva spinaă rii sţ i creier. Dupaă îîncetarea staă rii de activare sexualaă , sistemul nervos simpatic limiteazaă fluxul sanguin local sţ i determinaă detumefierea penisului. Factorii care stimuleazaă 241

activitatea sistemului simpatic (e.g. stress, expunerea la frig, surmenaj) îîmpiedicaă raă spunsul erectil, iar eliminarea influentţei inhibitoare a sistemului simpatic din timpul staă rii paradoxale, de pildaă , caî nd neuronii simpatici din locus coeruleus sunt subactivatţi, explicaă prezentţa raă spunsurilor erectile din timpul somnului. Centrul erectţiei se gaă sesţ te la nivel sacrat T 12-S2, stimularea sa determinaî nd descaă rcaă ri îîn nervul rusţ inos spre centrul sacrat. Particularitaă tţile filogenetice ale comportamentului sexual uman presupun implicarea creierului îîn raă spunsul sexual. S-a observat caă , atunci caî nd creierul este deconectat de centrul sacrat, raă spunsurile erectile au un prag mai scaă zut, iar perioadele recuperatorii sunt semnificativ mai scurte. Acest fapt se explicaă prin influentţele supresoare exercitate de nucleul paragigantocelular din trunchiul cerebral care, atunci caî nd este distrus, produce raă spunsuri erectile mai frecvente sţ i mai intense la sţ obolanii masculi. Fibrele descendente ale nucleului paragigantocelular au mediatţie serotoninergicaă prin care contracareazaă efectul neurotransmitţaătorilor proerectili. Medicamentele care stimuleazaă recaptarea serotoninei (e.g. prozac, paxil) sţ i, consecutiv, inhibitţia centralaă a raă spunsurilor erectile, pot determina pe termen lung disfunctţii erectile. Ce solicitare evolutivaă a determinat dezvoltarea centrului inhibitţiei centrale independent de centrul sacrat al erectţiei? Implicatţia fiziologicaă a acestei adaptaă ri vizeazaă prevenirea reducerii depozitelor de spermaă sţ i a fertilitaă tţii prin ejaculaă ri repetate la un interval minim. Centralizarea inhibitţiei raă spunsurilor sexuale a permis, pe de altaă parte, dezvoltarea societaă tţii umane bazataă pe anumite norme care modeleazaă comportamentul sexual. Disfunctţiile erectile asociate cu leziuni la diferite niveluri au condus la ipoteza implicaă rii sistemului nervos central ca un sistem de coordonare general, nu doar prin centrii relativ specializatţi pentru controlul comportamentului sexual. Cercetaă rile au demonstrat importantţa ariei preoptice mediale din hipotalamus îîn raă spunsul erectil, stimularea ei putaî nd produce erectţia spontanaă . Aceastaă zonaă se crede caă dirijeazaă comportamentul sexual prin integrarea inputurilor legate de activitatea sexualaă sţ i este implicataă îîn recunoasţ terea partenerului sexual. Nucleul paraventricular din hipotalamus elibereazaă oxitocinaă îîn cursul activaă rii sexuale; se sţ tie caă oxitocina determinaă eliberarea colostrului matern din perioada de alaă ptare a copilului sţ i contractţiile uterine din timpul nasţ terii sţ i este un neurotransmitţaător proerectil la baă rbatţi, ce actţioneazaă asupra centrului sacrat al erectţiei. Studii PET au araă tat corelatţia activaă rii unor zone corticale cu activarea sexualaă , mai ales regiuni identificate anterior ca asociate cu experientţe emotţionale sţ i cu functţii de control al sistemului vegetativ (Goldstein, 2000). Din punct de vedere fiziologic, la ambele sexe, ataî t la heterosexuali caî t sţ i la homosexuali, actul sexual decurge ca un fenomen ciclic îîn patru faze: faza de excitatţie, faza de platou, faza orgasmicaă sţ i faza de rezolutţie, cu sau faă raă perioadaă refractaraă . La baă rbat, actul sexual se desfaă sţ oaraă dupaă o schemaă unicaă , fiind urmat de o perioadaă refractaraă . Pentru realizarea actului copulator baă rbatul dispune de raă spunsuri specifice: de recunoasţ tere, de orientare, de erectţie, de 242

intromisiune sţ i de ejaculare. Sub aspect motivatţional baă rbatul este mai dependent de factorii exogeni reprezentatţi îîn primul raî nd de diferite semnale emise de mediul extern, îîn special de anturajul sexual. Un rol important îîn motivatţia sexualaă îîl are sexualizarea encefalului realizataă prin impregnarea androgenicaă a structurilor nervoase centrale. La om intervin factorii psiho-sociali care primeazaă îîn determinarea orientaă rii sexuale. Acest moment desemneazaă faza apetivaă a comportamentului sexual, cu aparitţia stimulului apetitogen. Dacaă mecanismul de activare atinge un anumit prag, se produce faza consumatorie reprezentataă de etapele copulatorie sţ i ejaculatorie, dupaă care urmeazaă faza refractaraă . Din cercetaă rile lui Masters sţ i Johnsson se impun trei concluzii importante: îîn primul raî nd, procesele fiziologice implicate îîn orgasm nu depind de modalitatea de producere a excitatţiei (masturbare, relatţii sexuale propriu-zise); îîn al doilea raî nd, aceleasţ i reactţii fiziologice apar, ataî t îîn raă spunsul la stimularea homosexualaă , caî t sţ i la cea heterosexualaă sţ i, îîn fine, raă spunsurile fiziologice ale baă rbatţilor sţ i femeilor sunt foarte similare, dar nu identice. IÎn ultimaă instantţaă, putem evidentţia un raă spuns sexual bifazic. Astfel, cele patru faze ale lui Masters sţ i Johnsson sunt formate din douaă faze neurofiziologice distincte sţ i independente. Dupaă Kaplan (1974) faza de stimulare, cu vasocongestia care duce la erectţia penianaă sţ i la lubrefierea vaginului, este rezultatul unei stimulaă ri vegetative parasimpatice iar faza orgasmicaă este o functţie vegetativ simpaticaă . Aceastaă dihotomie derivaă din evaluarea sţ i tratarea disfunctţiilor sexuale individuale. Implicatţiile neurofiziologice ale comportamentului sexual pot fi evidentţiate la mai multe niveluri ale sistemului nervos central. IÎn ultimele decenii s-au realizat progrese importante îîn cunoasţ terea fundamentului neurofiziologic sţ i neuroendocrin al comportamentului sexual. Majoritatea cercetaă rilor s-au bazat pe modele animale. La om, datele se bazeazaă pe studiile clinice sţ i pe analogiile cu rezultatele obtţinute pe animale. Rezultatele cercetaă rilor pe animale nu pot fi raportate îîn totalitate la om, dataă fiind marea variabilitate structuralaă sţ i functţionalaă legataă de specie. Cercetaă rile clinice, precum sţ i cele electrofiziologice la om au adus îînsaă numeroase date care vin saă confirme existentţa multor asemaă naă ri îîntre experimentul pe animale sţ i observatţiile faă cute la om îîn ceea ce privesţ te comportamentul sexual. Impulsurile pornite din diverse zone ale sistemului nervos central actţioneazaă asupra comportamentului sexual sţ i functţiei reproductive prin intermediul hipotalamusului. Motivatţia sexualaă este legataă de circuitele hipotalamo-limbo-corticale. Rolul acestor structuri nervoase a fost evidentţiat prin studii experimentale, îîn care s-au practicat stimulaă ri sau lezaă ri ale zonelor hipotalamice, ale sistemului limbic sţ i ale structurilor talamo-corticale. Hipotalamusul este considerat de foarte multţi autori ca centrul motivatţiei sexuale. Dar cercetaă ri ulterioare au demonstrat sţ i implicarea zonelor extrahipotalamice, îîn special a celor limbice îîn comportamentul sexual. IÎn hipotalamusul anterior, îîn special îîn zona preopticaă , existaă un centru a caă rui 243

