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Integrazione nervosa II:sistema nervoso autonomo e funzioni di ordine superiore

16Sai che…?Quando si punta un fascio di luce su un occhio,si verifica la costrizione di entrambe le pupille.Questo fenomeno si chiama “riflessoconsensuale alla luce”; la sua perdita èpatognomonica di una lesione dell’occhio, del nervo ottico o dell’encefalo.

Obiettivi di apprendimento

Dopo aver completato questo capitolo, dovresti essere capace di:

16-1 Confrontare l’organizzazione del sistema nervoso autonomo e di quello somatico.

16-2 Descrivere le funzioni e le strutture del compartimentosimpatico del sistema nervoso autonomo.

16-3 Descrivere i meccanismi del rilascio di neurotrasmettitore delcompartimento simpatico e gli effetti dei neurotrasmettitorisimpatici sugli organi e sui tessuti bersaglio.

16-4 Descrivere le funzioni e le strutture del compartimentoparasimpatico del sistema nervoso autonomo.

16-5 Descrivere i meccanismi di rilascio di neurotrasmettitore nelcompartimento parasimpatico e descrivere gli effetti deineurotrasmettitori parasimpatici sugli organi e sui tessutibersaglio.

16-6 Dicutere il significato funzionale della duplice innervazione e del tono autonomo.

16-7 Descrivere la gerarchia dei livelli di controllo nel sistema nervosoautonomo, definire un riflesso viscerale e spiegarne ilsignificato.

16-8 Spiegare come viene creata, immagazzinata ed evocata lamemoria. Distinguere tra i livelli di coscienza e incoscienza.

16-9 Descrivere alcune delle vie nelle quali l’interazione fra ineurotrasmettitori influenza la funzione cerebrale.

16-10 Riassumere gli effetti dell’invecchiamento sul sistema nervoso.

16-11 Dare degli esempi di interazione tra il sistema nervoso e ciascunaltro apparato.

Discussioni clinicheAmnesia p. 551Morbo di Alzheimer p. 555Classificazione delle malattie del sistema nervoso p. 556

Capitolo 16 Integrazione nervosa II: sistema nervoso autonomo e funzioni di ordine superiore 52916

NERVO

SO

Introduzione al sistema nervosoautonomo e alle funzioni diordine superioreIn questo capitolo esamineremo i rapporti che intercorronotra il sistema nervoso autonomo da una parte e le vie sensi-tive e il sistema nervoso autonomo (SNA) dall’altra. Il SNAadatta le nostre funzioni vitali di base senza il controllo del-la volontà. In questo stesso capitolo considereremo anchedegli aspetti inerenti alle funzioni superiori, come la consa-pevolezza, l’apprendimento e l’intelligenza.

La Figura 16-1 fornisce una panoramica degli argomen-ti trattati in questo capitolo. Cominceremo col completarela nostra discussione sulle vie efferenti del sistema nervosocon riferimento al SNA. L’interpretazione delle informazio-ni afferenti e le attività del sistema nervoso somatico (SNS)e del SNA possomo essere influenzate o modificate in fun-zione di programmazione, memoria e apprendimento – lecosiddette funzioni di ordine superiore dell’encefalo – cheesamineremo più avanti. Infine, il capitolo esaminerà gli ef-fetti dell’invecchiamento sul sistema nervoso e si conclu-derà discutendo le interazioni che sussistono tra il sistemanervoso e gli altri sistemi di organi. Cominciamo con unapanoramica del SNA.

16-1 Il sistema nervosoautonomo, composto daicompartimenti simpatico eparasimpatico, è coinvolto nella regolazione inconsciadelle funzioni viscerali I nostri pensieri consci, la nostra capacità di pianificazionee le nostre azioni rappresentano solo una piccolissima fra-zione delle funzioni che il nostro sistema nervoso è ingrado di svolgere. In termini pratici, i pensieri consci e ilsistema nervoso somatico (SNS), che operano sotto il con-trollo della coscienza, raramente hanno un effetto direttosulla nostra sopravvivenza a lungo termine. Naturalmente,il sistema nervoso somatico è importante quando ci fascansare un autobus mentre camminiamo per la strada o cifa prontamente togliere la mano da una piastra rovente ma,ancora prima dell’attuazione di questi movimenti, eranostati proprio altri nostri movimenti coscienti a metterci arischio. Se tutti i movimenti coscienti venissero eliminati,i processi vitali fisiologici rimarrebbero comunque inalte-rati; il sonno notturno non è infatti un momento duranteil quale siamo in pericolo di vita. Per di più, anche gli statidi profonda incoscienza non sono necessariamente piùpericolosi se l’alimentazione o altre necessità vengono for-niti dall’esterno. Un esempio tipico è rappresentato dal

fatto che persone che hanno subito gravi traumi cranicipossono sopravvivere in uno stato comatoso per decenni.

La sopravvivenza anche in assenza del controllo volon-tario è possibile grazie al controllo che viene esercitatosulle funzioni fisiologiche dal sistema nervoso autonomo(SNA). È proprio il SNA che coordina le funzioni cardio-vascolari, respiratorie, digestive, urinarie e riproduttive.Nel fare questo, il SNA regola la quantità di acqua e le con-centrazioni di elettroliti, nutrienti e gas presenti nei fluidicorporei; e tutto questo si verifica senza interferenza oistruzioni da parte della nostra coscienza.

La comprensione di questo sistema ha un’importanzaprofonda nella pratica clinica. Per esempio, nel 1960 lasopravvivenza dei pazienti che andavano incontro a infar-to miocardico non superava i cinque anni, in prima istan-za perché era molto difficile riuscire a controllare l’iperten-sione che spesso si accompagna a questa patologia, essen-done spesso anche la causa primitiva. Oggi, a cinquant’an-ni di distanza, molti pazienti reduci da un infarto riesconoa condurre una vita del tutto normale. Il cambiamento, intermini di sopravvivenza e qualità di vita, è dovuto proprioal fatto che abbiamo imparato a controllare il SNA median-te l’uso di farmaci e di procedure mediche.

È bene cominciare dal confronto fra il SNA e il SNS,che controlla i muscoli scheletrici. Focalizzeremo l’atten-zione (1) sulle interazioni neuronali che dirigono i coman-di motori e (2) sulle suddivisioni del SNA basandoci suglischemi strutturali e funzionali dell’innervazione periferica.

Funzioni superiori

Memoria, apprendimento e intelligenza possono

influenzare l’interpretazione dell’informazione

sensitiva e la natura delle attività motorie

Centri di elaborazione

sensitiva nell’encefalo

Centri motori consci e

subconsci nell’encefalo

Vie sensitive

Vie motorie

Muscolischeletrici

Sistema nervoso

somatico (SNS)

Sistema nervoso

autonomo (SNA)

Recettori della sensibilità

generale

Effettori viscerali (muscoli lisci,

ghiandole, miocardio,

adipociti, ecc.)

CAPITOLO 16CAPITOLO 16CAPITOLO 15

Figura 16–1 Veduta d’insieme dell’integrazione nervosa.Questa figura schematizza i rapporti tra i Capitoli 15 e 16, indi-cando i principali argomenti considerati in questo capitolo.

530 Unità 3 Controllo e regolazione

Organizzazione del SNALa Figura 16-2 mette a confronto i sistemi nervosi autono-mo e somatico. In entrambi i casi si tratta di compartimen-ti efferenti che trasportano comandi motori; il SNS con-trolla i muscoli scheletrici, mentre il SNA controlla glieffettori viscerali. La principale differenza strutturale fra idue sistemi sta nel fatto che nel SNS i motoneuroni delsistema nervoso centrale esercitano un controllo direttosui muscoli scheletrici (Figura 16-2a). Nel SNA, al contra-rio, i motoneuroni del sistema nervoso centrale fanno sina-psi con i motoneuroni viscerali che si trovano all’interno digangli i quali, a loro volta, sono quelli che controllano glieffettori viscerali (Figura 16-2b).

Nell’ipotalamo si trovano i centri per il controllo del-l’attività autonoma. I neuroni di questi centri superiori so-no paragonabili ai motoneuroni superiori del SNS. I moto-neuroni viscerali del tronco encefalico e del midollo spinalesono chiamati neuroni pregangliari e i loro assoni fibrepregangliari. Le fibre pregangliari abbandonano il SNC efanno sinapsi con i neuroni gangliari, cioè con i neuronimotori viscerali che si trovano all’interno di gangli periferi-ci. Tali gangli, che contengono dalle centinaia alle migliaiadi neuroni gangliari, vengono chiamati gangli autonomi. Ineuroni gangliari innervano effettori viscerali quali il mu-scolo cardiaco, i muscoli lisci, le ghiandole e il tessuto adi-

poso. Gli assoni dei neuroni gangliari vengono chiamati fi-bre postgangliari, cioè fibre che partono dai gangli auto-nomi estendendosi fino agli organi bersaglio periferici.

Le informazioni sensitive di tipo somatico o di tipoviscerale possono innescare riflessi viscerali i cui comandimotori vengono distribuiti mediante il SNA. Talvolta que-sti comandi motori hanno il compito di controllare l’atti-vità di organi bersaglio. Per esempio, se il clima è freddo,il SNA stimola i muscoli erettori dei peli e ci fa venire lacosiddetta “pelle d’oca”. l p. 169 In altri casi, i coman-di motori possono alterare attività in via di esecuzione. Unforte rumore improvviso può farci sussultare ma, grazie alSNA, lo stesso suono può far incrementare la nostra fre-quenza cardiaca e sospendere temporaneamente la secre-zione da parte delle ghiandole dell’apparato digerente. Talivariazioni si attuano mediante il rilascio di neurotrasmet-titori da parte della fibra postgangliare. Come abbiamovisto nel Capitolo 12, il fatto che uno specifico neurotra-smettitore produca una stimolazione o un’inibizione del-l’attività dipende dalla risposte di specifici recettori dimembrana, che verranno presi in considerazione più avan-ti.

Cominceremo con l’anatomia e la fisiologia del SNA.Successivamente prenderemo in esame la natura dei rifles-si viscerali, cioè di quei riflessi polisinaptici che regolano lefunzioni viscerali.

Nuclei autonomi del midollo spinale

Motoneuronisuperiori

della cortecciamotoria primaria

Nuclei motorisomatici

del troncoencefalico

ENCEFALO

Motoneuroni inferiori

MIDOLLO SPINALE

MIDOLLO SPINALE

Muscoloscheletrico

Muscoloscheletrico

Nuclei motori somatici del midollo spinale

Gangliautonomi

Neuronigangliari

ENCEFALO

Nuclei autonomi del troncoencefalico

Neurone pregangliare

Neuronepregangliare

Nuclei motoriviscerali

dell’ipotalamo

(b) Sistema nervoso autonomo(a) Sistema nervoso somatico

Muscoli lisci

Adipociti

Ghiandole

Miocardio

Effettori viscerali

Figura 16–2 Organizzazione del sistema nervoso somatico e di quello autonomo.


NERVO

SO

Consigli & TrucchiOgni ganglio autonomo funziona come una corsa astaffetta. Nel ganglio, il primo staffettista (fibrapregangliare) passa il testimone (il neurotrasmettitore)al successivo corridore (fibra postgangliare), che poi loporta al traguardo (organo bersaglio).

Compartimenti del SNAIl SNA si suddivide in due compartimenti i cui nomi visono probabilmente familiari: il compartimento simpatico eil compartimento parasimpatico. Molto spesso questi duecompartimenti hanno un effetto opposto; se il comparti-mento simpatico causa un’eccitazione, quello parasimpati-co provoca un’inibizione. Comunque, questo non è sem-pre vero, perché (1) i due compartimenti possono ancheoperare indipendentemente l’uno dall’altro, tanto che alcu-ne strutture sono innervate da uno solo dei due comparti-menti, e (2) essi possono lavorare di concerto, controllan-do fasi diverse di un processo complesso. In generale, ilcompartimento parasimpatico predomina nelle condizionidi riposo, mentre quello simpatico entra in gioco neimomenti di sforzo, stress ed emergenza.

Nel compartimento simpatico, o compartimento tora-colombare, le fibre pregangliari dei segmenti toracici e lom-bari superiori del midollo spinale fanno sinapsi in gangliche sono localizzati vicino al midollo spinale stesso. Inquesto compartimento del SNA, dunque, le fibre pregan-gliari sono corte, mentre quelle postgangliari sono lunghe.

Il compartimento simpatico predispone il corpo ad au-mentare i livelli dell’attività somatica. Quando viene piena-mente attivato, questo compartimento provoca la rispostanota come “attacco o fuga”, che predispone il corpo ad af-frontare momenti critici che possono richiedere una reazio-ne fisica rapida ed intensa. Un aumento dell’attività simpa-tica generalmente provoca un aumento del metabolismobasale e dello stato di allarme dell’individuo. Immaginate dicamminare in un vicolo buio e di udire strani rumori: il vo-stro corpo risponde immediatamente aumentando lo statodi allerta e di attenzione nei confronti di ciò che vi circonda;il vostro metabolismo basale raddoppia rapidamente rispet-to al normale; le vostre attività digestive e urinarie vengonotemporaneamente sospese e aumenta di molto l’afflusso disangue a livello del tessuto muscolare scheletrico; iniziate arespirare più velocemente e profondamente; la frequenzacardiaca e la pressione sanguigna aumentano; vi sentite ac-caldati e iniziate a sudare. Tutti questi effetti di iperattivitàsimpatica possono essere schematizzati come segue: (1) stato di allerta a livello mentale, (2) aumento del meta-bolismo basale, (3) riduzione delle funzioni degli apparatidigerente e urinario, (4) mobilizzazione delle riserve ener-getiche, (5) aumento del ritmo respiratorio e dilatazionedelle vie aeree, (6) aumento della frequenza cardiaca e dellapressione sanguigna e (7) attivazione delle ghiandole sudo-ripare.

