L' ipotalamo (dal greco : ὑπό, hypo = sotto e θάλαμος, thálamos = camera, cavità) è una struttura del sistema nervoso centrale , situata sulla superficie ventrale del cervello . Questa parte del cervello è costituita da diverse sottostrutture, chiamate nuclei. Questi nuclei sono insiemi anatomicamente indipendenti di neuroni che svolgono varie funzioni. Una delle funzioni più importanti dell'ipotalamo è quella di realizzare il collegamento tra il sistema nervoso ed il sistema endocrino attraverso una ghiandola endocrina : l' ipofisi .
Come suggerisce il nome, questo organo si trova sotto il talamo , appena sopra il tronco cerebrale e forma la parte ventrale del diencefalo . Tutti i vertebrati hanno un ipotalamo. Nell'uomo ha le dimensioni di una mandorla.
Attraverso le sue connessioni con la ghiandola pituitaria, l'ipotalamo è responsabile di numerosi processi metabolici e altre attività del sistema nervoso autonomo . Permette la sintesi e la secrezione di neuroormoni ipotalamici nel fusto ipofisario (o fusto ipofisario), che a loro volta stimolano o inibiscono la secrezione di ormoni ipofisari. È quindi coinvolto nella regolazione del sistema nervoso autonomo e delle funzioni endocrine. È anche coinvolto nel controllo di un'ampia gamma di funzioni corporee comportamentali, tra cui la riproduzione , la termoregolazione , il controllo del ritmo circadiano e la fame .
L'ipotalamo fa parte della porzione inferiore del diencefalo . Forma le pareti infero-laterali e il pavimento 3 e ventricolo, al di sotto del talamo (da cui prende il nome), da cui è separato dal solco ipotalamico (Monro). È in relazione, inoltre, con la regione subtalamica, all'esterno tramite il campo tegmentale di Forel, davanti dalla lamina terminale, e dietro dal tegmento mesencefalico.
L'ipotalamo è costituito da tre regioni parasagittali adiacenti (periventricolare, mediale e laterale) che sono suddivise lungo un asse anteroposteriore in regioni preottica, anteriore, tuberale e mammillare. Si possono distinguere i seguenti nuclei pari:
I principali fasci centrati sull'ipotalamo includono:
L'ipotalamo è sia un sensore che un centro integratore del corpo: integra gli stimoli periferici (ormonali, umorali e nervosi) e risponde ad essi modulando la secrezione di ormoni ipotalamici.
L'ipotalamo risponde quindi a vari fattori quali:
È in particolare grazie alla vasopressina , che viene rilasciata dall'ipotalamo "allerta" dalla ghiandola pituitaria quando l'intensità della luce cala la sera, che l'organismo inizia a immagazzinare acqua (invece di riempire d'acqua la vescica) dai reni. ), in modo da mantenere un livello ideale di idratazione dell'organismo e delle sue cellule durante il sonno . Infatti, il corpo non riceve assunzione di acqua durante il sonno, deve ridurre al minimo le perdite per rimanere sufficientemente idratato. Quando l'acqua inizia a esaurirsi, i neuroni osmosensibili attivano altri neuroni che rilasciano più vasopressina nel sangue. Questo sistema è in parte regolato dall'orologio circadiano del corpo.
Un neuroormone , il GnRH ( ormone di rilascio delle gonadotropine ) viene sintetizzato da questi neuroni e quindi rilasciato in maniera pulsatile nel sangue : l'ipotalamo invia treni di potenziali d'azione attraverso il neurone . Successivamente, il GnRH agisce sulle cellule della ghiandola pituitaria. Il legame del GnRH alle cellule ipofisarie determina il rilascio dell'ormone follicolo-stimolante (FSH) e dell'ormone luteinizzante (LH), che sono di natura glicoproteica.
Diversi nuclei ipotalamici sono sessualmente dimorfici; in altre parole, presentano una chiara differenza di struttura e funzione a seconda che il cervello sia quello di un maschio o di una femmina (maschio o femmina all'interno della specie umana). Alcune differenze sono visibili macroscopicamente in neuroanatomia, anche per il nucleo della zona preottica, dove esistono sottili cambiamenti nella connettività e nella sensibilità chimica a seconda del sesso per alcuni gruppi di neuroni. L'attrazione del maschio per l'odore e l'aspetto del sesso opposto osservata nella maggior parte delle specie è legata a questo (se il nucleo sessualmente dimorfico è danneggiato, questa preferenza per le femmine rispetto ai maschi diminuisce). Inoltre, il modello di secrezione dell'ormone della crescita è anche sessualmente dimorfico, motivo per cui in molte specie i maschi adulti sono visibilmente distinti dalle femmine.