lezare abolesţ te comportamentul sexual faă raă a modifica secretţia hormonilor sexuali. La nivelul acestei zone au fost evidentţiatţi la nivelul neuronilor, receptori pentru hormonii sexuali. Excitarea acestei zone determinaă aparitţia unui raă spuns sexual chiar îîn lipsa unor stimuli adecvatţi din mediu (Lisk, 1967). Zona hipotalamicaă posterioaraă , îîn special aria mamilaraă lateralaă , este implicataă îîn producerea ejaculaă rii faă raă îînsaă a influentţa motivatţia sexualaă (Lisk, 1967). Lezarea zonei mediene a hipotalamusului (nucleii ventro-median sţ i eminentţa medianaă ) abolesţ te comportamentul sexual, dar afecteazaă sţ i secretţia hormonilor sexuali. Lezarea zonei mediene este acompaniataă de atrofia gonadalaă , iar tratarea cu hormoni sexuali îînlaă turaă aceste efecte (Stoica, 1975). Structurile limbice joacaă un rol modulator, ataî t pentru implicarea hipotalamicaă îîn comportamentul sexual, caî t sţ i pentru implicarea neocorticalaă îîn cadrul caă reia are rol îîn procesele de reîîntaă rire. La sţ obolanul mascul leziunile hipocampului dorsal determinaă intensificarea globalaă a comportamentului sexual (Bermant et al, 1968). La maimutţe, ablatţia zonei amigdaliene determinaă hipersexualitate exteriorizataă prin cresţ terea numaă rului de contacte sexuale, a frecventţei erectţiilor sţ i, de asemenea, aparitţia unui comportament homosexual. La cobai sţ i maimutţaă îîndepaă rtarea cortexului piriform sţ i a zonei amigdaliene subiacente determinaă hipersexualitate numai îîn prezentţa hormonilor gonadici. La pisica mascul s-a observat caă leziunile stereotaxice limitate numai la cortexul piriform provoacaă hipersexualitate, care dispare dupaă castrare sţ i reapare dupaă administrarea hormonilor. McLean sţ i Sushil (1963) au reusţ it saă delimiteze caă ile nervoase centrale responsabile de producerea erectţiei sţ i ejaculaă rii folosind electrozi care stimulau zone foarte limitate din sistemul nervos central al maimutţelor. Ariile implicate îîn producerea erectţiei au fost localizate îîn trei paă rtţi ale sistemului limbic. Partea anterioaraă este situataă îîn zona de conexiune a hipocampului cu septul sţ i cu talamusul anterior, iar partea posterioaraă este situataă la jonctţiunea cu hipotalamusul. Regiunea septalaă medianaă , preopticaă sţ i partea medianaă a nucleului dorso-median al talamusului sunt zone implicate îîn erectţie sţ i ejaculare. Din aceste date experimentale s-a tras concluzia caă hipocampul ar modifica excitabilitatea neuronilor efectori implicatţi îîn erectţie. Sa observat, de exemplu, caă stimularea electricaă a regiunii septale sau a diencefalului anterior produce erectţia iar intensitatea erectţiei se amplificaă dupaă aparitţia descaă rcaă rilor electrice îîn hipocamp. Modificaă rile sistemice din momentul orgasmului (ataî t la baă rbat, caî t sţ i la femeie) sub formaă de mioclonii, modificaă ri respiratorii sţ i cardiovasculare, ca sţ i toate modificaă rile ce îînsotţesc aceastaă fazaă constituie, de fapt, un paroxism al celor initţiate îîn cursul excitatţiei sexuale sţ i îîn faza de platou a ciclului sexual. Orgasmul se produce prin stimuli simpatici plecatţi din maă duva dorso-lombaraă (D10-L2). Masters sţ i Johnsson (1966) au introdus notţiunea de inevitabilitate a ejaculării la baă rbat, îîn perioada de debut a orgasmului. Aceastaă fazaă este concomitentaă cu faza de emisie a spermei sţ i apoi resimtţitaă foarte puternic îîn primele 2-3 contractţii expulsive, corelate cu cantitatea de lichid seminal emis. 244

La femeie, experientţierea orgasmului este diferitaă . Orgasmul debuteazaă printr-un moment de diminuare a consţ tientţei, cu scaă derea acuitaă tţii senzoriale, urmataă de senzatţia de caă lduraă cu origine îîn sfera genitalaă sţ i care progreseazaă îîn tot corpul (Page et al, 1976). IÎn sfaî rsţ it, femeia resimte puternic contractţiile platformei orgasmice a vaginului. Contractţiile se succed la 0,8 s fiind îîn numaă r de 5-8, corelate cu îîncaă rcaă tura psiho-sexualaă a actului, acesta fiind singurul moment al orgasmului feminin îîn care este posibilaă corelatţia îîntre raă spunsul orgasmic obiectiv sţ i cel subiectiv (Maă icaă nescu-Georgescu, 1977). Maă duva spinaă rii lombo-sacrataă joacaă îîn activitatea sexualaă un rol de integrare sub forma unor reflexe simple, implicate îîn special îîn actul sexual propriu-zis (e.g. reflexul de erectţie, de ejaculare, de lubrefiere a vaginului, de vasocongestie îîn zona genitalaă , reflexele motorii ale platformei orgasmice a vaginului, motilitatea reflexaă a uterului). Existaă doi centri ai erectţiei sau ai lubrefierii vaginului. Unul parasimpatic, situat îîn maă duva sacrataă (S 2-S4), ce actţioneazaă prin nervii erectori sţ i declansţ eazaă erectţia sau lubrefierea vaginului, dupaă stimularea tactilaă a organelor genitale sţ i a zonei perineale îînconjuraă toare. Al doilea centru este simpatic, situat îîn maă duva dorso-lombaraă (D 1-L1), este raă spunzaă tor de declansţ area erectţiei sau lubrefierea vaginului. Deci existaă douaă tipuri de erectţie sau de lubrefiere a vaginului: una cerebralaă , psihogenaă , consecintţaă a actţiunii stimulilor senzitivo-senzoriali exogeni asupra sistemului nervos central sţ i alta reflexaă , consecintţa stimulilor tactili erogeni asupra centrilor parasimpatici medulari sacratţi. Efectele psihofiziologice ale orgasmului sunt direct corelate cu comportamentul sexual prin satisfacerea motivatţiei sexuale. IÎn acest mecanism este implicataă portţiunea septalaă a fasciculului median al creierului anterior îîn care este localizataă o parte a sistemului de recompensaă la om (Ganong, 1995). IÎn cursul actului sexual la om s-a îînregistrat o activitate bioelectricaă rapidaă desincronizataă la nivelul septului care apare îîn momentul orgasmului, caracteristicaă reactţiei de trezire. Aceastaă regiune a sistemului nervos a fost denumitaă de unii centrul orgasmului (Maă icaă nescu-Georgescu, 1977). Aferentţele senzitivo-senzoriale influentţeazaă puternic comportamentul sexual uman. Impulsurile pornite de la totţi analizatorii au implicatţii îîn acest comportament. Orice stimul din mediul extern care poate evoca o senzatţie distinctaă , este potentţial capabil saă stimuleze motivatţia sexualaă fie pe caă ile nervoase îînnaă scute, fie pe caă i neoformate, caî sţ tigate îîn cursul vietţii. IÎn cursul vietţii, prin procesele de îînvaă tţare, orice stimul extern caî sţ tigaă noi semnificatţii pentru comportamentul sexual sţ i pentru motivatţia sexualaă . Pentru realizarea acestor deziderate au importantţaă ataî t aferentţele senzoriale specifice, caî t sţ i cele nespecifice. Cea de a doua categorie de aferentţe actţioneazaă prin sistemul activator ascendent al formatţiei reticulare sţ i prin sistemul de proiectţie difuzaă a talamusului. Motivatţia sexualaă nu poate fi realizataă faă raă un anumit nivel de activare corticalaă . Zonele erogene sunt acele zone care produc declansţ area sţ i amplificarea motivatţiei sexuale. Importantţa cunoasţ terii acestor zone sţ i stimulaă rii lor îîn faza 245