Nel compartimento parasimpatico, o compartimentocraniosacrale, le fibre pregangliari originano nel troncoencefalico e nei segmenti sacrali del midollo spinale e con-traggono sinapsi in gangli localizzati molto vicino (o addi-rittura nell’ambito) agli organi bersaglio. Quindi, in questocompartimento del SNA le fibre pregangliari sono lunghe,mentre quelle postgangliari sono corte. Il compartimentoparasimpatico stimola le attività viscerali in genere; peresempio, è responsabile dello stato di “riposo e digestione”conseguente a un lauto pasto. Un’attivazione generalizzatadel compartimento parasimpatico comporta un immagaz-zinamento dell’energia e promuove le attività sedentariequali la digestione; il corpo si rilassa, la richiesta energeti-ca si abbassa moltissimo e la frequenza cardiaca e la pres-sione sanguigna si riducono. Nello stesso momento, tutta-via, gli organi dell’apparato digerente vengono messi infunzione: le ghiandole salivari e quelle annesse all’appara-to digerente iniziano a secernere i loro prodotti, lo stoma-co si contrae e le contrazioni della muscolatura liscia spo-stano i materiali ingeriti lungo il tubo digerente; questimovimenti sollecitano la defecazione da un lato e la min-zione dall’altro. Tutti questi effetti possono essere schema-tizzati come segue: (1) rallentamento del metabolismobasale, (2) diminuzione della frequenza cardiaca e dellapressione sanguigna, (3) aumento della secrezione daparte delle ghiandole salivari e di quelle annesse all’appa-rato digerente, (4) aumento della motilità e dell’afflussosanguigno del tratto digerente e (5) stimolazione delladefecazione e della minzione.

Il SNA comprende anche il sistema nervoso enterico(SNE), un’estesa rete di neuroni localizzati nelle pareti del-l’apparato digerente. Sebbene le attività del sistema nervo-so enterico vengano ampiamente influenzate dai comparti-menti simpatico e parasimpatico, molti riflessi visceralicomplessi vengono innescati e coordinati a livello locale,senza l’influenza del SNC. Nel suo insieme, questo sistemaconsta di 100 milioni di neuroni, tanti quanti quelli delmidollo spinale, e utilizza tutti i neurotrasmettittori vistiper l’encefalo. In questo capitolo ci focalizzeremo sui com-partimenti simpatico e parasimpatico, devoluti al control-lo delle funzioni viscerali. Prenderemo in esame l’attivitàdel sistema nervoso enterico quando discuteremo i riflessiviscerali, cioè nell’ultima parte del capitolo, e nel Capitolo24, quando studieremo il controllo della funzione digesti-va.

Punti Chiave#54 Il sistema nervoso autonomo agisceprincipalmente in modo inconscio. Si suddivide nelcompartimento simpatico, che aumenta lo stato diallerta, il metabolismo basale e le capacità motorie, enel compartimento parasimpatico, che riduce ilmetabolismo basale e promuove le attività visceraliquali la digestione.


V E R I F I C A

1. Identifica i due compartimenti del sistemanervoso autonomo.

2. Quanti motoneuroni servono per condurre unpotenziale d’azione dal midollo spinale aimuscoli lisci della parete dell’intestino?

3. Mentre sta passeggiando, Julie si trova davanti uncane ringhioso. Quale compartimento del sistemanervoso autonomo è responsabile deicambiamenti fisiologici che si verificano in Julietali da farla scappare?

4. Da un punto di vista anatomico, qual è ladifferenza fra il compartimento simpatico equello parasimpatico del sistema nervosoautonomo?

Guarda la linguetta blu Risposte alla fine del libro.

16-2 Il compartimentosimpatico è formato da neuronipregangliari e da neuronigangliari coinvolti nel consumoenergetico e nell’aumento delmetabolismo basale La Figura 16-3 schematizza l’organizzazione generale delcompartimento simpatico del SNA. Questo compartimen-to è costituito da neuroni pregangliari che sono localizzatinei segmenti T1-L2 del midollo spinale e da neuroni gan-gliari che sono localizzati in gangli posti in vicinanza dellacolonna vertebrale. I corpi cellulari dei neuroni pregan-gliari sono situati nelle corna laterali e i loro assoni siimpegnano nelle radici anteriori di tali segmenti. I neuro-ni gangliari sono localizzati in tre sedi (Figura 16-4):

Corna laterali dei segmenti

spinali T1 – L2

NEURONI GANGLIARIORGANI BERSAGLIO

Catena dei gangli

simpatici (pari)

Gangli collaterali

(impari)

Midollare surrenale

(pari)

Effettori viscerali in cavità toracica, testa, parete del

corpo e arti

Effettori viscerali nella cavità

addominopelvica

Organi e apparati inogni parte del corpo

Innervazione mediante fibre postgangliari

Mediante il rilascio di ormoni nella

circolazione sanguigna

Fibre pregangliari

Fibre postgangliari

Ormoni immessi in circolo

NEURONI PREGANGLIARI

LEGENDA

COMPARTIMENTO SIMPATICO DEL SNA

Figura 16–3 Organizzazione del compartimento simpatico del SNA.


NERVO

SO

1. Catena dei gangli simpatici. La ca-tena dei gangli simpatici, chia-mati anche gangli paravertebrali ogangli laterali, è localizzata late-ralmente alla colonna vertebrale(Figura 16-4a). I neuroni di que-sti gangli controllano effettori del-la parete del corpo localizzati nel-la cavità toracica, nella testa e ne-gli arti.

2. Gangli collaterali. I gangli colla-terali, noti anche come gangliprevertebrali, sono localizzatianteriormente ai corpi vertebrali(Figura 16-4b). Contengono neu-roni gangliari che innervano tes-suti ed organi della cavità addo-minopelvica.

3. Zona midollare della ghiandolasurrenale. La zona centrale delleghiandole surrenali, chiamata zo-na midollare, è un ganglio simpa-tico modificato (Figura 16-4c). Ineuroni gangliari di tale zonapossiedono assoni molto corti; sestimolati, essi rilasciano il pro-prio neurotrasmettitore nel tor-rente circolatorio. Questa diffe-renza nel sito di rilascio del neu-rotrasmettitore, cioè dalla sinapsial capillare, permette al neurotra-smettitore di funzionare come unormone e quindi di influenzarel’attività di organi bersaglio che sitrovano anche in zone distanti delcorpo.

Nel compartimento simpatico lefibre pregangliari sono relativamentecorte, perché i gangli sono localizzativicino al midollo spinale. Di contro,le fibre postgangliari sono relativa-mente lunghe, eccetto quelle per laghiandola surrenale.

Organizzazione e anatomia delcompartimentosimpaticoLe radici anteriori dei segmenti spina-li T1-L2 contengono anche fibre sim-patiche pregangliari. Lo schema di ba-se dell’innervazione simpatica è illu-strato nella Figura 13-7a, p. 439. Do-

Innerva organi della cavità toracica

mediante nervi simpatici

GangliocollateraleFibre

postgangliari

Corno laterale

Nervosplancnico

(fibrepregangliari)

Neurone pregangliare

Nervo spinale Ganglio della catenadi destra del simpatico

Innerva effettori viscerali mediante

nervi spinali

Ramocomunicantebianco

Ramocomunicantebianco

Neuronegangliare

Ramocomunicante

grigio

Nervo simpatico(fibre postgangliari)

Ganglio dellacatena di sinistra

del simpatico

Neuroni pregangliariNeuroni gangliari

Innerva organi viscerali

della cavitàaddominopelvica

(a)

(b)

(c)

CATENA DEI GANGLI SIMPATICI

GANGLI COLLATERALI

MIDOLLARE SURRENALE

LEGENDA

Secerneneurotrasmettitorinella circolazione

generale

Midollaresurrenale

Cellule endocrine(neuroni gangliari

specializzati)

Fibre pregangliari

Figura 16–4 Sedi dei gangli lungo le vie simpatiche. Sezioni schematiche del mi-dollo spinale toracico indicanti le tre principali modalità di distribuzione per le fibre pre- e postgangliari.


po aver attraversato il foro intervertebrale, ogni radice ante-riore dà origine a un ramo comunicante bianco mielinico,che trasporta le fibre pregangliari mieliniche in uno dei vi-cini gangli paravertebrali. Queste fibre possono contrarresinapsi nell’ambito dei gangli paravertebrali oppure con unneurone gangliare di un ganglio prevertebrale o della mi-dollare surrenale (Figura 16-4). Dal momento che una fibrapregangliare può contrarre sinapsi con circa due dozzine opiù di neuroni gangliari, si verifica un’estesa divergenza. Lefibre pregangliari che connettono fra loro i gangli paraver-tebrali hanno l’aspetto di una collana di perle. Ogni gangliodi tale catena innerva un segmento specifico del corpo o ungruppo di segmenti.

Catena gangliare del simpaticoSe una fibra pregangliare trasporta comandi motori direttia strutture della parete del corpo, della cavità toracica,della testa, del collo o degli arti, contrae sinapsi in uno opiù gangli della catena gangliare paravertebrale. Il decorsodelle fibre amieliniche postgangliari cambia a seconda chel’organo bersaglio si trovi nella parete del corpo o all’inter-no della cavità toracica.

• Le fibre postgangliari che controllano effettori visceralidella parete del corpo, della testa, del collo o degli articostituiscono il ramo comunicante grigio, che rientra nellacompagine del nervo spinale e con esso raggiunge la peri-feria (Figura 16-4a, a destra). Queste fibre postgangliariinnervano effettori quali le ghiandole sudoripare dellacute e la muscolatura liscia dei vasi superficiali.

• Le fibre postgangliari destinate all’innervazione di strut-ture della cavità toracica, quali il cuore e i polmoni, siriuniscono in fasci chiamati nervi simpatici (Figura 16-4a, a sinistra).

Anche se la Figura 16-4a, per esigenze di chiarezza,mostra solo i nervi simpatici della parte sinistra e soloquelli spinali della parte destra, in realtà l’innervazioneriguarda entrambe le parti del corpo.

La Figura 16-5 illustra più dettagliatamente la catenagangliare paravertebrale e il compartimento simpatico nelsuo insieme. La parte sinistra della figura mostra la distri-buzione relativamente alla cute, ai muscoli scheletrici e adaltri tessuti della parete del corpo, mentre la parte destradella figura illustra l’innervazione degli organi viscerali.

Ogni catena gangliare paravertebrale è costituita da 3gangli cervicali, 10-12 gangli toracici, 4-5 gangli lombari e4-5 gangli sacrali più 1 ganglio coccigeo. (Questi numeripossono anche variare a seguito della fusione di più ganglifra loro). I neuroni pregangliari sono invece localizzati neisegmenti del midollo spinale da T1 a L2 e i relativi nervispinali sono caratterizzati sia da rami comunicanti bianchi(fibre mieliniche pregangliari) che da rami comunicantigrigi (fibre amieliniche postgangliari). I neuroni delle cate-ne gangliari cervicale, lombare inferiore e sacrale sonoinnervati da fibre pregangliari che decorrono assialmentelungo la catena stessa. In sostanza, queste catene gangliari

emettono fibre postgangliari che, attraverso i rami comu-nicanti grigi, raggiungono i nervi spinali cervicali, lombarie sacrali. Il risultato di tale disposizione è che, sebbenesolo i nervi spinali T1-L2 abbiano rami comunicanti bian-chi, tutti i nervi spinali hanno un ramo comunicante grigioche trasporta le fibre postgangliari simpatiche destinatealla parete del corpo.

Circa l’8% delle fibre che compongono un nervo spi-nale sono fibre di tipo simpatico. Quindi i nervi spinali,che provvedono all’innervazione motoria dei muscolischeletrici della parete del corpo e degli arti, trasportanoanche fibre simpatiche postgangliari (Figure 16-4a e 16-5).Nella testa e nel collo le fibre simpatiche postgangliari pro-vengono dai gangli cervicali superiori e innervano le regio-ni e le strutture innervate dai nervi cranici III, VII, IX e X.

l pp. 492, 495, 497Riassumendo:

• I gangli della catena cervicali, lombari inferiori e sacra-li ricevono fibre pregangliari dai segmenti spinali T1-L2

e ogni nervo spinale riceve un ramo comunicante grigioda un ganglio della catena del simpatico.

• Solo i gangli toracici e quelli lombari superiori (T1-L2)ricevono fibre pregangliari attraverso il ramo comuni-cante bianco.

• Ogni nervo spinale riceve un ramo comunicante grigioda un ganglio della catena del simpatico.

Gangli collateraliI visceri della regione addominopelvica ricevono l’innerva-zione simpatica da fibre pregangliari che passano attraver-so la catena dei gangli simpatici senza contrarre sinapsi.Queste fibre si interrompono in gangli collaterali separati(Figure 16-3 e 16-4b). Le fibre pregangliari che innervanoi gangli collaterali formano i nervi splancnici, che decor-rono nella parete posteriore della cavità addominale.Sebbene tali nervi originino da gangli pari (destro e sini-stro), di solito le fibre si riuniscono fra loro e nell’adulto igangli collaterali sono generalmente impari.

Le fibre postgangliari che lasciano il ganglio collatera-le si diramano nella cavità addominopelvica, innervandomolteplici tessuti ed organi. Generalmente la loro funzio-ne consiste (1) nella riduzione del flusso sanguigno e del-l’energia che viene utilizzata dagli organi che non sonorilevanti ai fini della sopravvivenza a breve termine, qualiquelli dell’apparato digerente, e (2) nella mobilizzazionedelle riserve energetiche.

I nervi splancnici innervano tre gangli collaterali(Figura 16-5). Le fibre pregangliari provengono dagli ulti-mi sette segmenti toracici e si interrompono nel ganglioceliaco o nel ganglio mesenterico superiore. Questi gan-gli sono compresi in un’estesa rete di nervi autonomi. Lefibre pregangliari dei segmenti lombari danno origine ainervi splancnici che si interrompono nel ganglio mesente-rico inferiore. Tutti e tre i gangli prendono il nome dalrapporto che contraggono con le arterie a loro adiacenti:


NERVO

SO

• Il ganglio celiaco è chiamato così per il rapporto checontrae con il tronco celiaco, l’arteria che vascolarizza lostomaco, la milza e il fegato. Il ganglio celiaco moltospesso risulta formato da due masse di sostanza grigiatra loro connesse alla base dell’arteria. Tuttavia, il gan-glio celiaco può essere costituito da una sola massa o datante masse più piccole interconnesse fra loro. Le fibrepostgangliari in partenza dal ganglio vanno a innervarelo stomaco, il fegato, la colecisti, il pancreas e la milza.

• Il ganglio mesenterico superiore è localizzato vicino allaradice dell’arteria mesenterica superiore, che provvedealla vascolarizzazione dello stomaco, dell’intestinotenue e del pancreas. Le fibre postgangliari in partenzadal ganglio innervano l’intestino tenue e i due terziprossimali dell’intestino crasso.

