Ipotalamo, sesso, riproduzione e invecchiamento

Ipotalamo, sesso, riproduzione e invecchiamento

Una recente ricerca dell'Albert Einstein College of Medicine rivela l'esistenza di un interruttore che decide 'la data di scadenza' della vita. E’ legata all’ipotalamo, al sesso e alla riproduzione!

Pubblicato su Nature, lo studio ha individuato in una molecola denominata NF-kB una delle cause dell'invecchiamento cellulare. Si tratta di una proteina prodotta dall'ipotalamo, una porzione del cervello situata tra i due emisferi cerebrali. Un'area importante perché controlla molte funzioni del corpo e agisce sull'attività dell'ipofisi.

Posizione del talamo, ipotalamo e cervelletto nell'encefalo

Oltre a regolare il sonno, lo stato di veglia, e i cosiddetti centri della fame, della sazietà e della sete, l'ipotalamo governa anche le emozioni e il comportamento sessuale. I ricercatori hanno così studiato le sue secrezioni, tra queste la NF-kB, formulando l'ipotesi che la sua inibizione potrebbe ritardare l'invecchiamento, procrastinando in questo modo la 'data di scadenza' dell'organismo. Si tratta di test eseguiti sul modello animale e nei topi utilizzati per gli esperimenti è stato ottenuto un allungamento medio della vita del 20%. Certamente una buona notizia alla quale va aggiunto che i topi in questione non presentavano le patologie che accompagnano normalmente l'invecchiamento. 

Posizione dell'ipotalamo e dell'ipofisi nell'encefalo

Gli scienziati hanno potuto rivelare che con il passare del tempo, la produzione della proteina NF-kB aumenta. In relazione a questo dato, sono stati eseguiti dei test su tre gruppi di topi. Al primo gruppo la produzione della molecola è stata inibita, il secondo non ha subito alcuna modifica, nel terzo gruppo, invece, il cervello è stato 'spinto' a produrre livelli maggiori di NF-kB.

Così, se il primo gruppo ha vissuto mediamente 1.110 giorni, il secondo non ha superato i 1000 giorni, mentre il terzo non ha superato i 900 giorni di vita. "Il nostro studio indica chiaramente che molti aspetti dell'invecchiamento sono controllati dall'ipotalamo", ha spiegato Donsheng Cai che ha coordinato i lavori. Nei topi, ha poi aggiunto Cai, agendo sulla proteina è stato possibile "rallentare l'invecchiamento, aumentando la longevità". 

Posizione dell'ipotalamo in 3D

Lo scienziato ha poi sottolineato che i topi, ai quali era stata inibita la secrezione della molecola, presentavano maggiore forza muscolare e migliori capacità d'apprendimento. E' presto per dire di aver trovato la chiave per l'elisir di lunga vita, ma certamente i risultati raggiunti potrebbero rappresentare una via per studi successivi finalizzati al controllo delle patologie correlate alla vecchiaia. Ma studiando il cervello di topolini transgenici, i ricercatori americani hanno infatti scoperto che i processi d’invecchiamento dell’intero organismo non solo sono coordinati dall’ipotalamo, ma che questa regione del cervello già coinvolta in altre funzioni come lo sviluppo, modifica le funzioni immunitarie e neuroendocrine allungando o accorciando la vita dei topi. Nei loro esperimenti, gli studiosi si sono concentrati sulla regione medio basale dell’ipotalamo e in particolare sul ruolo svolto dal complesso proteico Nfkb (Nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells). 

Posizione dell'ipotalamo e del talamo nell'encefalo

L'Nfkb è la proteina chiave nel controllo del processo d’infiammazione, un fenomeno che tende ad aumentare con l’età, spesso associato a malattie tipiche dell’invecchiamento come quelle cardiovascolari e neurologiche. Usando topolini di età diversa, gli scienziati hanno bloccato o attivato la via di segnalazione di Nfkb iniettando nei neuroni un marcatore fluorescente insieme a una proteina inibitrice o attivatrice e ne hanno monitorato l’effetto tramite test fisiologici, cognitivi e comportamentali. I topolini in cui l'Nfkb era inibito invecchiavano più lentamente e vivevano circa il 20% di più rispetto agli animali di controllo. Inoltre, nei test di memoria e apprendimento ottenevano punteggi migliori dimostrando di avere un cervello più "giovane". 