de excitatţie sţ i platou are un rol deosebit îîn îîntretţinerea comportamentului sexual sţ i îîn stabilizarea relatţiilor dintre cei doi parteneri antrenatţi îîn activitatea sexualaă . Motivatţia sexualaă persistaă ataî t timp caî t existaă îîn mod real sau imaginativ suficiente informatţii asupra posibilitaă tţilor de provocare a unor emotţii agreabile, ce îînsotţesc faza consumatorie a comportamentului sexual (Stoica, 1975). IÎn afara acestor conditţionaă ri externe, îîn comportamentul sexual uman sunt implicate o serie de conditţionaă ri interne necesare activaă rii motivatţiei sexuale. IÎn aceastaă categorie intraă îîn primul raî nd hormonii sexuali. Ei sustţin comportamentul sexual prin asigurarea morfogenezei somatice sţ i genitale. Hormonii sexuali intervin apoi îîn circuitele hipotalamo-limbo-corticale. Astfel, sa evidentţiat existentţa receptorilor pentru acesţ ti hormoni îîn ariile hipofizotropaă sţ i preopticaă a hipotalamusului, la nivelul complexului amigdalian, hipocampului sţ i septului sţ i îîn nucleul caudat. Hormonii sexuali joacaă un rol esentţial îîn sexualizarea creierului. Paî naă la sfaî rsţ itul anilor ’50, creierul era considerat identic la cele douaă sexe (McEwen, 1996). Studiile au evidentţiat modificaă ri de maă rime a neuronilor hipotalamici sub actţiunea hormonilor sexuali îîn perioada neonatalaă (Dorner et al, 1968; 1969; Pfaff, 1966). Raisman sţ i Field (1971) au descris diferentţe morfologice pe sexe induse de nivelul testosteronului îîn viatţa neonatalaă . Una din cele mai pregnante diferentţe morfologice se observaă la descrierea nucleului dimorfic sexual al ariei preoptice din hipotalamus (Gorski et al, 1978). Cercetaă rile efectuate de Witelson (1989), precum sţ i cele ale lui Allen sţ i Gorski (1991) relevaă faptul caă numaă rul fibrelor nervoase din corpul calos sţ i din comisura anterioaraă este mai mare la femei comparativ cu baă rbatţii. Prin aceste observatţii s-au explicat diferentţele psihologice dintre cele douaă sexe (Botez, 1966). IÎntre cele douaă emisfere cerebrale existaă deosebiri de comunicare îîn functţie de sex (Hier, 1979). Se pare caă aceste diferentţe apar îîn cursul dezvoltaă rii prenatale sţ i postnatale sub influentţa testosteronului sau a metabolitului saă u, estradiolul, care actţioneazaă asupra receptorilor intracelulari androgenici sţ i estrogenici (Becker et al, 1992; McEwen, 1983). Acesţ ti receptori au fost evidentţiatţi îîn ariile preopticaă sţ i hipofizotropaă a hipotalamusului, la nivelul amigdalei, la nivelul hipocampului sţ i la nivelul cortexului (McEwen, 1983). Nu este îîncaă clar modul îîn care cresţ terea nivelului testosteronului de la mijlocul perioadei de gestatţie sau cresţ terea din perioada imediat dupaă nasţ tere (Huhtaniemi, 1985) ar juca un rol îîn producerea acestor diferentţieri cerebrale îîn functţie de sex (McEwen, 1996). Toate aceste cercetaă ri au demonstrat rolul hormonilor sexuali îîn procesul de sexualizare a creierului uman, proces ce se desfaă sţ oaraă îîn perioada fetalaă intrauterinaă sţ i îîn perioada perinatalaă . IÎn aceste perioade, hormonii sexuali actţioneazaă asupra creierului nediferentţiat psihosexual sţ i-l organizeazaă dupaă tipul de comportament masculin sau feminin. IÎn viatţa adultaă , hormonii sexuali au efecte excitatorii sau inhibitorii asupra comportamentului sexual. Se pare caă numai androgenii au capacitatea de a organiza tipul de comportament sexual (Stoica, 1975). Actţionaî nd asupra organismului nediferentţiat psihosexual din 246

