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I Codici del Cervello: Immagini e Storie

Una selezione di immagini dalla Mostra scritta e realizzata nel 2004 per Neuroscienze e Pharmaness scarl, Centro di Neurofarmacologia e Neurogenetica del C.N.R., Parco Scientifico e Tecnologico della Sardegna, Pula (CA).

Grafica: G&C grafica Nettuno, Giorgio Rolli.

Clicca sulle icone per le immagini ingrandite.

Andrea Vesalio e la nascita dell'anatomia del sistema nervoso

Andrea Vesalio (1514-1564) Illustrazioni tratte da De humani corporis fabrica libri septem, 1543

Teoria dell'arco riflesso e localizzazioni delle funzioni cerebrali

L'idea di arco riflesso proposta da Cartesio costituisce il concetto fondamentale per la fondazione di una scienza del comportamento di carattere scientifico, biologico, basata sulle funzioni del sistema nervoso.
Pur con il suo carattere largamente scpeculativo - che non reggerà allo sviluppo delle conoscenze sul cervello - la frenologia rappresenta la prima articolata ipotesi sul ruolo del cervello nelle funzioni psicologiche superiori.

Galvani e la nascita dell'elettrofisiologia

Luigi Galvani (1737-1798) è il padre degli studi sull’attività elettrica nel sistema nervoso. Nel 1780 Galvani allestisce un laboratorio con una completa attrezzatura per lo studio dei fenomeni elettrici nell’animale, acquistando una bottiglia di Leyda e una macchina a frizione per la generazione di cariche elettrostatiche. Gli studi condotti con queste apparecchiature dimostrano l'esistenza di fenomeni elettrici propri nelle fibre nervose e vengono illustrati in ordine cronologico nel De Viribus electricitatis in motu musculari commentarius, uscito nel 1791.

Camillo Golgi

Golgi nasce a Corteno, in provincia di Brescia, il 7 luglio 1843. Si laurea in medicina a Pavia con Cesare Lombroso nel 1865 e con una tesi sulla patogenesi delle malattie mentali. Assistente di Lombroso sino al 1869 e poi di Giulio Bizzozero presso il laboratorio di patologia sperimentale a Pavia. Qui si indirizza verso l'anatomia microscopica e lo studio dell'istologia del sistema nervoso.
Nel 1872 vinceva il posto di primario ospedaliero residente presso il Pio Luogo degli Incurabili di Abbiategrasso. Qui, l’anno successivo, in un laboratorio di fortuna attrezzato nella cucina dell'ospizio per cronici, Golgi scopriva la "reazione nera", il metodo di colorazione che ha rivoluzionato la tecnica di osservazione microscopica del tessuto nervoso, permettendo finalmente di osservare la fine anatomia delle cellule nervose e dando così inizio alla fondazione delle neuroscienze moderne. La scoperta veniva annunciata il 2 agosto 1873 con una nota sulla Gazzetta Medica Italiana dal titolo Sulla sostanza grigia del cervello e successivamente dettagliata in un lavoro del 1874 sulla stessa rivista ed intitolato Sulla fina anatomia del cervello umano.
Nobel nel 1906 con Cajal, Golgi è senatore del Regno d'Italia dal 1900. Muore a Pavia nel 1926.

Santiago Ramon y Cajal e la dottrina del neurone

Nobel per la medicina e la fisiologia nel 1906 con Golgi per le ricerche sull'istologia e l'anatomia del sistema nervoso.
Nel 1888, studiando al microscopio il cervelletto e la retina, Cajal osservava che alcuni assoni terminavano liberamente, senza nessuna interconnessione fisica con altre fibre nervose. Su queste evidenze, in un lavoro del 1889, Cajal concludeva che le cellule nervose, alla pari di quelle degli altri tessuti, dovevano essere considerate come unità indipendenti, introducendo così la teoria neuronale.

I fondatori della neurofisiologia contemporanea

Walter Rudolph Hess (1881-1973)
Edgar Douglas Adrian (1889-1977)
Charles Scott Sherrington (1857-1952)
Ivan Petrovich Pavlov (1849-1936)
Walter Bradford Cannon (1871-1945)
John Carew Eccles (1903-1997)
Giovanni Moruzzi (1910-1986)
Roger Wolcott Sperry (1913-1994)

I dattagli delle biografie scientifiche sono visualizzabili nell'immagine ingrandita.

