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IL SISTEMA NERVOSO

Prof.ssa Elena TibaldiAS 2007-2008

Acquisizione sensoriale

Recettore sensorialeOrgani di senso

Effettore(muscolo o ghiandola)

Stimolo motorio

Integrazione

Sistema nervosoperiferico (SNP)

Encefalo e midollo spinaleSistema nervoso centrale (SNC)

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PERCEZIONE DEGLI STIMOLI ESTERNI:ORGANI DI SENSO

Vista Udito

Olfatto Gusto

Tatto

COORDINAMENTO DEI SEGNALI: SISTEMA NERVOSO CENTRALE E PERIFERICO

RISPOSTA AGLI STIMOLI: ORGANI EFFETTORI

Muscoli Ghiandole

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I recettori sensoriali specializzati distinguono cinque categorie di stimoli:recettori dolorifici sono presenti in tutte le parti del corpo ad eccezione del cervello; sono in grado di captare anche eccessi di calore e di pressione e la presenza di molecole rilasciate da tessuti danneggiati o infiammatitermocettori sono situati nella pelle; sono sensibili sia al caldo che al freddo. Altri sensori, localizzati in profondità, controllano invece la temperatura del sangue.meccanocettori stimolati da una diversa forma di energia meccanica: tatto, pressione, tensione dei muscoli, movimento e suono.

chemiocettori comprendono sia le cellule sensoriali del naso e dei bottoncini gustativi sia particolari recettori che individuano le sostanze chimiche che si trovano all’interno del corpo.

recettori elettromagnetici sono sensibili all’elettricità, al magnetismo e alla luce. Sono presenti in alcune specie animali.

I RECETTORI SENSORIALI

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PERCEZIONE DEGLI STIMOLI ESTERNI: GLI ORGANI DI SENSO

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La vistaSclera membrana bianca che riveste e protegge l’occhio; davanti all’iride diventa trasparente ed è chiamata cornea

Coroide è di colore scuro, molto vascolarizzata; sul davanti assume diverse pigmentazioni e forma l’iride

Cristallino lente biconvessa che consente la messa a fuoco e la formazione delle immagini sulla retina

Retina contiene cellule fotorecettrici:

• Coni contengono pigmenti visivi dette fotopsine che funzionano in presenza di luce e consentono la visione a colori• Bastoncelli contengono un pigmento visivo detto rodopsina che consente la visione crepuscolare e notturna

Il segnale visivo, attraverso il nervo ottico, arriva alla corteccia cerebrale visiva, nel lobo occipitale.

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L’udito e l’equilibrio

la vibrazione si trasmette, attraverso la finestra ovale, al liquido presente nell’orecchio interno stimola i recettori acustici (meccanocettori) presenti nella coclea, che inviano il segnale al lobo temporale del cervello attraverso i nervi acustici.

I canali semicircolari sono responsabili del senso dell’equilibrio.

Le onde sonore fanno vibrare il timpano

la vibrazione si trasmette alla catena degli ossicini (martello, incudine e staffa) e viene amplificata

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Il gusto

Calice gustativo

Poro gustativo Molecola di zucchero

Recettorisensoriali

Neurone sensoriale

I chemiocettori dei calici gustativi, rilevano le molecole in soluzione nella saliva.Oltre ai quattro gusti che ci sono più familiari, cioè il dolce, il salato, l’acido e l’amaro, gli scienziati hanno scoperto che esiste un quinto sapore prevalente, che hanno chiamato umami (che in giapponese significa “delizioso”)

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L’olfatto

I chemiocettori si trovano nella parte superiore della cavità nasale; contengono delle ciglia immerse nel muco, nel quale sono disciolte le moelcole odorose. Il legame della molecola odorosa con il recettore induce un segnale che viene trasmesso al cervello. Nel naso, ogni cellula recettrice può captare uno dei cinquanta tipi principali di odori.In molti animali, l’olfatto è molto sviluppato e da esso dipendono informazioni sulla presenza di cibo, sul partner sessuale e su una situazione di pericolo.

