Cellule nervose e comportamento

Caratteristica importante dell’organizzazione cerebrale=

cellule con proprietà sostanzialmente simili possono svolgere

funzioni assai diverse a seconda del tipo di connessioni chestabiliscono tra loro, con i recettori di senso e con i muscoli.

Sistema nervoso:

cellule nervose (neuroni)cellule gliali

cellule nervose =4 zone distinte dal punto di vista morfologico

1 –corpo cellulare

2 –dendriti3 –assone

4 –terminazioni presinaptiche dell’assone

1 – Il corpo cellulare è il centro metabolico del neurone. Ha spesso forma triangolare o di piramide.

Dà origine a 2 tipi di prolungamenti:dendriti e assone

dendriti =numerosi che si dipartono come un’arborizzazione

dal corpo cellulare e rappresentano l’apparato deputato aricevere i messaggi che arrivano al neurone dalle altre

cellule nervose.Cellule di forma piramidale =2 gruppi di dendriti

Apicali = lunghi e sottili;emergono dall’apice del corpo

cellulareBasali =si dipartono dalla base della cellula

Assone = processo cilindrico; diametro variabile da 0,2 a 20

micrometri (può estendersi e ramificarsi fino alla lunghezzadi un metro).

Principale via di conduzione dei segnali del neurone;puòtrasmettere informazioni anche a grande distanza

propagando un segnale elettrico di tutto-o-nulla e dibrevissima durata (potenziale d’azione).

L’assone prende origine da una zona specializzata del corpocellulare =cono di emergenza (dove si genera il potenziale

d’azione quando viene raggiunta una soglia critica dipotenziale).

L’ assone e il cono d’emergenza mancano di ribosomi (non

possono sintetizzare proteine).

Gli assoni di dimensioni maggiori sono circondati da un

involucro lipidico isolante detto mielina, essenziale perchél’impulso nervoso raggiunga un’elevata velocità di conduzione.

L’involucro di mielina =prodotto dalla glia

A intervalli regolari la mielina è interrotta dai nodi di

Ranvier.Vicino alla sua terminazione l’assone si suddivide in numerose

branche sottili, ciascuna delle quali possiede deirigonfiamenti specializzati = terminazioni presinaptiche (gli

elementi deputati alla trasmissione dei messaggi).

I punti di contatto sono le sinapsi.

Cellula presinaptica =trasmette l’informazione

Cellula postsinaptica =la riceve

Fessura sinaptica = spazio che separa la cellula pre- da

quella postsinaptica, a livello della sinapsi stessa. Comunicaliberamente con lo spazio extracellulare.

A seconda dei processi che nascono dal corpo cellulare, i

neuroni possono essere classificati in tre grandi gruppi:

1 –neuroni un ipolari= hanno un solo processo principale chepuò dare origine a molte ramificazioni.

Una è l’assone, mentre le altre servono come strutturedendritiche di recezione. Il soma è senza dendriti.

2 -neuroni b ipolari = corpo ovoidale che dà origine a dueprocessi:

1 –process o perifer ico o dendrite che porta informazionidalla periferia

2 –process o centrale o assone che invia informazioni versoil SNC

Molti neuroni bipolari sono di natura sensitiva, come le cellulebipolari della retina e quelle dell’epitelio olfattivo.

Le cellule sensitive dei gangli spinali, che portanoinformazioni tattili, di pressione e dolorifiche, si

sviluppano inizialmente come cellule bipolari, ma i dueprocessi vanno in seguito incontro a fusione formando un

unico processo che emerge dal corpo cellulare e sisuddivide in due processi:

- uno decorre verso la periferia (diretto alla cute e aimuscoli)

- l’altr o entra nel midollo spinale

Per questo sono dette pseudo-unipolari

3 –neuroni multipolari = predominano nel sistema nervosodei vertebrati.

Hanno un unico assone e una o più branche dendritiche

che possono nascere da ogni parte del corpo cellulare.

Dal punto di vista funzionale i neuroni possono essereclassificati in tre gruppi principali:

afferenti - motori -interneuroni

neuroni afferenti =(o sensitivi) trasportano nel sistema

nervoso le informazioni necessarie sia per la percezioneconscia che per la coordinazione motoria

motoneuroni = impartiscono ordini ai muscoli e

all’apparato ghiandolare

interneuroni = classe di neuroni più numerosa.

Analizzano localmente le informazioni o le ritrasmettonoda una regione all’altra del sistema nervoso.

La distinzione, a seconda che svolgano l’una o l’altra diqueste due funzioni informative, dipende in gran parte

dall’estensione dei loro assoni.

Ad assone lungo =(cellule di Golgi di I tipo) trasmettonoinformazioni su lunghe distanze, da una regione cerebrale a

un’altra (=interneuroni di raccordo o di proiezione).

Ad assone corto =(cellule di Golgi di II tipo) elaborano leinformazioni all’interno di regioni cerebrali specifiche

(=interneuroni locali)

Cellule gliali=circondano il soma delle cellule nervose e gli assoni

Nel sistema nervoso dei vertebrati si suddividono in due classi:

microglia = formata dai fagociti che si mobilizzano in seguito a

lesioni, infezioni. Non in relazione con le altre cellule nervose.

Macroglia = tre principali gruppi di cellule

–oligodendrociti (SNC) e -cellule di Schwann =cellule piccole econ un limitato numero di processi.

Isolano gli assoni circondandoli di una guaina mielinica cheaumenta notevolmente la velocità di conduzione dei segnali

elettrici.

–astrociti =corpo cellulare di forma irregolare e spesso dotatidi lunghi processi.

Forma stellata.