• Il ganglio mesenterico inferioreè localizzato vicino allaradice dell’arteria mesenterica inferiore, che vascolarizzal’intestino crasso e tutti gli organi che occupano la por-

PONTE

Occhio

Ghiandolesalivari

Nervi simpatici

Cuore

Polmone

Gangliomesenterico

superiore

Ganglio celiaco

Fegato e colecisti

Superiori

Medi

Inferiori

Ganglisimpaticicervicali

Stomaco

Pancreas

Milza

Intestinocrasso

Intestinotenue

Gangliomesentericoinferiore

Midollare surrenale

Rene

Vescica urinariaScrotoPeneOvaioUtero

Midollo spinale

Catenagangliaresimpatica

Fibre postgangliari dirette ai nervi spinali (innervano vasi sanguigni della cute,

ghiandole sudoripare, muscoli erettori dei peli,

tessuto adiposo)

T1

Rami comunicantigrigi diretti ainervi spinali

L2

T1

L2

Gangli coccigei (Co1) (fusi)

Plessi cardiacoe polmonare(vedi Figura 16-10)Nervo

splancnico

Nervisplancnici

Neuroni pregangliariNeuroni gangliari

LEGENDA

Figura 16–5 Distribuzione dell’innervazione simpatica. La distribuzione delle fibre simpatiche è la stessa per le due metà delcorpo. Per semplicità, viene raffigurata a sinistra l’innervazione delle strutture superficiali, a destra quella delle strutture viscerali.


zione inferiore della cavità addominopelvica. Le fibrepostgangliari innervano le ultime porzioni dell’intestinocrasso, il rene, la vescica e gli organi dell’apparato geni-tale.

Midollare del surreneLe fibre pregangliari che penetrano all’interno della ghian-dola surrenale procedono fino alla sua zona centrale, cheviene chiamata zona midollare (Figure 16-4c e 16-5). Lamidollare surrenale è un ganglio simpatico modificatodove le fibre pregangliari contraggono sinapsi con le cellu-le neuroendocrine, neuroni specializzati che secernonoormoni (messaggeri chimici) nel torrente circolatorio. Talicellule secernono i neurotrasmettitori epinefrina (E) enorepinefrina (NE). L’epinefrina, o adrenalina, rappresentacirca il 75-80% dell’attività secretoria; la percentualerestante è rappresentata dalla NE, o noradrenalina.

Il sangue trasporta i neurotrasmettitori in tutto ilcorpo, provocando dei cambiameni nelle attività metaboli-che di molte cellule. Questi effetti sono molto simili a quel-li visti stimolando le fibre postgangliari dei gangli simpati-ci. Esistono tuttavia due differenze: (1) anche le cellule chenon vengono innervate dalle fibre postgangliari simpatichene sono influenzate e (2) gli effetti durano molto più alungo rispetto a quelli legati ad un’innervazione simpaticadiretta, poiché gli ormoni continuano a diffondere attra-verso il torrente circolatorio per un periodo più lungo.

Attivazione simpaticaIl compartimento simpatico può influenzare l’attività ditessuti ed organi mediante il rilascio di NE a livello dellesinapsi periferiche e attraverso la distribuzione di E e NE atutto l’organismo con la circolazione sanguigna. Le fibremotorie viscerali che innervano effettori specifici, quali lefibre muscolari lisce dei vasi cutanei, possono essere atti-vate in riflessi che non necessariamente coinvolgono altrieffettori viscerali, anche se durante una crisi risponde l’in-tero compartimento. Questa situazione è nota come atti-vazione simpatica ed è controllata da centri simpaticilocalizzati nell’ipotalamo. Gli effetti di tale attivazione nonsono limitati ai tessuti periferici, ma risulta alterata anchel’attività del SNC.

Quando il compartimento simpatico viene attivato,l’individuo va incontro ai seguenti cambiamenti:

• Incremento dello stato di allarme attraverso la stimola-zione del sistema reticolare attivante, per cui l’individuosi sente “coi nervi a fior di pelle”.

• Sensazioni di energia e di euforia, spesso associate aindifferenza verso il pericolo e una temporanea insensi-bilità agli stimoli dolorosi.

• Aumento dell’attività dei centri cardiovascolari e respi-ratori del ponte e del bulbo, con conseguente aumentodella pressione sanguigna, della frequenza cardiaca,della frequenza e della profondità del respiro.

• Aumento generalizzato del tono muscolare attraverso lastimolazione delle vie mediale e laterale, tanto che l’in-dividuo appare teso e può cominciare a tremare.

• Mobilizzazione delle riserve energetiche, cioè scissionedel glicogeno nel muscolo e nel fegato e rilascio di lipi-di da parte del tessuto adiposo.

Tutte queste variazioni, oltre a quelle periferiche già ricor-date, completano la preparazione necessaria all’individuoper fronteggiare una situazione stressante.

V E R I F I C A

5. Dove originano le fibre nervose che fanno sinapsinei gangli collaterali?


16-3 La stimolazione deineuroni simpatici conduce alla liberazione di varineurotrasmettitori Abbiamo esaminato la distribuzione degli impulsi simpati-ci e gli effetti generici dell’attivazione simpatica. Ora dob-biamo considerare le basi cellulari di questi effetti sugliorgani periferici.

La stimolazione dei neuroni pregangliari simpaticicomporta il rilascio di ACh nelle sinapsi con i neuroni gan-gliari. Le sinapsi che utilizzano ACh come neurotrasmetti-tore vengono chiamate colinergiche. l p. 414 L’effettosui neuroni gangliari è sempre di tipo eccitatorio.

La stimolazione di tali neuroni gangliari comporta ilrilascio di neurotrasmettitori sugli organi bersaglio. I ter-minali sinaptici sono molto diversi rispetto a quelli neuro-muscolari del sistema nervoso somatico. Invece di formarebottoni sinaptici, i telodendri si ramificano ripetutamentee ogni ramificazione ha l’aspetto di una collana di perlenella quale ogni “perla” è un segmento rigonfio, chiamatovaricosità, infarcito di vescicole contenenti neurotrasmet-titori (Figura 16-6). Le catene di varicosità si trovano invicinanza della superficie di cellule effettrici. Quindi, inquesto sistema mancano membrane postsinaptiche specia-lizzate, ma i recettori di membrana si trovano sparsi lungotutta la superficie delle cellule bersaglio.

La maggior parte dei neuroni gangliari simpatici rila-scia NE a livello delle varicosità. I neuroni che utilizzanoquesto neurotrasmettitore vengono chiamati adrenergici.

l p. 417 Il compartimento simpatico contiene ancheun certo numero di neuroni gangliari che utilizzano AChpiuttosto che NE: le varicosità che rilasciano ACh sonolocalizzate nella parete del corpo, nella cute, nell’encefaloe nei muscoli scheletrici.


NERVO

SO

La NE rilasciata dalle varicosità continua a stimolare gliorgani bersaglio finché non viene riassorbita o degradata daspecifici enzimi. Dal 50 all’80% della NE viene riassorbitodalle varicosità e riutilizzato o, alternativamente, demolitoad opera dell’enzima monoamino-ossidasi (MAO). La restan-te quota di NE diffonde all’esterno dell’area interessata op-pure viene scissa ad opera di un altro enzima, la catecol-O-metiltransferasi (COMT), secreto dai tessuti circostanti.

Generalmente gli effetti della NE sulla membranapostsinaptica persistono per qualche secondo, cioè per untempo molto superiore ai 20 msec caratteristici dell’ACh(come sempre, la risposta della cellula bersaglio varia inbase al tipo di recettore presente sulla membrana postsi-naptica). L’effetto della NE o della E rilasciate dalla midol-lare del surrene può essere ancora più prolungato, perché(1) nel sangue mancano la MAO e la COMT e (2) la mag-gior parte dei tessuti contiene tali enzimi in modeste con-centrazioni. Dopo la stimolazione della zona midollare, leconcentrazioni tissutali di NE ed E possono rimanere alivelli elevati anche per 30 secondi e i loro effetti possonopersistere anche per diversi minuti.

Stimolazione simpatica e rilascio di NE ed EGli effetti della stimolazione simpatica sono il risultatoprincipalmente dell’interazione con recettori di membranasensibili alla NE o alla E. Esistono due classi di recettorisimpatici: i recettori alfa e i recettori beta. In generale, lanorepinefrina stimola i recettori alfa, mentre l’epinefrinapuò stimolare entrambi i tipi recettoriali. Quindi, una sti-molazione localizzata dell’attività simpatica, coinvolgenteil rilascio di NE alle varicosità, influenza principalmente irecettori alfa che si trovano in prossimità delle varicositàstesse. Al contrario, un’attivazione generalizzata del siste-ma simpatico ed il rilascio di E da parte della zona midol-lare della ghiandola surrenale influenzano recettori sia alfache beta dislocati in tutto l’organismo.

I recettori alfa e beta sono proteine G. Come abbiamovisto nel Capitolo 12, la stimolazione di recettori di questotipo comporta la produzione di secondi messaggeri, cioè dimediatori intracellulari che svolgono le più svariate fun-zioni. l p. 421

La stimolazione di recettori alfa (��) attiva enzimi chesi trovano sul versante interno della membrana cellulare.Esistono due tipi di recettori alfa: i recettori alfa-1 (�1) e irecettori alfa-2 (�2).

• La funzione dei recettori �1, che sono i tipi di recettoripiù rappresentati, è quella di provocare il rilascio di ionicalcio dalle riserve del reticolo endoplasmatico. Questaazione ha generalmente un effetto eccitatorio sulla cel-lula bersaglio. Per esempio, la stimolazione dei recetto-ri �1 sulla superficie delle cellule muscolari lisce èresponsabile della costrizione dei vasi sanguigni perife-rici e della chiusura degli sfinteri del tubo digerente.

• La stimolazione dei recettori �2 provoca un abbassa-mento dei livelli citoplasmatici di AMP ciclico (cAMP),un importante secondo messaggero che può attivare oinattivare alcuni enzimi chiave. l p. 421 La riduzio-ne dei livelli di cAMP ha un effetto inibente sulla cellu-la. La presenza di recettori di tipo �2 anche nel compar-timento parasimpatico rende possibile la coordinazionedelle attività svolte dai compartimenti simpatico e para-simpatico. Quando il compartimento simpatico è attiva-to, la NE rilasciata si lega alle giunzioni neuromuscola-ri e neuroghiandolari del compartimento parasimpati-co, inibendo la loro attività.

I recettori beta (�) sono localizzati sulle membranecellulari di molti organi, inclusi i muscoli scheletrici, i pol-moni, il cuore e il fegato. La stimolazione di questi recet-tori provoca variazioni nell’attività metabolica delle cellulebersaglio. Tali variazioni si attuano però per via indiretta,poiché il recettore è una proteina G la cui stimolazionecomporta un aumento dei livelli intracellulari di cAMP.Esistono tre tipi principali di recettori beta: beta-1 (�1),beta-2 (�2) e beta-3 (�3).

Fibrocellule muscolari lisce

Neuronegangliare

Fibra pregangliare (mielinica)

Ganglio

Fibra postgangliare (amielinica)

Vescicole contenentinoradrenalina

Mitocondrio

Varicosità

Citoplasma della

cellula di Schwann 5 m

Varicosità

μ

Figura 16–6 Varicosità simpatiche.


• La stimolazione dei recettori �1 conduce ad un incre-mento dell’attività metabolica. Per esempio, la stimola-zione di questi recettori nei muscoli scheletrici accelerale attività metaboliche dei muscoli stessi. La stimolazio-ne dei medesimi recettori a livello cardiaco provoca unincremento della frequenza e della forza di contrazione.

• La stimolazione dei recettori �2 causa invece un’inibi-zione che si conclude con un rilasciamento dellamuscolatura liscia del tratto respiratorio. Il risultato èche il diametro delle vie aeree aumenta, facilitando larespirazione. Questa risposta rende ragione dell’effica-cia degli inalatori che vengono normalmente utilizzatinella cura dell’asma.

• Un terzo tipo di recettori beta, i beta-3 (�3), è stato tro-vato nel tessuto adiposo. La stimolazione di questirecettori comporta lipolisi, cioè la scissione dei triglice-ridi immagazzinati all’interno degli adipociti. Gli acidigrassi liberati dalla lipolisi vengono riversati in circoloper essere utilizzati da altri tessuti.

Stimolazione simpatica e rilascio di ACh e NOSebbene la maggior parte delle fibre postgangliari sia adre-nergica (rilascino cioè NE), una esigua quota di fibre è di ti-po colinergico (rilascia cioè ACh). Queste fibre postgan-gliari innervano le ghiandole sudoripare della cute e i vasisanguigni della muscolatura scheletrica e dell’encefalo.L’attivazione di queste fibre simpatiche stimola la secrezio-ne delle ghiandole sudoripare e provoca vasodilatazione.

Potrebbe sembrare strano che i terminali simpaticirilascino ACh, che è il neurotrasmettitore utilizzato prefe-renzialmente dal sistema parasimpatico. Tuttavia, né lamuscolatura scheletrica né la parete corporea sono inner-vate dal compartimento parasimpatico e la NE e l’ACh dif-feriscono profondamente da un punto di vista funzionale.Per esempio, gli effetti dell’ACh durano molto meno diquelli scatenati dal rilascio di NE e l’ACh causa la dilata-zione di molte arteriole periferiche (vasodilatazione), men-tre la NE causa la costrizione delle stesse (vasocostrizione).La distribuzione delle fibre colinergiche in seno al compar-timento simpatico fornisce un sistema per stimolare leghiandole sudoripare e per aumentare l’afflusso di sanguealla muscolatura scheletrica, mentre i terminali adrenergi-ci riducono l’afflusso sanguigno agli altri organi della pare-te del corpo.

Il compartimento simpatico possiede inoltre sinapsinitrossidergiche, cioè che utilizzano ossido nitrico (NO)come neurotrasmettitore. Queste sinapsi sono presentinell’innervazione della muscolatura liscia dei vasi di moltidistretti, in particolare quelli della muscolatura scheletricae dell’encefalo. L’attività di tali sinapsi promuove unaimmediata vasodilatazione, aumentando l’afflusso sangui-gno nella regione interessata.

Riepilogo: il compartimento simpaticoRiassumendo la discussione sul compartimento simpatico,possiamo dire che:

1. Il compartimento simpatico del SNA consta di due ca-tene gangliari, ognuna posta su ciascun lato della co-lonna vertebrale, tre gangli collaterali posti anterior-mente alla colonna vertebrale e due nella midollare deisurreni.

2. Le fibre pregangliari sono corte, perché i gangli si tro-vano in prossimità del midollo spinale. Le fibre post-gangliari sono lunghe, estendendosi anche a una di-stanza considerevole prima di raggiungere gli organibersaglio. (Nel caso della ghiandola surrenale gli asso-ni sono molto corti, poiché raggiungono i capillari perriversarvi all’interno il proprio secreto).