Potenziali d’azione

Bulbo olfattivo

Osso

Cellula epiteliale

Cellula chemiocettrice

CigliaMuco

Cervello

Cavità nasale

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Il tatto

Calore

Tocco leggero

Dolore

FreddoPelo

Tocco leggero

Epidermide

Derma

NervoTessuto

connettivo

Movimento del pelo

Pressione forte

Una sezione di apparato tegumentario rivela che la superficie del nostro corpo è sensibile a una grande varietà di stimoli.Le terminazioni nervose (meccanocettori) sono presenti sia nel derma che nell’epidermide.A seconda che siano stimolati i recettori superficiali o quelli più profondi, siamo in grado di distinguere un tocco leggero da una pressione forte.

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Sistema nervoso centrale

Sistema nervoso periferico

Costituito da

Encefalo Midollo spinale

Si suddivide in

autonomo

Porta impulsi da/a muscoli scheletrici volontari, tendini e

cute

Innerva i muscoli lisci viscerali, il

muscolo cardiaco e le ghiandole

Sede in cui si elaborano le

risposte agli stimoli esterni

CervelloCervelletto

Tronco cerebrale

COORDINAMENTO DEI SEGNALI:IL SISTEMA NERVOSO

somatico

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IL SISTEMA NERVOSO CENTRALE (SNC)

Encefalo

Midollo spinale centro di integrazione di input sensoriali e output motori(es. archi riflessi)via di transito per nervi

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L’encefalo

Prosencefalo

Mesencefalo

Rombencefalo

CervelloTalamo

IpotalamoIpofisi

PonteMidollo allungatoCervelletto

Corteccia cerebrale

E’ diviso in 3 parti:prosencefalomesencefalorombencefalo

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Il cervello e gli emisferi cerebraliIl cervello, la porzione più grande e sofisticata dell’encefalo, è costituito dagli emisferi cerebrali destro e sinistro, ognuno dei quali è responsabile dell’attività della parte opposta del corpo.

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E’ la parte più estesa del nostro cervello.L’intricato circuito neuronale della corteccia cerebrale dà origine alle caratteristiche umane più peculiari: la logica e le capacità matematiche, l’abilità linguistica, l’immaginazione, il talento artistico e la personalità

Lobo frontale Lobo parietale

Lobo occipitaleLobo temporale

Area di associazione frontale

Cor

tecc

ia m

otor

iaC

orte

ccia

som

atos

enso

riale

Area di associazione somatosensoriale

Linguaggio

Percezione del gusto

Percezione delle parole scritte

Percezione dell’udito

Percezione dell’olfatto Area di associazione

uditiva

Area di associazione visiva

Vista

Linguaggio

La corteccia cerebrale

L’area funzionale chiamata corteccia motoria ha soprattutto la funzione di inviare comandi ai muscoli scheletrici,fornendo risposte appropriate agli stimoli sensoriali.La maggior parte della nostra corteccia cerebrale è costituita dalle aree di associazione, che sono i siti delle attività mentali più sofisticate, ossia di ciò che noi chiamiamo “pensiero”.

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La corteccia sensoriale e motoriaLa sede della sensibilità cosciente e dei movimenti volontari è la corteccia cerebrale.

Corteccia motoria Corteccia sensoriale

La figura rappresenta il cosiddetto “omuncolo sensoriale e motorio”: si tratta di un’immagine distorta del corpo umano, ricostruita in proporzione alla ricchezza di innervazione sensoriale e motoria sulla corteccia cerebrale.

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E’ coinvolto nelle emozioni, nella memoria e nell’apprendimento.E’ un’unità funzionale del prosencefalo, costituita da numerosi centri di integrazione e da aree neuronali interconnesse, che include parti del talamo e dell’ipotalamo, oltre a due strutture cerebrali (amigdala e ippocampo).