perioada prenatalaă , androgenii determinaă diferentţierea comportamentului sexual masculin, care se manifestaă numai la pubertate, caî nd existaă un nivel hormonal adecvat (Barraclough, 1967). IÎn lipsa androgenilor, se organizeazaă un comportament sexual feminin, care depinde mai degrabaă de absentţa androgenilor, decaî t de prezentţa hormonilor estrogeni sau progesteronici. Administrarea acestora din urmaă peste anumite niveluri poate fi daă unaă toare procesului de diferentţiere, la ambele sexe (Phoenix, 1967). Se consideraă caă , pe maă sura îînaintaă rii pe scara animalaă , scade sţ i dependentţa activaă rii comportamentului sexual de caă tre hormonii sexuali, aspect care culmineazaă la om. Cercetaă rile actuale au dovedit îînsaă caă hormonii sexuali sau hormonii steroizi similari influentţeazaă dezvoltarea bazei neuronale a orientaă rii sexuale umane (Wiener et al, 1995). Comportamentul sexual uman prezintaă un îînalt nivel de complexitate pentru caă urmeazaă evolutţia sţ i complexitatea îîntregului sistem al personalitaă tţii umane. De aici reiese caă îîntreg comportamentul sexual necesitaă îîntţelegerea îîn contextul personalitaă tţii sţ i al relatţiilor dintre indivizii de sexe diferite sau parteneri sexuali, îîn sensul indivizilor ca personalitaă tţi diferite sţ i nu strict îîn sensul indivizilor ca entitaă tţi biologice diferite. S-a pus problema dacaă existaă sţ i la oameni, ca sţ i îîn cazul animalelor, un senzor pentru semnalele chimice neodorante, care ar influentţa îîn mod subtil comportamentul sexual uman. Cercetaă rile faă cute de David Berliner de la Universitatea Utah atestaă existentţa unor astfel de comunicaă ri prin mesaje chimice sţ i la om. Aceste mesaje chimice sunt percepute de organul vomeronazal (OVN), care s-a constatat caă este activ nu numai îîn perioada fetalaă sţ i neonatalaă la om, dar sţ i îîn cea adultaă (Moran et al, 1994). OVN nu se aflaă situat la nivelul mucoasei olfactive, ci îîn partea anterioaraă a septului nazal. Au fost apoi evidentţiate electronomicroscopic celulele receptoare din OVN (Stensas et al, 1990). Monti-Block et al. (1991, 1994) au îînregistrat potentţialele bioelectrice din celulele receptoare ale OVN, araă taî nd caă semnalele apar la feromonii extrasţ i de Berliner din tegumentul uman, efecte care apar la administrarea substantţelor odorante. Neuronii din OVN nu se proiecteazaă ca sţ i fibrele nervilor olfactivi îîn bulbul olfactiv sţ i îîn cortexul olfactiv, ci la nivelul unor structuri accesorii bulbului olfactiv, care se vor proiecta apoi la nivelul nucleilor amigdalieni, la nivelul ariei preoptice a hipotalamusului sţ i îîn alte structuri ale sistemului limbic (Moran et al, 1995). Feromonii umani pot fi secretatţi de mucoasa vaginalaă , mai ales îîn perioada preovulatorie sţ i de mucoasa balano-preputţialaă , precum sţ i la nivelul tegumentului de caă tre glandele apocrine (Totoianu, 1996). Feromonii secretatţi de mucoasa vaginalaă se mai numesc copuline sţ i sunt substantţe extrem de volatile, contţinaî nd îîntre 5 sţ i 17 atomi de carbon (Grammer et al, 1996; Maă icaă nescu-Georgescu, 1970). Acesţ ti feromoni au rol de activare a motivatţiei sexuale. Cea de-a doua categorie de feromoni are un efect mai putţin evident asupra comportamentului sexual uman, inducaî nd mai ales modificarea staă rii afectiv-emotţionale asupra indivizilor de sex opus. Acesţ ti feromoni actţioneazaă tot 247

asupra OVN, motiv pentru care Berliner le-a numit vomeroferine (Berliner, 1996). 6.10 Comportamentul matern Comportamentul matern reprezintaă cea de a doua laturaă a comportamentului reproductiv. El este alcaă tuit din totalitatea raă spunsurilor care precedaă , îînsotţesc sau urmeazaă aparitţiei progeniturilor. Substratul morfofunctţional al comportamentului matern este legat de sistemul limbic. La mamiferele inferioare distrugerea girusului cingulat sţ i a scoartţei mediene tulburaă comportamentul matern. Ulterior, s-a dovedit caă leziunile septale determinau tulburaă ri mari ale comportamentului matern, pe caî nd leziunile neocorticale sţ i ale nucleilor talamici anteriori nu produceau modificaă ri ale comportamentului matern la mamiferele inferioare. Deficitul observat rezultaă din tulburaă ri ale organizaă rii secventţei diferitelor acte comportamentale necesare îîngrijirii puilor sţ i nu dintr-o tulburare a motivaă rii comportamentului matern. Se pare, deci, caă leziunile girusului cingulat, ca sţ i cele ale septului produc o tulburare de programare a activului comportamental matern. Hormonii au un rol facilitator asupra acestui comportament dupaă cum reiese din cercetaă ri recente care au utilizat prolactina. Datele privind comportamentul matern provin îîn mare parte din modelele animale. Aceste cercetaă ri ne determinaă saă acordaă m structurilor limbice un rol important îîn declansţ area sţ i îîntretţinerea comportamentului matern sţ i a motivatţiei acestui comportament. IÎn ceea ce privesţ te comportamentul patern, o problemaă extrem de controversataă este asţ a-numitul comportament matern masculin. Figura traditţionalaă a tataă lui care nu are nici o responsabilitate îîn cresţ terea sţ i educarea copiilor, laă saî nd totul îîn grija mamei, a fost îînlocuitaă treptat cu o nou model cultural de tatţi foarte activi îîn privintţa îîngrijirii copiiilor. Cercetaă ri de psihologie asupra paternitaă tţii relevaă faptul caă , îîncepaî nd cu vaî rsta de 18 luni, copii sunt mult mai atasţ atţi de figura tataă lui. Fetitţele mici care au relatţii armonioase cu tatţii lor, au o mai bunaă capacitate de a stabilii relatţii cu persoanele straă ine îîn viitor, iar la baă ietţii din familii îîn care lipsesţ te tataă l s-a constatat o rataă semnificativ mai mare a delincventţei juvenile.

248

7 CAPITOLUL VII ARHITECTURA NEUROCOGNITIVĂ Omul traă iesţ te îîntr-un mediu hipercomplex ce evolueazaă impredictibil. Flexibilitatea reprezentatţionalaă care permite adaptarea omului la acest mediu se sprijinaă pe un sistem neuronal care se dezvoltaă prin interactţiunea dinamicaă dintre mecanismele de creştere neuronală sţ i activitatea neuronală determinată de solicitările din mediu. Creierul a evoluat filogenetic prin maximizarea capacitaă tţii sale de a interactţiona sţ i de a fi modelat structural sţ i functţional de caă tre mediu. Dinamica mediului a determinat dezvoltarea capacitaă tţilor reprezentatţionale, sustţinutaă de potentţialul neuroplastic al creierului. Neuroplasticitatea circumscrie toate modificările structurale şi funcţionale care survin în creier pe tot parcursul dezvoltării şi în viaţa adultă, ca urmare a interacţiunii dintre organism şi mediu şi care au drept scop optimizarea funcţională a sistemului nervos. Dacaă acceptaă m caă procesele cognitive sţ i cele neuronale interactţioneazaă , conceperea creierului ca structuraă staticaă cu circuite functţionale predeterminate (hardwired) nu se poate sustţine. Dinamica reprezentatţionalaă trebuie saă fie paralelaă cu neuroplasticitatea (Quartz et al, 1997). IÎn paradigma constructivismului neuronal, arhitectura neurocognitivaă are un grad minim de prespecificare, iar modificaă rile structurale sţ i functţionale care survin îîn interiorul saă u sunt conduse de reguli de dezvoltare neuronalaă derivate din activitate. Omul se confruntaă cu probleme diverse care solicitaă elaborarea unor programe a caă ror implementare implicaă îîn mod necesar adaptarea structuralaă a creierului. IÎntr-o formulaă mai tehnicistaă , nonstaţionaritatea mediului solicită flexibilitatea reprezentaţională susţinută de neuroplasticitate. O modificare de comportament introdusaă prin îînvaă tţare coreleazaă , asţ a cum vom vedea, cu o multitudine de evenimente moleculare sţ i celulare. Parafrazaî ndu-l pe D. O. Hebb, am spune caă , pentru ca creierul saă îînvetţe, trebuie saă acceptaă m caă el traă iesţ te! Creierul dispune de populatţii latente de celule susţ e. Evenimente celulare de tipul neurogenezei adulte care coreleazaă cu îînvaă tţarea sţ i este solicitataă de apoptoza neocorticalaă focalaă argumenteazaă potentţialul regenerativ sţ i constructiv al sistemului nervos central (Greenough et al, 1999). IÎn acest capitol, vom descrie o parte din resorturile genetice sţ i modelele moleculare care stau la baza îînvaă tţaării. Implicatţia fundamentalaă a acestor cercetaă ri este reconceptualizarea genomului ca structuraă permeabilaă ce îîsţi reactualizeazaă mesajul dupaă fiecare modificare comportamentalaă (Kandel et al, 1992). Altfel spus, sţ i genomul este activ îîn timpul ontogenezei, modificarea comportamentului fiind paralelaă cu restructurarea neuronalaă sţ i cu actualizarea genomului. Aceste date sustţin principiul darwinian cum caă evoluţia nu se produce, ci se acumulează (Jessell et al, 1998). Acest capitol îîsţi propune saă ilustreze repertoriul neuroplasticitaă tţii sţ i saă schitţeze bazele moleculare ale îînvaă tţaării sţ i memoriei. Respectaî nd recomandarea 249