Ruolo nella femminaFSH (ormone follicolo stimolante) e LH (ormone luteinizzante), due ormoni ipofisari stimolano la produzione di estrogeni e progesterone da parte delle ovaie . Si chiamano gonadonostimuline (o gonadotropina ). L'FSH è coinvolto nella maturazione dei follicoli. Un improvviso aumento della concentrazione del livello di LH (aumento di LH) al termine della fase follicolare innesca l' ovulazione e provoca la trasformazione del follicolo rotto in corpo luteo.
Le secrezioni ipofisarie sono esse stesse sotto il controllo dell'ipotalamo che secerne una sostanza neuroormonale (GnRH). Gli ormoni ovarici (estrogeni e progesteroni) esercitano un feedback sul complesso ipotalamo-ipofisi: inibiscono la secrezione di LH e FSH per la maggior parte del ciclo. Al contrario, l'estrogeno stimola la secrezione di LH e FSH non appena supera una concentrazione soglia nel plasma sanguigno (circa 200 pg per ml di plasma), che è il caso appena prima dell'ovulazione (feedback positivo).
Sono queste secrezioni cicliche di ormoni che inducono cambiamenti ciclici nel sistema riproduttivo delle donne. Gli stimoli esterni provenienti dall'ambiente possono, attraverso il sistema nervoso centrale, influenzare il complesso ipotalamo-ipofisi e quindi i cicli sessuali. Il complesso ipotalamo-ipofisi tiene conto delle variazioni degli ormoni ovarici e dei fattori ambientali. Integra quindi molteplici messaggi nervosi e ormonali al fine di controllare i cicli sessuali, che possono essere causa di uno spostamento del normale ciclo ovarico nelle donne (forti emozioni per esempio).
Ruolo nel maschioNei maschi, l'LH agisce sulle cellule di Leydig ( cellule interstiziali del testicolo ) e stimola la secrezione di testosterone . L'FSH agisce su un'altra parte del testicolo, le cellule del Sertoli , rendendo queste cellule ricettive agli effetti stimolanti del testosterone, cellule che sono esse stesse responsabili del corretto svolgimento della spermatogenesi .
Il testosterone così secreto vedrà il suo ritmo costantemente analizzato dal complesso ipotalamo-ipofisi. L'eccessivo aumento delle concentrazioni di testosterone e inibina esercita un feedback negativo sull'ipotalamo e sull'ipofisi , al fine di abbassare le secrezioni pulsatili di GnRH, FSH e LH, e consentire un ritorno alla normalità della testosteroneemia.
È all'interno dell'ipotalamo che avviene l'integrazione di diversi tipi di segnali che consentono la regolazione dell'appetito . Questo viene fatto in particolare in base al fabbisogno energetico e alla quantità di grasso nel corpo. I segnali - gli input - sono sia neurotrasmettitori classici che neuropeptidi . L'effetto sull'appetito - la produzione - passa quindi attraverso diverse vie di segnalazione. Questa risposta dell'ipotalamo agirà su molte strutture cerebrali coinvolte nella memoria, nella motivazione, nella pianificazione, nel processo decisionale, nell'apprendimento, nell'azione e nel controllo motorio, che sono tutte le funzioni richieste per il cibo.
La parte laterale estrema del nucleo ventromediale dell'ipotalamo è responsabile del controllo dell'assunzione di cibo. Stimolare questa regione aumenta l'assunzione di cibo. Una lesione bilaterale di quest'area induce una completa cessazione dell'assunzione di cibo. Inoltre, la parte centrale di questo nucleo controlla l'attività della parte laterale. Pertanto, una lesione bilaterale nella parte centrale provoca l' eccesso di cibo e l' obesità nell'animale. Se nello stesso animale la parte laterale viene successivamente ferita, smette di nutrirsi. Ciò dimostra che l'area laterale è il centro dell'assunzione di cibo e che è regolata negativamente dall'area mediana del nucleo che è il "centro di sazietà" per evitare il sostentamento continuo.
Diverse ipotesi riguardano il meccanismo di questa regolazione dell'assunzione di cibo:
La parte centrale dell'ipotalamo fa parte del circuito cerebrale che controlla i comportamenti motivati, come i comportamenti difensivi. Le analisi del marker di attività neuronale c-Fos hanno mostrato l'importanza di una serie di nuclei ipotalamici mediani - appartenenti a una sorta di "colonna di controllo comportamentale" - nella regolazione delle risposte di difesa innate o condizionate a un predatore .
