Il Sistema Nervoso

Paolo D'Angelo,

Riccardo Pengo,

Andrea Ventura

Indice

- Anatomia

-Il Funzionamento Del Sistema Nervoso

-Il Cervello e Le Malattie

Anatomia

La struttura di base

Sistema centrale e sistema periferico

L'evoluzione del sistema nervoso negli invertebrati...

nei vertebrati

e nell'uomo;

La struttura di base

Cento miliardi di neuroni, corpi cellulari

composti da un nucleo, alcuni organuli e molti

fasci di fibra nervosa.

Questi fasci si chiamano dendriti, che

ricevono segnali dalle altre cellule, e l'assone,

unico fascio che invia segnali alle altre cellule.

Questi fasci sono ricoperti da numerose

cellule di Schwann, un tipo di cellule di

sostegno, costituite, oltre che dal nucleo e

dagli organuli, da una guaina mielinica, che

avvolge l'assone.

Ci consente al segnale elettrico di viaggiare

lungo i nodi di Ranvier molto pi

velocemente, arrivando sino alla velocit 540

Km/h.

Sistema centrale e sistema periferico

Il sistema viene diviso in due parti: il

sistema nervoso centrale e il sistema

nervoso periferico.

Il SNC composto dall'encefalo e, nei

vertebrati, dal midollo spinale.

Il SNP formato dai nervi, le arterie di

comunicazione del sistema nervoso. I

neuroni spesso si associano in gangli,

diffusi lungo tutto il corpo.

I neuroni si possono dividere in tre tipi

funzionali: i neuroni sensoriali, gli

interneuroni e i neuroni motori.

L'evoluzione del sistema nervoso negli invertebrati...

Alcuni animali, ad esempio le spugne, sono

del tutto privi di sistema nervoso.

L'idra dispone di uno dei modelli pi

semplici di sistema nervoso: una rete

nervosa.

I vermi piatti sono gli animali pi semplici

che dispongono di un sistema nervoso

cefalizzato e centralizzato.

Gli insetti e le sanguisughe, ad esempio,

possiedono un encefalo pi evoluto e

concentrato; gli insetti possiedono, inoltre

un ganglio per ogni segmento corporeo

nei vertebrati ...

L'encefalo il centro di controllo del

sistema nervoso dei vertebrati, mentre il

midollo spinale convoglia le informazioni

in entrata ed in uscita dal sistema nervoso

periferico all'encefalo.

Una vasta rete di vasi sanguigni provvede

alle esigenze del sistema nervoso centrale.

Sia l'encefalo sia il midollo spinale

contengono ventricoli e il canale

ependimale, pieni di liquido

cerebrospinale. Entrambi sono rivestiti

dalle meningi.

L' SNC dei vertebrati si compone di materia

bianca e di materia grigia.

e nell'uomo

Nell'embrione si sviluppano, a partire dal tubo

neurale, tre rigonfiamenti: prosencefalo,

mesencefalo, rombencefalo.

Nell'adulto il prosencefalo si sviluppa in

cervello, talamo, ipotalamo, ipofisi.

Il mesencefalo riceve e integra le sensazioni

uditive, coordina i riflessi visivi, manda

impulsi sensoriali al cervello.

Il rombencefalo si divide in ponte e midollo

allungato.

Mesencefalo, ponte e midollo allungato

costituiscono il tronco encefalico.

Il funzionamento

Il neurone a riposo

L'origine dell'impulso nervoso

Il viaggio del potenziale d'azione

Le sinapsi

Il viaggio dell'informazione

I neurotrasmettitori

Le droghe e i loro effetti

Le funzioni del SNP

I riflessi

Il neurone a riposo

Un neurone a riposo contiene energia

potenziale. Tale energia, chiamata

potenziale di membrana risiede nella

differenza di carica elettrica fra i due lati

della membrana plasmatica. Essa

nell'ordine dei -70 mV.