Bulbo olfattivo Ippocampo

Cervello

TalamoIpotalamo

Il sistema limbico

Talamo centro di smistamento e coordinazione di input sensoriali

Ipotalamo controlla sete, fame; regola la temperatura corporea; regola l’espressione delle emozioni (sudorazione in caso di paura)

Amigdala e Ippocampo coinvolti in memoria ed apprendimento

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Memoria ed apprendimento La memoria è essenziale per l’apprendimento ed è la capacità di immagazzinare e recuperare le informazioni relative ad esperienze precedenti.L’amigdala è coinvolta nel riconoscimento del contenuto emotivo delle espressioni facciali e nella memorizzazione delle emozioni.L’ippocampo è coinvolto sia nella formazione dei ricordi, sia nella loro rievocazione.La memoria cognitiva (nomi, facce, parole, luoghi...) può essere:

a breve termine è di breve durata (pochi minuti)a lungo termine può durare per anni

Il trasferimento dell’informazione della memoria a breve termine a quella a lungo temine dipende da:

• frequenza con cui si richiama un’informazione• stati emozionali (positivi o negativi) associati all’informazione• collegamenti tra i nuovi dati e gli altri già appresi ed immagazzinati

La memoria di abilità coinvolge generalmente attività motorie apprese mediante ripetuti tentativi; una volta immagazzinati, i dati legati alle consuetudini difficilmente vengono dimenticati e non richiedono il richiamo conscio delle informazioni apprese per essere applicate. Es. chi ha imparato ad andare in bicicletta, non dimentica come si fa

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IL SISTEMA NERVOSO PERIFERICO (SNP)

E’ costituito dalle vie di comunicazione (nervi) che portano i messaggi verso l’interno e verso l’esterno del sistema nervoso centrale. Comprende:nervi cranici partono dall’encefalo ed innervano capo e organi del tronconervi spinali partono dal midollo spinale e innervano le varie parti del corpo

I nervi possono essere:Sensoriali costituiti da fibre nervose sensoriali afferenti;

trasportano le informazioni dai recettori sensoriali verso il SNCMotori costituiti da fibre nervose motorie efferenti

trasmettono i messaggi provenienti dal SNC alle cellule effettriciMisti costituiti da fibre nervose di entrambi i tipi

Il sistema periferico possiede anche i gangli, che raggruppano i corpi cellulari dei neuroni.

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Sistema nervoso periferico

Sistema somatico

(volontario)

Sistema autonomo

(involontario)

Sistema simpatico

Sistema parasimpatico

Sistema enterico

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

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

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E’ anche detto sistema neurovegetativo e regola l’attività di organi involontari quali cuore, polmoni, apparato digerente, vasi sanguigni e ghiandole esocrine. E’ costituito da due sezioni (simpatica e parasimpatica) che agiscono in maniera opposta:

Sistema nervoso autonomo

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RISPOSTA AGLI STIMOLI:GLI ORGANI EFFETTORI

MUSCOLI GHIANDOLE

La risposta allo stimolo è rappresentata dal movimento

di un muscolo (volontario o involontario)

La risposta allo stimolo è rappresentata dalla secrezione

di ormoni da parte delle ghiandole endocrine o di altre sostanze (es. enzimi) da parte

di ghiandole esocrine

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I RIFLESSI INVOLONTARISi tratta di una risposta automatica degli organi effettori (muscoli e ghiandole) ad uno stimolo esterno o interno all’organismo.Alcuni esempi:

riflesso flessorio un arto è allontanato da uno stimolo nocivoriflesso pupillare pupilla si restringe quando l’occhio è colpito da luceriflesso lacrimale stimola lacrimazionetosse e sternuto