lui L. Blaga ca, dupaă fiecare pas, saă scaă dem constructţia realizataă din Idee, îîn ultima parte a capitolului, conturaă m o abordare a arhitecturii neurocognitive. Orice astfel de abordare trebuie saă tţinaă cont de o serie de principii (Posner at al, 1994): 1. Operatţiile elementare sunt localizate îîn arii neuronale discrete. 2. Sarcinile cognitive sunt executate de retţele din sisteme neuronale larg distribuite. 3. Calculele dintr-o retţea interactţioneazaă prin procese retroactive. 4. Operatţiile din retţele sunt sub control ierarhic. 5. Odataă ce un calcul este activat, pragul pentru reactivarea sa este temporar redus. 6. Pentru repetitţia unui calcul sunt necesare mai putţin efort sţ i atentţie. 7. Procesaă rile ascendente implicaă multe din sistemele neuronale activate de procesaă rile descendente. 8. Exersarea unei sarcini va reduce numaă rul de retţele neuronale necesare. 9. Sistemul neurocognitiv este capabil saă execute comparatţii prin elaborarea unor caă i specifice care saă conecteze calcule locale. 10. Dezechilibrele neurocognitive ar putea rezulta din perturbarea unor calcule locale, a caă ilor care leagaă aceste calcule sau a retţelelor atentţionale sţ i sistemelor neurochimice care moduleazaă aceste calcule. 1.19. Neurogeneza adulta 7.1.1. Neurogeneze adulta S-a considerat mult timp caă sistemul nervos central nu îîsţi poate îînlocui celulele degenerate. Aceastaă incapacitate era pusaă pe seama interferentţei cu cicatricile gliale, lipsei factorilor neurotrofici care sustţin supravietţuirea sţ i cresţ terea celularaă , prezentţei factorilor neurotoxici care îîmpiedicaă remielinizarea. Formele de neuroplasticitate cunoscute explicau recuperarea partţialaă a functţiei unui sistem prin preluarea functţiei de caă tre alte structuri nervoase, prin activarea unor circuite secundare, prin mecanisme adaptatorii celulare (e.g. îîmpraă sţ tierea sau sproutingul neuronal) sau prin reîînvaă tţare. Cercetaă ri recente au demonstrat ca neuroplasticitatea este sustţinutaă sţ i la nivelul producerii sţ i integraă rii functţionale a unui numaă r mare de neuroni in creierul adult. Studierea sistemelor care continuaă saă producaă noi neuroni de-a lungul vietţii poate fi cheia stimulaă rii neurogenezei îîn creierul lezat (i.e. boli degenerative, epilepsie, traumatisme cranio-cerebrale severe, accidente vascular-cerebrale), dar existaă dovezi sţ i asupra implicaă rii neurogenezei ca suport specific al memoraă rii sţ i îînvaă tţaării. Revenind la definitţia pe care am propus-o la îînceput pentru neuroplasticitate, notaă m caă sţ i neurogeneza adultă are drept scop tot optimizarea funcţională a sistemului nervos. Conceptul de neuroplasticitate evolueazaă pe mai multe dimensiuni. Se remarcaă dimensiuni ale manifestărilor neuroplastice, fiind cunoscute astaă zi fenomene de plasticitate sinapticaă sţ i plasticitate neuronalaă sub 250

formaă de neurogenezaă sţ i cresţ teri ale numaă rului sau dimensiunii prelungirilor neuronale ce sustţin modificaă rile continue ale haă rtţilor corticale ca suport al exercitţiului îînvaă tţaării sţ i memoriei. Mai distingem o evolutţie a acestui concept de neuroplasticitate pe dimensiunea temporalaă îîn perioada de dezvoltare sţ i îîn viaţa adultă. De asemenea, neuroplasticitatea poate fi studiataă îîn functţie de nivelul de acţiune, cercetaă rile pivotaî nd de la neuroplasticitatea sistemelor cerebrale, la cea a retţelelor neuronale, a celulelor nervoase individuale sţ i a resorturilor moleculare ce se moduleazaă îîn urma procesaă rilor specifice îînvaă tţaării sţ i memoriei. IÎn fine, neuroplasticitatea permite flexibilitatea reactţiilor structurale sţ i functţionale solicitate de scopuri diferite: neuroplasticitatea compensatorie, care se manifestaă pentru repopularea unor zone degenerate, reconstructţia sau preluarea functţiei unor circuite neuronale perturbate sţ i neuroplasticitatea constructivă, care asiguraă suportul nervos pentru realizarea îînvaă tţaării sţ i memoriei (Olteanu et al, 2000a). 7.1.2 Neurogeneza hipocampică la primatele adulte Neurogeneza adultaă a fost semnalataă prima dataă la rozaă toare, unde neuronii granulari sunt generatţi de-a lungul vietţii dintr-o populatţie de celule progenitor prezentaă îîn zona subgranularaă a girusului dintţat. Aceste celule migreazaă paî naă îîn stratul celulelor granulare, se diferentţiazaă sţ i exprimaă fenotipuri neuronale (Ericsson et al, 1998). Gould et al (1999a) au investigat dacaă neurogeneza adultaă se produce sţ i la primate. Unsprezece maimutţe adulte Maccaca fascicularis sţ i Maccaca mulatta îîntre 5 sţ i 23 de ani au primit injectţii intraperitoneale de 5-bromodeoxiuridinaă (BrdU, i.e., un analog al timinei care este îîncorporat de celule îîn faza S, de sintezaă a ADN, a diviziunii mitotice) Erau consideratţi adulţi tineri indivizii maturi sexuali (4 ani fem./masc.), dar care nu au atins greutatea corporalaă maximaă (6 ani fem./9 ani masc.) sţ i adulţi de vârstă medie indivizii care au trecut de perioada greutaă tţii corporale maxime. Pentru identificarea fenotipului celulelor, s-a realizat marcarea dublaă cu BrdU sţ i cu markeri specifici celulari (i.e. TOAD-64, pentru celulele îîn curs de diviziune, NSE, NeuN sţ i calbidinaă pentru neuroni sţ i GFAP pentru celule gliale) sţ i examinarea prin metode imunocitochimice pentru acesţ ti markeri. Intervalul dintre ultima injectţie BrdU sţ i prelevarea sectţiunilor a variat de la 2h, perioadaă suficientaă pentru ca BrdU saă fie preluat de celulele îîn faza S, dar insuficient pentru mitozaă sau migrare, la 1-2 saptaă maî ni, pentru maximizarea sţ ansei de a observa celule noi (BrdU pozitive) care exprimaă markerii neuronali sţ i minimizarea probabilitaă tţii ca aceste celule saă moaraă îîn interval. Rezultatele au indicat caă , la totţi indivizii, celulele BrdUp pot fi observate îîn girusul dintţat, îîn zona subventricularaă (SVZ) aliniataă la peretele ventriculilor laterali sţ i îîntr-o regiune corespunzaă toare retţelei migratorii rostrale (RMS) descrisaă la rozaă toare. La lotul la care sectţiunile au fost prelevate la 2h dupaă ultima infuzie BrdU, celulele BrdUp erau observate ocazional îîn retţeaua migratorie rostralaă , girusul dintţat sţ i zona subventricularaă , iar grupuri mici de celule BrdUp erau identificate 251