Chimicamente, questa energia potenziale

data dalla differente concentrazione di

ioni K+, pi presenti all'interno della

cellula, e Na+, pi concentrati all'esterno.

Ci dato dalla scarsa permeabilit della

membrana plasmatica agli ioni Na+, e alla

sua permeabilit agli ioni K+, oltre che alla

pompa Sodio-Potassio.

L'origine dell'impulso nervoso

1. Stimolando la membrana plasmatica,

possibile liberare e utilizzare l'energia

potenziale di membrana.

2. Se lo stimolo sufficientemente forte, si

raggiunge il potenziale di soglia (-50mV).

3. Raggiunto il potenziale di soglia, si innesca

bruscamente il potenziale d'azione

(+35mV).

4. Subito dopo la membrana si ri-polarizza, il

potenziale scende fino ad un valore

inferiore al riposo, ed infine torna quello di

partenza.

1. Stimolando la membrana plasmatica, si

aprono alcuni canali del sodio e una

piccola quantit di ioni entra nell'assone.

2. Se lo stimolo sufficientemente forte, si

raggiunge il potenziale di soglia.

3. Raggiunto il potenziale di soglia, si aprono

sempre pi canali, facendo entrare sempre

pi ioni.

4. Raggiunto il potenziale massimo, i canali

del sodio si chiudono e si disattivano,

mentre si aprono quelli del potassio,

permettendone una rapida diffusione verso

l'esterno.

Il viaggio del potenziale d'azione

Il potenziale d'azione si propaga lungo

l'assone attraverso un effetto domino.

Dopo che il potenziale d'azione stato

innescato nella prima sezione dell'assone,

viene indotta, nella sezione successiva, una

nuova apertura dei canali del sodio, e cos

via alla fine dell'assone.

Il potenziale d'azione si propaga in una

sola direzione poich nelle sezioni

dell'assone gi interessate dal suo

passaggio, i canali del sodio vengono

disattivati per un certo periodo di tempo.

Le sinapsi

Le sinapsi si dividono in sinapsi elettriche e chimiche.

In una sinapsi elettrica l'impulso passa direttamente da un neurone a quello successivo.

Nelle sinapsi chimiche presente un breve spazio, che separa i due neuroni.

Il segnale elettrico deve essere perci convertito in segnale chimico, tramite l'uso di neurotrasmettitori.

Dopo che un potenziale d'azione arriva presso la terminazione sinaptica, causa cambiamenti chimici che comportano la formazione di vescicole contenenti molecole di neurotrasmettitore.

Questo si lega ai recettori presenti sulla membrana del neurone successivo, aprendo il canale ionico.

Il viaggio dell'informazione

Un neurone pu interagire con molti altri neuroni: ricevendo informazioni attraverso i dendriti da molti altri neuroni.

Un neurone assomiglia ad un microchip che elabora moltissime informazioni attraverso i neurotrasmettitori.

I neurotrasmettitori si dividono in eccitatori, che generano potenziale d'azione nella cellula post-sinaptica, e inibitori, che fanno diminuire la tendenza a generare potenziale d'azione.

La membrana di un neurone pu ricevere contemporaneamente molti stimoli, tutti del tipo tutto o nulla: la frequenza delsegnale che mantiene il senso del messaggio.

I neurotrasmettitori

Esistono una grandissima variet di molecole

che svolge il ruolo di neurotrasmettitori.

Molti di questi, come l'acetilcolina, sono

piccole molecole organiche contenenti azoto.

Le ammine biogene sono derivati degli

amminoacidi. Comprendono: adrenalina,

noradrenalina, serotonina e dopamina.

L'acido glutammico, l'acido aspartico, la

glicina, e il GABA sono in realt amminoacidi.

Anche numerosi peptidi, ossia catene

relativamente corte di amminoacidi, hanno

funzione di neurotrasmettitore. Le endorfine

appartengono a questa categoria.

Anche alcuni gas possono fungere da

neurotrasmettitori, come l'ossido d'azoto.