Posseggono espansioni terminali in contatto sia con i neuroni checon i capillari sanguigni.

Le funzioni cerebrali fondamentali:

-analisi delle informazioni sensitive

- programmazione delle risposte motorie ed

emotive

-apprendimento e memoriavengono svolte da gruppi di neuroni

strettamente connessi fra loro.

Riflesso miotatico patellare:

patella = punto di inserzione del tendine del quadricipitefemorale, un muscolo estensore deputato ai movimenti

della gamba.

Se si percuote il tendine patellare, il quadricipite femoraleè messo in tensione dal tendine e viene transitoriamente

stirato.

Ciò dà inizio a una risposta riflessa che provoca lacontrazione del quadricipite femorale e il rilasciamento

contemporaneo del bicipite femorale (muscolo flessoreantagonista).

Questo riflesso fa variare la posizione del corpo e dei

muscoli aumentando la tensione di gruppi specifici diquesti ultimi.

Mantiene inoltre il tono muscolare.

Riflesso da stiramento = monosinaptico

È mediato in gran parte dall’intervento di un unico

contatto sinaptico che connette due tipi di neuronispinali:

- neuroni sensitivi (inviano informazioni al SNC)

- motoneuroni (impartiscono ai muscoli gli ordini

provenienti dal SNC)

I corpi cellulari dei neuroni sensitivi di questo riflessosono raccolti in prossimità del midollo spinale, nei gangli

delle radici dorsali.

Questi neuroni sono un esempio di cellule bipolari:- una delle branche dell’assone prende rapporto con il

muscolo

- l’altr a entra nel midollo spinale

La branca che innerva il muscolo fa contatto, nel muscolostesso, con recettori (fusi muscolari) sensibili allo

stiramento.

La branca che entra nel midollo spinale forma connessionieccitatorie sia con i motoneuroni (che innervano i muscoli

estensori controllandone la contrazione) sia coninterneuroni locali inibitori per i motoneuroni che innervano

muscoli ad azione antagonista.

Per determinare la comparsa di un comportamento, ognicellula nervosa, sensitiva o motrice, che prende parte

alla sua genesi genera 4 tipi diversi di segnali:

1 segnale d’ingresso

(neuroni sensitivi =potenziale di recettore )(interneuroni e motoneuroni =potenziale sinaptico)

2 segnale integrativo

3 segnale di conduzione

4 segnale di uscita

Il carattere del messaggio inviato da un neurone nondipende tanto dalle proprietà del messaggio stesso

quanto dal tipo di connessioni specifiche che il neuronestabilisce con altri neuroni.

Potenziale di membrana di riposo = i neuroni, come tutte le

cellule, mantengono una differenza di potenziale di circa 65mV ai capi della loro membrana plasmatica.

Dipende da uno squilibrio nella distribuzione degli ioni Na , K,

Cl sulle due facce della membrana cellulare, tale da rendernenegativa la superficie interna rispetto a quella esterna.

Potenziale di membrana di riposo = - 65 mV

La distribuzione diseguale degli ioni è mantenuta dall’attività

di una Pompa che richiede energia metabolica.

Trasporta ioni Na all’esterno della cellula e ioni K all’interno.

Potenziale di membrana di riposo dipende da due proprietàdella cellula :

1- gradiente di concentrazione creato dalla pompa sodio –

potassio

2- facilità con cui gli ioni potassio riescono a penetrareattraverso la membrana (permeabilità elevata) e la bassa

permeabilità verso gli ioni sodio in comdizioni di riposo.

Le cellule eccitabili (cellule nervose o muscolari) sonodiverse dalle altre cellule dell’organismo, perché il loro

potenziale di membrana di riposo può variare.

Quando il potenziale di membrana di una cellula nervosa siriduce di 10 mV (da -65 a -55) abbiamo un potenziale

d’azione di tutto o nulla

Si invertono le proprietà di permeabilità della membrana:

la membrana diventa molto permeabile verso gli ioni sodio

e solo dopo un breve ritardo, riassume l’elevatapermeabilità che aveva a riposo verso gli ioni potassio.

Iperpolarizzazione = aumento del potenziale di membrana

(da -65 a -75 mV)Depolarizzazione = riduzione del potenziale (da -65 a -55

mV)

Nella maggior parte dei neuroni, il potenziale dimembrana ha lo stesso valore in ogni puntodella cellula;

perciò in condizioni di riposo non si ha flusso dicorrente da una zona all’altra del neurone.

1 Segnale d’ingresso

I flussi di corrente prendono inizio a livellodell’elemento d’ingresso del neurone, dove

stimoli specifici, chimici o di altra natura,attivano molecole proteiche specializzate che

danno origine a segnali elettrici che consistonoin una variazione del potenziale di membrana.

Queste molecole proteiche nei neuroni sensitivi = proteinetrasduttrici del recettore

Nei motoneuroni e interneuroni = proteine sinaptiche delrecettore

Il segnale d’ingresso dei neuroni sensitivi, o potenziale direcettore, si origina a livello di una zona specializzata della

cellula sensitiva = superficie recettiva

Le proteine trasduttrici trasformano lo stimolo sensitivo inun flusso di corrente ionica che determina una variazione

del potenziale di membrana di riposo: questa variazione è ilpotenziale di recettore

È graduato sia in ampiezza che in durata.

Analogo è il potenziale sinaptico.

Il potenziale d’azione, il segnale di conduzione del

neurone, prende origine in seguito all’irruzione improvvisanella cellula nervosa di ioni sodio (Na),

attraverso canali voltaggio-dipendenti non presenti nellazona d’ingresso del neurone.