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Neurone e Sistema nervoso periferico Funzioni del sistema nervoso ed endocrino Ha la funzione di raccogliere le informazioni dell’ambiente esterno e interno, di elaborarle e di dare una

risposta agendo sulla muscolatura o sulle ghiandole.

I recettori sensitivi captano gli stimoli dell’ambiente esterno e interno e le trasformano in impulsi nervosi da

inviare, tramite i neuroni sensitivi afferenti, al Sistema nervoso centrale ( SNC), ovvero encefalo e midollo

spinale. Il sistema nervoso inoltre riceve, interpreta gli impulsi ricevuti ed elabora le risposte che vengono

inviate, tramite neuroni efferenti, agli organi effettori (muscoli e ghiandole).

Il sistema nervoso, insieme a quello endocrino si occupa di integrare gli stimoli provenienti dal modo esterno

e provvede al mantenimento dell’omeostasi (condizioni interne del corpo adatte alla sopravvivenza

dell’individuo: temperatura, pH, equilibrio idrico-salino). Il sistema nervoso utilizza neurotrasmettitori,

quello endocrino ormoni (molecole in genere di natura proteica, vengono secreti da ghiandole ed entrano

nella circolazione sanguigna. Agiscono su organi bersaglio). Il sistema nervoso si occupa ri reazioni

immediate, quello endocrino di reazioni più lente (maturazione sessuale, ad esempio). Il sistema nervoso,

invece, propaga le informazioni per via elettrica o chimica mediante neurotrasmettitori (tra una terminazione

nervosa e l’altra).

La barriera ematoencefalica, posta tra il sangue e l’encefalo è costituita da astrociti e costituisce una barriera

per le sostanze idrosolubili (glucosio e ioni), le quali passano per trasporto passivo facilitato, mentre CO2 e

O2 passano per diffusione.

TESSUTO NERVOSO

E’ costituito da due tipi di

cellule: Neuroni e cellule

gliali: occupano gli spazi

tra i neuroni e servono a

nutrirli e a favorirne il

funzionamento. Sono

cellule più piccole dei

neuroni e prive di

prolungamenti,

comprendono diversi tipi di

cellule tra cui

oligodendrociti e le cellule

di Schwann che rivestono

gli assoni formando una

guaina mielinica. I primo

forniscono una guaina

mielinica a più neuroni, i

secondi ad un solo

neurone.

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Fisiologia delle cellule eccitabili: la membrana cellulare e i

trasporti Il ruolo della membrana plasmatica

nella generazione del segnale

nervoso è importantissimo (ricorda

che è impermeabile agli ioni per la

parte idrofoba interna del doppio

staro fosfolipidico.

A generare il potenziale di

membrana sono due tipi di

trasporti: la pompa Na+-K

+ e i

canali di membrana. La pompa sodio - potassio

La pompa sodio-potassio è una

proteina che, con consumo di

energia, pompa fuori dalla

cellula 3 ioni Na+ e

contemporaneamente spinge

all’interno 2 ioni K+.

I canali di membrana

I canali ionici permettono un debole ingresso degli Na+

e una uscita dei K+

secondo il loro gradiente

di concentrazione.

La combinazione della pompa sodio- potassio e dei deboli canali ionici causa uno squilibrio di

cariche che è responsabile del potenziale di membrana (- 70 mV).

La prima genera due gradienti di concentrazione, uno per il sodio, che resta concentrato fuori dalla

cellula e uno per il potassio, più concentrato all’interno.

La seconda è responsabile di un flusso di ioni potassio verso l’esterno, mentre gli ioni sodio non

possono entrare, poiché il canale del sodio è normalmente chiuso.

Il flusso netto di cariche positive è dall’interno verso l’esterno della cellula e ciò produce il

potenziale di membrana (negativo dentro la cellula).

Inserendo un microelettrodo all’interno della membrana si misura un potenziale di -70mV.

