martedì 25 giugno 2013

Il sistema nervoso e l'esercizio fisico: alla corte del re. Parte Prima

Protocollo ministeriale 9

Il sistema nervoso e l'esercizio fisico: alla corte del re. Parte Prima

Eccoci arrivati all'ultimo (ma non meno importante) dei tre grandi sistemi che governano lo stato dinamico del nostro corpo. 
Come è possibile intuire il sistema nervoso è estremamente complesso, mentre in natura esistono sistemi endocrini e immunitari molto più sviluppati del nostro lo stesso non si può dire del nostro sistema nervoso, fino ad ora risulta essere il sistema più complesso dell'intero universo conosciuto. Non esiste  nulla, macchina od organismo che eguagli la complessità del cervello umano. 

Prima di scappare e timbrare il cartellino di uscita al tornello del Ministero sappiate che questo primo (di due) dispaccio tratterà in modo molto superficiale le strutture celebrali che sono interessate nel movimento umano. Nella seconda parte cercheremo di capire quali alcuni meccanismi molto importati del Sistema Nervoso Centrale per incrementare la performance.

Funzione Motoria del SNC
I movimenti vengono suddivisi in:
  • Movimenti volontari: movimenti eseguiti intenzionalmente al fine di raggiungere uno scopo consapevole. 
  • Attività motoria riflessa: attività motoria involontaria attivata in seguito a stimoli esterni semplici, ha il compito di mantenere l'equilibrio del sistema. 
  • Attività motori ritmica: movimenti avviati dalla volontà ma si perpetuano automaticamente fin quando la volontà non interviene di nuovo per interromperli, es: la deambulazione. 
  • Mantenimento della postura: mantenimento della postura intesa come la posizione del tronco e degli arti tra loro e rispetto allo spazio. Gli aggiustamenti posturali sono messi in atto sia da movimenti volontari che da riflessi, sono veloci e stereotipati. 
Nel SNC operano due sistemi di controllo: a feed back (rilevazione dello scostamento dai valori di riferimento: postura, posizione relativa) o a feed forward (anticipazione: impiego della vista per evitare un ostacolo durante la deambulazione). Il movimento viene prima programmato nell'area prefrontale -> pre motoria -> area motoria, in seguito viene trasmesso lungo il midollo spinale dove giunge ai neuroni motori per venire eseguito, infine il movimento viene controllato dagli organi di feedback che si trovano nei muscoli, nelle giunzioni muscolo tendinee e nella pelle

Il sistema motorio ha un'organizzazione gerarchica dove in cima si trovano le strutture in grado di produrre risposte complesse, mano mano che si scende lungo il SNC le risposte in grado di essere generate diventano più semplici. Lo schema globale è un sistema in serie affiancato da uno in parallelo formato da quelle apparati in grado di produrre comandi che influiscono su  strutture inferiori.
Il sistema motorio periferico è formato dal II motoneurone che origina dalle corna posteriori del midollo, il quale si porta in periferia verso la placca neuromuscolare, questa struttura viene definita unità motoria e rappresenta la via di uscita finale del sistema motorio (volontario, riflesso, ritmico e posturale). 
Il Sistema motorio centrale è caratterizzato da un apparato di elaborazione molto più complesso, l'elaborazione del movimento avviene nelle aree corticali secondarie, la funzione di esecuzione è affidata al sistema piramidale ed extrapiramidale (illustrate in seguito), il primo è formato da fasci di fibre (I motoneurone) che formano la via cortico-spinale (vie che procedono dalla corteccia al midollo), la seconda da sistemi di integrazione del movimento come i nuclei della base (perfezionamento dei movimenti fini) e cervelletto (funzione di controllo degli schemi motori).


Quando il comando motorio arriva al midollo subisce un ulteriore controllo da parte degli: Interneuroni inibitori
Nei motoneuroni spinali agiscono 3 tipi di interneuroni che modulano l'output motorio: 
  1. Interneurone Ia, 
  2. le cellule di Renshaw,
  3. gli interneuroni Ib. 
Gli interneuroni Ia sono responsabili dell'inibizione reciproca (inibiscono l'attività dei muscoli antagonisti nel riflesso da stiramento - consultare il dispaccio L'importanza della Potenza, parte 1). Le cellule di Renshaw attivano l'inibizione ricorrente , un circuito a feedback negativo che inibisce l'attività del motoneurone in base al suo grado di attivazione (più si attiva, più viene inibito), le cellule di Renshaw fanno sinapsi anche con gli interneuroni di tipo Ia diminuendo la loro attività inibitoria con il bilancio netto di aumentare l'attività del motoneurone
Gli interneuroni di tipo Ib sono stimolati dagli organi del Golgi e producono un sistema a feedback negativo ricevono info dai fusi neuromuscolari, dalla cute, dalle articolazioni, dai centri superiori, costituendo la base per i movimenti fini.

