1. Le basi biologiche della coscienza Mario Manfredi Dipartimento di Neuroscienze Sapienza Università di Roma IRCCS Neuromed Pozzilli, Isernia

9. Formazione reticolare ascendente

11. La formazione reticolare ascendente (adrenergica) ( adrenergico) (colinergico) (serotoni- nergici)

12. Aree reticolari che modulano sonno e veglia collicolo inferiore lemnisco mediale nucleo rosso peduncoli nucleo trocleare lemnisco mediale fascicolo longitudinale mediale ginocchio del n. faciale n. trigemino fibre corticospinali ponte mesencefalo formazione reticolare formazione reticolare

13. Strutture aminergiche del tronco e del cervello basale (i neurotrasmettitori che regolano le fluttuazioni fisiologiche della vigilanza) (Whitwell et al,Brain 130:708,2007) (veglia) (sonno “lento”) (sonno “REM”)

14. Electrical brain activity (EEG ) Sleep cycle

15. Le lesioni della formazione reticolare ascendente provocano coma

16. Alcune lesioni della formazione reticolare responsabili di coma lesioni primitive del tronco ernie intracraniche, compressione del tronco e deterioramento cranio-caudale

17. Proiezioni reticolari ascendenti

19. “ cerveau isolè” stato vegetativo? “ encephale isolè” morte dell’encefalo? Disconnessione fra emisferi e formazione reticolare Frederic Bremer (1935) ha mostrato nel gatto che è possibile dissociare la attività degli emisferi e del tronco (preparati “encephale isolè” e “cerveau isolè”) Il preparato di Bremer A “encephale isolè”, B“cerveau isolè” Elettroencefalogramma del gatto Cervello umano Cervello felino cerveau isolè: il gatto dorme sempre encephale isolè : il gatto mostra una attività di veglia

20. Le lesioni delle proiezioni reticolari ascendenti provocano disturbi di coscienza : il danno assonale diffuso

21. Danno assonale diffuso traumatico

22. Danno assonale diffuso traumatico

23. Il danno traumatico non è l’unica causa di danno assonale diffuso

24. Leucoencefalopatia progressiva multifocale Danno assonale diffuso

25. Encefalo anossico

26. Lesioni bilaterali del talamo mediale realizzano analoghe al danno assonale diffuso Insonnia familiare fatale Inizia con insonnia, ma evolve verso la demenza e il coma Nuclei talamici

27. Vie reticolari discendenti

29. Corteccia cerebrale associativa - sottende le attività mentali e i contenuti di coscienza - lesioni diffuse provocano disturbi della coscienza

30. frontal association area temporal association area parietal association area Cortical association areas Wernicke ‘s speech area

32. Danno corticale diffuso: meningite

33. Danno corticale diffuso: emorragia subaracnoidea TC che mostra il sangue nel liquor aspetto dell’encefalo dopo una grave emorragia subaracnoidea

34. Danno corticale diffuso: anossia

35. La corteccia associativa frontale anteriore è responsabile del ragionamento astratto e dellapianificazione del comportamento. Le lesioni disturbano l’integrazione con l’ambiente lobo frontale

37. Funzioni frontali: lo Stroop test misura la flessibilità e la adattabilità delle risposte verde rosso giallo blu verde rosso blu giallo blu rosso giallo verde

38. sinistra sinistra “ In che posizione è scritta la parola?” (in alto) (a destra) Stroop test “ Quante sono queste parole?” “ due due due ” (tre)

39. lobo parietale La corteccia associativa parietale posteriore è responsabile della attenzione selettiva e della organizzazione spaziale. Le lesioni disturbano la concentrazione e l’orientamento

40. Attenzione selettiva: ” Mi trovi tutti i gatti e i cani completi” (da Internet psychol.ucl.ac.uk)

41. Orientamento e memoria spaziale : “ Metta questo oggetto nella sua posizione originale” (dopo che l’esaminatore ha cambiato il punto di vista) (da Internet psychol. ucl.ac.uk)

42. lobo temporale Ippocampo e sue connessioni (vista mediale del polo temporale) La corteccia temporale mediale e l’ippocampo sono responsabili dei processi mnesici e della memoria di se, e sottendono la coscienza dell’io. Le lesioni disturbano il contatto e la coscienza

43. Gyrusdentatus CA1 CA2 CA3 granule cells mossy fibers CA4 Afferent (perforant) path from entorhinal cortex efferent path to subiculum piramidal cells Hippocampal circuit: afferent (perforant) path > granule cells > mossy fibers > pyramidal cells CA3 > pyramidal cells CA1 > efferent path > subiculum (da Internet, uni-leipzig.de ).

44. I circuiti della memoria

47. Crisi epilettica temporale

48. lobo frontale lobo parietale Un problema conoscitivo: la “coscienza di sé”

51. lobo frontale lobo parietale Fine

52. La corteccia sottende le attività mentali e i contenuti di coscienza Space analysis behavior Emisfero sinistro Emisfero destro Vista mediale

53. Hippocampal sclerosis Newly sprouted mossy fibers of dentate granule cells can synapse on dendrites of neighboring granule cells, resulting in recurrent excitation; they can also sprout on Inhibitory interneurons. Excitatory interneurons, which actvate inhibitory interneurons, may be selectively vulnerable to insults. Finally, neurogenesis of new granule cells may integrate into abnormal circuits. (Chang and Lowenstein, N.Eng.J.Med 349:1257,2003)

55. (da Internet, emc.maricopa.edu) La corteccia cerebrale è sede delle attività mentali e dei contenuti di coscienza

56. Gli emisferi sottendono le attività mentali, il tronco sottende veglia, attività vegetative e riflesse vista laterale dell’emisfero e del tronco vista mediale dell’emisfero vista postero- laterale del tronco

57. “ cerveau isolè” “ encephale isolè” Disconnessione fra reticolare e corteccia I preparati sperimentali di Bremer ( “cerveau isolè” e “encephale isolè”) nel gatto riproducono lo “stato vegetativo persistente”e la “morte cerebrale” dell’uomo

58. Gyrusdentatus CA1 CA2 CA3 granule cells mossy fibers CA4 afferent (perforant) path from enthorinal cortex efferent path to subiculum piramidal cells Hippocampal circuit: afferent (perforant) path > granule cells > mossy fibers > pyramidal cells CA3 > pyramidal cells CA1 > efferent path > subiculum (da Internet, uni-leipzig.de).

59. mesencefalo ponte bulbo collicol i corpo calloso nuclei vestibolari nucleo rosso reticolare bulbare reticolare pontina ipotalamo nuclei cerebellari proiezioni ascendenti reticolare mesencefalica proiezioni discendenti corteccia motoria fascio piramidale midollo spinale proiezioni ascendenti A Le vie discendenti: fondamentali per graduare il disturbo di coscienza

60. Le proiezioni reticolari ascendenti sottendono anche la attività rapida dell’ EEG di veglia, quella lenta del sonno non-REM e quella rapida del sonno REM

62. Il danno traumatico non è l’unica causa di danno assonale diffuso (inoltre, le lesioni bilaterali del talamo mediale realizzano condizioni simili) Thalamic nuclei

63. Patogenesi del coma: alterazioni corticali diffuse