3. Il compartimento simpatico mostra grande divergenza,in quanto una singola fibra pregangliare può innervaredozzine di neuroni gangliari appartenenti a gangli di-versi. Il risultato è che un singolo motoneurone simpa-tico del SNC può controllare molti effettori viscerali,producendo risposte complesse e coordinate.

4. Tutti i neuroni pregangliari rilasciano ACh a livellodelle sinapsi con i neuroni gangliari. La maggior partedelle fibre postgangliari rilascia invece NE, ma alcunepossono anche rilasciare ACh o NO.

5. La risposta dell’effettore dipende da quale secondomessaggero viene attivato dal legame della NE o della Econ i recettori di tipo alfa o di tipo beta.

V E R I F I C A

6. Che tipo di effetto produce una droga che stimolii recettori per l’ACh del sistema nervososimpatico?

7. Un individuo affetto da ipertensione ricevespesso un trattamento basato sull’assunzione difarmaci che bloccano i recettori beta (β-bloccanti). Quale meccanismo vieneinfluenzato da un trattamento di questo tipo?


16-4 Il compartimentoparasimpatico è formato daneuroni pregangliari e gangliarideputati alla conservazionedell’energia e alla riduzione del metabolismo basaleIl compartimento parasimpatico del SNA (Figura 16-7)consta di:


NERVO

SO

1. Neuroni pregangliari del tronco encefalico e dei segmentisacrali. Il mesencefalo, il ponte e il bulbo contengononuclei autonomi che sono associati ai nervi cranici III,VII, IX e X. Nei segmenti sacrali del midollo spinale inuclei autonomi si trovano nelle corna laterali della so-stanza grigia dei segmenti spinali S2-S4.

2. Neuroni gangliari nei gangli periferici adiacenti o nellacompagine degli organi bersaglio. Le fibre pregangliaridel compartimento parasimpatico non divergono inmodo così evidente come fanno quelle del comparti-mento simpatico. Una tipica fibra pregangliare contraesinapsi al massimo su sei-otto neuroni gangliari. Questineuroni possono risiedere in un ganglio terminale, lo-calizzato vicino all’organo bersaglio, o in un gangliointramurale, compreso nello spessore della parete del-l’organo bersaglio.

A differenza di quanto visto per il sistema simpatico,tutti i neuroni gangliari sono localizzati nello stesso gan-

glio e le loro fibre postgangliari influenzano lo stesso orga-no bersaglio. Alla luce di ciò si capisce che la stimolazionedel sistema parasimpatico è più specifica e localizzata diquella del sistema simpatico.

Organizzazione e anatomia delcompartimento parasimpaticoLe fibre pregangliari parasimpatiche lasciano l’encefalocome componenti dei nervi cranici III (oculomotore), VII(faciale), IX (glossofaringeo) e X (vago) (Figura 16-8).Esse trasportano le informazioni parasimpatiche cranichee quelle dei nervi oculomotore, faciale e glossofaringeocontrollano i visceri della testa. Queste fibre fanno sinapsinei gangli ciliare, pterigopalatino, sottomandibolare e otico.

l pp. 494, 495 Le corte fibre postgangliari continuanodirette verso i loro bersagli periferici. Il nervo vago provve-de all’innervazione parasimpatica pregangliare di strutturedel collo e delle cavità toracica e addominopelvica. Il nervo

Nuclei nei segmenti

S2– S4del midollo

spinale

NEURONI GANGLIARINEURONI PREGANGLIARI ORGANI BERSAGLIO

Ganglio ciliare

Ganglipterigopalatino

e sottomandibolare

Ganglio otico

Gangli intramurali

Gangli intramurali

Muscoli intrinsecidell’occhio

(pupilla e cristallino)

Ghiandole nasali,lacrimali e salivari

Parotide

Visceri del collo, della cavità toracica

e della maggior parte della cavità addominale

Visceri della parteinferiore della cavità

addominopelvica

N III

N VII

N IX

N X

Nervipelvici

Fibre pregangliari

Fibre postgangliari

COMPARTIMENTO PARASIMPATICO DEL SNA

Nuclei nel tronco

encefalico

LEGENDA

Figura 16–7 Organizzazione del compartimento parasimpatico del SNA.


vago, da solo, fornisce circa il 75% dell’innervazione delsistema parasimpatico. I numerosi rami del nervo vago siframmischiano con le fibre pregangliari e postgangliari delcompartimento simpatico, formando dei plessi simili aquelli formati dai nervi spinali per l’innervazione degli arti.

Le fibre pregangliari dei segmenti sacrali del midollo

spinale veicolano le efferenze parasimpatiche. Queste fibrenon entrano nella compagine delle radici anteriori deinervi spinali, ma formano nervi pelvici che sono diretti agangli intramurali della parete del rene, della vescica, del-l’ultima porzione dell’intestino crasso e degli organi geni-tali.

N X (vago)

PONTE

Nervipelvici

Midollospinale

OvaioUtero Pene Scroto

Retto

Vescica urinaria

Rene

Intestinotenue

Intestinocrasso

Milza

Pancreas

Stomaco

Fegato ecolecisti

Polmone

Cuore

N IX

N VII

N III

Ganglio pterigopalatino

Ghiandolalacrimale

Occhio

Ganglio ciliare

Gangliosottomandibolare

Ghiandolesalivari

Ganglio otico

Neuroni pregangliari

Neuroni gangliari

S2

S4

S3

Plessi autonomi (vedi Figura 16-10)

LEGENDA

Figura 16–8 Distribuzione dell’innervazione parasimpatica.


NERVO

SO

Attivazione parasimpaticaGli effetti principali prodotti dal compartimento parasim-patico sono:

• Costrizione della pupilla al fine di ridurre la quantità diluce che entra nel globo oculare e accomodazione del cri-stallino per focalizzare oggetti vicini;

• Secrezione da parte delle ghiandole annesse all’apparatodigerente, inclusi le ghiandole salivari, gastriche, duode-nali, intestinali, il pancreas e il fegato;

• Secrezione di ormoni che promuovono l’assorbimento el’utilizzazione di nutrienti da parte delle cellule periferiche;

• Variazioni della pressione sanguigna e dell’attività ghian-dolare associate con l’istinto sessuale;

• Incremento dell’attività della muscolatura liscia del trattodigerente;

• Stimolazione e coordinazione della defecazione;

• Contrazione della vescica durante la minzione;

• Costrizione delle vie aeree;

• Riduzione della frequenza e della forza di contrazione delcuore.

Queste funzioni sono tutte tese a disporre l’individuoin una condizione rilassata, alla trasformazione del ciboingerito e all’assorbimento di energia. Il compartimentoparasimpatico è stato anche chiamato sistema anabolico,proprio perché la sua stimolazione comporta un aumentogeneralizzato del contenuto di nutrienti a livello ematico.(Anabolico deriva dalla parola greca anabole, che vuol dire“costruzione”). Le cellule rispondono a tale aumento delladisponibilità di nutrienti aumentando il loro assorbimentoe utilizzandolo per sostenere la crescita e la divisione cel-lulare e per l’immagazzinamento di riserve energetichesotto forma di lipidi e glicogeno.

V E R I F I C A

8. Quale nervo è responsabile dell’innervazioneparasimpatica dei polmoni, del cuore, dellostomaco, del fegato, del pancreas e di alcuneparti dell’intestino?

9. Perché il compartimento parasimpatico vienedefinito anche sistema anabolico?


16-5 La stimolazione dei neuroniparasimpatici induce il rilasciodel neurotrasmettitore AChTutti i neuroni parasimpatici utilizzano l’ACh come neuro-trasmettitore. Gli effetti sulla membrana postsinaptica pos-sono essere i più vari, in dipendenza del tipo di recettore odella natura del secondo messaggero coinvolto.

Rilascio del neurotrasmettitoreLe giunzioni neuromuscolari e quelle neuroghiandolari delcompartimento parasimpatico sono piccole e hanno uno spa-zio sinaptico molto ristretto. Gli effetti della stimolazione so-no di breve durata, poiché la maggior parte dell’ACh che vie-ne liberata è inattivata, sempre a livello della sinapsi, dall’ace-tilcolinesterasi (AChE). Tutta l’ACh che riesce a diffonderenei tessuti circostanti viene invece inattivata ad opera dell’en-zima colinesterasi tissutale, chiamato anche pseudocolineste-rasi. L’effetto della stimolazione parasimpatica risulta dun-que localizzato e dura al massimo pochi secondi.

Recettori di membrana e risposteSebbene tutte le sinapsi (neurone-neurone) e tutte le giun-zioni neuromuscolari e neuroghiandolari (neurone-effet-tore) del compartimento parasimpatico utilizzino lo stessotrasmettitore, cioè l’ACh, sulle membrane postsinaptiche sipossono trovare due tipi di recettori:

1. I recettori nicotinici sono localizzati sulla superficiedi cellule gangliari dei compartimenti parasimpatico esimpatico e nelle giunzioni neuromuscolari del sistemanervoso somatico. L’esposizione all’azione dell’AChcausa sempre un’eccitazione della cellula gangliare odella fibra muscolare mediante l’apertura di canali acancello regolati chimicamente della membrana post-sinaptica.

2. I recettori muscarinici sono localizzati sia nelle giun-zioni neuromuscolari e neuroghiandolari del sistemaparasimpatico sia in poche giunzioni colinergiche delsistema simpatico. Tali recettori sono proteine G (p. 418) e la loro stimolazione produce effetti più a lun-go termine rispetto a quelli prodotti dai recettori nico-tinici. La risposta, che consiste nell’attivazione o nell’i-nibizione di enzimi specifici, può essere di tipo eccita-torio o inibitorio.

I nomi nicotinico e muscarinico derivano dal fatto chedei ricercatori scoprirono che alcune potenti tossine sonocapaci di legarsi a tali recettori. I recettori nicotinici lega-no la nicotina, una potente tossina che può essere ottenutada svariate fonti, comprese le foglie del tabacco. Il più altotasso di nicotina per grammo di tabacco è di circa 3 mg. Irecettori muscarinici vengono stimolati dalla muscarina,una tossina prodotta da alcuni funghi velenosi.

Questi composti hanno un’azione selettiva, in quantocolpiscono sia i gangli autonomi che le giunzioni neuromu-scolari (la nicotina) o giunzioni neuromuscolari e neuro-ghiandolari del sistema parasimpatico (la muscarina). Essiproducono risposte incontrollate ed esagerate, molto peri-colose, che mimano le risposte prodotte dalla stimolazionedei recettori colinergici o adrenergici. L’avvelenamento danicotina si verifica quando anche solo 50 mg del compostovengono ingeriti o assorbiti per via transcutanea. I segni e isintomi riflettono un’attivazione smodata del sistema auto-


nomo simpatico: vomito, diarrea, ipertensione, tachicardia,sudorazione e profusa salivazione. Inoltre, siccome vengo-no attivate anche le giunzioni neuromuscolari, possonopresentarsi sintomi comiziali, quali le convulsioni. In casipiù gravi, la stimolazione dei recettori nicotinici del SNCpuò perfino comportare il coma e la morte dell’individuoentro pochi minuti. L’avvelenamento da muscarina presen-ta segni e sintomi limitati soltanto al compartimento para-simpatico: salivazione, nausea, vomito, diarrea, broncoco-strizione, ipotensione e bradicardia. La sudorazione, che èuna risposta simpatica, compare copiosa quando viene as-sunta, durante dei rituali tribali, l’Amanita muscaria, notacome fungo malefico.

La Tabella 16-1 riporta uno schema delle caratteristi-che dei recettori adrenergici e colinergici del SNA.

Riepilogo: il compartimentoparasimpaticoRiassumendo:

• Il compartimento parasimpatico include nuclei motoriviscerali associati ai nervi cranici III, VII, IX e X e ai seg-menti sacrali S2-S4.

• I neuroni gangliari sono localizzati all’interno o vicinoagli organi bersaglio.

• Il compartimento parasimpatico innerva aree corrispon-denti ai territori di innervazione dei nervi cranici e gliorgani delle cavità toracica ed addominopelvica.

• Tutti i neuroni parasimpatici sono colinergici. I neuro-ni gangliari possiedono recettori nicotinici che vengonoeccitati dall’ACh. I recettori muscarinici delle giunzionineuromuscolari e neuroghiandolari possono avere uneffetto tanto inibitorio quanto eccitatorio, in dipenden-za del tipo di enzima che viene attivato quando l’ACh siè legata al proprio recettore.

• Gli effetti della stimolazione parasimpatica sono gene-ralmente brevi e ristretti a specifici organi.

Punti Chiave#55 I neuroni pregangliari del sistema nervosoautonomo liberano come neurotrasmettitoreacetilcolina (ACh). I neuroni gangliari del sistemasimpatico liberano come neurotrasmettitorenorepinefrina (mentre la midollare del surrene rilasciacome ormoni NE ed E). I neuroni gangliari delparasimpatico rilasciano ACh come neurotrasmettitore.

V E R I F I C A

10. Quale neurotrasmettitore viene rilasciato da tuttii neuroni parasimpatici?

11. Come si chiamano i due tipi di recettori dell’AChpostsinaptici?

12. Quali effetti provoca la stimolazione dei recettorimuscarinici cardiaci?


TABELLA RIASSUNTIVA 16–1 Recettori adrenergici e colinergici del SNA

Recettore

ADRENERGICO�1

�2

�1

�2

COLINERGICONicotinico

Muscarinico

Localizzazione

Diffuso, presente nella maggior parte dei tessuti

Giunzioni neuromuscolari o neuroghiandolarisimpaticheGiunzioni neuromuscolari o neuroghiandolariparasimpatiche

Cuore, reni, fegato, tessuto adiposo*

Muscolatura liscia dei vasi cardiaci e muscoli schele-trici; strato muscolare liscio dell’intestino, dei pol-moni, dei bronchi

Tutte le sinapsi fra neuroni pregangliari e gangliari;giunzioni neuromuscolari del SNS

Tutte le giunzioni neuromuscolari o neuroghiando-lari parasimpatiche e simpatiche colinergiche

Meccanismo d’azione

Attivazione di enzimi; rilascio diCa2+ intracellulare

Riduzione della concentrazione dicAMPRiduzione della concentrazione dicAMP

Attivazione di enzimi

Attivazione di enzimi

Apertura dei canali del Na+ regolatichimicamente

Attivazione enzimatica che determi-na variazioni della permeabilità dellamembrana al K+

Risposta

Eccitazione, stimolazione delmetabolismo

Inibizione della cellula effettrice

Inibizione del rilascio delneurotrasmettitore

Stimolazione, incremento delconsumo di energia

Inibizione, distensione

Stimolazione, eccitazione;contrazione muscolare

Variabile

*Gli adipociti contengono anche un recettore addizionale, il tipo �3, non reperibile in altri tessuti, la cui stimolazione causa lipolisi.