Sistema Piramidale
Il sistema piramidale ha origine in parte dalla corteccia motoria primaria, è il solo sistema di fibre che procede senza interruzione dalla corteccia al midollo. Il sistema piramidale nella corteccia ha un'organizzazione somatotropica (le varie parti del corpo sono rappresentate nell'area corticale in base alla finezza e complessità dei movimenti, ne consegue che faccia, bocca e mani ricoprono gran parte della superficie). Il fascio di fibre che origina dalla corteccia arriva ai nuclei dei nervi cranici e , più in basso, alla radice anteriore del midollo dove fa sinapsi con il II motoneurone. Gran parte delle fibre del fascio piramidale (65% - 70%) decussa (cambia lato del corpo) a livello delle piramidi bulbari continuando controlateralmente il proprio percorso, tali fibre vanno ad innervare i muscoli distali degli arti, quei muscoli attivati per uno scopo definito.  Le fibre che scendono direttamente innervano la muscolatura prossimale degli arti e quella assiale, inoltre nella discesa entrano in strutture che hanno un ruolo primario nel controllo della postura.
Le aree corticali coinvolte nel movimento sono 2: 
  • Area 6 di Brodmann o area premotoria che ha una soglia di attivazione elettrica più altra e evoca movimenti più complessi, essa è deputata alla pianificazione degli schemi motori. 
  • Area 4 Boradmann o area motoria, soglia di attivazione più bassa rispetto all'area 6 e richiama movimenti semplici.


Sistema extrapiramidale:
Il sistema piramidale è formato dai Gangli della base e dal Cervelletto.

Gangli della Base



I nuclei della base regolano i movimenti prima e durante l'esecuzione, sono necessari per l'avvio del movimento, se compromessi non si è in grado di passare da un movimento ad un altro armonicamente.

Essi sono formati dal: 
  • Nucleo Caudato e Putamen(corpo striato) implicati nell'avvio di movimenti grossolani intenzionali(alternanza braccia\gambe nel camminare).
  • Globus Pallidus: preparazione del TONO MUSCOLARE ai movimenti fini.

I gangli della base non stabiliscono connessioni dirette con il midollo spinale e sono impiegati in controlli motori superiori come pianificazioni di strategie complesse. Le afferenze ai gangli della base arrivano al corpo striato e le maggiori efferenze (dirette per lo più al talamo) partono dal globus pallido e dalla parte reticolata della sostanza nera (formata da neuroni che producono dopamina), la degenerazione per via autoimmunitaria dei gangli della base è la causa di malattie come il Morbo di Parkinson e la Corea di Huntington. 


Sistema cerebellare


Il cervelletto ha la funzione di coordinare la contrazione e la decontrazione di tutti i muscoli, di controllarne l'andamento ed il risultato, inoltre opera anche un controllo sul tono posturale. Il cervelletto confronta il movimento in esecuzione con lo schema motorio in memoria. In definitiva il cervelletto è coinvolto nella pianificazione del movimento, nella coordinazione degli arti, nel controllo della postura, nella regolazione e controllo del tono muscolare e dell'apprendimento motorio. Il cervelletto è posto in parallelo rispetto alle vie afferenti – sensitive e efferenti – motorie, esso riceve afferenze dal midollo (muscoli, cute, articolazione, vestibolare, occhio) e dalla corteccia ,dalla corteccia arrivano le informazioni teoriche, mentre dal midollo quelle reali, in questo modo il cervelletto confronta le info dell'area corticale (programmazione) con quelle ottenute dalla periferia modificando così il movimento che si sta compiendo. Il cervelletto è organizzato in 3 lobi: lobo flocculonodulare, lobo anteriore e lobo posteriore essi sono delimitati da 2 solchi trasversali profondi, mentre due solchi longitudinali lo delimitano in 3 aree: due laterali (lobi) ed una centrale (verme). Il lobo flocculonudulare è definito archicerebello, il più antico, in connessione diretta con i nuclei vestibolari. Il lobo anteriore è il paleocerebello in connessione con il midollo spinale, esso comprende anche parte del verme e la zona intermedia dei due emisferi. Il lobo posteriore comprende la zona laterale dei due emisferi ed è in contatto con la corteccia celebrale.

Nel prossimo dispaccio metteremo da parte queste nozioni anatomiche-fisiologiche ed andremo a mostrare come il sistema nervoso centrale reagisce agli allenamenti.