Canali voltaggio dipendenti: canali del sodio e del potassio la cui apertura e chiusura dipende

dalle variazioni del potenziale elettrico

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Cellule eccitabili, la legge del tutto o nulla

Grafico del potenziale d’azione

Cellule nervose e muscoli sono eccitabili, cioè sono in grado di rispondere in modo sproporzionato

allo stimolo.

Il grafico è in funzione del tempo e del potenziale (misurato in millivolt).

La depolarizzazione consiste in un aumento del potenziale di membrana (entrano cariche positive e

il potenziale si avvicina allo zero).

Se la depolarizzazione è sotto soglia (linea tratteggiata) la cellula prontamente si ripolarizza e

riacquista il potenziale di membrana. Ciò avviene sempre anche nel caso di cellule non eccitabili.

Se la depolarizzazione è sopra soglia la cellula risponde in modo sproporzionato (legge del tutto o

nulla) e il potenziale diventa positivo. Il punto in cui si origina il potenziale d’azione (inversione del

potenziale di membrana) si chiama cono d’emergenza.

Ciò è dovuto ad una variazione di permeabilità del sodio e del potassio (i canali del sodio voltaggio

dipendenti si aprono e il sodio entra, quelli del potassio si chiudono e il potassio non può uscire).

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1) Situazione iniziale:

potenziale di membrana di -

70mV

2) Quando arriva uno

stimolo alcune cariche

positive (Na+) passano

attraverso la membrana e la

cellula si depolarizza.-->

DEPOLARIZZAZIONE

3))In risposta ad uno

stimolo adeguato (sopra

soglia), si aprono i canali

ionici voltaggio dipendenti

di Na+

che lo fanno entrare

nel citoplasma, e di K+ che

esce fino a che l’interno

della cellula si carica

positivamente →

POTENZIALE

D’AZIONE

3)In meno di un

millisecondo i canali del

sodio si richiudono, e si

aprono quelli degli ioni K+

che escono: in tal modo

l’interno della cellula

ridiventa negativo rispetto

all’esterno→

RIPOLARIZZAZIONE

4)Per un po’ i canali del

potassio restano aperti

(IPERPOLARIZZAZION

E). Durante questa fase non

è possibile inescare nella

cellula un altro potenziale

d’azione

REFRATTARIETA’

ASSOLUTA.

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I processi di

depolarizzazione e di

ripolarizzazione in funzione

del potenziale di membrana

e dei canali ionici

Malattie del SNC o SNP

Epilessia

Corto circuito temporaneo in

cellule dell’enecaflo che si

eccitano senza risposta a

stimoli.

SLA (malattia di Gehrig)

Malattia a carattere

autoimmune, letale, del primo

motoneurone. Si perde la

capacità di qualsiasi movimento.

SM

Malattia autoimmune con

perdita di mielina e incapacità

di propagare lo stimolo

nervoso.

La conduzione saltatoria

Quando il potenziale d’azione è insorto in un punto (normalmente insorge nel cono d’emergenza),

esso si propaga come due diverse correnti elettriche, una esterna alla membrana, una interna.

Per aumentare la velocità di conduzione il neurone è circondato da mielina (un isolante elettrico),

interrotta a livello dei nodi di Ranvier.

In questo modo il potenziale d’azione salta da un nodo all’altro (conduzione saltatoria).

La sinapsi

Spazio tra 2 neuroni che comunicano con modalità chimiche.

Il neurone presinaptico contiene vescicole col neurotrasmettitore che può essere di tipo eccitatorio

(EPSP: produce una depolarizzazione della membrana postsinaptica) o inibitorio (IPSP: produce

iperpolarizzazione). Il legame recettore-neurotrasmettitore infatti, o direttamente o indirettamente

attraverso un’altra proteina che si chiama AMP ciclico, induce nel neurone postsinaptico

un’apertura dei canali del sodio.

Il meccanismo della depolarizzazione è un’apertura dei canali del sodio (entra), quello della

iperpolarizzazione consiste in un’apertura dei canali del potassio (esce).

