Il neurone

I neuroni trasmettono l’informazione ad altri neuroni o allecellule effettrici (cellule muscolari) attraverso le sinapsisinapsi..

Trasmissione sinapticaIngresso:

segnali sinaptici

Integrazione:segnali sinaptici PA

Uscita:PA segnale sinaptico

Conduzione:PA trasmesso ai terminali

La trasmissione sinaptica può essere di due tipi:Elettrica Chimica

Sinapsi elettricheSinapsi elettriche• Formate dalle giunzionicomunicanti (gap-junctions),costituite da canali che mettono incomunicazione diretta cellula pre-sinaptica e post-sinaptica.

• Trasmissione del segnale moltorapida (può essere bidirezionale)per passaggio diretto di ioni(correnti ioniche) da elementopre-sinaptico a quello post-sinaptico.

• Poco rappresentate nel sistemanervoso dei mammiferi.

• Formate dalle giunzionicomunicanti (gap-junctions),costituite da canali che mettono incomunicazione diretta cellula pre-sinaptica e post-sinaptica.

• Trasmissione del segnale moltorapida (può essere bidirezionale)per passaggio diretto di ioni(correnti ioniche) da elementopre-sinaptico a quello post-sinaptico.

• Poco rappresentate nel sistemanervoso dei mammiferi.

Sinapsi ChimicaSinapsi Chimica• Elemento pre-sinaptico epost-sinaptico separati da unospazio (fessura sinaptica:200-400 Å) che non permettepassaggio diretto dellecorrenti ioniche.• Informazione trasmessagrazie ad un trasmettitorechimico (neurotrasmettitore)contenuto in vescicole a livellopre-sinaptico e rilasciato inseguito all’arrivo del PA allaterminazione dell’assone.• Il neurotrasmettitorerilasciato si lega a recettorispecifici sulla membrana post-sinaptica e determina unamodificazione del potenziale dimembrana (segnale sinaptico).

• Elemento pre-sinaptico epost-sinaptico separati da unospazio (fessura sinaptica:200-400 Å) che non permettepassaggio diretto dellecorrenti ioniche.• Informazione trasmessagrazie ad un trasmettitorechimico (neurotrasmettitore)contenuto in vescicole a livellopre-sinaptico e rilasciato inseguito all’arrivo del PA allaterminazione dell’assone.• Il neurotrasmettitorerilasciato si lega a recettorispecifici sulla membrana post-sinaptica e determina unamodificazione del potenziale dimembrana (segnale sinaptico).

Trasmissione nellaTrasmissione nellasinapsi chimicasinapsi chimica

Il neurotrasmettitore vienerapidamente inattivato o rimossodalla fessura sinaptica.

I recettori post-sinaptici ligando-dipendente sono di due tipi:

Recettori metabotropici:accoppiati indirettamente acanali ionici, per mezzo disecondi messaggeri.Responsabili di rispostesinaptiche lente.

Recettori ionotropici:associati a canali ionici.Responsabili di rispostesinaptiche rapide.

Recettori metabotropici:accoppiati indirettamente acanali ionici, per mezzo disecondi messaggeri.Responsabili di rispostesinaptiche lente.

Il legame neurotrasmettitore-recettoredetermina una modificazione delpotenziale di membrana post-sinapticoche può essere: depolarizzazione (sinapsi eccitatoria) iperpolarizzazione (sinapsi inibitoria)

Il legame neurotrasmettitore-recettoredetermina una modificazione delpotenziale di membrana post-sinapticoche può essere: depolarizzazione (sinapsi eccitatoria) iperpolarizzazione (sinapsi inibitoria)

EPSP: determinato dall’apertura di canaliionici non selettivi (Na+ e K+) .Avvicina l’elemento postsinaptico alla sogliaper la nascita del PA

Membrana presinaptica

Membrana postsinaptica

Sinapsi eccitatoria

- 65mV

Depolarizzazione: potenziale postsinaptico eccitatorio (EPSP)

IPSP: determinato dall’apertura di canaliper il Cl-.Allontana l’elemento postsinaptico dallasoglia per la nascita del PA

Sinapsi inibitoria

- 65mVMembrana postsinaptica

Membrana presinaptica

Iperpolarizzazione: potenziale postsinaptico inibitorio (IPSP)

L’EPSP, a differenza del PA, è una depolarizzazione che nonraggiunge mai valori positivi. Dipende dall’apertura di canali ionici nonselettivi (permeabili contemporaneamente a diversi ioni, che simuovono attraverso la membrana spinti dal gradiente elettro-chimicoesistente).

- - - - --+ + + + ++

Na+

- - - - --

+ + + + ++

Na+

Na+>K+ K+>Na+

- - - - --

K+

Apertura canale non selettivo: Al pdr prevale la forza elettro-chimicadel Na+. Ingresso di Na+ supera uscita di K+. Man mano che il potenzialedi membrana si sposta verso valori meno negativi (depolarizzazione)aumenta la forza elettrochimica del K+. L’uscita di K+ supera l’ingresso diNa+ e il potenziale torna ai valori di riposo.

- - - - --

K+

- 60 mV - 50 mV

Il PA è caratterizzatodall’inversione di polarità dellamembrana e dipende dall’apertura, insequenza, di canali voltaggio-dipendenti selettivi, per Na+ e K+. Inun neurone la depolarizzazione sogliaper la nascita del PA è determinatadagli EPSP sinaptici.