Congresso della Società Italiana di Storia della Medicina

Nettuno, Forte Sangallo, 23, 24, 25 settembre 2004.

Organizzazione.

Verso una biologia del comportamento

Schema del riflesso nervoso. René Descartes (1596-1650) De Homine, (opera postuma) 1662.

Schema dei meccanismi che collegano i processi visivi al movimento. René Descartes (1596-1650) De Homine, (opera postuma) 1662.

Tavola delle localizzazioni della facoltà mentali dal Cours de phrénologie (1836) di Francois-Joseph-Victor Broussais (1772-1838).

Tavola sulla localizzazione dei centri motori nel cervello di cane da un lavoro di Gustav Fritsch (1838-1927) ed Eduard Hitzig (1838-1907) del 1870, primo studio ad individuare le aree motorie nella corteccia cerebrale.

Localizzazione delle aree motorie nel cervello di scimmia, da David Ferrier (1843-1928) "The functions of the brain", 1876

 

Dal darwinismo allo studio sperimentale del comportamento

Charles Darwin (1809 -1882) L'evoluzionismo darwiniano costituisce non soltanto la teoria fondamentale delle scienze della vita, ma rappresenta anche la struttura concettuale che ha permesso l'avvio dell'osservazione sperimentale del comportamento e l'indagine sulle sue basi biologiche.

Ivan Petrovich Pavlov (1849-1936) Fisiologo russo, partendo dagli studi sui riflessi nervosi nella digestione, Pavlov costruisce una articolata teoria dei riflessi condizionati come processi elementari delle funzioni psichiche. Nobel nel 1904.

Burrhus Frederic Skinner (1904 - 1990) Docente di psicologia ad Harvard, con Watson il maggiore teorico del comportamentismo. Ha sostenuto la necessità di impostare la ricerca psicologica sulla base di criteri rigorosamente sperimentali ed «oggettivistici», contro ogni ricorso a nozioni come quelle di soggettività e di introspezione. A tal fine ha introdotto apparati sperimentali per lo studio del comportamento animale in condizioni controllate e manipolabili, come la Skinner box.

John Broadus Watson (1878 - 1958) Docente alla Johns Hopkins University. Con Skinner è il padre del comportamentismo.

Edward Lee Thorndike (1874-1949) Mette a punto ed usa estensivamente le puzzle boxes. Dalla osservazioni condotte con questo apparato sperimentale formula la teoria dell'apprendimento strumentale.

Figure e momenti della Psichiatria

Wilhelm Griesinger (1817-1868) Professore di psichiatria a Berlino. È considerato il padre della prima psichiatria biologica. Ha stabilito il modello moderno del dipartimento universitario di psichiatria, dedicato all'insegnamento e alla ricerca piuttosto che alla semplice custodia dei malati.

Cesare Lombroso (1835-1909) Medico e psichiatra, propose una originale sintesi di elementi concettuali e risultati della fisiologia, della patologia e della teoria dell’evoluzione biologica per la spiegazione delle condizioni psichiatriche, dei fenomeni di devianza sociale e della delinquenza in particolare. Sviluppava alcune tesi sui legami tra costituzione fisica e comportamento, una sorta di fisiognomica positivista.

Richard von Krafft-Ebing (1840-1902) Professore di psichiatria a Vienna, tra i maggiori teorici della teoria della malattia mentale come degenerazione, che prefigurava l'ereditarietà dei disturbi psichiatrici e comunque li collegava alla dimensione biologica.

Emil Kraepelin (1856-1926) Il padre della moderna classificazione dei disturbi psichiatrici. Descrisse i disturbi maniaco-depressivi e diede il nome di ‘dementia praecox’ a un gruppo di malattie che nel 1911 Bleuler avrebbe definito col termine di ‘schizofrenia’.
Kraepelin era convinto che questa condizione fosse l'effetto di un danno irreversibile al cervello, il cui primo effetto era la demenza.