NERVO

SO

16-6 L’interazione tra icompartimenti simpatico eparasimpatico genera unaduplice innervazione La Figura 16-9 e la Tabella 16-2 confrontano le caratteristi-che strutturali dei compartimenti parasimpatico e simpaticodel SNA. Le diversità strutturali sono correlate con la diversafunzione svolta dai due compartimenti. Il compar-timento simpatico ha un impatto notevole sul no-stro organismo, in quanto raggiunge tessuti ed or-gani di tutto il corpo. Il compartimento parasim-patico innerva soltanto quei visceri che sono in-nervati dai nervi cranici o che si trovano nella ca-vità addominopelvica. Sebbene alcuni organi sia-no innervati soltanto da uno dei due comparti-menti, la maggior parte degli organi vitali riceveuna duplice innervazione, cioè viene innervatada entrambi i compartimenti. Quando sussisteuna duplice innervazione, solitamente i due com-partimenti hanno effetti opposti. Questa caratteri-stica è particolarmente evidente a livello dell’appa-rato digerente, del cuore e dei polmoni. In altri di-stretti le risposte possono essere separate oppurecomplementari. La Tabella 16-3 mette a confrontogli aspetti funzionali e le differenze che, in tal sen-so, sussistono fra i due compartimenti, conside-rando anche gli effetti relativi sugli organi e sugliapparati.

Anatomia della duplice innervazioneLe fibre postgangliari parasimpatiche dei gangliciliare, pterigopalatino, sottomandibolare e otico

della testa accompagnano i nervi cranici alla loro destina-zione periferica. L’innervazione simpatica raggiunge le stes-se strutture direttamente dal ganglio cervicale superioredella catena simpatica.

Nelle cavità toracica ed addominopelvica le fibre sim-patiche postgangliari si mescolano a quelle parasimpatichepregangliari per formare un insieme di reti nervose cheprendono il nome di plessi autonomi: il plesso cardiaco, ilplesso polmonare, il plesso esofageo, il plesso celiaco, il

Ganglio simpatico

SIMPATICO PARASIMPATICO

SNC

SNP

Sistemacircolatorio

o

Acetilcolina

Norepinefrina

Epinefrina

Ganglioparasimpatico

Neurotrasmettitori

Fibrapostgangliare

Neuronepregangliare

Fibrapregangliare

Neuronigangliari

BERSAGLIO

LEGENDA

Figura 16–9 Riepilogo: differenze anatomiche fra i compartimentisimpatico e parasimpatico.

TABELLA RIASSUNTIVA 16–2 Confronto strutturale tra i compartimenti simpatico e parasimpatico del SNA

Caratteristica

Localizzazione dei neuroni motoriviscerali nel SNC

Localizzazione dei gangli del SNP

Fibre pregangliariLunghezzaNeurotrasmettitore rilasciato

Fibre postgangliariLunghezzaNeurotrasmettitore rilasciato

Giunzione neuromuscolareo neuroghiandolare

Grado di divergenza dal SNC alle cellule gangliari

Funzioni generali

Compartimento simpatico

Corna laterali dei segmenti spinali T1-L2

Vicino alla colonna vertebrale

Relativamente cortoAcetilcolina

Relativamente lungoNormalmente NE; talvolta ACh o NO

Varicosità e bottoni sinaptici che rilasciano ilneurotrasmettitore vicino alle cellule bersaglio

Approssimativamente 1:32

Stimola il metabolismo; aumenta lo stato di allerta;prepara all’emergenza (“combatti o fuggi”)

Compartimento parasimpatico

Tronco encefalico e segmenti spinali S2-S4

Tipicamente intramurale

Relativamente lungoAcetilcolina

Relativamente cortoAcetilcolina

Giunzioni che rilasciano il trasmettitore allasuperficie di particolari recettori

Approssimativamente 1:6

Fa rilassare, stimola l’assunzione di cibo el’accumulo energetico (“fermati e riposa”)


TABELLA RIASSUNTIVA 16–3 Confronto funzionale fra i compartimenti simpatico e parasimpatico del SNA

Effetti simpatici (tipo di recettore o di sinapsi)

Dilatazione della pupilla (�1); accomodazioneper la visione a distanza (�2)

Nessuno (non innervate)

Incremento della secrezione in palmo della mano epianta del piede (�1); incremento generalizzatodella secrezione (colinergica)

Contrazione; erezione del pelo (�1)

Dilatazione (colinergici); costrizione (�1)

Dilatazione (�2 e colinergici; nitrossidergici)

Dilatazione (�2); costrizione (�1, �2)

Dilatazione (�2); costrizione (�1)

Costrizione (�1); dilatazione (�2)

Costrizione, diminuzione della produzione d’urina(�1, �2); dilatazione, incremento della produzioned’urina (�1, �2)

Dilatazione (colinergici e nitrossidergici)

Costrizione (�1, �2)

Incremento di frequenza cardiaca, forzadi contrazione e pressione del sangue (�1, �1)

Secrezione di epinefrina, norepinefrina dallamidollare surrenale

Secrezione di ADH (�1)

Diminuzione della secrezione di insulina (�2)

Incremento della secrezione di melatonina (�)*

Incremento di diametro (�2)

Secrezione mucosa (�1)

Produzione di secreto mucoso (�1, �1) contenentemucine ed enzimi

Costrizione (�1)

Diminuzione (�2, �2)

Inibizione (�2)

Demolizione del glicogeno, sintesi e rilascio diglucosio (�1, �2)

Diminuzione della secrezione esocrina (�1)

Aumento della forza di contrazione, scissionedel glicogeno (�2)

Facilitazione del rilascio di ACh alla giunzioneneuromuscolare (�2)

Lipolisi, rilascio di acidi grassi (�1, �1, �3)

Struttura

OCCHIO

Ghiandole lacrimali

CUTE

Ghiandole sudoripare

Muscoli erettori dei peli

APPARATO CARDIOVASCOLARE

Vasi sanguigni

della pelle

dei muscoli scheletrici

del cuore

Del polmone

Degli organi digerenti

Del rene

Dell’encefalo

Vene

Cuore

APPARATO ENDOCRINO

Ghiandola surrenale

Lobo posteriore dell’ipofisi

Pancreas

Epifisi

APPARATO RESPIRATORIO

Vie aeree

Ghiandole

APPARATO DIGERENTE

Ghiandole salivari

Sfinteri

Livello generale di attività

Ghiandole

Fegato

Pancreas

MUSCOLI SCHELETRICI

TESSUTO ADIPOSO

Effetti parasimpatici (tutti recettori muscarinici)

Costrizione della pupilla; accomodazioneper la visione da vicino

Secrezione

Nessuno (non innervate)

Come sopra

Nessuno (non innervati)

Diminuzione di frequenza cardiaca, forzadi contrazione e pressione del sangue

Nessuno (non innervata)

Come sopra

Incremento della secrezione di insulina

Diminuzione del diametro

Nessuno

Produzione di abbondante secreto sieroso

Dilatazione

Incremento

Stimolazione

Sintesi di glicogeno

Incremento della secrezione esocrina

Nessuno (non innervati)

Come sopra

* Il tipo di recettore beta non è stato ancora determinato.


NERVO

SO

plesso mesenterico inferiore e il plesso ipogastrico (Figura16-10). I nervi che si staccano da tali plessi decorrono insie-me ai vasi sanguigni e a quelli linfatici raggiungendo con es-si gli organi bersaglio.

Le fibre autonome che innervano la cavità toracica for-mano il plesso cardiaco e il plesso polmonare. Questiplessi constano sia di fibre simpatiche e parasimpatichedestinate al cuore e ai polmoni sia di gangli parasimpaticiannessi. Il plesso esofageo contiene le fibre discendentidel nervo vago e quelle dei nervi splancnici che provengo-no dalla catena dei gangli simpatici del medesimo lato.

Le fibre pregangliari parasimpatiche del nervo vagopenetrano nella cavità addominopelvica insieme all’esofa-go. In tale sede le fibre entrano nella compagine del ples-so celiaco, noto anche come plesso solare. Il plesso celiacoe alcuni plessi più piccoli ad esso associati, quali il plessomesenterico inferiore, innervano tutti i visceri della cavitàaddominale. Il plesso ipogastrico contiene le fibre para-simpatiche dei nervi pelvici, le fibre simpatiche postgan-gliari provenienti dal ganglio mesenterico inferiore e inervi splancnici provenienti dalla catena simpatica sacrale.Il plesso innerva gli organi della cavità pelvica, cioè unaparte dell’apparato digerente, l’apparato urinario e l’appa-rato genitale.

Tono autonomoAnche in assenza di stimoli, i neuroni motori autonomimostrano un certo grado di attività basale. Tale livello diattivazione determina l’instaurarsi di un tono autonomo.Da un punto di vista funzionale, la presenza di questa toni-cità di base del SNA è un fatto molto importante che ha lostesso significato del tono muscolare che abbiamo visto aproposito del SNS. Se in condizioni normali un nervo ècompletamente inattivo, l’unica possibilità che ha è quelladi attivarsi al momento opportuno; se invece il nervo man-tiene sempre una modesta attività di base, esso ha la possi-bilità di aumentare o diminuire la propria attività, operan-do un controllo più stretto sul tipo di risposta che può sca-tenare.

Il tono autonomo è particolarmente importante quan-do sussiste una duplice innervazione e quando i due com-partimenti del SNA hanno effetti opposti, ma è ancora piùimportante quando non c’è duplice innervazione. Perdimostrare quanto la presenza del tono autonomo possainfluenzare la funzionalità del SNA, consideriamo unesempio di ciascuna situazione.

Il cuore è un organo che riceve una duplice innerva-zione. Si ricorda che esso è costituito dal miocardio, che hala capacità di contrarsi grazie a speciali cellule pacemaker.l p. 141 I due compartimenti autonomi hanno effettiopposti sulla funzionalità cardiaca. L’acetilcolina rilasciatadalle fibre postgangliari parasimpatiche causa una riduzio-ne della frequenza cardiaca, mentre la NE rilasciata dallevaricosità del compartimento simpatico la accelera. Dalmomento che sussiste un tono autonomo, entrambi i neu-rotrasmettitori vengono continuamente rilasciati, anche sein piccole quantità. In condizioni di riposo generalmentepredomina l’innervazione parasimpatica. La frequenza delbattito può essere controllata con molta precisione in basealle richieste tissutali semplicemente bilanciando la stimo-lazione relativa dei due compartimenti. Durante una crisi,la stimolazione del simpatico e l’inibizione del parasimpa-tico accelerano la frequenza fino al massimo possibile.

Il controllo simpatico del diametro vasale dimostracome il tono autonomo permetta fini aggiustamenti delleattività periferiche quando l’organo in questione è innerva-to soltanto da uno dei due compartimenti del SNA. Èmolto importante che il flusso sanguigno in specifici orga-ni sia strettamente controllato al fine di rispondere alle esi-genze tissutali in termini di ossigeno e nutrienti. Quandoun vaso si dilata, il flusso sanguigno aumenta, mentrequando esso si restringe, il flusso si riduce. Le fibre simpa-tiche postgangliari che rilasciano NE innervano la musco-latura liscia dei vasi periferici. Il tono simpatico basalemantiene costantemente tale muscolatura in uno stato diparziale contrazione, così che i vasi si trovano ad un gradodi dilatazione pari circa alla metà del loro diametro massi-mo. Quando è necessario un flusso ematico maggiore,diminuisce il rilascio di NE e le fibre simpatiche colinergi-

TABELLA RIASSUNTIVA 16–3 (Continua)

Effetti simpatici (tipo di recettore o di sinapsi)Struttura

Effetti parasimpatici (tutti recettori muscarinici)

Secrezione di renina (�1)

Costrizione dello sfintere interno; distensionedella vescica (�1, �2)

Incremento della secrezione ghiandolare edeiaculazione (�1)

Incremento della secrezione ghiandolare;contrazione dell’utero gravido (�1)

Rilasciamento dell’utero non gravido (�2)

APPARATO URINARIO

Reni

Vescica urinaria

APPARATO GENITALEMASCHILE

APPARATO GENITALEFEMMINILE

Effetti incerti sulla produzione di urina

Tensione della vescica, rilasciamentodello sfintere interno per eliminare l’urina

Erezione

Variabili (dipendenti dagli ormoni presenti)

Come sopra


che vengono stimolate. Il risultato è che le cellule musco-lari lisce si rilasciano, i vasi si dilatano e il flusso aumenta.È dunque chiaro che, mediante un aggiustamento del tonosimpatico e l’attività delle fibre colinergiche, il comparti-mento simpatico può esercitare un controllo preciso suldiametro di tutti i vasi.

V E R I F I C A

13. Quale effetto ha una perdita del tono simpaticosul flusso sanguigno che irrora un tessuto?

14. Quali cambiamenti fisiologici ti aspetti in unindividuo che debba andare incontro ad una curacanalare o alla devitalizzazione di un dente e siamolto in ansia per l’intervento?


Nervo vagodi destra

Arco aortico

Nervi splancnici

Diaframma

Tronco celiaco Arteria mesentericasuperiore

Nervo vago di sinistra

Nervi spinali toracici

Catena dei gangli simpatici toracici

Ganglio mesentericosuperiore

Arteria mesentericainferiore

Catena simpatica pelvica

Esofago

Trachea

PLESSO POLMONARE

PLESSO CARDIACO

PLESSO E GANGLIO CELIACI

PLESSO E GANGLIO MESENTERICI INFERIORI

PLESSO IPOGASTRICO

PLESSO ESOFAGEO

Figura 16–10 Plessi del SNA.


NERVO

SO

16-7 I riflessi viscerali giocanoun ruolo nell’integrazione e nelcontrollo delle funzioniautonomeI centri che sono coinvolti nel controllo somatico deimovimenti si trovano a tutti i livelli del SNC. Il livello piùbasso di regolazione si attua nei motoneuroni inferioriappartenenti ad archi riflessi sia cranici che spinali. Il livel-lo più alto di controllo è messo in atto dai neuroni pirami-dali della corteccia motoria primaria, che lavorano di con-certo con il cervelletto e con i nuclei della base.