Soglia

Entra Na+ Esce K+

EPSP graduabili in ampiezza (maggiore quantitàneurotrasmettitore rilasciato maggiore ampiezza EPSP) PA ha sempre la stessa ampiezza (tutto o nulla) EPSP si propagano con decremento (la loro ampiezzadiminuisce man mano che si allontanano dal punto dove sonostati generati) PA si propaga senza decremento perché vienecontinuamente rigenerato

EPSP graduabili in ampiezza (maggiore quantitàneurotrasmettitore rilasciato maggiore ampiezza EPSP) PA ha sempre la stessa ampiezza (tutto o nulla) EPSP si propagano con decremento (la loro ampiezzadiminuisce man mano che si allontanano dal punto dove sonostati generati) PA si propaga senza decremento perché vienecontinuamente rigenerato

Principali neurotrasmettitori:• AcetilcolinaAmineAmine (derivano(derivano dada Aminoacidi)Aminoacidi)::• Dopamina e Noradrenalina (dalla Tirosina)• Serotonina (dal Triptofano)• Istamina (dall’Istidina)AminoacidiAminoacidi::• Glutammato: principale neurotrasmettitore eccitatoriodel SNC• Acido gamma-aminobutirrico (GABA): principaleneurotrasmettitore inibitorio del SNC• Glicina: neurotrasmettitore inibitorio soprattutto nelmidollo spinale.

Principali neurotrasmettitori:• AcetilcolinaAmineAmine (derivano(derivano dada Aminoacidi)Aminoacidi)::• Dopamina e Noradrenalina (dalla Tirosina)• Serotonina (dal Triptofano)• Istamina (dall’Istidina)AminoacidiAminoacidi::• Glutammato: principale neurotrasmettitore eccitatoriodel SNC• Acido gamma-aminobutirrico (GABA): principaleneurotrasmettitore inibitorio del SNC• Glicina: neurotrasmettitore inibitorio soprattutto nelmidollo spinale.

Per ogni neurotrasmettitore esistono diversi tipi direcettore.

Lo stesso neurotrasmettitore può avere effettoeccitatorio od inibitorio a seconda del recettore con cuiinteragisce.

Una sinapsi è quindi eccitatoria od inibitoria non in baseal neurotrasmettitore rilasciato, ma in base al tipo direcettore con cui il neurotrasmettitore si lega.

Per ogni neurotrasmettitore esistono diversi tipi direcettore.

Lo stesso neurotrasmettitore può avere effettoeccitatorio od inibitorio a seconda del recettore con cuiinteragisce.

Una sinapsi è quindi eccitatoria od inibitoria non in baseal neurotrasmettitore rilasciato, ma in base al tipo direcettore con cui il neurotrasmettitore si lega.

I neuroni del SNC ricevono numerosi contatti sinaptici eccitatori edinibitori, su dendriti e soma, che devono essere integrati per generarerisposte adeguate.

Segmento inizialepunto di nascita del

PA

La depolarizzazione generata dalle sinapsi eccitatorie su dendriti esoma del neurone deve arrivare al segmento iniziale dell’assone conintensità sufficiente a raggiungere la soglia per generare il PA.Poichè gli EPSP si propagano con decremento la depolarizzazione chearriva al segmento iniziale può essere sotto il valore soglia.Quindi per generare un PA è necessaria la sommazione di più segnalisinaptici (sommazione sinaptica: spaziale e temporale)

Sommazione spazialeSommazione spazialePiù segnali eccitatori nati contemporaneamente in puntidiversi del neurone si sommano generando unadepolarizzazione che arriva al segmento iniziale conun’intensità sufficiente al raggiungimento della soglia per lanascita del PA.

Sommazionetemporale sopra soglia

Poiché gli EPSP hanno una durata maggiore del PA pre-sinapticoche li determina, la successione ad elevata frequenza di PA in unasola sinapsi permette sommazione dei singoli EPSP. Si genera unadepolarizzazione di grande ampiezza che arriva al segmentoiniziale con un’intensità sufficiente al raggiungimento della sogliaper la nascita del PA.

Sommazione temporaleSommazione temporale

EffettiEffetti competitivicompetitivi

L’attivazione simultanea di sinapsi eccitatorie ed inibitorie portaa sommazione di EPSP e IPSP. L’iperpolarizzazione generata daisegnali inibitori riduce la depolarizzazione delle sinapsieccitatorie. Al segmento iniziale arriva una depolarizzazioneridotta che può anche essere sotto il valore soglia per la nascitadel PA. L’informazione trasmessa dalle sinapsi eccitatorie vienebloccata.

MaggioreMaggioreinformazioneinformazione

MinoreMinoreinformazioneinformazione

La sommazione sinaptica è alla base di una proprietà essenziale deineuroni: l’integrazione sinaptica, che permette al neurone raggiuntoda più segnali di valutarne intensità e durata e di generare PA afrequenza diversa (risposta diversa).

Sinapsi

Dendrite

MaggioreMaggioreinformazioneinformazione

L’ampiezza della depolarizzazione che raggiunge il segmento iniziale determina lafrequenza dei PA generati dal neurone:depolarizzazione frequenza PA rilascio neurotrasmettitore a livello delterminale assonale informazione trasmessa.