Nei roditori, la presenza di un predatore (come il gatto) innesca un comportamento difensivo, anche se l'animale non ha mai incontrato un predatore. Nell'ipotalamo, questa esposizione a un predatore aumenta il numero di cellule attivanti c-Fos nel nucleo anteriore, nella parte dorsomediale del nucleo ventromediale e nel nucleo premammillare dorsale. Quest'ultimo sembra avere un ruolo importante nella regolazione del comportamento difensivo di fronte a un predatore, perché una lesione di questo nucleo abolisce questi comportamenti difensivi, come l'immobilizzazione o il volo. Il nucleo premamillario sembra regolare solo i meccanismi di difesa momentanei, nei confronti del predatore, poiché la sua ablazione non modifica, ad esempio, i punteggi di immobilizzazione difensiva una volta allontanato il predatore. Inoltre, questo nucleo è strettamente connesso alla materia grigia periacqueduttale , una struttura importante per l'espressione della paura.
L'animale, invece, mostra comportamenti di paura e valutazione del rischio quando viene posto in un ambiente associato alla presenza di un gatto. I segni di c-Fos mostrano che il nucleo premamillario dorsale è maggiormente attivato all'interno dell'ipotalamo durante questo paradigma. L'inattivazione con muscimole , prima dell'esposizione a questo contesto, abolisce questi meccanismi difensivi
Durante lo sviluppo, l'intero sistema nervoso centrale si sviluppa da una struttura chiamata tubo neurale situata nella parte dorsale dell'embrione. Questo tubo viene quindi diviso in 4 parti distinte lungo l'asse antero-posteriore:
Questi ormoni viaggiano verso l'ipofisi attraverso il sistema portale ipotalamo-ipofisi.
sarebbe la sede di una grande attività durante gli attacchi di AVF ( Algesia Vascolare del Volto ) e ciò spiegherebbe che gli attacchi sono a frequenze regolari (stesse ore alle stesse ore del giorno).
Sappiamo che gli ormoni gonadici influenzano l'organizzazione neuronale e la plasticità cerebrale, ed in particolare quella dell'ipotalamo; Nel 2021 non è ancora chiaro se nelle donne la soppressione ormonale ovarica a medio o lungo termine (durante l'assunzione della pillola) abbia conseguenze morfologiche e funzionali sulla funzione cerebrale, ma secondo Taylor et al. (2021), "Nuove prove da una manciata di studi umani su piccola scala sollevano la possibilità . " Studi trasversali hanno dimostrato che la pillola modifica le dimensioni di alcune regioni corticali (più grandi o più piccole a seconda dei casi) e induce vari cambiamenti di umore nei loro utenti (rispetto alle donne in bicicletta). L'ipotalamo svolge un ruolo nella gestione dell'ossitocina e nel 1993 ha dimostrato che l' estradiolo altera la plasticità delle sinapsi nell'ipotalamo.
Secondo il Gruss Risonanza Magnetica centro di ricerca del Albert Einstein Università di Medicina di New York (Stati Uniti), in 50 donne sane, tra cui 21 prendere la pillola , presentata durante l'annuale riunione della Radiological Society of North America del (RSNA), chi assumeva la pillola aveva un ipotalamo più piccolo, caratteristica che sembrava essere associata ad un aumentato rischio di rabbia e/o depressione .
Un altro studio recente (2020) ha mostrato che l'uso della pillola durante la pubertà/adolescenza provoca una risposta brusca allo stress (e un'attivazione cerebrale alterata durante l'elaborazione della memoria di lavoro ). Il test dello stress sociale di Treviri, la risonanza magnetica funzionale e strutturale (MRI) mostrano effetti sulla struttura e sulla funzione del cervello.
L'ipotalamo non è l'unica causa: uno studio ancora più recente (2021), crossover randomizzato, in doppio cieco, controllato con placebo, basato su risonanza magnetica mostra differenze nella struttura/spessore cerebrale corticale prefrontale (noto anche per regolare l'umore): corticale lo spessore diminuisce su entrambi i lati nella pars triangularis e nella pars opercularis nonché nel polo frontale dell'emisfero destro nelle donne esposte a ormoni contraccettivi (0,15 mg di levonorgestrel + 0,30 μg di etinilestradiolo , rispetto al placebo), in relazione con alcuni sintomi somatici. Secondo Sharma et al. (2020) In generale, l'uso della pillola durante la pubertà aumenta la connettività nella rete limbica SN, CEN, RN e subcorticale con effetti sull'elaborazione emotiva e sulle ricompense, che potrebbero quindi aumentare la vulnerabilità a determinati problemi di salute mentale.