Anche il SNA è organizzato in una serie di livelli cheinteragiscono fra loro. Al livello più basso vi sono i neuro-ni visceroeffettori della porzione inferiore del tronco ence-falico e quelli del midollo spinale che sono anch’essi coin-volti in riflessi cranici e spinali. I riflessi viscerali control-lano risposte automatiche riflesse che possono esseremodificate, cioè facilitate o inibite, dall’intervento di centrisuperiori e, in particolare, dell’ipotalamo.

Per esempio, quando viene puntata una luce accecan-te in un occhio, un riflesso viscerale fa costringere la pupil-la di entrambi gli occhi (riflesso consensuale alla luce). Icomandi visceroeffettori vengono distribuiti da fibre para-simpatiche. Al contrario, al buio la pupilla si dilata e que-sto riflesso pupillare è controllato da fibre simpatiche post-gangliari. Il diametro pupillare può però cambiare anche inrelazione agli stati emotivi e in questo caso è proprio l’ipo-talamo che opera il controllo dei nuclei motori responsabi-li della miosi (costrizione della pupilla) e della midriasi(dilatazione della pupilla). Mentre in condizioni di nauseao disgusto la pupilla è miotica, in condizioni di eccitazio-ne sessuale diventa midriatica.

Riflessi visceraliOgni arco riflesso viscerale è costituito da un recettore,un neurone sensitivo, un centro di elaborazione (uno o piùinterneuroni) e due neuroni visceroeffettori (Figura 16-11). Tutti i riflessi viscerali sono polisinaptici e posso-no essere riflessi brevi e lunghi.

I riflessi lunghi sono gli equivalenti dei riflessi polisi-naptici introdotti nel Capitolo 13. l p. 452 I neuroni vi-scerosensitivi trasportano informazioni al SNC attraverso leradici posteriori dei nervi spinali, le radici sensitive dei ner-vi cranici e le fibre dei nervi autonomi che innervano gli ef-fettori viscerali. I passaggi di elaborazione coinvolgono in-terneuroni del SNC e il SNA veicola la risposta motoria agliappropriati effettori viscerali.

I riflessi brevi si attuano evitando completamente ilSNC e coinvolgono neuroni sensitivi primari e interneuro-ni i cui corpi cellulari sono localizzati in gangli autonomi.Gli interneuroni contraggono sinapsi con i neuroni ganglia-ri e i comandi motori vengono distribuiti da fibre postgan-gliari. I riflessi brevi controllano risposte motorie semplicicon effetti locali. In generale, i riflessi brevi possono con-trollare le attività che si svolgono in un ambito ristretto diun determinato organo, mentre i riflessi lunghi possono an-che coordinare l’attività di un organo nel suo insieme.

Nella maggior parte degli organi i riflessi lunghi sonomolto importanti nella regolazione delle attività viscerali;non è questo però il caso dell’apparato digerente e delleghiandole annesse. In queste aree, i riflessi brevi operanola maggior parte del controllo e della coordinazione richie-sti per la normale funzionalità d’organo. I neuroni coinvol-ti formano il sistema nervoso enterico, già citato a p. 531. Igangli che si trovano nelle pareti degli organi dell’appara-to digerente contengono i corpi cellulari di neuroni visce-rosensitivi, di interneuroni e di neuroni visceroeffettori e

Effettoreperiferico

Stimolo

Risposta

Neuronegangliare

Riflessobreve

Riflesso lungo

Recettori nel tessutoperiferico

Fibre afferenti (sensitive)

Centro di elaborazionenel midollo spinale

(o nell’encefalo)

Ganglio autonomo(simpatico o parasimpatico)

Neuronepregangliare

SISTEMA NERVOSOCENTRALE

Figura 16–11 Riflessi viscerali. I riflessi viscerali hanno i medesimi componenti di base di quelli somatici, ma sono tutti polisinap-tici. Nota che i riflessi viscerali brevi scavalcano completamente il SNC.


gli assoni di questi neuroni formano un’estesa rete.Sebbene l’innervazione di tipo parasimpatico dei motoneu-roni viscerali possa stimolare e coordinare varie attivitàdigestive, il sistema nervoso enterico è capace, di per sé, dicontrollare tali funzioni indipendentemente dal sistemanervoso centrale. Le funzioni del sistema nervoso autono-mo verranno considerate nel Capitolo 24.

Nei successivi capitoli prenderemo in considerazionealtri apparati del corpo umano e troveremo diversi esempidi riflessi autonomi coinvolti nella respirazione, nelle fun-zioni dell’apparato cardiovascolare e di altre attività visce-rali. Alcuni di questi sono riportati nella Tabella 16-4. È dirilievo il fatto che il compartimento parasimpatico influen-za quei riflessi che riguardano singoli organi e apparati.Tale specializzazione riflette il tipo di innervazione, che èmolto specifica e localizzata. Il compartimento simpatico,al contrario, non prende parte a molte attività di tipo rifles-so. Generalmente esso si attiva tutto insieme, sia perché

possiede un alto grado di divergenza sia perché il rilasciodi ormoni da parte della midollare del surrene produceeffetti periferici diffusi.

Livelli superiori di controlloautonomoIl grado di attività dei compartimenti simpatico e parasim-patico del SNA è controllato da centri del tronco encefali-co che regolano funzioni viscerali specifiche. Come nelSNS, anche nel SNA i riflessi semplici che si estrinsecanonel midollo spinale forniscono risposte rapide e automati-che agli stimoli. I riflessi simpatici e parasimpatici piùcomplessi vengono coordinati da centri di elaborazionelocalizzati nel bulbo. Oltre ai centri che regolano gli appa-rati cardiovascolare e respiratorio, il bulbo contiene centrie nuclei coinvolti nella regolazione di salivazione, sudora-zione, secrezione da parte dell’apparato digerente, peristal-

TABELLA 16–4 Riflessi viscerali tipici

Riflesso

RIFLESSI PARASIMPATICI

Gastrico e intestinale(Capitolo 24)

Defecazione (Capitolo 24)

Minzione (Capitolo 26)

Diretto e consensuale alla luce (Capitolo 14)

Deglutizione (Capitolo 24)

Tosse (Capitolo 23)

Barocettoriale(Capitoli 17, 20, 21)

Eccitazione sessuale(Capitolo 28)

RIFLESSI SIMPATICI

Cardioacceleratore (Capitolo 21)

Vasomotori (Capitolo 21)

Pupillare (Capitolo 17)

Eiaculazione (nel maschio)(Capitolo 28)

Stimolo

Pressione e contatto fisico

Distensione del retto

Distensione della vescica urinaria

Luce intensa che colpisce gliocchi

Presenza di alimenti solidi oliquidi nella faringe

Irritazione del tratto respiratorio

Improvviso rialzo pressorio neivasi carotidei

Stimolo erotico (visivo o tattile)

Improvviso abbassamento dellapressione sanguigna nell’arteriacarotide

Variazioni della pressionesanguigna nelle arterie principali

Abbassamento dell’intensitàluminosa che raggiunge ifotorecettori

Stimolo erotico (tattile)

Commenti

Mediante il nervo vago

Richiede il rilasciamento volontariodello sfintere anale esterno

Richiede il rilasciamento volontariodello sfintere uretrale esterno

Coordinata dai centri midollariomonimi

Come sopra

Coordinato dal centro cardiaco delbulbo

Coordinato dal centro cardiacobulbare

Coordinati dal centro vasomotoriobulbare

Risposta

Contrazione della muscolaturaliscia per far progredire ilcontenuto e mescolarlo ai secreti

Rilasciamento dello sfintere analeinterno

Contrazione della paretevescicale; rilasciamento dellosfintere uretrale interno

Costrizione della pupilla diambedue gli occhi

Contrazione della muscolaturaliscia e striata

Esplosiva espirazione d’aria

Riduzione della frequenza e dellaforza di contrazione del cuore

Incremento della secrezioneghiandolare e della sensibilità,erezione

Incremento della frequenza edella forza di contrazione delcuore

Variazioni di diametro dei vasiperiferici

Dilatazione della pupilla

Contrazione della muscolaturastriata adibita all’emissione dellosperma


NERVO

SO

si e minzione. Tutti questi centri vengono a loro voltaregolati dall’ipotalamo. l p. 478

Originariamente fu scelto il termine autonomo perchési pensava che i centri di regolazione coinvolti nel control-lo delle funzioni viscerali operassero indipendentementedelle altre attività del SNC. Questa opinione è stata però dalungo tempo sfatata: poiché l’ipotalamo interagisce contutte le altre porzioni dell’encefalo, le attività del sistemalimbico, del talamo e della corteccia cerebrale possonoampiamente influenzare le funzioni autonome. Per esem-pio, quando ci arrabbiamo, il nostro ritmo cardiaco accele-ra, la pressione sanguigna aumenta e il ritmo respiratoriosi fa più frequente; oppure, quando ci ricordiamo di unacena luculliana, lo stomaco comincia a gorgogliare e lasalivazione aumenta.

Integrazione delle attività del SNS e del SNALa Figura 16-12 e la Tabella 16-5 illustrano come si inte-grano le attività del sistema nervoso somatico, discusse nelCapitolo 15, con quelle del sistema nervoso autonomo.Sebbene questi due compartimenti siano stati presi in con-siderazione separatamente, in realtà essi presentano molteanalogie, sia in termini di organizzazione che di funzioni.L’integrazione fra i due sistemi si attua a livello del troncoencefalico ed entrambi sono sotto il controllo dei centrisuperiori.

V E R I F I C A

15. Definisci il riflesso viscerale.

16. Harry è affetto da un tumore cerebrale cheinterferisce con le normali funzioni svoltedall’ipotalamo. Ti aspetti che la presenza del tumore interferisca con la funzionalitàautonoma? Perché?


Corteccia cerebrale

Sistemalimbico

Talamo

Ipotalamo

Riflessisomatici

Riflessilunghi

Sensibilitàsomatica

Sensibilitàviscerale

SNP

Neuronegangliare

Riflessibrevi

Muscolischeletrici

Recettorisensitivi

Effettoriviscerali

SNC

Motoneuroneinferiore

NeuronepregangliareVie

sensitiveSNS SNA

Centri di collegamento ed elaborazione nel tronco encefalico

Figura 16–12 Confronto tra funzioni somatiche e auto-nome. I sistemi nervosi somatico e autonomo sono organizzatiin parallelo e si integrano a livello del tronco encefalico. Le frec-ce blu indicano le informazioni sensitive ascendenti; le rosse icomandi motori discendenti; le tratteggiate comunicazione efeedback.

TABELLA RIASSUNTIVA 16–5 Confronto tra SNA e SNS

SNA

Effettori viscerali, inclusi miocardio, muscoli lisci,ghiandole, adipociti

In risposta a stimoli sensitivi o per comandi di centrisuperiori

Tronco encefalico

Ipotalamo

Sistema limbico e talamo

Centri di regolazione dell’attività elaborativa del troncoencefalico che innervano neuroni pregangliari

Polisinaptici (brevi e lunghi)

SNS

Muscoli scheletrici (striati)

In risposta a stimoli sensitivi o per comandidi centri superiori

Tronco encefalico e talamo

Corteccia cerebrale

Cervelletto e nuclei della base

Vie dirette (corticospinale) e indirette(mediale e laterale) che innervanomotoneuroni inferiori

Mono- e polisinaptici (sempre lunghi)

Caratteristica

Innervazione

Attivazione

Centri di collegamento edelaborazione

Centri superiori

Feedback ricevuto da

Metodo di controllo

Riflessi


16-8 Le funzioni di ordinesuperiore comprendono lamemoria e gli stati di coscienzaTutte le funzioni superiori mostrano tre caratteristichecomuni:

1. La corteccia cerebrale è indispensabile per la loro attua-zione, che prevede complesse interazioni sia fra aree del-la corteccia cerebrale sia fra la corteccia ed altre aree del-l’encefalo.

2. Le funzioni superiori coinvolgono un’elaborazione del-l’informazione che può attuarsi a livello sia conscio cheinconscio.

3. Non appartengono all’attività “elettrica” programmatadell’encefalo e, di conseguenza, sono soggette a continuiaggiustamenti e modifiche.

Nel Capitolo 14 abbiamo considerato le aree funzionalidella corteccia cerebrale e quelle specializzate degli emisfe-ri destro e sinistro. l pp. 484–485 In questa sezioneprendiamo in considerazione i meccanismi alla base deiprocessi di apprendimento e memoria e descriviamo le inte-razioni neuronali responsabili del ritmo sonno/veglia e del-la sessualità. Nella sezione successiva daremo uno sguardod’insieme alla chimica dell’encefalo e ai suoi effetti sul com-portamento e sulla personalità.

MemoriaQual è stato il punto centrale dell’ultima cosa che hai letto?Qual è il tuo codice fiscale? Qual è il sapore di un hot dog?La capacità di rispondere a queste domande dipende dal-l’accessibilità dei ricordi, informazioni che sono stateimmagazzinate in precedenza tramite l’esperienza. Lememorie di fatti sono informazioni specifiche, quali quel-le del colore del semaforo per lo stop o dell’odore di unprofumo. Le memorie di attivitàsono invece informazioni motorieacquisite. Per esempio, certamen-te vi ricordate come si fa adaccendere un cerino o a svitare iltappo di un barattolo. Mediante laripetizione di certi gesti, lememorie di queste attività vengo-no acquisite a livello inconscio.Esempi di tali memorie includonogli schemi motori complessi chevengono attivati nello sciare, nelsuonare il violino e in attivitàsimili. Le memorie di attività rela-tive a comportamenti program-mati, quali mangiare, sono imma-gazzinate in specifici distretti deltronco encefalico. Memorie diattività più complesse coinvolgo-no invece l’integrazione di schemi

motori nei nuclei della base, nella corteccia cerebrale e nelcervelletto.

Sono stati identificati due tipi di memoria. La memoria abreve termine, o memoria primaria, che si mantiene per bre-ve tempo ma, finché persiste, l’informazione può essere rie-vocata immediatamente. La memoria primaria consta di po-che informazioni, quali il nome di una persona o un numerotelefonico. Il ripetere lo stesso numero telefonico un certonumero di volte rinforza la memoria primaria a breve termi-ne e aiuta la sua trasformazione in memoria a lungo termine.La memoria a lungo termine persiste molto più a lungo e, inalcuni casi, anche per tutta la durata della vita. La conversio-ne da memoria a breve termine a quella a lungo termine vie-ne definita consolidamento della memoria. Esistono due ti-pi di memoria a lungo termine: (1) la memoria secondaria,cioè una memoria a lungo termine che decade con l’andaredel tempo e necessita di un notevole consolidamento per es-sere rievocata; (2) la memoria terziaria, cioè una memoria alungo termine che sembra essere parte della coscienza, qualequella del nostro nome o del profilo del nostro corpo. Alcunepossibili relazioni che intercorrono fra questi tipi di memoriasono illustrate nella Figura 16-13.