îîn zona subgranularaă sţ i îîn hilus. IÎn general, tinerii adultţi prezintaă mai multe celule BrdUp in girusul dintţat fatţaă de maimutţele de vaî rstaă medie sau senescente (23 ani). La animalele sacrificate la 1-2 saă ptaă maî ni dupaă ultima injectţie, celulele noi (BrdU/TOAD-64, NSE, NeuNp, dar nu BrdU/GFAPp) erau prezente îîn aspectul profund al girusului dintţat îîn proportţii variind de la 780 la 4308 celule; multe din celule prezentau caracteristicile morfologice ale neuronilor granulari, i.e., corpuri celulare de maă rime medie, rotunde sau ovale. La animalele care au primit injectţii multiple de BrdU, numaă rul mediu de celule BrdUp era semnificativ: 1230 celule BrdUp îîn curs de diviziune (TOAD-64p), 822,1 celule BrdUp cu fenotip neuronal (NSE, NeuNp), 793 celule BrdUp cu fenotip neuronal granular (calbidinaă p).Celulele noi îîn curs de diviziune prezentau caracteristicile morfologice ale neuronilor granulari, inclusiv dendrite care se extindeau prin stratul molecular. Analizele stereologice au relevat scaă derea numaă rului de celule BrdU/TOAD-64p cu îînaintarea îîn vaî rstaă . Se sţ tie caă stresul determinaă cresţ terea nivelului glucocorticoizilor circulantţi care reduce neurogeneza adultaă . O posibilitate este ca scaă derea neurogenezei adulte îîn functţie de vaî rstaă saă fie mediataă tot de cresţ terile asociate ale glucocorticoizilor. Nu s-au observat diferentţe îîntre distributţia celulelor BrdUp sau TOAD-64p îîntre cele douaă specii. 7.1.3 Neurogeneza în hipocampul uman adult Generarea de neuroni se credea caă este limitataă la o perioadaă discretaă de dezvoltare, majoritatea neuronilor fiind deja prezentţi îîn a sţ aptea lunaă de gestatţie sţ i desaă vaî rsţ indu-sţ i migrarea îîn viatţa prenatalaă (Rakic, 1995;apud. Benga, 1999). Un studiu al lui Eriksson et al (1998) confirmaă neurogeneza adultaă ca pe o formaă de neuroplasticitate prezentaă sţ i la om. S-a prelevat post-mortem tţesut hipocampic sţ i din SVZ adiacentaă nucleului caudat de la cinci pacientţi cu cancer care primiseraă o injectţie cu BrdU îîn scopuri diagnostice (i.e. pentru monitorizarea metastazelor).Celulele BrdUp au fost cuantificate îîn stratul granular, zona subgranularaă a girusului dintţat sţ i îîn hilus (i.e. aria CA4).Variatţia inter-individualaă a numaă rului de celule BrdUp a fost determinataă de diferentţa intervalului post-infuzie (16-781 zile) sţ i vaî rsta diferitaă a subiectţilor (57-72 de ani). Celulele gliale stelate cu nuclei neregulatţi sţ i corpi celulari mici (BrdU/GFAPp:18,1+1,8%) erau prezente îîn jurul neuronilor, dar nu coincideau cu celulele BrdUp cu fenotip neuronal. Acestea din urmaă erau localizate îîn stratul granular sau îîn apropierea acestuia, prezentau corpi celulari mici sau medii cu nuclei rotunzi sau ovali; proportţia medie de celule noi cu fenotip neuronal era de 22,0+2,4%, iar numaă rul celulelor BrdU/NSEp (neuroni) sţ i BrdU/calbidinaă p (neuroni granulari) era de 22,7+2,8%, respectiv, 7,9+2,2%. IÎn zona subventricularaă , toate sectţiunile au contţinut celule BrdUp, dar nu au exprimat markerii specifici celulelor post-mitotice. Aceste celule noi au un nucleu mic rotund sau oval, similare cu progenitorii observatţi la SVZ a 252

rozaă toarelor. Deci SVZ umanaă contţine populatţii mari de celule pluripotente care e nevoie saă migreze pentru a se putea diferentţia. 7.1.4

Neurogeneza corticală adultă:

un posibil suport pentru

învăţare S-a dovedit caă neurogeneza adultaă se produce mai ales îîn zonele mai vechi filogenetic, cum ar fi bulbul olfactiv sau hipocampul. Alte studii (Altman et al, 1965, 1967) indicau o corelatţie interesantaă îîntre comportamente complexe (e.g. construirea cuibului care solicitaă refacerea repetataă a drumului, comportamentele de extindere a teritoriului care se sprijinaă pe abilitaă tţi spatţiale complexe) sţ i neurogenezaă . Intensificarea ciclurilor neurogenice corela cu creşteri ale performanţei. Dat fiind rolul cunoscut al hipocampului îîn sarcinile de memorare sţ i îînvaă tţare, s-a sugerat ideea caă neurogeneza adultaă ar asigura un suport pentru sarcinile de îînvaă tţare dependente de hipocamp. Ulterior, cercetaă rile efectuate la paă saă ri adulte au araă tat ca neurogeneza se produce sţ i îîn hiperstriatum, o structuraă omoloagaă cortexului cerebral de la mamifere. Pe aceste premise, demonstrarea neurogenezei neocorticale la mamiferele adulte (Gould et al, 1999b) era previzibilaă . Experimentele s-au realizat la 12 maimutţe Maccaca fascicularis adulte care au fost injectate cu BrdU. La intervale de 2h/1-3 saă ptaă maî ni s-au prelevat sectţiuni din cortexul prefrontal, cortexul temporal inferior, posterior parietal (localizaă ri implicate îîn procesaă ri cognitive laborioase) sţ i cortexul striat (unde se realizeazaă procesarea primaraă a stimulilor vizuali) care au fost analizate prin metode histochimice pentru markerii celulari. La animalele la care sectţiunile s-au prelevat la 2h dupaă injectţia BrdU, celulele BrdUp au fost localizate in SVZ, aliniate cu peretele ventriculilor laterali. Aceste celule precursor originare în SVZ migrează ca neuroblaşti prin substanţa albă catre regiunile din neocortex unde se diferenţiază în neuroni maturi. La animalele la care s-au prelevat sectţiuni la 1-3 saă ptaă maî ni dupaă injectţia BrdU, s-au observat celule cu nuclei ovali sau rotunzi, cu morfologie specific neuronalaă , îîn cortexul prefrontal, posterior parietal sţ i temporal inferior, precum sţ i îîn substantţa albaă din portţiunea intermediaraă SVZ-zonaă neocorticalaă . IÎn cortexul striat s-au identificat celule gliale noi, dar nici un neuron nou. Prin metoda etichetaă rii retrograde, s-a determinat caă celulele nou generate sţ i care au migrat îîn respectivele zone corticale îîsţi extind axoni sţ i se integreazaă îîn circuite locale. Deci neuroblasţ tii se diferentţiazaă , se agregaă sţ i devin functţionali numai îîn zonele implicate îîn procesaă ri cognitive laborioase. Oferim drept posibilaă explicatţie faptul ca neurogeneza depinde şi de acţiunea neurotrofinelor care, asţ a cum am vaă zut, acţionează preferenţial asupra sinapselor foarte activate. Zonele prefrontalaă , parietalaă sţ i temporalaă inferioaraă sunt implicate îîn plasticitatea comportamentalaă . Neuronii noi adaă ugatţi acestor zone pot servi ca substrat specific pentru îînvaă tţare. Adaă ugarea de noi neuroni neocortexului îîn timpul vietţii adulte asiguraă un continuum de neuroni de diferite “vaî rste”, care ar 253