Ipotalamo e ipofisi - innervazione e spaccato

L’effetto non era limitato al cervello, ma riguardava tutto l'organismo, con miglioramenti della forza muscolare, aumento dello spessore della pelle e riduzione della perdita ossea. D'altra parte, l’attivazione dell'Nfkb accelerava il processo d’invecchiamento che riguardava tutti gli organi e accorciava la durata complessiva della vita degli animali. Da un punto di vista molecolare, l’equipe di Cai ha mostrato che l’attivazione della via dell'Nfkb causava una riduzione dei livelli di GnRH (ormone di rilascio della gonadotropina), un ormone prodotto dall’ipotalamo che controlla la riproduzione. Infatti, quando il GnRH era iniettato direttamente nel ventricolo ipotalamico di topolini vecchi, era in grado di promuovere la formazione di nuovi neuroni e indurre un miglioramento di tutti i segni legati all’età, incluse le capacità cognitive e le funzioni muscolari, facendoli essenzialmente "ringiovanire". 

Sistema simpatico e parasimpatico, implicazioni ipotalamo e ipofisi

Quindi, capire che il sesso e l’amore siano fondamentali nel processo d’invecchiamento il passo è breve. In fondo la natura ha creato un essere vivente affinchè sia capace di riprodurre altri esseri viventi, quando questa funzione è stata soddisfatta, invecchiamento e morte sono nell’ordine delle cose. Ripristinando tassi normali dell’ormone riproduttivo nel sangue significa essere ancora in grado di riprodursi (alias fare sesso) e quindi posticipare l’invecchiamento. "Capire come l’organismo nella sua totalità invecchia è un argomento di intensa ricerca e potrebbe avere implicazioni terapeutiche importanti", continua Cai. 

Quadro riassuntivo del controllo ormonale ipofisi - ipotalamo e le risposte degli organi bersaglio

L’identificazione dei meccanismi molecolari che controllano questo processo potrebbe, infatti, permettere di sviluppare metodologie per alterare le vie di segnalazione controllate dall’ipotalamo (Nfkb e GnHR) per rallentare il deterioramento delle funzioni dell’organismo. Una specie di elisir di lunga vita. L’ipotalamo, una struttura delle dimensioni di una mandorla è situato in profondità all’interno del cervello, ed è noto che ha un ruolo fondamentale nella crescita, lo sviluppo, la riproduzione e il metabolismo. Il dottor Cai sospettava che l’ipotalamo potesse anche svolgere un ruolo chiave nel processo di invecchiamento attraverso l’influenza che esso esercita in tutto il corpo. 

Mappa concettuale di tutte le interazioni endocrine

CERVELLETTO, SNODO ANCESTRALE TRA AFFETTO E COGNIZIONE

L’affettività e la cognizione  ancestrale risiedono nel cervelletto!

Timidezza, coraggio, intelletto e affettività dipendono da uno sconosciuto organo ancestrale di 500 milioni di anni! Le sue alterazioni conducono a ossessioni compulsive, disturbi affettivi ed autismo!

Voce bassa, vampate rosse e mani sudate? La timidezza potrebbe dipendere da un cervelletto taglia "small". La dimensione di quest'area fondamentale del cervello, infatti, influenzerebbe anche l'atteggiamento verso l'esterno: un cervelletto più grande aiuta ad essere intraprendenti, uno di taglia inferiore è legato a timidezza e prudenza. 

Rapporti tra cervelletto, talamo, collicolo sup. e visione

Lo sostiene uno studio italiano, dell'Irccs Fondazione S.Lucia e dell'Universita' "Sapienza"di Roma, pubblicato su Human Brain Mapping.  I ricercatori hanno raccolto dati da un campione molto ampio di soggetti sani, combinando tecniche di neuro-immagine strutturale e misure di personalità legate ai tratti temperamentali, descritti nella nota "Scala di Temperamento e Carattere" di Cloninger, padre del "modello bio-psico-sociale" della personalità. Secondo tale modello, mentre il carattere è influenzato dal contesto ambientale ed educativo, il temperamento è geneticamente determinato. 