Regioni encefaliche coinvolte nelconsolidamento e nell’accessibilità della memoriaL’amigdala e l’ippocampo, due strutture appartenenti al siste-ma limbico (Figura 14-11, p. 479), sono essenziali per il con-solidamento della memoria. Danni all’ippocampo comporta-no un’incapacità di convertire la memoria a breve termine inmemoria a lungo termine, malgrado le memorie a lungo ter-mine già presenti al momento del danno continuino a persi-stere e possano essere accessibili. Vie che decorrono fra l’a-migdala e l’ipotalamo hanno il compito di legare la memoria aspecifiche emozioni.

Il nucleo basilare, un nucleo encefalico che si trova vi-cino al diencefalo, gioca forse un ruolo sia nell’immagazzi-

Impulsi sensitivi Consolidamento

La ripetizione aiuta la

memorizzazione

MEMORIA A BREVE

TERMINE

MEMORIA A LUNGO TERMINE

MEMORIA SECONDARIA

MEMORIA TERZIARIA

• Corteccia cerebrale (MEMORIA DI FATTI)• Corteccia cerebrale e cerebellare (MEMORIA DI ATTIVITÀ)

Perdita temporanea

Perdita permanente

Perdita permanente dovuta ad affaticamento

nervoso, emozioni violente, interferenze

di altri stimoli

Figura 16–13 Immagazzinamento della memoria. Fasi dell’immagazzinamento dellamemoria e della sua conversione da quella a breve termine a quella a lungo termine.


NERVO

SO

namento della memoria che nel suo richiamo. Sono inoltrepresenti vie che connettono tale nucleo all’ippocampo, al-l’amigdala e a tutte le aree della corteccia cerebrale. Un dan-no a questo nucleo è associato a variazioni dello stato emo-tivo, della memoria e delle funzioni intellettive (come ve-dremo più avanti a proposito del morbo di Alzheimer).

La maggior parte delle memorie a lungo termine vieneimmagazzinata nella corteccia cerebrale. Memorie conscedi tipo motorio o di tipo sensitivo si riferiscono a specifi-che aree associative. Per esempio, le memorie visive vengo-no immagazzinate nell’area associativa visiva, mentre lememorie di attività motorie volontarie vengono immagaz-zinate nella corteccia premotoria. Aree particolari del lobooccipitale e di quello temporale sono essenziali per lamemorizzazione dei visi, delle voci e delle parole. Almenoin alcuni casi, un ricordo particolare può attuarsi median-te l’attività di un singolo neurone. Per esempio, in una por-zione del lobo temporale un solo neurone risponde alsuono di una parola, mentre ignora le altre. Un neuronespecifico può anche essere attivato da un’appropriata com-binazione di stimoli sensitivi associati ad un individuo benpreciso, come per esempio la nonna. Tali cellule vengonoinfatti chiamate “cellule della nonna”.

L’informazione relativa a un soggetto viene frammenta-ta in varie aree dell’encefalo: il ricordo di una mucca vieneimmagazzinato nell’area associativa visiva (a cosa assomi-glia una mucca o il fatto che l’associazione delle lettere m, u,c, c ed a vuol dire “mucca”), nell’area associativa uditiva (ilverso della mucca “moo” e il suono della parola mucca), nelcentro del linguaggio (come pronunciare la parola mucca) enel lobo frontale (quanto è grande la mucca e cosa mangia).Altre informazioni correlate al concetto di mucca, come peresempio qual è il nostro sentimento nei confronti di taleanimale oppure il sapore del latte, vengono invece imma-gazzinate da altre sedi. Se uno di questi magazzini mnemo-

nici viene danneggiato, il ricordo sarà in qualche modo in-completo. Come tali ricordi siano accessibili e possano es-sere combinati a comando rimane a tutt’oggi un mistero.

Meccanismi cellulari della formazione edell’immagazzinamento della memoriaIl consolidamento della memoria a livello cellulare preve-de mutamenti sia anatomici sia fisiologici dei neuroni edelle sinapsi. Per ragioni etiche, legali e logistiche non èovviamente possibile attuare ricerche riguardanti questimeccanismi su soggetti umani. Le ricerche che sono stateeffettuate su altri animali, comunemente quelli con siste-ma nervoso relativamente semplice, hanno portato alleseguenti conclusioni:

• Aumento del rilascio di neurotrasmettitore. A livello delle si-napsi che vengono attivate più di frequente si verifica siaun aumento della quantità di neurotrasmettitore imma-gazzinato sia un aumento della quantità di tale neurotra-smettitore che viene rilasciata per ogni stimolazione. Ov-viamente, maggiore è la quantità di neurotrasmettitoreche viene rilasciato, maggiore è l’effetto che esso scatenasulla membrana postsinaptica.

• Facilitazione sinaptica. Quando un circuito nervoso vieneattivato ripetutamente, i terminali sinaptici iniziano a rila-sciare costantemente piccole quantità di neurotrasmetti-tore. Quest’ultimo si lega ai recettori presenti sulla mem-brana postsinaptica producendo una depolarizzazionegraduata che porta il potenziale di membrana vicino al suovalore soglia. La facilitazione che risulta da questi eventiinfluenza tutti i neuroni appartenenti a quel circuito.

• Formazione di nuove sinapsi. Alcune evidenze indicanoche quando un neurone comunica ripetutamente con unaltro neurone, l’assone emette delle diramazioni che for-mano nuove sinapsi con il neurone postsinaptico. Il risul-

a lungo termine. L’amnesia anterograda è un segno tipicodella senilità, descritta a pag. 555. Almeno due farmaci, ildiazepam (Valium) e il triazolam (Halcion), sono noti perprovocare brevi periodi di amnesia anterograda. Traumiencefalici possono essere causa di problemi mnemonici piùgravi. Un soggetto che sia affetto da amnesia anterogradapermanente vive in un ambiente che per lui è sempre nuo-vo; gli stessi giornali possono essere letti, messi da parte epoi riletti dopo pochi minuti con il medesimo piacere, inquanto è come se venissero letti per la prima volta. I medi-ci devono presentarsi al paziente tutte le volte che lo visita-no, anche se lo hanno in cura da anni.

L’amnesia post-traumatica (APT) si manifesta comune-mente dopo un trauma cranico e la durata di tale amnesiavaria in base all’entità del trauma subito. Questo tipo diamnesia ha delle caratteristiche che lo accomunano sia al-l’amnesia anterograda che a quella retrograda; l’individuo,infatti, non può né ricordare eventi passati né consolidareeventi recenti.

AmnesiaL’amnesia è la perdita della memoria che si verifica in con-seguenza di una malattia o di un trauma. Il tipo di memoriache viene persa dipende dalle regioni dell’encefalo colpitedal danno. Per esempio, un danno alle aree uditive di tipoassociativo può rendere più difficile il ricordo di alcuni ru-mori. L’amnesia è un fenomeno che si può instaurare siaimprovvisamente che gradualmente e, in dipendenza deltipo di problema che è intervenuto, il recupero della me-moria può essere completo, parziale o nullo. Nell’amnesiaretrograda, l’individuo perde la memoria degli eventi pas-sati. Un certo grado di amnesia retrograda si verifica sem-pre nei casi di trauma cranico; infatti, dopo un incidentestradale o dopo una caduta, molte vittime non sono capa-ci di ricordare il momento preciso dell’incidente. Nell’am-nesia anterograda, un individuo è incapace di immagazzi-nare le nuove informazioni, ma i ricordi più recenti restanointegri e sono ancora accessibili. Il problema sembra piut-tosto quello di non riuscire a immagazzinare informazioni

D I S C U S S I O N E C L I N I C A


tato è che il neurone presinaptico avrà un’influenza mag-giore sul potenziale di membrana del neurone postsinap-tico.

Questi processi creano delle modificazioni anatomicheche facilitano la comunicazione nell’ambito di uno specifi-co circuito neuronale. Si pensa che questa facilitazione del-la comunicazione sia il processo alla base dei meccanismi dimemorizzazione. Ogni singolo circuito che serve all’imma-gazzinamento di un’informazione viene chiamato engram-ma mnemonico. Questa definizione si basa su aspetti fisio-logici più che anatomici, ma sappiamo ancora troppo pocosu quest’argomento per poter descrivere i circuiti che sonocoinvolti in tali meccanismi. Gli engrammi mnemonici siconsolidano a seguito dell’esperienza e della ripetizione. Laripetizione è un passaggio cruciale, ecco perché dovrai leg-gere più volte questi capitoli prima di sostenere l’esame.

La conversione di un engramma mnemonico inmemoria a lungo termine è un processo che senz’altro uti-lizza un certo tempo per attuarsi, di solito almeno un’ora,e se tale conversione si verifichi o meno dipende da moltifattori, quali la natura, l’intensità e la frequenza dello sti-molo originario. Informazioni molto forti e ripetute oppu-re eventi piacevoli o spiacevoli hanno molta più probabi-lità di diventare memorie a lungo termine. Le sostanze sti-molanti il SNC, come la caffeina e la nicotina, possonoaumentare il consolidamento delle informazioni attraversoil meccanismo della facilitazione; abbiamo già affrontato ilmeccanismo d’azione di queste sostanze nel Capitolo 12.l pp. 423-424

L’ippocampo gioca un ruolo di primo piano nel conso-lidamento della memoria. Il meccanismo che esso utilizza,in gran parte ignoto, è legato alla presenza di recettori NMDA (N-metil-D-aspartato), che sono dei canali a cancel-lo del calcio. Tali recettori utilizzano come neurotrasmetti-tore il glutammato, che apre i canali del calcio consentendol’ingresso di questi ioni all’interno della cellula. Bloccando irecettori NMDA dell’ippocampo, si ottiene un blocco del-l’immagazzinamento della memoria a lungo termine.

Punti Chiave#56 L’immagazzinamento della memoria richiede deicambiamenti anatomici e fisiologici nei neuroni.L’ippocampo è coinvolto nella conversione dellamemoria a breve termine in quella a lungo termine.

Stati di coscienzaUn individuo cosciente è vigile e attento, mentre un indivi-duo in stato di incoscienza no. La differenza è ovvia, ma esi-stono molti livelli intermedi fra uno stato pienamente co-sciente e uno pienamente incosciente. Per esempio, unapersona normalmente cosciente può essere addormentata,ben sveglia o molto “tesa” e nervosa; una persona sana chesta dormendo può essere leggermente assopita oppure puòdormire così profondamente che risulta difficile svegliarla.

Un soggetto può essere incosciente con una gamma cheoscilla dallo stato di anestesia profonda della chirurgia ge-nerale, al sonno profondo, alla ciondolante sonnolenza checoglie gli studenti che leggono testi di anatomia e fisiologia,fino al risveglio.

Il grado di attenzione presente in ogni momento è un in-dice dell’attività del SNC. Il soggetto addormentato è inco-sciente, ma può ancora essere svegliato dai normali stimolisensitivi. Gli individui sani sono soggetti a cicli di sonno eveglia tutti i giorni. Quando le funzioni del SNC diventanoanormali o vengono depresse, il livello di attenzione cam-bia. Per esempio, nello stato di coma, l’individuo è inco-sciente e non può neppure essere svegliato con forti stimo-li. I medici, infatti, sono attenti ad annotare ogni variazionenella responsività dei pazienti comatosi.

SonnoVengono comunemente riconosciuti due livelli generali disonno, ognuno dei quali è caratterizzato da uno specificoschema di attività cerebrale (Figura 16-14a):

1. Nel sonno profondo, noto anche come sonno non-REM(NREM) o sonno a onde lente, si verifica un rilassamen-to completo del corpo e l’attività della corteccia cere-brale è ridotta al minimo. La frequenza cardiaca, lapressione sanguigna, il ritmo respiratorio e l’utilizza-zione dell’energia si abbassano a meno del 30%.

2. Durante il sonno REM (Rapid Eye Movement, movi-mento oculare rapido) si verificano i sogni, che sono

Veglia

Sonno REM

Sonno profondo(onde lente)

Veglia

Sonno REM

Periododi transizione

Sonno profondo

10:00 P.M. Mezzanotte 2:00 A.M. 4:00 A.M. 6:00 A.M.

Tempo(b)

(a)

Figura 16–14 Livelli del sonno. (a) EEG durante lo stato diveglia, REM e sonno profondo (onde lente). Il tracciato EEG du-rante il sonno REM richiama le onde α tipiche della veglia nell’a-dulto. (b) Tipico tracciato oscillante tra le fasi del sonno in un gio-vane sano durante il sonno di una sola notte.


NERVO

SO

accompagnati da variazioni della pressione sanguigna edel ritmo respiratorio. Sebbene l’EEG mostri un trac-ciato somigliante a quello caratteristico dello stato diveglia, in questa fase del sonno l’individuo è meno ri-cettivo agli stimoli esterni che durante la fase di sonnoprofondo e il tono muscolare decresce marcatamente.Probabilmente si attua una intensa inibizione dei mo-toneuroni, in modo da prevenire movimenti in rispostaa ciò che stiamo vedendo durante le sequenze del so-gno. I nervi che controllano i muscoli dei movimentioculari non sono compresi in questa inibizione genera-lizzata e gli occhi si muovono rapidamente seguendogli eventi immaginari che si stanno manifestando.

Durante la notte si ha un’alternanza dei periodi disonno profondo e di sonno REM (Figura 16-14b), comin-ciando con il sonno profondo, che dura circa un’ora emezza. La prima fase di sonno REM è molto breve, duracirca 5 minuti, ma la sua durata aumenta gradualmentefino a un massimo di 20 minuti su un totale medio di ottoore di sonno per notte. Ogni notte passiamo meno di dueore sognando, ma sussistono notevoli variazioni individua-li. Per esempio, i bambini hanno fasi REM più lungherispetto agli adulti, mentre individui molto stanchi attra-versano poche fasi REM e di breve durata.

Il sonno provoca poche variazioni nell’attività fisiologi-ca degli altri organi e nessuna di queste variazioni sembraessenziale per la normale funzionalità. Il significato del son-no ha probabilmente un impatto importante sul SNC, ma lebasi fisiologiche e biochimiche di tale impatto restano an-cora da chiarire. Di sicuro sappiamo che durante il sonnonei neuroni si instaura un aumento significativo della sinte-si proteica e che la mancanza di sonno per lunghi periodiprovoca una serie di disturbi nella funzione mentale. Circail 25% della popolazione americana è affetto da disturbi delsonno. Ne sono esempi l’alterazione della durata della faseREM o la presenza di comportamenti anomali durante ilsonno, quali il sonnambulismo. In certi casi questi proble-mi del sonno possono interferire anche con la vita da svegli,in quanto possono portare a uno stato di maggiore irritabi-lità oppure prolungare i tempi di reazione.