putea forma corelatul neuronal al dimensiunii temporale a memoriei (Gould, 1999b). Descifrarea neurogenezei adulte pare saă readucaă , cel putţin temporar, teoriile îînvaă tţaării sţ i memoraă rii la nivel celular. IÎn aceastaă etapaă , eforturile teoretice de sintezaă sţ i elaborarea unor modele alternative care saă îîncerce explicarea felului îîn care neurogeneza adultaă sustţine îînvaă tţarea pot debloca cercetarea. 7.2. Învăţarea şi memoria 7.2.1. LTP şi memoria hipocamp-dependentă Dupaă ce îîn 1971, O’Keefe sţ i Dostrovsky descoperaă rolul de codare spatţialaă a celulelor piramidale din CA1-CA3 din hipocamp, îîn 1973, Bliss sţ i Lomo relevaă plasticitatea sinapselor hipocampice care pot sustţine potentţarea de lungaă durataă (LTP) astfel caă un potentţial de actţiune de frecventţaă îînaltaă produce LTP îîn oricare din cele trei caă i sinaptice din hipocamp sţ i cresţ terea taă riei sinaptice din caă ile respective. Cercetaă rile recente despre sistemele de semnalizare asimileazaă LTP cu mecanismul molecular al memoriei pentru caă LTP are caracteristicile memoriei însăşi: apare în toate cele trei căi principale ale hipocampului (i.e. calea pivotantaă , calea fibrelor musţ chioase sţ i calea hipocampicaă sau a colateralelor Schaffer), este indus rapid, o singuraă serie de stimuli electrici de îînaltaă frecventţaă fiind suficientaă sţ i, odataă indus, e stabil una sau mai multe ore, chiar zile, functţie de numaă rul de prezentaă ri ale stimulului care a indus LTP. LTP diferaă îîntre cele trei caă i hipocampice: cel care apare pe calea fibrelor musţ chioase este non-asociativ, adicaă nu necesitaă activitate coincidentaă îîn portţiunea pre- sţ i postsinapticaă , îîn timp ce LTP îîn calea pivotantaă sţ i hipocampicaă este asociativ. Colateralele Schaffer din hipocamp folosesc ca neurotransmitţaător glutamatul; glutamatul sustţine LTP actţionaî nd asupra receptorilor NMDA sţ i non-NMDA. Receptorii non-NMDA mediazaă transmiterea sinapticaă bazalaă pentru caă îîn timpul potentţialului de repaus canalele acestor receptori sunt blocate de caă tre Mg 2+ care nu se deblocheazaă decaî t caî nd celula postsinapticaă e depolarizataă . Am notat caă receptorii NMDA au proprietaă tţi asociative, ceea ce îînseamnaă caă activarea optimaă a canalelor receptorilor NMDA necesitaă ca legarea glutamatului de receptor sţ i depolarizarea celulei postsinaptice saă se producaă simultan; caî nd aceastaă coincidentţaă se realizeazaă , receptorii NMDA sunt activatţi sţ i este permis influxul de Ca2+ îîn portţiunea presinapticaă . Influxul de Ca2+ declansţ eazaă LTP prin angajarea directaă sau indirectaă a trei protein kinaze: calciu/calmodulin protein kinaza II, protein kinaza C sţ i tirozin kinaza. Se consideraă caă LTP produs pe calea hipocampică este esenţial pentru memorie pentru caă modificaă rile genetice care interfereazaă selectiv cu LTP-ul de pe calea celulelor musţ chioase nu afecteazaă memoria spatţialaă sau episodicaă (i.e. memoria informatţiilor asociate cu contexte spatţio-temporale precise), dar cele 254

care interfereazaă cu acelasţ i proces apaă rut îîn calea hipocampicaă determinaă deficite de memorie. 7.3. Arhitectura neurocognitivă 7.3.1. Sisteme mnezice complementare Definim sistemele mnezice ca reţele neuronale specifice care susţin procese mnezice specifice (Gabrieli, 1998). Dovezile despre aceste sisteme mnezice vin din douaă categorii de studii: studii de leziuni la pacientţii la care o anumitaă regiune cerebralaă suferaă o insultaă directaă sau la care o asemenea regiune este deconectataă din interactţiunea cu celelalte subsisteme sţ i studii de neuroimagistică (tomografie cu emisie de pozitroni, PET-scan; rezonantţaă magneticaă functţionalaă , RMf). Primele date despre sistemele mnezice au fost oferite de cercetaă rile pe pacientţi cu leziuni ale lui Milner, Penfield sţ i Scoville. Cazul cel mai citat îîn literatura de specialitate este H.M., un pacient care a suferit îîn 1953 extirparea bilateralaă a structurilor lobului temporal medial pentru tratarea unei epilepsii severe care nu raă spundea la tratamentul farmacologic (Milner, 1957). H.M. prezenta deficite severe ale MSD, îîn conditţiile îîn care celelalte capacitaă tţi intelectuale paă reau intacte; pacientul putea retţine impresii imediate, dar, dacaă îîi era distrasaă atentţia, aceste impresii erau uitate complet. Memoria de lungaă durataă pentru evenimente foarte îîndepaă rtate de momentul interventţiei chirurgicale paă rea saă nu fi fost afectataă . Concluzia autorilor (Milner, 1972) a fost caă aceste deficite selective faă ceau dovada unui proces mnezic primar cu o durataă scurtaă sţ i a unui proces mnezic secundar prin care se realiza stocarea de lungaă durataă . Aceste studii de pionierat îîn domeniul sistemelor mnezice indicau implicarea sistemului temporal medial. Acest sistem este compus din structuri cu citoarhitectonicaă sţ i conexiuni diferite, dar care apartţin de douaă regiuni majore: zona parahipocampică, care cuprinde cortexul parahipocampic sţ i cortexul peririnal sţ i zona hipocampică, ce include girusul dintţat, caî mpurile CA1CA4 (i.e. care formeazaă cornul lui Ammon sau hipocampus proper) sţ i subiculum. Cortexul entorinal este clasificat diferit, fie apartţinaî nd regiunii hipocampice, fie celei parahipocampice (Gabrieli, 1998). IÎn prezent, avem putţine cunosţ tintţe despre organizarea structuralaă sţ i functţionalaă a sistemului temporal medial. Regiuni corticale uni- sţ i polimodale asiguraă inputuri pentru regiunea parahipocampicaă . Cortexul parahipocampic primesţ te proiectţiile cele mai importante de la ariile vizuale superioare. Regiunea parahipocampicaă asiguraă douaă treimi din inputurile neocorticale caă tre regiunea hipocampicaă , inclusiv caă tre subiculum. Subiculumul transmite outputuri de la hipocamp spre alte regiuni cerebrale. Zona CA1 a hipocampului proiecteazaă îîn primul raî nd spre subiculum. Subiculumul asiguraă transmiterea outputului subcortical al regiunii hipocampice prin fornix. 255