Le funzioni del SNP

L' SNP dei vertebrati diviso in sistema nervoso

somatico e autonomo.

Il sistema nervoso somatico trasporta segnali da e

verso i muscoli scheletrici. Il sistema nervoso

somatico viene anche detto volontario.

Il sistema nervoso autonomo regola l'ambiente

interno controllando il sistema digerente,

cardiovascolare, escretore ed endocrino.

Il sistema nervoso autonomo si divide in sistema

parasimpatico e sistema simpatico.

Il sistema parasimpatico induce nell'organismo

le attivit legate all'acquisizione e alla

conservazione dell'energia (riposare e digerire).

Il sistema simpatico tende a svolgere il compito

apposto, preparando il corpo ad attivit che

consumano energia (combattere o fuggire).

I riflessi

La risposta motoria molto rapida che noi chiamiamo riflesso si articola in tre fasi: acquisizione sensoriale, integrazione e stimolo motorio.

Quando viene dato un colpo al ginocchio un recettore sensoriale percepisce la tensione del tendine...

...un neurone sensoriale trasporta il segnale al midollo spinale...

...il sistema nervoso centrale passa l'informazione a un neurone motore e a un interneurone...

...i muscoli rispondono contraendosi al segnale del neurone motorio.

Il cervello e le malattie

La corteccia cerebrale

Il sonno e la veglia

Il sistema limbico

La corteccia cerebrale

La corteccia cerebrale costituisce l'80% della massa encefalica e contiene 10 miliardi di neuroni;

Essa divisa in un emisfero destro e in unemisfero sinistro, e ogni emisfero si occupa delle caratteristiche peculiari dell'uomo; essi sono giunti dal corpo calloso;

Le aree di associazione costituiscono la maggior parte della corteccia e si occupano di ci che noi semplicemente chiamiamo pensiero e anima;

Il linguaggio originato da alcune interazioni estremamente complesse fra le aree di associazione. Queste aree ottengono anche l'informazione visiva dell'aspetto delle parole scritte;

Si indica col termine lateralizzazione la specializzazione di ogni emisfero in un determinato campo;

Il sonno e la veglia

L'ipotalamo uno dei responsabili del ciclo dell'alterarsi di sonno e veglia, mentre il mesencefalo contiene il centro dell'attenzione.

La formazione reticolare, che attraversa il tronco encefalico, invia i dati pi utili alla corteccia cerebrale, e maggiori sono questi, maggiore lo stato di allerta;

Grazie all'elettroencefalogramma possibile registrare l'intensit delle onde cerebrali durante il sogno e durante la veglia;

Un paziente sveglio a riposo presenta onde lente e regolari, dette onde alpha.

Un paziente sveglio sotto stress mentale, presenta un tracciato veloce e irregolare di onde beta.

Durante il sonno, si registrano onde lente, caratteristiche della fase non-REM, e onde rapide e meno regolari, caratteristiche della fase REM.

Il sistema limbico

Il sistema limbico responsabile di alcuni

comportamenti, come ad esempio le cure

parentali o i legami emotivi;

L'ippocampo coinvolto sia nella formazione

che nella rievocazione dei ricordi, che

costituiscono la memoria; l'amigdala

coinvolta nella memorizzazione dei movimenti

facciali correlati alle emozioni.

Si distinguono memoria a breve termine, che

dura pochi minuti, e memoria a lungo

termine, che pu durare anche anni. A seconda

della frequenza con cui acquisiamo

un'informazione essa viene immagazzinata

nell'una o nell'altra memoria.

La memoria delle abilit, immagazzina una

serie di nozioni correlate e dei movimenti; tale

memoria duratura (basti pensare al detto a

proposito dell'andare in bicicletta).