Risveglio e attivazione del sistema reticolareattivanteIl risveglio, l’uscita dallo stato addormentato, sembra esse-re una delle funzioni della formazione reticolare.Quest’ultima è particolarmente adatta a provvedere allefunzioni di “cane da guardia”, poiché possiede estese con-nessioni sia con nuclei sensitivi, motori e integrativi siacon svariate vie del tronco encefalico.

Lo stato di coscienza viene mantenuto grazie a comples-se interazioni che si stabiliscono tra la formazione reticolaree la corteccia cerebrale. Uno dei più importanti componen-ti del tronco encefalico è costituito da una rete neuronalediffusa nella sostanza reticolare, conosciuta come sistemareticolare attivante (SRA),l p. 475 che si estende dal

bulbo al mesencefalo (Figura 16-15). Le fibre in uscita dalSRA si proiettano a nuclei talamici che influenzano estesearee della corteccia cerebrale. Se il SRA è inattivo, altrettan-to inattiva è la corteccia cerebrale; la stimolazione del SRAproduce un’attivazione diffusa della corteccia cerebrale.

La porzione mesencefalica del SRA sembra essere il cen-tro di tutto il sistema. La stimolazione di quest’area producedegli effetti sulla corteccia cerebrale che sono più pronuncia-ti e duraturi. Al contario, la stimolazione di altre porzioni delSRA sembra avere un effetto soltanto sul grado di attività cheesso esercita su alcune regioni mesencefaliche. Maggiore è lastimolazione delle regioni mesencefaliche del SRA, maggioreè il livello di allerta ed attenzione anche verso le informazio-ni sensitive provenienti dall’esterno. I nuclei talamici associa-ti al SAR giocano un importante ruolo nella focalizzazionedell’attenzione su specifici processi mentali.

Il sonno può terminare conseguentemente a diversi sti-moli, che devono però essere sufficientemente intensi da atti-vare il SRA. In questo caso il risveglio si attua rapidamente, mal’effetto di una singola stimolazione del SRA ha una durata in-feriore al minuto. Questo significa che la coscienza può esseremantenuta attraverso un meccanismo a feedback positivo,perché l’attività della corteccia cerebrale, i nuclei della base ele vie sensitive e motorie continueranno a stimolare il SRA.

Dopo molte ore di attività, la formazione reticolare di-venta meno responsiva alla stimolazione e l’individuo subi-sce un calo dell’attenzione, diventando più letargico. L’esattomeccanismo con cui tutto questo si attua rimane sconosciu-to, ma la fatica neuronale gioca un ruolo minore nella ridu-zione dell’attività del SRA. Alcune prove suggeriscono che laregolazione del ciclo sonno/veglia coinvolga un’interazionetra nuclei del tronco encefalico che utilizzano diversi neuro-

SRA

N II

N VIII

Formazione reticolare

Impulso sensitivospecifico

Impulso generico da un nervo cranico o spinale

Figura 16–15 Sistema reticolare attivante. La sede mesen-cefalica della formazione reticolare riceve impulsi collaterali damolteplici vie di senso; la sua stimolazione produce risveglio estati di attenzione d’intensità crescente.


trasmettitori. Un gruppo di nuclei stimola il SRA utilizzandonorepinefrina e mantiene dunque lo stato di attenzione,mentre un altro gruppo, che deprime l’attività del SRA utiliz-zando serotonina, promuove il sonno profondo. Questi nu-clei contrapposti si trovano nel tronco encefalico.

Punti Chiave#57 Lo stato di coscienza di un soggetto è unavariabile complessa che oscilla tra l’iperattività finoall’incoscienza o il coma. Durante il sonno profondo iprocessi metabolici sono tutti significativamente ridotti;nella fase REM del sonno le attività muscolari sonoinibite, mentre l’attività cerebrale è simile a quella deisoggetti svegli. I disturbi del sonno esitano in tempi direazione anormali, umore e comportamento variabili.Quando il SRA si attiva, avvene il risveglio; maggiore èil suo stato di attività, maggiore è lo stato di allerta.

V E R I F I C A

17. Elenca tre caratteristiche delle funzioni di ordinesuperiore.

18. Mentre cerchi di richiamare alla mente i concettiche hai appena appreso per rispondere a questedomande, quale tipo di memoria stai utilizzando?

19. Nomina i due caratteristici livelli di sonno chehanno un particolare profilo delle onde di attivitàelettroencefalografica.

20. Cosa succede se durante il sonno vieneimprovvisamente stimolato il SRA?


16-9 I neurotrasmettitoriinfluenzano la chimica cerebralee il comportamentoVariazioni nel normale equilibrio fra le quantità relative didue o più neurotrasmettitori possono avere un profondo ef-fetto sulle funzioni cerebrali. Per esempio, le quantità relativedi serotonina e di norepinefrina sembrano essere responsabi-li del meccanismo sonno/veglia. Un altro esempio riguarda lamalattia di Huntington. Il problema principale di questa ma-lattia ereditaria è rappresentato dalla degenerazione dei neu-roni ACh-secernenti e GABA-secernenti dei nuclei della ba-se. La ragione di tale degenerazione è tuttora ignota. I sintomicompaiono non appena i nuclei della base e il lobo frontalecominciano a degenerare. Un individuo affetto dalla malattiadi Huntington ha difficoltà nel controllare i movimenti e le suecapacità intellettive declinano gradualmente.

In molti casi, l’importanza di uno specifico neurotra-smettitore è stata individuata nel corso di ricerche volte atrovare il meccanismo con il quale operano alcuni farmaci.

Due esempi dimostrano lo schema attualmente emergentedai risultati di queste ricerche:

1. La dietilammide dell’acido lisergico (LSD) è un potente al-lucinogeno che attiva i recettori serotoninergici nel tron-co encefalico, nell’ipotalamo e nel sistema limbico. Icomposti che intensificano l’effetto della serotonina pro-ducono allucinazioni, mentre i composti che inibisconola produzione di serotonina o che bloccano la sua azionecausano una grave depressione e ansietà. Il più efficacefarmaco antidepressivo attualmente in uso, la fluoxetina(Prozac), rallenta la ricaptazione della serotonina nellesinapsi e quindi aumenta le concentrazioni del neurotra-smettitore sulla membrana postsinaptica.

2. Una inadeguata produzione di dopamina è una delle cau-se dei disturbi motori associati al morbo di Parkinson.lp. 484 Le anfetamine, chiamate in inglese speed, sti-molano il rilascio di dopamina e, se assunte in alte dosi,possono produrre sintomi molto simili a quelli della schi-zofrenia, una malattia psichiatrica caratterizzata da al-treazioni dell’umore, dei ragionamenti e del comporta-mento. La dopamina è importante non solo a livello deinuclei coinvolti nel controllo dei movimenti intenziona-li, ma anche in altri centri diencefalici e corticali.

V E R I F I C A

21. Qual è l’effetto di un farmaco che provocal’aumento del rilascio di serotonina nell’encefalo?

22. Quali sono i neurotrasmettitori ritenutiresponsabili della regolazione del ritmo sonno-veglia?

23. Le anfetamine stimolano la secrezione di qualeneurotrasmettitore?


16-10 L’invecchiamentoproduce svariati cambiamentistrutturali e funzionali nelsistema nervosoL’invecchiamento è un meccanismo che riguarda tutti gliapparati del nostro organismo e il sistema nervoso noncostituisce certamente un’eccezione. Variazioni anatomi-che e fisiologiche cominciano a farsi vedere già subitodopo la maturità (probabilmente subito dopo i 30 anni dietà) e continuano ad accumularsi con l’andare del tempo.Sebbene si stimi che l’85% della popolazione sopra i 65anni di età conduca una vita relativamente normale, èaltrettanto vero che tale fetta della popolazione mostraprofonde variazioni nella funzionalità del SNC. Le altera-zioni anatomiche comunemente reperibili in relazioneall’invecchiamento sono le seguenti:


NERVO

SO

• Riduzione del peso e delle dimensioni dell’encefalo. Taleriduzione dipende principalmente dalla diminuzionedel volume della corteccia cerebrale. L’encefalo di indi-vidui più vecchi presenta giri più piccoli, solchi piùampi e uno spazio subaracnoideo più voluminoso.

• Riduzione del numero di neuroni. Il restringimento del-l’encefalo è stato associato alla perdita di neuroni corti-cali, sebbene alcune evidenze mostrino che questa per-dita neuronale non interessa il tronco encefalico, oalmeno non nello stesso grado.

• Diminuzione dell’afflusso sanguigno. Con l’età, nelle pare-ti vasali si formano delle placche ateromatose di originegrassosa e, così come accade quando si intasa lo scaricodell’acqua nel sifone di un lavandino, anche nei vasi arte-riosi diminuisce la quantità di sangue circolante (questoprocesso è noto come aterosclerosi e interessa le arteriedi tutto l’organismo; ne parleremo più estesamente nelCapitolo 21). Anche se il flusso ridotto non è sufficientea danneggiare i neuroni, esso aumenta le possibilità dirottura della parete dei vasi lesionati con i segni ed i sin-tomi di un accidente cerebrovascolare (ACV) o ictus.

• Variazioni nell’organizzazione delle sinapsi. In molte areedell’encefalo il numero delle diramazioni dendritiche, del-le spine e delle connessioni nervose sembra subire una di-minuzione. Le connessioni sinaptiche vengono dunqueperse e la produzione di neurotrasmettitore diminuisce.

• Variazioni intra- ed extracellulari nei neuroni del SNC.Molti neuroni encefalici tendono ad accumulare unaquantità abnorme di depositi intracellulari, costituiti dalipofuscine e da accumuli di neurofibrille aggrovigliatefra loro. La lipofuscina è un pigmento granulare a fun-zione sconosciuta. I grovigli di neurofibrille sonoammassi di neurofibrille che formano matasse denseall’interno del corpo cellulare e dell’assone. Le placchesono accumuli extracellulari di proteine fibrillari cir-condati da assoni e dendriti anormali. Sia le placche chegli accumuli neurofibrillari contengono depositi forma-ti da diversi peptidi, principalmente due forme dellaproteina amiloide � (A�), fibrillare e solubile, che com-paiono specialmente in alcune regioni encefaliche, qualil’ippocampo, e che quindi sono associate con alterazio-ni dei meccanismi di memorizzazione. Anche in questocaso il significato di tali alterazioni è ancora ignoto. Ilsignificato di questi rilievi istopatologici è ancora pocochiaro. Alcune evidenze indicano che la loro comparsaè collegata fisiologicamente all’invecchiamento dell’en-cefalo; tuttavia, quando sono presenti in eccesso, sem-brano essere associati ad alcune anomalie cliniche.

Queste modificazioni anatomiche sono legate a varia-zioni anche funzionali. In generale possiamo dire che l’ela-borazione nervosa diventa sempre meno efficiente con l’età.Tipicamente il consolidamento delle informazioni diventapiù difficoltoso e le memorie secondarie, specialmentequelle che si riferiscono al passato più recente, diventanopiù difficilmente accessibili. I sistemi sensoriali di una per-

sona anziana, in particolare l’udito, l’equilibrio, la vista, l’o-dorato e il gusto, perdono sensibilità. Le luci devono esserepiù forti, i suoni più alti e gli odori più intensi perché possa-no essere avvertiti. Anche i tempi di reazione sono più lentio addirittura scompaiono completamente. La precisione delcontrollo motorio diminuisce di pari passo; infatti, l’esecu-zione di uno schema motorio si estrinseca in un tempo mol-to più lungo rispetto a 20 anni prima.

Per circa l’85% della popolazione anziana queste varia-zioni non intralciano i rapporti sociali. Tuttavia, per alcunisoggetti e per ragioni ancora sconosciute si instaura una de-generazione progressiva del SNC tale da rendere l’individuonon più autosufficiente. Tra le alterazioni degenerative siannoverano la perdita di memoria, l’amnesia anterograda ei disturbi emozionali che, raggruppati insieme, caratteriz-zano la demenza senile o senilità. La forma di demenza seni-le più conosciuta è senz’altro il morbo di Alzheimer.

D I S C U S S I O N E C L I N I C AMorbo di Alzheimer Il morbo di Alzheimer è un di-sordine progressivo caratterizzato dalla perdita delle fun-zioni cerebrali di ordine superiore. È la causa più comune didemenza senile, o senilità. I sintomi compaiono verso i50-60 anni di età, anche se possono occasionalmente pre-sentarsi in soggetti più giovani. Questa malattia ha un for-te impatto, in quanto si stima che circa 2 milioni di personenegli Stati Uniti, dei quali circa il 15% ha superato i 65 an-ni, mentre circa la metà ha un’età superiore agli 85 anni,siano affetti da tale patologia, che è causa di morte per cir-ca 100.000 persone ogni anno.

Anche se il nesso è ancora incerto, le aree che conten-gono placche e grovigli di neurofibrille sono le stesse regio-ni coinvolte nella memorizzazione, nelle emozioni e nellefunzioni intellettive. Rimane tuttavia ancora da determina-re se tali depositi siano la causa del morbo di Alzheimer op-pure se essi costituiscono solo un effetto secondario ad al-terazioni metaboliche a base ambientale, ereditaria o in-fettiva.

Sicuramente i fattori genetici hanno un ruolo di rilievo.La forma tardiva della malattia è stata legata all’alterazionedi un gene, localizzato sul cromosoma 19, codificante unaproteina coinvolta nel trasporto del colesterolo. Meno del5% dei pazienti affetti dal morbo di Alzheimer presenta laforma a insorgenza precoce e sviluppa i sintomi ad un’etàinferiore ai 50 anni. La forma precoce è stata collegata amutazioni di geni localizzati sui cromosomi 1, 14, 19 e 21.Curiosamente, la maggioranza dei soggetti che sono af-fetti dalla sindrome di Down sviluppa anche il morbo diAlzheimer ad insorgenza precoce. (La sindrome di Down ècausata dalla trisomia del cromosoma 21 e verrà discussanel Capitolo 29). Non esistono terapie per il morbo diAlzheimer, ma in alcuni soggetti il trattamento con alcuneterapie può rallentarne la progressione. La diagnosi vienefatta dopo l’esclusione di altre condizioni anatomiche emetaboliche che possono mimare una demenza, attraver-so un’attenta anamnesi del paziente e una valutazione del-la funzionalità mentale.

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