7.3.2. Sisteme de învăţare complementare Creierul exploatează sisteme de învăţare complementare: un sistem se bazeazaă pe adaptarea sinapselor dintre neuronii direct responsabili de procesarea informatţiei (i.e. zonele neocorticale), iar un alt sistem presupune adaptarea sinapselor îîntr-un sistem mnezic special care include hipocampul sţ i structurile adiacente (McClelland et al, 1995). 7.3.2.1. Sistemul de procesare neocorticală IÎn modelul avansat de McClelland et al (1995), neocortexul este o colectţie de sisteme care se suprapun partţial. IÎn acest sistem, sunt incluse acele structuri neocorticale care asiguraă suportul neuronal pentru controlul superior al cognitţiei sţ i comportamentului, ca sţ i structurile neocorticale implicate îîn procesele senzoriale, perceptive sţ i motorii. Cortexul peririnal sţ i parahipocampic sunt considerate ca puntţi îîntre sistemul de procesare neocortical sţ i sistemul mnezic hipocampic. Performantţa îîn sarcini cognitive sţ i comportamentale se consideraă , dupaă un principiu hebbian, caă depinde de solicitarea unor modele de activare din diferitele populaţii neuronale ale diferitelor regiuni cerebrale de către alte modele de activare din alte populaţii neuronale. De exemplu, îîn cazul unei abilitaă tţi achizitţionate, cum ar fi citirea, modelul de activare produs de un input (i.e. un cuvaî nt scris) solicitaă un model de activare care saă corespundaă outputului (i.e. programul motor de pronuntţare a cuvaî ntului). Deci performantţa constaă îîn solicitarea unui model de activare ca raă spuns la un alt model de activare care servesţ te ca amorsaă . Modelele de activare sunt solicitate prin propagarea activării prin conexiunile sinaptice dintre neuronii implicaţi (Hebb, 1949). Fiecare procesare a informatţiei produce îîn creier o ajustare adaptativaă a conexiunilor dintre neuronii implicatţi; aceste schimbaă ri au tendintţa de a facilita :  repetitţia aceleeasţ i procesaă ri;  efectuarea unei procesaă ri foarte similare care se produce ulterior;  atingerea aceleeasţ i staă ri de activare globalaă caî nd se daă un fragment sau un asociat ca amorsaă . De-a lungul multiplelor repetitţii, schimbaă rile sinaptice din creier se vor acumula. Acumularea produsaă prin repetarea aceluiasţ i contţinut specific va asigura baza pentru sarcinile care depind de acel contţinut. Acumularea rezultataă îîn urma schimbaă rilor sinaptice produse prin repetarea unei relatţii structurate îîntre input sţ i output sustţine achizitţia unei abilitaă tţi cognitive. 7.3.2.2. Sistemul mnezic hipocampic Reprezentarea unei experientţe îîn sistemul nervos central constaă dintr-un model distribuit al activării neuronale. Experientţa produce schimbaă ri sinaptice îîn sistemul neocortical a caă ror acumulare nu e suficientaă pentru îînvaă tţarea rapidaă a unor asocieri arbitrare care asiguraă suportul pentru reactualizarea explicitaă a 256

contţinuturilor unor episoade specifice. Acest tip de performantţaă depinde de modularea semnificativaă a taă riei sinapselor din sistemul hipocampic. Pentru atingerea acestui ultim criteriu de performantţaă, informatţia va circula pe caă i bidirectţionale îîntre sistemul neocortical sţ i sistemul hipocampic. IÎn reprezentarea neocorticalaă , fiecare unitate (i.e. neuron sau sinapsaă ) reprezintaă un element unic sţ i separat al unei experientţei specifice (reprezentare extinsaă ), îîn timp ce îîn reprezentarea hipocampicaă , fiecaă rei unitaă tţi îîi corespunde o asociere particularaă de elemente ale evenimentului respectiv (reprezentare comprimataă ). Odataă ce apare un model de activare corespunzaă tor îîn hipocamp, se poate vorbi de o memorie stabilaă . Schimbaă rile plastice ale sinapselor sau fibrelor care converg spre hipocamp cresc probabilitatea ca, ulterior, un fragment al nivelului de activare saă solicite îîntreg modelul de activare. IÎn timpul reactualizaă rii, dacaă o parte a modelului se activeazaă din nou îîn sistemul neocortical, ea va fi translatataă sţ i va activa acea parte a modelului corespunzaă tor din sistemul hipocampic. Chiar sţ i dacaă avem un input similar cu modelul stocat, îîn cazul îîn care modificaă rile sinaptice au fost eficiente, acest input va activa fragmentul de model din sistemul hipocampic, care va atrage activarea îîntregului model. Conexiunile sistem neocortical-sistem hipocampic sţ i conexiunile intracorticale asiguraă translatarea modelului neocortical îîn sistemul hipocampic unde se produc sţ i schimbaă rile sinaptice corespunzaă toare asocierilor arbitrare dintre elementele inputului. Conexiunile sistem hipocampic-sistem neocortical translateazaă acest model de activare complet (i.e. caă ruia îîi corespund ataî t elementele, caî t sţ i asocierile dintre acestea) îîn sistemul neocortical unde îîl va stabiliza. Stabilizarea presupune reeducarea conexiunilor sinaptice neocorticale dupaă modelul hipocampic complet sţ i autonomizarea progresivaă de sistemul hipocampic. Aceastaă a doua translatţie îîn sistemul neocortical este necesaraă pentru elaborarea unor raă spunsuri ulterioare flexibile sţ i consţ tiente. Notă: Mentţionaă m caă trimiterile din text la lucrarea Neurofiziologia comportamentului uman, A. Olteanu, V. Lupu, A. Miu sunt destinate celor care doresc informatţii suplimentare sţ i accesul la iconografie. Programa analiticaă pentru cursul de neurofiziologie semestrul II este acoperitaă de materialul de fatţaă. Pentru informatţii suplimentare sţ i grafice se recomandaă cartea: “Neurofiziologia sistemelor senzitivo – senzoriale” de Adrian Olteanu, Viorel Lupu, Ed. presa Universitaraă Clujeanaă , 2000

257