Frontespizio di Psichiatrie di Kraepelin, uno dei libri più influenti della storia della psichiatria.

Eugen Bleuler (1857–1939). Psichiatra svizzero. Introduce nel 1908 il termine schizofrenia per indicare la condizione cui Kraepelin aveva dato il nome di dementia praecox. Ne identifica i quattro segni primari, che poi sono diventati conosciuti come le quattro A: Autismo (altro termine coniato da Bleuler), allentamento delle Associazioni, Ambivalenza, inappropriatezza Affettiva. La scelta della parola schizofrenia era dettata dalla convinzione che la separazione ("schizo" in greco) tra pensiero e processi affettivi costituisse la caratteristica peculiare della sindrome.

Adolf Meyer (1866-1950). Nasce in Svizzera e si laurea a Zurigo nel 1892. Questo stesso anno si trasferisce a Chicago, qui stabilisce una profonda amicizia con John Dewey, uno dei padri della filosofia pragmatista. Prende la cattedra alla John Hopkins University nel 1908. Si oppone al modello kraepelianiano della malattia mentale, sottolineando la centralità della psicobiologia per la psichiatra e la necessità di contemplare allo stesso modo la dimensione psicologica e biologica nella comprensione e nel trattamento delle patologie psichiatriche.

Ernst kretschmer (1888-1964) Viene ricordato soprattutto per aver ipotizzato un legame tra costituzione fisica, personalità (i temperamenti) e vulnerabilità ai disturbi psichiatrici (Körperbau und Character. Berlino, 1921).

Kurt Schneider (1887-1967)

La rivoluzione psicofarmacologica

John Cade (qui ritratto al centro). Soprintendente dell'ospedale psichiatrico di Bundoora in Australia scopre nel 1949 le propietà antimaniche del litio. Sulla sinistra Poul Christian Baastrup. Alla destra di Cade Mogens Schou, psichiatra danese, cui si deve nel 1952 l'introduzione dell'uso del litio nel trattamento del disturbo bipolare.

Henry Laborit. Nel 1951, chirurgo nella marina francese, scopre le proprietà neurolettiche della clorpromazina, studiando sostanze antistaminiche come farmaci per potenziare l'anestesia.

Jean Delay. Psichiatra alla Sorbona. Nel 1952 nota le proprietà euforizzanti dell'iproniazide, una sostanza usata per il trattamento della tubercolosi, che così diventerà il prototipo degli IMAO.
Con a Deniker e subito dopo aver conosciuto la scoperta di Laborit, conduce nel 1952 la prima sperimentazione sull'efficacia della clorpromazina. Gli studi di Delay e Deniker segnano l'introduzione della clorpromazina in clinica psichiatrica, rivoluzionando il trattamento della schizofrenia, le condizioni di vita e i metodi di intervento negli ospedali psichiatrici.

Pierre Deniker. Nel 1952, introduce con Delay l'uso della clorpromazina nel trattamento dei disturbi psicotici. Qui ritratto con Leo Hollister, medico californiano, tra i primi a studiare le potenzialità terapeutiche della reserpina.

In una foto di gruppo alcuni tra i mostri sacri della psicofarmacologia. Dall'alto in basso e da sinistra a destra: I) Barry Blackwell, Pierre Deniker, Frank M. Berger, Paul A.J. Janssen; II) Heinz E. Lehmann, Lothar Kalinowsky, Roland Kuhn, Joel Elkes; I) Harold Himwich, Frank J. Ayd, Jr.

Jean Thuillier. Conduce con Deniker la prima sperimentazione sull'efficacia della clorpromazina in clinica psichiatrica.

Roland Kuhn. Nel 1957 scopre l'imipramina, primo antridepressivo triciclico, ne illustrava le proprietà l'anno successivo in un articolo pubblicato sull'American Journal of Psychiatry dal titolo "The Treatment of Depressive States With G22355 (imipramine HCl)." Si apriva così l'era dello sviluppo degli antidepressivi.

La scoperta della doppia elica

James Dewey Watson (1928-)

Crick e Watson mostrano il modello tridimensionale della doppia elica.

Una stesura del manoscritto dell'articolo sulla struttura del DNA pubblicato il 25 aprile 1953 su Nature.
 