Sistema Limbico: corpi mammillari, amigdala, ippocampo e cervelletto

Tra le dimensioni di temperamento, quelle di "Novelty Seeking", ovvero la predisposizione a ricercare/esplorare la novità, e "Harm Avoidance", ovvero la predisposizione ad essere cauti ed inibiti, sono le dimensioni fondamentali che guidano le nostre risposte agli stimoli ambientali. Le persone che non hanno paura del nuovo, più curiose di esplorare situazioni e contesti diversi mostrano volumi del cervelletto più grandi di chi invece  risulta preoccupato di vivere le novità. "Nell'investigare da un punto di vista strutturale le regioni cerebrali più probabilmente associate con gli stili di personalità - dicono i ricercatori - una questione preliminare risulta essere quella di determinare come le strutture, specificatamente in termini di volume, possano essere collegate alle funzioni”. 

Cervelletto in 3D

Se è vero che il cervelletto è specializzato, tra le altre cose, nell'orientamento rapido verso ambienti nuovi, nell'adattamento e nel passaggio da un compito all'altro, influenzando così con la sua dimensione, è anche vero il contrario, affermano i ricercatori. Chi sviluppa un comportamento riservato oppure preoccupato e ansioso verso potrebbe far mancare al cervelletto l'allenamento necessario, facendone ridurre il volume.

Fino ad ora si era ritenuto che questa parte del cervello fosse implicata sostanzialmente nelle funzioni motorie e cognitive, e più recentemente in quelle affettive, ma non era mai stata associata alla personalità.

La lampreda marina, antichissimo pesce già dotato di cervelletto 500 milioni di anni fa!

Il Cervelletto: funzioni principali

Quale è la funzione principale, del cervelletto?
I nuclei della base sono un filtro, un setaccio, mentre il cervelletto è uno comparatore.
In questa sua funzione di comparatore il cervelletto è estremamente antico, compare in epoca preistorica e perfino gli animali meno evoluti come la lampreda, che è un pesce serpentiforme, (le cui origini discendono direttamente dai primissimi vertebrati comparsi sulla terra quasi 500 milioni di anni fa, gli ostracodermi) possiede una cervelletto che a questa funzione di comparatore.

Rapporti tra cervelletto, talamo, midollo allungato e ponte.

Che vuol dire comparatore?

Corregge il movimento nel corso della sua esecuzione, pensate al vostro amico Fido quando gli lanciate per aria il Frisbee, il disco volante che sibila, il cane segue la traiettoria e per afferrarlo, coordina e corregge i movimenti d’istinto, senza riflettere tanto ci pensa il cervelletto, il comparatore cerebrale!

Evidenze cliniche e recenti indagini

I ricercatori hanno dimostrato il coinvolgimento del cervelletto nel controllo di alcuni compiti cognitivi e neuropsicologici, nel linguaggio, nell'interazione interpersonale, nel controllo e modulazione dell'affettività, nello sviluppo e negli apprendimenti in generale, nella patogenesi di alcune forme di autismo. In particolare, malformazioni coinvolgenti la porzione filogeneticamente più antica del cervelletto - il verme - producono i più importanti disturbi dell'affettività e della partecipazione sociale e determinano lo svilupparsi dei quadri a prognosi più sfavorevole, spesso associati a comportamenti riconducibili allo spettro autistico. 

La via dei cannabinoidi è la stessa seguita dalla dopamina, neurotrasmettitore endogeno legato all'euforia e alla felicità! Per questo le droghe sono assunte facilmente! Tutto è legato alla falsa gioia che sembrano assicurare, senza pensare alla dipendenza e all'illusione di provare emozioni d'amore!

Malformazioni coinvolgenti gli emisferi cerebellari sono invece più frequentemente associate a deficit neuropsicologici selettivi coinvolgenti le funzioni esecutive, le competenze visuospaziali ed il linguaggio.

Altri ricercatori hanno riscontrato attraverso tecniche di brain imaging  (SPECT) alterazioni del flusso ematico a livello cerebellare i cui soggetti risultavano affetti da disturbo ossessivo-compulsivo di severità clinica rilevante.