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Le sinapsi sono normalmente asso- dendritiche

Normalmente dopo il potenziale d’azione il

neutrotrasmettitore viene ricaptato dal neurone

presinaptico (reuptake) oppure dalle cellule gliali.

La possibilità di trasferire l’eccitazione nervosa dipende

da quanto neurotrasmettitore viene rilasciato e da quanto

tempo lo stesso resta nello spazio sinaptico (meccanismo

di modulazione o sommazione).

Neurotrasmettitori possono essere aminoacidi (tutti

SNC: GABA, gly, glu, asp), ammine (SER, DOPA, nel

SNC; Ach nel SNP, ADR e NOR sia SNC; sia SP),

neuropeptidi (oppioidi: encefalie ed endorfine, sostanza

P, sostanza Y), gassosi (NO, CO). DOPA, ADR E NOR

sono anche dette catecolamine e sono coinvolte nel

comportamento, nei processi cognitivi e nelle emozioni.

Eccitatori

GLU, ASP

SER, DOPA, Ach

ADR, NOR

Inibitori

GABA, GLY

ADR, NOR

DOPA: cervello emozionale, reagola il comportamento, equilibrio psichico.

NOR: reazioni in stress o emergenze, attiva il SNC, nel SP accelera frequenza e forza di

contrazione cardiaca, aumenta glicemia

SER: soprattutto nel SNC, legata all’ansia, alla regolazione dei cicli sonno-veglia e controllo della

temperatura corporea.

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Endorfine: prodotte dall’ipofisi, agiscono a livello del midollo in modo inibitorio (impediscono la

sensazione di dolore ad esempio dopo un incidente), ma anche nell’encefalo dove provocano

euforia.

Morfine : danno fenomeni di tolleranza (necessità di aumentare la dose per ottenere lo stesso

effetto, in seguito a meccanismo di feed-back negativo sul neurone che produce endorfine),

assuefazione e dipendenza fisica (si manifesta con fenomeni di astinenza, quando si sospende la

somministrazione esterna della droga).

Nicotina, anfetamina, caffeina agiscono invece sui recettori della NOR.

Sostanze allucinogene (ketamina, hashish, marijuana bloccano o inibiscono i recettori di GLU e

hanno azione analgesica

Alcol: potenzia effetto di GABA.

Ansia: situazione di nervosismo e irritabilità che precede un evento stressante, ma in assenza di

questo può diventare patologica. Si cura con benzodiazepine (si legano coi recettori del GABA

potenziandone gli effetti).

Malattie psichiche

Depressione è legata a carenza di amine biogene (insonnia, stanchezza, disinteresse). Si usano 3

tipi di farmaci

Triciclici

Impediscono

ricaptazione di NOR

SSRI

Impediscono

ricaptazione di SER

IMAO

Impediscono ricaptazione di monoaminoossidasi,

enzimi che distruggono i neurotrasmettitori.

Schizofrenia: disturbi del comportamento, dell’umore e allucinazioni, curata un tempo con

neurolettici che si legano ai recettori della DOPA, spesso inducendo Parkinson. Ora si usa clozapina

e risperidone che non danno questo effetto collaterale.

Parkinson: rigidità muscolare, debolezza, tremore docuta ad insufficiente produzione di DOPA,

attualmente curato con levodopa

Sistema nervoso periferico Il sistema nervoso comprende il sistema nervoso centrale e il

sistema periferico.

Il primo è formato dall’encefalo e dal midollo spinale; il

secondo mette in comunicazione il SNC con i recettori e con

gli organi effettori e si suddivide in sensitivo (che porta gli

stimoli dagli organi di senso al midollo spinale) e motorio

(che porta le risposte agli stimoli dal midollo ai muscoli

motori). Il centro di regolazione è situato nel tronco.

Il sistema periferico motorio si suddivide inoltre in somatico o

volontario (che innerva tutti i muscoli scheletrici, ovvero delle

ossa e riguarda meccanismi sotto controllo della volontà); e

autonomo o involontario (che agisce mediante archi riflessi).