Anatomia macroscopica del sistema nervoso

Anatomia del cervello in sezione sagittale, coronale e trasversale.

Illustrazione del sistema nervoso del "De humanis corporis fabrica" di Andrea Vesalio, 1543.

Dalla corteccia ai  nuclei mesencefalici

Ippocampo

Nucleo caudato e nucleus accumbens

Nucleus accumbens

SPECT con indicata la localizzazione del nucleus accumbens

Verso la morfologia del neurone

Sezione trasversale del midollo spinale.

Neurone dell'ippocampo.

Neurone del cervelletto.

Microscopia e crescita neuronale

Immagini al microscopio di crescita neuritica stimolata con NGF.

Recettori dopaminergici

Localizzazione dei recettori per la dopamina e PET che localizza i recettori D2 nello striato.

I neurotrasmettitori: le ammine biogene

Struttura chimica, cristalli al microscopio delle ammine biogene (dopamina, noradrenalina, serotonina) e localizzazione dei nuclei nervosi di origine dei vari sistemi aminergici.

Oppioidi endogeni

struttura chimica dell'encefalina.

recettori per gli oppioidi nel cervello di cavia.

Sostanza grigia periacquedottale, area a forte densità di recettori per gli oppioidi.

Cristalli di alfa-endorfina al microscopio.

Cristalli di beta-endorfina al microscopio.

Cristalli di gamma-endorfina al microscopio.

Brain Imaging: dalle funzioni motorie a quelle cognitive

PET che evidenzia l'attivazione cerebrale al movimento delle mani.

PET che evidenzia l'attivazione cerebrale al movimento delle mani (particolare)

PET che evidenzia l'attivazione delle aree cerebrali al riconoscimento e alla presa di un oggetto

PET che illustra l'attivazione corrispondente alla memoria di lavoro.

Risonanza magnetica funzionale che compara l'attivazione delle aree cerebrali nei soggetti giovani e negli anziani.

Risonanza magnetica funzionale che evidenzia l'attivazione cerebrale nei processi emotivi evocati da un giudizio morale.

Magnetoencefalografia che illustra la dinamica nel tempo delle attivazioni cerebrali evocate dall'udire parole nuove e dal loro riascolto.

Brain Imaging: comportamenti d'abuso

PET che dimostra gli effetti della cocaina sull'attività cerebrale.
SPECT degli effetti della cocaina sul cervello.

SPECT che dimostrano gli effetti dell'abuso di eroina sulle funzioni cerebrali.

SPECT delle funzioni cerebrali normali.

SPECT degli effetti dell'abuso di alcol sul cervello.

Dalle piante officinali alle sostanze pure con azione psicotropa

Claviceps purpurea o Ergot. Fungo che infesta le graminacee i cui derivati trovano un largo impiego in ostetricia, in medicina interna, in neurologia. l'LSD è un derivato semisintetico della Claviceps.

Struttura chimica dell'LSD.

Efedra Sinica, pianta da cui si ricava l'efedrina, prototipo delle sostanze amfetaminiche.

Struttura chimica dell'efedrina.

Papavero sonnifero. Pianta da cui si ricava l'oppio.

Struttura chimica della morfina.

Rauwolfia serpentina. Anticamente usata per curare l'ipertensione e i malati mentali. Negli anni '50 scopre su pazienti schizofrenici gli effetti neurolettici della reserpina, un estratto della pianta.

Struttura chimica della reserpina.

Giusquiamo nero, Solanacea le foglie e i semi contengono alte concentrazioni di due alcaloidi, la L-giusquiamina e la scopolamina.

Struttura chimica della giusquiamina.

Radici di Ipecacuana, ricche di emetina.Cromatografia su strato sottile in cui sono comparate l'emetina e l'efedrina.

Salvia divinorum.

Chimica per il cervello

Struttura chimica e cristalli al microscopio di alcuni psicofarmaci, tra cui il diazepam, l'aloperidolo, il topiramato, l'acido valproico, la mirtazapina, la clonidina, il nefazodone, il risperidone, l'amisulrpide, il metilfenidato, il tiotixene, la clozapina, la fluoxetina.