Altre fonti cliniche hanno evidenziato con esami RMN Encefalica segni di atrofia corticale di grado medio in regione parietale e in misura minore frontale ed un quadro atrofico di grado elevato ben apprezzabile a carico del verme cerebellare (con netta dilatazione della cisterna vermiana superiore e cisterna magna) e in misura moderata del tronco encefalico.  

Complessi meccanismi e rapporti tra il cervelletto, il sistema limbico e la neocorteccia, che dimostrano
come il cervelletto influenzi l'affettività, l'intelletto e il coordinamento muscolare e visivo.
Malformazioni ed alterazioni dello stesso, possono indurre disturbi dell'affettività,
psicosi ed autismo.

L'atrofia cerebellare in sede vermiana può essere valutata in modo affidabile calcolando il numero di solchi visibili nella zona mediana del verme: più solchi visualizzabili esprimono un maggior grado di atrofia. La diminuzione dell'area del verme cerebellare corrisponde microscopicamente alla perdita di cellule di Purkinje con assottigliamento degli strati granulare e molecolare. Pertanto i pazienti presentano rallentamento psicomotorio, povertà di pensiero, disturbi della concentrazione e della memorizzazione, ruminazioni, grave riduzione delle reazioni emotive, rigidità affettiva e ridotta socievolezza, incapacità di esprimere le proprie emozioni e tendenza marcata al ritiro autistico. 

Inoltre, dato più significativo, è stata dimostrata l'esistenza di afferenze provenienti da diverse aree del Sistema Nervoso Centrale. Tra queste, quelle meglio caratterizzate, sono rappresentate da una via vestibolo-cerebellare (che governa l'equilibrio e i movimenti oculari), una via spino-cerebellare (che controlla la postura e i movimenti degli arti) ed una via cortico-ponto-cerebellare (legata al controllo della coordinazione e dell'esecuzione dei diversi movimenti volontari). Quest'ultima, insieme al circuito efferente cerebello-talamo-corticale, rappresenta senza dubbio il migliore candidato a dimostrazione dell'esistenza di un substrato anatomico per il coinvolgimento del cervelletto in funzioni cognitive. Questi studi anatomici sono in linea con precedenti osservazioni fisiologiche, come quelle di Allen e Tsukuhara e Sasaki ed altri, che indicano la presenza di connessioni tra i lobi parietali e frontali con la corteccia cerebellare. Inoltre, i corpi mammillari mediali (implicati nella memoria) e gli strati profondi del collicolo superiore (importanti nella visione fine e nell'attenzione) sembrano avere proiezioni verso il ponte e connessioni reciproche con il cervelletto. 

Encefalo in situ. Visione delle complesse relazioni e aderenze dei vari organi cerebrali

Studi anatomici hanno anche dimostrato l'esistenza di connessioni dirette reciproche tra ipotalamo e cervelletto e precedenti studi neurofisiologici hanno portato alla conclusione che il cervelletto è implicato nel circuito limbico, in particolare con il nucleo del setto e con l'ippocampo. Le proiezioni ponto-cerebellari non sono state ancora completamente chiarite altrettanto dettagliatamente, ma le ben note conoscenze anatomiche di questo sistema sarebbero in accordo con il concetto che le diverse aree corticali associative sono collegate ai filogeneticamente più recenti emisferi cerebellari laterali.

Emisfero sinistro ed emisfero destro

Emisfero sinistro ed emisfero destro

 Da circa centocinquanta anni la scienza sa che la funzione del linguaggio e le capacità connesse risiedono nell’emisfero sinistro nella maggior parte degli individui (cioè nel 98% circa dei destrimani e in circa i due terzi dei mancini). La scoperta che le funzioni connesse al linguaggio sono una specializzazione della metà sinistra del cervello fu dovuta soprattutto all’osservazione degli effetti provocati da lesioni cerebrali. Emerse chiaramente, per esempio, che la perdita della parola si verificava molto più frequentemente in presenza di lesioni all’emisfero sinistro, che non di lesioni di pari entità all’emisfero destro.