Il percorso anatomico utilizzato in un riflesso è detto arco riflesso ed è costituito da:Nervo sensoriale afferente percepisce lo stimolo e lo trasmette al SNCInterneuroni o neuroni associativi nel midollo spinale; integrano i dati forniti dai neuroni sensoriali e poi trasmettono segnali appropriati ad altri interneuroni o neuroni motoriNervo motore efferente termina su un organo effettore (muscolo o ghiandola) e ne determina la risposta (contrazione muscolare o secrezione ghiandolare)

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Muscolo quadricipite

Muscoli flessori

Encefalo

Midollo spinale

Nervo

SNP

Ganglio

SNC

Interneurone

4

2 Neurone sensoriale

3Motoneurone

1 Recettore

Esempio di arco riflesso: riflesso patellare o rotuleo

Quando viene dato un colpetto alla base del ginocchio, un recettore sensoriale (1) percepisce la tensione del tendine e un neurone sensoriale (2) trasporta il segnale all’interno del SNC (nel midollo spinale). Nel SNC, l’informazione passa ad un neurone motorio (3) e ad un interneurone (4). Un gruppo di muscoli (i quadricipiti), risponde contraendosi al segnale del neurone motorio (3), facendo scattare la gamba in avanti. Nel frattempo, un altro neurone motorio, rispondendo al segnale proveniente da un interneurone (4), inibisce i muscoli flessori, antagonisti dei quadricipiti, inducendoli a rilassarsi.

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IL TESSUTO NERVOSO

Dendriti

Corpo cellularecon nucleo

AssoneGuaina

mielinica

Il neurone o cellula nervosa è l’unità fondamentale del tessuto nervoso coinvolto nella ricezione, conduzione e trasmissione dell’impulso nervoso.Le numerose cellule della neuroglia hanno funzione di nutrimento e protezione per le cellule nervose.

Terminazioni nervose con bottoncini sinaptici

FIBRA NERVOSA

L’insieme di fibre nervose costituisce un

NERVO

NEURONE

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GENERAZIONE DELL’IMPULSO NERVOSO

A riposo il neurone possiede un potenziale elettrico negativo (-70V) (potenziale di membrana o di riposo) dovuto alla presenza di ioni Na+ all’esterno e di ioni K+ e Cl- all’interno.

Il potenziale di membrana è mantenuto grazie alla presenza di una pompa sodio-potassio che trasporta ioni Na+ verso l’esterno e ioni K+ verso l’interno

Quando la cellula nervosa viene stimolata, la membrana lascia entrare ioni Na+ dall’esterno si genera un potenziale di azione

Le variazioni elettriche che avvengono nelle membrane plasmatiche dei neuroni determinano la formazione di impulsi nervosi

Esterno della cellula

Na+

Na+Na+

K+

Na+Na+

Na+K+ Na+ Na+

Na+Na+

Na+Na+

K+

ProteinaNa+

Membrana plasmatica

Canale del potassio K+

K+

K+K+K+

K+

K+

K+

Pompa Na+ - K+

Na+

Na+

K+

Canale del sodio

Interno della cellula

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Primo potenziale d’azione

Assone

Secondo potenziale d’azione

Terzo potenziale d’azione

Segmento di assone

1

2

3

PROPAGAZIONE DELL’IMPULSO NERVOSO LUNGO LA FIBRA NERVOSA

I potenziali d’azione hanno le seguenti caratteristiche:- viaggiano lungo l’assone dal corpo cellulare fino alla terminazione sinaptica-si propagano in una sola direzione lungo l’assone- hanno la capacità di rigenerarsi lungo l’assone- sono eventi del tipo «tutto o nulla»-sono sempre uguali indipendentemente dal fatto che lo stimolo che li ha generati sia forte o debole- al variare dell’intensità dello stimolo cambia la frequenza dei potenziali d’azione

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LE SINAPSI CHIMICHE

Le sinapsi consentono la trasmissione dell’impulso nervoso da un neurone ad un altro mediante un segnale di tipo chimico.

Il neurone pre-sinaptico possiede delle vescicole che contengono delle sostanze chimiche (neurotrasmettitori).