Questo, a sua volta, è suddiviso in simpatico (che si eccita in

momenti di stress o pericolo e che funziona con adrenalina

noradrenalina) e parasimpatico (che è sempre attivo e

funziona con acetilcolina.

I corpi dei neuroni si chiamano nuclei nel SNC e gangli nel

SP, i fasci di assoni si chiamano tratti nel SNC e nervi nel SP.

Ci sono 12 paia di nervi cranici che si connettono

direttamente con l’encefalo, la maggior parte dei quali sono

misti. Solo il nervo vago si dirige ben al di sotto di testa e

collo. I nervi spinali, invece, mettono in contatto la periferia

col SNC. I corpi cellulari dei neuroni sensoriali si trovano

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fuori dal midollo e formano i gangli della radice dorsale, mentre i corpi cellulari dei neuroni motori sono

dentro il midollo. I neuroni del SN somatico hanno assoni lunghi che arrivano fino ai muscoli scheletrici

effettori. Al contrario, i neurono del SNA fanno sinapsi fuori del midollo con altri motoneuroni, i quali

porteranno l’informazione ai muscoli (viscerali). Si parla pertanto di neuroni pre e postgangliari. I nervi del

SN autonomo parasimpatico partono dalle regioni craniale e sacrale, quelli del SN autonomo simpatico

partono dalle regioni toraco-lombari.

Il sistema nervoso autonomo ha due specificità. Quello simpatico, che si eccita in momenti di stress o

pericolo, funziona con l’Adrenalina (Adr) e la Noradrenalina (Nor), due neurotrasmettitori che provocano

l’aumento del battito cardiaco e l’innalzamento della pressione sanguigna. Quello, parasimpatico, invece,

funziona con un neurotrasmettitore che si chiama Acetilcolina (Ach).

Durante l’attività del sistema nervoso simpatico si ha una vaso costrizione cutanea e viscerale e una vaso

dilatazione encefalica e muscolare, che permette di preparare l’animale alla situazione di pericolo.

Tipi di neuroni: arco riflesso = un circuito nervoso nel quale sono coinvolti almeno tre neuroni (sensitivi,

motori, interneuroni). I neuroni sono cellule del sistema nervoso che si suddividono in due categorie:

NEURONI

sensitivi motori + inteneuroni

volontari involontari

I neuroni trasportano le informazioni provenienti dalle diverse parti del corpo verso il sistema nervoso

centrale oppure trasmettono impulsi provenienti dal midollo spinale a fibre muscolari o a ghiandole,

determinandone l’attività.

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Il midollo spinale fa parte del sistema nervoso centrale e si trova all’interno della colonna vertebrale.

SISTEMA NERVOSO

Centrale

encefalo midollo spinale

Periferico

Sensitivo(porta stimoli

dagli organi di senso al mi

dollo spinale).

Motorio (portano le risposte dal midollo ai

muscoli del corpo)

SOMATICO o VOLONTARIO

(innerva tutti i muscoli scheletrici)

AUTONOMO o INVOLONTARIO

(agisce mediante un arco riflesso)

SIMPATICO

(si attiva in momenti di stress

o pericolo).

PARASIMPATICO

attivo sempre

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Riflesso patellare

L’arco riflesso è un processo attraverso il quale dalla stimolazione di un nervo sensoriale da parte di un

organo di senso o di un recettore, si sussegue una trasmissione dello stimolo a un nervo motorio che a sua

volta determina una risposta in uno di quegli organi.Ad esempio, una sensazione di dolore a livello del

ginocchio provoca il riflesso immediato dei muscoli quadricipiti che si contraggono (riflesso flessorio o

patellare).In questo caso entra in azione una via nervosa breve, formata da soli tre neuroni.

Un recettore di senso posto al livello del ginocchio registra il dolore e, attraverso un neurone sensitivo, fa

arrivare l’impulso al midollo. Qui un interneurone trasmette l’informazione a un neurone motorio che invia

l’impulso al muscolo facendolo contrarre: il piede si solleva.

Credits: Ginevra Petruzzini, classe 2 G Liceo Besta (2014-15)