Poiché la capacità di parola e il linguaggio sono strettamente collegati al pensiero e al ragionamento - vale dire alle funzioni mentali superiori che distinguono l’uomo dalle altre creature sulla terra - gli scienziati del secolo scorso definirono l’emisfero cerebrale sinistro dominante o principale, e quello destro subordinato o secondario.Fino a tempi recenti si credeva che l’emisfero destro fosse meno progredito, meno evoluto del sinistro, una specie di gemello più ottuso, con capacità inferiori, diretto e guidato dall’emisfero sinistro in cui risiedono le funzioni verbali. Ma da alcuni anni le ricerche neuroscientifiche si occupano in modo specifico delle funzioni, fino a non molto tempo fa sconosciute, di un grosso fascio di milioni di fibre nervose che collega i due emisferi cerebrali. Questo cordone è chiamato ‘corpo calloso’. Per le sue notevoli proporzioni, l’enorme numero di fibre nervose che lo compongono e per la sua posizione strategica di collegamento tra i due emisferi, il ‘corpo calloso’ dava la netta impressione di essere una struttura assai importante. Tuttavia (e qui stava l’enigma) esso poteva essere asportato senza gravi conseguenze, come l’esperienza aveva provato.

Negli anni ‘50, in seguito a una serie di studi su cervelli di animali svolti soprattutto dal dottor Sperry e dai suoi allieviRonald Myers, Colwyn Trevarthen e altri, fu dimostrato che una delle funzioni principali del corpo calloso era di provvedere alla comunicazione tra i due emisferi, consentendo la trasmissione della memoria e dell’apprendimento. Si scoprì inoltre, che asportando questo cordone le due metà del cervello continuavano a funzionare autonomamente, il che spiegava in parte l’assenza di conseguenze evidenti sul piano del comportamento e della funzionalità in generale. Negli anni ‘60, questo tipo di studio fu esteso a un gruppo di pazienti neurologici ed emersero altri dati sulla funzione del corpo calloso, che indussero gli studiosi a modificare le loro conclusioni sulle facoltà delle due parti del cervello. Si scoprì, infatti, che entrambi gli emisferi svolgono funzioni cognitive superiori, e che ciascuno è specializzato in diverse e assai complesse modalità di pensiero, tra loro complementari.

Dato che queste nuove acquisizioni sul cervello umano oltre ad avere importanti conseguenze nel campo della didattica e soprattutto nell’insegnamento del disegno,per cui vi parlerò brevemente di certe ricerche, note come studi sul “cervello diviso” dovuto Sperry e ai suoi allievi Michael Gazzaniga, Jerre Levy, Colwyn Trevarthen, Robert Nebes e altri, sono stati portati avanti studi sul sonno e reazioni muscolari automatiche di riferimento. Le ricerche interessarono un piccolo gruppo di individui che divennero noti come pazienti dalla commissurotomia, o dal “cervello diviso” e individui sani.

Nel caso dei primi si trattava di persone che avevano subito gravi danni cerebrali in seguito a crisi epilettiche coinvolgenti entrambi gli emisferi. Come rimedio estremo, dopo che ogni altra terapia si era dimostrata inefficace, per poter contenere l’estendersi delle crisi da un emisfero all’altro, si intervenne chirurgicamente asportando il corpo calloso e le relative commisure (o connessioni) e isolando così un emisfero dall’altro. L’intervento, eseguito dai dottori Phillip Vogel e Joseph Bogen, diede i risultati sperati: le crisi vennero controllate e i pazienti riguadagnarono la salute. Nonostante la natura radicale dell’intervento, l’aspetto, il comportamento e la capacità di coordinazione dei pazienti ne risentirono in misura minima, tanto che a un osservatore non particolarmente attento la condotta quotidiana di queste persone sembrava di poco mutata.

