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Il cervello misterioso: come diventa il centro di controllo del sistema nervoso degli animali
Il cervello è l'organo centrale del sistema nervoso di tutti i vertebrati e della maggior parte degli invertebrati. Il cervello è composto da tessuto nervoso e solitamente è situato nella testa, spesso vicino a organi di senso speciali come la vista, l’udito e l’olfatto. Essendo l'organo più specializzato, il cervello è responsabile della ricezione di informazioni dal sistema nervoso sensoriale, dell'elaborazione di queste informazioni (pensiero, cognizione e intelligenza) e del coordinamento del controllo motorio (attività muscolare e sistema endocrino).
Mentre il cervello degli invertebrati nasce da gangli segmentali accoppiati (ciascun ganglio responsabile solo di un segmento corporeo corrispondente) dal cordone nervoso ventrale, il cervello dei vertebrati si sviluppa dal cordone nervoso dorsale della linea mediana, formando l'espansione dell'estremità della testa del tubo neurale che fornisce controllo centralizzato su tutti i segmenti del corpo.
Il cervello di tutti i vertebrati può essere diviso nello sviluppo embrionale in tre parti: il proencefalo (proencefalo, ulteriormente suddiviso in telencefalo e diencefalo), il mesencefalo (mesencefalo) e il rombencefalo (romboencefalo, ulteriormente suddiviso in Per le parti nascoste cervello e cervello midollare). Il midollo spinale interagisce direttamente con le funzioni corporee sotto la testa e può essere considerato un'estensione caudale del cervello mielometriale incorporato nella colonna vertebrale. Il cervello e il midollo spinale insieme formano il sistema nervoso centrale in tutti i vertebrati.
Nel corpo umano, la corteccia cerebrale contiene circa 14-16 miliardi di neuroni, mentre il numero stimato di neuroni nel cervelletto è compreso tra 55 e 70 miliardi. Ogni neurone è collegato a migliaia di altri neuroni tramite sinapsi, spesso comunicando attraverso processi citoplasmatici chiamati dendriti e assoni. Gli assoni sono generalmente mielinizzati e trasmettono rapidi impulsi di minuscoli segnali elettrici chiamati potenziali d'azione ad altre aree del cervello o a cellule recettrici specifiche in parti distanti del corpo.
La corteccia prefrontale controlla le funzioni esecutive ed è particolarmente ben sviluppata negli esseri umani. Da un punto di vista fisiologico, il cervello esercita un controllo centralizzato sugli altri organi. Lo fanno sia generando modelli di attività muscolare che influenzano il resto del corpo, sia guidando la secrezione di sostanze chimiche chiamate ormoni.
Questo controllo centralizzato consente al cervello di rispondere in modo rapido e coordinato ai cambiamenti nell'ambiente. Alcune capacità di risposta di base, come i riflessi, possono essere mediate dal midollo spinale o dai gangli periferici, ma il controllo preciso del comportamento significativo basato su input sensoriali complessi richiede le capacità di integrazione delle informazioni del cervello concentrato. Il funzionamento delle singole cellule cerebrali è ormai ben compreso, ma il modo in cui collaborano tra milioni di cellule rimane irrisolto.
Alcuni modelli delle neuroscienze moderne vedono il cervello come un computer biologico i cui meccanismi sono distinti, ma simili a quelli di un computer digitale in quanto può acquisire informazioni dal mondo che lo circonda, memorizzarle e utilizzarle in un ambiente varietà di modi per elaborare le informazioni. Questo articolo mette a confronto le proprietà del cervello nell'intera gamma di specie animali, con particolare attenzione ai vertebrati. L'articolo tocca anche il cervello umano perché condivide molte proprietà con altri cervelli.
Tuttavia, il cervello umano differisce dagli altri cervelli in modi specificatamente descritti nel testo. In ogni caso un approfondimento su questi argomenti verrà fornito nell’articolo sul cervello umano.
Struttura del cervello
La forma e le dimensioni del cervello variano notevolmente tra le specie e l'identificazione delle caratteristiche comuni è spesso difficile. Tuttavia, ci sono alcuni principi generali dell’architettura del cervello che si applicano a tutte le specie. Alcuni aspetti della struttura cerebrale sono comuni a quasi tutte le specie animali; altri distinguono i cervelli “avanzati” da quelli più primitivi, o tra vertebrati e invertebrati.
Il modo più semplice per ottenere informazioni sull'anatomia del cervello è l'ispezione visiva, ma sono state sviluppate numerose tecniche più sofisticate. Poiché il tessuto cerebrale è troppo morbido nel suo stato naturale, può essere indurito immergendolo in alcool o altri fissativi e quindi tagliato per esaminarne l'interno. L'interno del cervello può essere visto come aree della cosiddetta materia grigia - di colore più scuro - separate da aree di materia bianca (di colore più chiaro).
Struttura cellulare
Il cervello di tutte le specie è composto principalmente da due tipi principali di cellule cerebrali: neuroni e glia. Le cellule gliali (chiamate anche cellule gliali o cellule gliali) sono disponibili in diversi tipi e svolgono una varietà di funzioni chiave, tra cui supporto strutturale, supporto metabolico, isolamento e guida allo sviluppo. Tuttavia, i neuroni sono spesso considerati le cellule più importanti del cervello. La corteccia umana contiene circa 14-16 miliardi di neuroni, mentre si stima che il numero di neuroni nel cervelletto sia compreso tra 55 e 70 miliardi.
Ogni neurone è collegato a migliaia di altri neuroni attraverso le sinapsi. I neuroni sono unici nella loro capacità di inviare segnali a cellule bersaglio specifiche, a volte su lunghe distanze. Inviano questi segnali attraverso l'assone, una sottile fibra di protoplasma che si estende dal corpo cellulare, spesso proiettandosi sotto forma di numerosi rami verso altre aree, adiacenti o distanti.
Comprendere il cervello dei vertebrati è un processo complesso perché coinvolge milioni di cellule e i delicati e complessi meccanismi di comunicazione tra di loro. Questo ti fa pensare: quali misteri irrisolti ci aspettano da scoprire nell’evoluzione del cervello?
