L’ipotalamo: regolatore del sistema nervoso autonomo, memoria e invecchiamento

L’ipotalamo è una struttura del sistema nervoso centrale che si localizza nella zona centrale interna ai due emisferi cerebrali, nella porzione ventrale del diencefalo, e contribuisce a formare le pareti laterali del terzo ventricolo.

Comprende numerosi nuclei che attivano, controllano e integrano i meccanismi autonomi periferici, l’attività endocrina e molte funzioni somatiche quali la termoregolazione, il sonno, il bilancio idro-salino e l’assunzione del cibo, modulando anche l’attività dell’ipofisi.

Ha un’organizzazione strutturale molto complessa poiché è composto da una gran varietà di neuroni, raccolti in nuclei ben definiti o sparsi in tutto il tessuto nervoso. I nuclei, ciascuno con un proprio pattern di connessioni e funzioni e strettamente interconnessi tra loro, hanno la funzione di produrre e rilasciare i vari fattori coinvolti nella modulazione della sintesi e della secrezione di ormoni dall’ipofisi anteriore.

Dal punto di vista funzionale l’ipotalamo può essere suddiviso in tre regioni principali:

1. anteriore, rostrale o sopraottica a livello del chiasma ottico
2. intermedia o tuberale in corrispondenza del tuber cinereum
3. posteriore, caudale o mammillare a livello dei corpi mammillari

L’ipotalamo svolge una duplice funzione: una funzione di controllo del sistema nervoso autonomo -attraverso il quale modifica la motilità viscerale, i riflessi, il ritmo sonno-veglia, il bilancio idrosalino, il mantenimento della temperatura corporea, l’appetito e l’espressione degli stati emotivi – e una funzione di controllo del sistema endocrino: due dei nuclei ipotalamici (sopraottico e paraventricolare) collegano direttamente l’ipotalamo all’ipofisi tramite neuroni che, partendo da essi e terminando con i loro assoni nei capillari della neuroipofisi (porzione posteriore dell’ipofisi) e formano un fascio ipotalamo-neuroipofisario che unisce i due organi e forma così l’asse ipotalamo-ipofisi.

I neuroni presenti nei due nuclei producono due ormoni, l’ossitocina che stimola la contrattura della muscolatura liscia, soprattutto quella uterina (essenziale nel parto) e la vasopressina (ormone antidiuretico o ADH): questi, attraverso gli assoni degli stessi neuroni, vengono trasportati alla neuroipofisi e lì accumulati per poi essere rilasciati in risposta ad un corrispondente stimolo.

Il controllo attuato sul sistema nervoso parasimpatico avviene mediante l’attivazione di ulteriori nuclei, posti nella parte anteriore dell’ipotalamo, il nucleo anteriore e il nucleo preottico. Questi nuclei sono responsabili di fenomeni sono legati ad un incremento dell’attività parasimpatica, come la bradicardia (diminuzione della frequenza dei battiti cardiaci al di sotto dei 60 bpm), incremento di salivazione e sudorazione, ipotensione (abbassamento della pressione arteriosa). Viceversa, quando un individuo è improvvisamente allarmato o eccitato, le aree cerebrali superiori inviano segnali ai nuclei posteriori dell’ipotalamo, che stimolano il sistema nervoso simpatico. Questo provoca tachicardia (accelerazione del battito cardiaco), tachipnea (aumento della frequenza respiratoria), midriasi (dilatazione delle pupille), aumento di flusso di sangue ai muscoli. Questo tipo di reazione, denominata dall’inglese “fly or fight” (reazione di lotta o fuga) è un tipico esempio delle funzioni svolte dall’ipotalamo.

Altri nove nuclei ipotalamici (anteriore, sopraottico, paraventricolare, periventricolare, arcuato, soprachiasmatico, premammillare, dorsomediale e ventromediale) presentano dei neuroni detti parvocellulari, dai quali si diramano i relativi assoni che vanno regolare l’attività dell’adenoipofisi (o ipofisi anteriore). Il sistema vascolare in cui vengono rilasciati i fattori di controllo sull’adenoipofisi è chiamato sistema portale ipotalamo-ipofisario, nel quale avviene il rilascio da parte dell’ipotalamo dei cosiddetti fattori di rilascio (ad esempio il GnRH per la gonadotropina, il CRH per l’ormone adenocorticotropo e il GHRH per il fattore della crescita), ma anche di fattori inibenti. Questi ormoni prodotti dall’ipotalamo controllano il rilascio degli ormoni ipofisari, i quali agiscono a loro volta sulla secrezione degli ormoni rilasciati dagli organi bersaglio. Quest’asse, di fondamentale importanza per l’omeostasi dell’organismo, è denominata asse ipotalamo-ipofisaria.

È stato inoltre visto come sia possibile attivare o bloccare l’espressione della paura controllando selettivamente i neuroni ipotalamici che producono ossitocina. La scoperta di un team di ricerca europeo, rappresentato in Italia dal NICO – Università di Torino – e pubblicato sulla rivista scientifica “Neuron”.

Le memorie emotive, come quelle legate alla paura, sono fondamentali per la sopravvivenza: consentono infatti sia agli animali che all’uomo di percepire, valutare e rispondere alle situazioni di pericolo in modo adeguato.

Comprendere i circuiti nervosi che regolano la memoria della paura può aiutare nel trattamento di disordini psichiatrici come l’ansia generalizzata e il disturbo da stress post-traumatico (PTSD), in cui la paura si trasforma da risorsa per la sopravvivenza a fenomeno patologico (Mazahir T. Hasan, 2019 – Neuron).

Negli ultimi anni, inoltre, l’ipotalamo è stato soggetto di numerosi studi atti a verificare lo sviluppo di nuovi neuroni in età post-natale (Neurogenesi Adulta). In uno di questi studi è stato evidenziato come le cellule staminali ipotalamiche siano coinvolte nei processi di invecchiamento.

La perdita o il trapianto di cellule staminali ipotalamiche può, di conseguenza, accelerare o rallentare l’invecchiamento dell’intero organismo (Cai, 2017 – Nature).

La scoperta potrebbe portare a nuove strategie per arginare la progressione di malattie legate all’età e prolungare la durata della vita.

Fonti:

Castano P. and Donato R. F., “Apparato Endocrino in Anatomia dell’uomo” 2001

https://it.wikipedia.org

https://www.lescienze.it/news/2017/07/27/news/staminali_ipotalamo_invecchiamento_microrna-3615529/

https://www.lescienze.it/mind/2019/06/10/news/scoperte_nell_ipotalamo_le_tracce_della_memoria-4441061/