In seguito l’équipe svolse con questi pazienti una serie di test ingegnosi e ben studiati, che rivelarono in modo separato le funzioni ‘dei due emisferi’. I test fornirono nuove e sorprendenti prove del fatto che ciascun emisfero, in un certo senso, percepisce una propria realtà, o, per meglio dire, percepisce la realtà a suo modo. Sia negli individui con cervello intatto, sia in quelli con cervello diviso, la metà verbale del cervello - cioè la sinistra - svolge abbastanza costantemente un ruolo dominante. Con una serie di ingegnosi procedimenti il gruppo esaminò il funzionamento separato dell’emisfero destro in questi pazienti, e scoprì che anche la parte destra del cervello, quella priva di linguaggio verbale, vive delle esperienze, ha delle reazioni emotive ed elabora per conto proprio le informazioni. 

Nel nostro cervello, in cui il corpo calloso è intatto, i due modi di percezione vengono fusi e conciliati grazie alla comunicazione tra i due emisferi; questo preserva il nostro senso di unità, cioè la nostra sensazione di essere un’unica persona. Oltre a studiare le esperienze mentali dei due emisferi isolati con questo intervento chirurgico, venne analizzato anche il loro diverso modo di elaborare le informazioni. I risultati indicarono che le funzioni dell’emisfero sinistro sono verbali e analitiche, mentre quelle dell’emisfero destro sono non verbali e globali. Nel corso di ulteriori ricerche, svolte da Jerre Levy, emerse che l’emisfero destro ha un modo di elaborazione rapido, complesso, sintetico, spaziale e percettivo, un modo che se da una parte è totalmente diverso da quello verbale e analitico dell’emisfero sinistro, dall’altra è paragonabile a esso per complessità. La Levy rilevò, inoltre, che la destra insisteva nel respingere la sinistra

Grazie a questi risultati straordinari, ottenuti negli ultimi quindici anni, noi oggi sappiamo che nonostante la sensazione che comunemente si ha di essere un’unica persona - cioè un essere unitario - il nostro cervello è “doppio” e ciascuna metà ha un proprio modo di apprendimento e di percezione della realtà esterna.Ognuno di noi ha, per così dire, due menti, due coscienze, mediate e integrate dal cordone di fibre nervose che si trova tra i due emisferi. Si è potuto verificare che i due emisferi collaborano in diversi modi. A volte essi cooperano con ciascuna metà, contribuendo alle sue specifiche capacità e assumendo quella parte del compito che meglio si addice al suo modo di elaborazione delle informazioni. A volte, invece, i due emisferi operano singolarmente, vale a dire che uno di essi è attivo e l’altro è più o meno inattivo. 

Sembra anche che i due emisferi possano entrare in conflitto tra loro, per cui una delle metà cerca di fare ciò che l’altra “sa” di poter fare meglio. Inoltre, è possibile ipotizzare che ciascun emisfero abbia un modo per “tenere per sé” delle informazioni, privandone l’altro emisfero. Non è escluso, quindi, che vi sia qualcosa di vero nel detto secondo cui la destra non sa ciò che fa la sinistra. Quindi l’emisfero sinistro è sede dell’IO e dei processi secondari mentre l’emisfero destro è sede dell’inconscio e dei processi primari.

Rossi sottolinea che “ […] le funzioni di coscienza dell’io e le prese di posizione consapevoli sono, in massima parte, funzioni dell’emisfero sinistro” e Watzlawickriconosce che da un punto di vista psicanalitico questa funzione coincide ampiamente con  la definizione dei processi secondari.”

Rossi evidenzia l'occasionalità della dominanza come conseguenza della situazione: “La dominanza emisferica... ha un importante significato funzionale. Permette che l'emisfero che ha la superiorità nella risoluzione di un determinato problema inibisca simultaneamente l'altro emisfero in modo che non si abbiano a verificare interferenze».

Levi-Agresti e Sperry dimostrano che l'emisfero destro è cc... specializzato per le funzioni gestaltiche, nella sua primaria funzione di sintesi dei dati in entrata». Specializzazione essenziale in quanto, come precisa Nebes, è capace di generare da uno stimolo parziale e frammentario un giudizio conclusivo globale».

Un'importante osservazione effettuata da Jovanovic su soggetti destrimani durante il sonno rivelò che i movimenti della mano sinistra durante le fasi REM erano più frequenti di quelli della destra: «Nel sogno costoro sono mancini. I veri mancini nel sogno diventano destri». Inoltre pazienti commissurotomizzati riferirono a Bogen che non sognavano più.