Il sistema nervoso

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Struttura e funzione del sistema nervoso23.1 Il sistema nervoso riceve e interpreta gli impulsi sensoriali e trasmette quindi i comandi appropriati

• Il sistema nervoso è costituito dai neuroni, cellule specializzate costituite da un corpo cellulare (che contiene il nucleo e gli organuli) e da lunghi sottili prolungamenti, chiamati fibre nervose.

• Il cervello umano contiene circa 100 miliardi di neuroni specializzati nel trasferire segnali da un punto all’altro del corpo.


Acquisizione sensoriale

Recettore sensoriale

Effettore

Stimolo motorio

Integrazione

Sistema nervosoperiferico (SNP)

Encefalo e midollo spinale

Sistema nervoso centrale (SNC)Figura 23.1A

Il sistema nervoso svolge tre funzioni strettamente interconnesse: l’acquisizione sensoriale, l’integrazione e lo stimolo motorio.


Tranne alcune eccezioni, il sistema nervoso viene suddiviso in due parti:

• sistema nervoso centrale (SNC): costituito dall’encefalo e, nei vertebrati, dal midollo spinale;

• sistema nervoso periferico (SNP): formato essenzialmente dalle vie di comunicazione (i nervi) che portano i messaggi verso l’interno e verso l’esterno del sistema nervoso centrale; il sistema periferico possiede anche i gangli, che raggruppano i corpi cellulari dei neuroni.


Muscolo quadricipite

Muscoli flessori

Encefalo

Midollo spinale

Nervo

SNP

Ganglio

SNC

Interneurone

4

2 Neurone sensoriale

3Motoneurone

1 Recettore

Figura 23.1B

Un esempio di funzione del sistema nervoso è rappresentato dal circuito relativamente semplice che produce le risposte automatiche agli stimoli, o riflessi.


La maggior parte degli animali presenta simmetria bilaterale, con due aspetti evolutivi caratteristici:

• la cefalizzazione, cioè la concentrazione delle strutture nervose presso l’estremità anteriore;

• la centralizzazione, ossia la presenza di un sistema nervoso centrale separato da quello periferico.

Figure 23.10B-E

Macchia oculare

Encefalo

Cordone nervoso

Nervi periferici

Encefalo

Cordone nervoso ventrale

Gangli dei segmenti

Sanguisuga (un anellide)

Cordone nervoso ventrale

Gangli

Insetto (un artropode) Calamaro (un mollusco)

Encefalo

Assone gigante

Planaria (un verme piatto)

Encefalo


23.11 Il sistema nervoso dei vertebrati presenta un alto livello di centralizzazione e di cefalizzazione

Sistema nervoso centrale (SNC)

Encefalo

Midollo spinale

Sistema nervoso periferico (SNP)

Nervi cranici

Gangli

Nervi spinali

Figura 23.11A


EncefaloLiquido cerebrospinale

MeningiSostanza bianca

Sostanza grigia

Ganglio della radice dorsale (parte del SNP)

Nervo spiale (che fa parte del sistema nervoso periferico) Canale centrale

Midollo spinale(sezione trasversale)

VentricoliCanale ependimale del midollo spinale

Midollo spinaleFigura 23.11B

Cavità interna del SNC e sezione trasversale del midollo spinale:


Il sistema nervoso di tutti i vertebrati presenta alcune somiglianze fondamentali come:

• la suddivisione in un sistema nervoso centrale (encefalo e midollo spinale) e periferico;

• l’elevato grado di cefalizzazione.


23.12 Il sistema nervoso periferico motorio ha una struttura funzionale gerarchica

Il sistema nervoso periferico motorio dei vertebrati può essere suddiviso in due componenti funzionalmente diverse: il sistema nervoso somatico e il sistema nervoso autonomo. Sistema nervoso

periferico

Sistema somatico

(volontario)

Sistema autonomo

(involontario)

Sistema simpatico

Sistema parasimpatico

Sistema enterico

Figura 23.12


• Il sistema nervoso somatico trasporta i segnali da e verso i muscoli scheletrici, principalmente in risposta a stimoli esterni. Viene detto volontario perché gran parte delle sue azioni è sotto il controllo della volontà.

• Il sistema nervoso autonomo regola l’ambiente interno, controllando la muscolatura liscia, il miocardio e gli organi dei sistemi digerente, cardiovascolare, escretore ed endocrino. Questo controllo è generalmente di tipo involontario.


23.13 Gli effetti contrapposti dei neuroni dei sistemi simpatico e parasimpatico regolano l’ambiente interno

• Un gruppo di neuroni, che costituisce il sistema parasimpatico, induce nell’organismo le attività legate all’acquisizione e alla conservazione dell’energia.

• L’altro gruppo di neuroni, appartenenti al sistema simpatico, tende a svolgere il compito opposto, preparando il corpo alle attività che consumano energia.


Il sistema nervoso autonomo:

Figura 23.13


23.14 L’encefalo si sviluppa a partire da tre dilatazioni anteriori del tubo neurale

Figura 23.14

L’encefalo umano

Nei vertebrati, durante i primi stadi dello sviluppo embrionale, all’estremità anteriore del tubo neurale compaiono tre rigonfiamenti: prosencefalo, mesencefalo e rombencefalo.