All’arrivo dell’impulso nervoso, i neurotrasmettitori sono rilasciati all’esterno, nello spazio sinaptico.

Il neurone post-sinaptico possiede dei recettori di membrana che legano ilneurotrasmettitore e trasformano il segnale chimico in segnale elettrico.Il segnale elettrico viene poi propagato lungo l’assone fino alla sinapsi successiva.

I neurotrasmettitori possono inviare segnali di tipo:Eccitatorio generano un potenziale d’azione nel neurone post-sinapticoInibitorio diminuiscono la tendenza di generare un potenziale d’azione nel neurone post-sinaptico

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I NEUROTRASMETTITORIl’acetilcolina è molto importante nelle sinapsi (placche neuromuscolari) che collegano i nervi motori alle cellule muscolari; agisce facendo contrarre i muscoli scheletrici, ma rallenta la frequenza del battito cardiaco

le ammine biogene derivano dagli amminoacidi; sono sostanze chimiche che agiscono come ormoni e sono prodotti da ghiandole del sistema endocrino:

l’adrenalina, la noradrenalina prodotte da ghiandole surrenali, agiscono in modo analogo al SN simpatico

serotonina e dopamina agiscono sul sonno, sull’umore, sulle emozioni, sull’attenzione e sull’apprendimento

gli amminoacidi comprendono:l’acido aspartico e l’acido glutammico funzione eccitatoria glicina e l’acido gamma-amminobutirrico (GABA) funzione inibitoria

i peptidi sono catene corte di amminoacidi; comprendono:sostanza P funzione eccitatoria, media la percezione del doloreendorfine riducono la sensazione di dolore durante momenti di

stress fisico o emotivo

l’ossido di azoto svolge funzione eccitatoria

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SOSTANZE PSICOATTIVE, PSICOFARMACI E DROGHE

Farmaci antidepressivi La depressione sembra correlata con uno squilibrio della concentrazione della serotonina. Alcuni farmaci sono in grado di correggere tale squilibrio.

LSD sostanza psicoattiva che produce effetti allucinogeni legandosi ai recettori della serotonina e della dopamina presenti nel cervello.

Amfetamine e cocaina potenziano il rilascio di noradrenalina e dopamina

Oppiacei (morfina, codeina ed eroina) si legano ai recettori per le endorfine e riducono la percezione del dolore

Molte sostanze psicoattive (tra cui caffeina, nicotina e alcol etilico) influenzano l’azione dei neurotrasmettitori nelle sinapsi presenti nel nostro cervello.

Caffeina neutralizza effetto dei neurotrasmettitori inibitori funzione eccitatoriaNicotina agisce da stimolante legandosi ai recettori dell’acetilcolinaAlcol ha effetto sedativo, che potenzia l’azione inibitoria del GABA; ha lo stesso effetto dei tranquillanti

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LE PATOLOGIE DEL SISTEMA NERVOSOI disturbi neurologici relativi all’encefalo.Alcuni esempi:Schizofrenia è un grave disturbo mentale caratterizzato da episodi psicotici durante i quali il paziente perde la capacità di distinguere la realtà. E’ dovuta ad un eccesso di dopamina nel cervello.Depressione è causata dalla presenza di quantità limitate di serotonina e noradrenalinaMalattia di Alzheimer è una malattia degenerativa del cervello caratterizzata da perdita di memoria e confusione mentaleMorbo di Parkinson è una malattia caratterizzata da rigidità muscolare, difficoltà a iniziare i movimenti e lentezza nell’eseguirli. E’ dovuta ad una carenza di dopamina nel cervello.

Malattie autoimmuni causate da una reazione impropria del sistema immunitarioSclerosi multipla sistema immunitario agisce distruggendo la guaina mielinica

la propagazione dell’impulso nervoso è rallentataMiastenia gravis sistema immunitario agisce bloccando i recettori per

l’acetilcolina l’impulso nervoso non arriva all’organo effettore lentezza nei movimenti