Approfondimenti

Disturbi del comportamento

Le malattie degenerative

Lesioni del sistema nervoso

Le droghe e i loro effetti

La sindrome del savant

Disturbi del comportamento

La schizofrenia caratterizzata da episodipsicotici che portano il paziente a distaccarsi dalla realt; i sintomi sono allucinazioni, manie, insensibilit e disturbi della concentrazione. I farmaci ad oggi usati utilizzano la dopamina ma hanno dei pesanti effetti collaterali. Tale malattia stato dimostrato abbia radici genetiche.

La depressione si divide in maggiore e disturbo bipolare; i sintomi della prima sono mancanza di iniziativa, alterazione del ciclo sonno-veglia, cambio di peso. Il paziente bipolare nelle fasi maniacali presenta egocentrismo, grande energia, comportamenti fuori dalla norma. I medicinali si concentrano sull'impedire l'assorbimento di serotonina (SSRI). Come per la schizofrenia anche la depressione ha una componente genetica.

Le malattie degenerative

La malattia di Alzheimer caratterizzata dalla perdita di memoria e porta anche il paziente a dover essere assistito in tutto e per tutto. Diagnosticare tale malattia molto difficile e pu essere confusa con altre forme di demenza. Si ha la certezza solo post-morte del paziente se si trovano le caratteristiche placche amiloidi causate dalla mancata scissione del peptide beta amiloide che causa anche le caratteristiche matasse neurofibrillari.

Il morbo di Parkinson caratterizzato da irrigidimento muscolare, difficolt ad iniziare movimenti e lentezza a portarli a compimento, nonch tremore e problemi posturali. Concorrono alla contrazione di tale patologia fattori sia genetici che ambientali. Non vi ancora una cura, ma si osservato che la curo con il precursore L-dopa della dopamina, almeno per quanto riguarda i test sugli animali.

Lesioni del sistema nervoso

Le lesioni del cervello possono modificare il comportamento delle persone. Fu questo il caso del capomastro Phineas Gage, i cui lobi frontali furono danneggiati da una spranga.

Grazie allo studio di cervelli danneggiati come quello di Gage i neurologi sono capaci di spiegare in parte il funzionamento di un cervello sano.

Alcuni degli interventi pi radicali sono la divisione del corpo calloso per evitare casi di epilessia, oppure l'emisferectomia, ovvero l'asportazione per intero di un emisfero cerebrale.

Le droghe e i loro effetti

Sostanze come la caffeina, l'alcol e la nicotinaagiscono sul funzionamento dei neurotrasmettitori; ad esempio si pensa che l'alcol agisca come sedativo inibendo il funzionamento del GABA.

Alcuni psicofarmaci agiscono sempre sui neurotrasmettitori per curare diversi disturbi come la depressione ( il caso degli inibitori della serotonina SSRI) o i disturbi dell'attenzione.

Alcune droghe come anfetamine e cocainapotenziano il rilascio di dopamina e noradrenalina a livello delle sinapsi.

Il THC (tetraidrocannabinolo) legandosi ai recettori al posto dell'anandamine che media il dolore, controlla la fame ed ha un ruolo anche nella fertilit.

Gli oppiacei si legano ai recettori delle endorfinecausando sensazioni di piacere ed euforia.

Tali sostanze disturbano l'equilibrio chimico, causando a volte aumento dell'attenzione ed effetti analgesici, tuttavia sconvolgono la regolazione delle vie di comunicazione nervose.

I savant

La sindrome dell'idiota sapiente, o savantismo, una rara condizione della mente umana, che comporta una grande e particolare abilit in persone con disturbi dello sviluppo.

Le persone affette da questa sindrome hanno capacit mnemoniche sopra la norma in un particolare campo del sapere. Alcuni hanno anche straordinarie capacit artistiche e musicali.

Per contro, le persone affette da savantismo, se non opportunamente stimolate, possono sembrare dei ritardati mentali, in quanto scoordinati e con capacit comunicative e sociali ridotte.

Fine

Paolo DAngelo (paoeale@hotmail.it)

Riccardo Pengo (riccardopengo@gmail.com)

Andrea Ventura (ilventura1993@gmail.com)