Regioni dell’encefalo embionale Regioni presenti nell’adulto

Prosencefalo

Mesencefalo

Rombencefalo

Mesencefalo Rombencefalo

Prosencefalo

Embrione (un mese)

Cervello (emisferi cerebrali; comprende la corteccia, la sostanza bianca e i nuclei basali)

Diencefalo (talamo, ipotalamo, ipofisi, epifisi)

Mesencefalo (parte del tronco encefalico)

Ponte (parte del tronco)

Midollo allungato (parte del tronco encefalico)

Emisfero cerebrale Diencefalo

Mesencefalo

Ponte

Cervelletto

Midollo allungato

Midollo spinale

Feto (tre mesi)

Cervelletto


• Se confrontato a quello dei pesci, degli anfibi e dei rettili, il cervello degli uccelli e dei mammiferi è molto più grande, rispetto alle altre parti dell’encefalo.

• Un cervello più ampio è direttamente correlato con il comportamento più elaborato che caratterizza uccelli e mammiferi.


23.15 La struttura di un supercomputer vivente: l’encefalo umano

• L’encefalo umano è più potente di qualsiasi computer.

• È formato da tre regioni principali che si sono evolute considerevolmente rispetto alle forme originali ancestrali:

– prosencefalo;

– mesencefalo;

– rombencefalo.


Prosencefalo

Mesencefalo

Rombencefalo

Cervello

Talamo

Ipotalamo

Ipofisi

Ponte

Midollo allungato

Cervelletto

Midollo spinale

Corteccia cerebrale

Figura 23.15A

Due parti del rombencefalo, chiamate midollo allungato e ponte, e il mesencefalo formano un’unità funzionale chiamata complessivamente tronco encefalico.


Principali strutture dell’encefalo umano:

Tabella 23.15


• Il cervelletto, un’altra componente del rombencefalo, è il centro operativo che coordina i movimenti.

• I più sofisticati centri di elaborazione nervosa sono quelli che derivano dal prosencefalo: il talamo, l’ipotalamo e il cervello.

• Il cervello è la porzione più grande e sofisticata dell’encefalo.


Emisfero cerebrale sinistro

Emisfero cerebrale destro

Corpo calloso

Gangli basaliFigura 23.15B

Il cervello è costituito dagli emisferi cerebrali destro e sinistro, ognuno dei quali è responsabile dell’attività della parte opposta del corpo.


23.16 La corteccia cerebrale è un mosaico di regioni specializzate che interagisconoL’intricato circuito neuronale della corteccia cerebrale dà origine alle caratteristiche umane più peculiari: la logica e le capacità matematiche, l’abilità linguistica, l’immaginazione, il talento artistico e la personalità.

Lobo frontale Lobo parietale

Lobo occipitaleLobo temporale

Area di associazione frontale C

orte

ccia

mot

oria

Cor

tecc

ia s

omat

osen

soria

le

Area di associazione somatosensorialeLinguaggio

Percezione del gustoPercezione delle parole scritte

Percezione dell’udito

Percezione dell’olfatto Area di associazione

uditiva

Area di associazione visiva

Vista

Linguaggio

Figura 23.16


• L’area funzionale chiamata corteccia motoria ha soprattutto la funzione di inviare comandi ai muscoli scheletrici, fornendo risposte appropriate agli stimoli sensoriali.

• La maggior parte della nostra corteccia cerebrale è costituita dalle aree di associazione, che sono i siti delle attività mentali più sofisticate, ossia di ciò che noi chiamiamo semplicemente pensiero.

• Gli emisferi cerebrali destro e sinistro tendono a specializzarsi a svolgere funzioni differenti.


COLLEGAMENTI23.17 Lesioni e interventi chirurgici al cervello forniscono informazioni sulle sue funzioni

Gran parte di ciò che sappiamo sul cervello proviene dagli studi effettuati su persone che hanno subito lesioni cerebrali o interventi chirurgici, oppure affette da particolari malattie.

Figura 23.17A, B


23.18 Diverse parti del cervello regolano il sonno e la veglia

• L’ipotalamo, insieme ad altre regioni dell’encefalo, è responsabile del ciclico alternarsi di sonno e veglia.

• Il ponte e il midollo allungato contengono centri che, se stimolati, inducono il sonno.

• Il mesencefalo invece contiene un centro dell’attenzione.

• Un altro sistema di neuroni importante nella regolazione del sonno e della veglia è la formazione reticolare.


Informazioni provenienti dall’orecchio

Occhio

Formazione reticolareInformazioni provenienti dai recettori del tatto, del dolore e della temperatura

Informazioni in uscita verso la corteccia

Figura 23.18A

La formazione reticolare attraversa il centro del tronco encefalico e riceve informazioni dai recettori sensoriali, le filtra rimuovendo quelle che arrivano costantemente al sistema nervoso, e invia i dati utili alla corteccia cerebrale.


23.19 Il sistema limbico è coinvolto nelle emozioni, nella memoria e nell’apprendimentoGran parte delle emozioni, della memoria e dell’apprendimento umani dipende dal nostro sistema limbico, un’unità funzionale del prosencefalo, costituita da numerosi centri di integrazione e da aree neuronali interconnesse, che include parti del talamo e dell’ipotalamo.

Olfatto

Bulbo olfattivoGusto Ippocampo

Cervello

TalamoIpotalamo

Corteccia prefrontale

Figura 23.19

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