Principali funzioni del sistema nervoso

Il Sistema nervoso è suddiviso in due sezioni:

- Sistema Nervoso Centrale (SNC), che comprende encefalo e midollo spinale.

- Sistema Nervoso Periferico, costituito da neuroni afferenti (sensoriali) e da

neuroni efferenti (motori).

I recettori sensoriali sono distribuiti in tutto il corpo e controllano costantemente

le condizioni dell’ambiente interno e di quello esterno.

Questi recettori inviano informazioni al SNC tramite neuroni afferenti.

Il SNC è il centro di integrazione delle informazioni provenienti dalla periferia.

I neuroni del SNC integrano le informazioni in arrivo e, se necessario,

innescano una risposta adeguata che viene inviata mediante neuroni efferenti.

I neuroni efferenti comprendono due sezioni:

-Sezione motoria somatica, che controlla i muscoli scheletrici.

-Sezione autonomica, che controlla organi viscerali, la funzione cardiaca, la

muscolatura liscia, le ghiandole esocrine e parte di quelle endocrine.

Schema dell’ organizzazione del sistema nervoso centrale

I diversi tipi di neuroni

I diversi tipi di cellule gliali

* * Le cellule ependimali rivestono le cavità dei ventricoli ed il canale del midollo spinale.

Producono il liquido cerebrospinale, che fanno circolare col battito delle ciglia.

* Le cellule della microglia eliminano per fagocitosi le cellule cerebrali morte e secernono

molecole che regolano lo sviluppo di nuovi neuroni.

***

Astrociti e barriera emato-encefalica

La barriera emato-encefalica è una struttura altamente selettiva alla

permeabilità che impedisce alle sostanze potenzialmente nocive

presenti nel sangue arterioso di passare nel liquido extracellulare

cerebrale e quindi di raggiungere il tessuto nervoso.

Tra altre funzioni, gli astrociti operano anche il trasporto di nutrienti dal

sangue ai neuroni e la modulazione della neurotrasmissione a livello

sinaptico.

Cellule di Schwann (cellule gliali)

Il comparto somato-dendritico non solo costituisce

il centro di controllo metabolico del neurone ma, in

seguito all’induzione dell’apertura (o chiusura) di

canali ionici ivi presenti, e generalmente operati da

ligandi, è anche soggetto a variazioni locali del

potenziale di membrana.

Le singole variazioni del potenziale di membrana

originatesi nel comparto somato-dendritico

(potenziali locali) raggiungono il monticolo

assonico ove vengono integrate (sommate).

A questo punto, se una depolarizzazione risultante

avrà raggiunto (o superato) un valore critico, detto

soglia, verrà innescato un potenziale d’azione,

ovvero un’onda di depolarizzazione massimale che

si propaga inalterata lungo l’assone fino al

terminale sinaptico, ove indurrà il rilascio di

neurotrasmettitore.

I neuroni generano potenziali d’azione

Potenziali graduati

(locali)

Potenziali graduati sottosoglia e soprasoglia

Potenziale d’azione nei

neuroni

Il potenziale d’azione

consiste in una

depolarizzazione

massimale della

membrana plasmatica

assonale, che si propaga

nello spazio e nel tempo

senza decadere e che

all’estremità assonale

induce il rilascio di

neurotrasmettitore.

N.B. Le cellule che

possono innescare

potenziali d’azione sono

dette ‘eccitabili’.

Ciclo dei canali del Na+

voltaggio-dipendenti

Periodi di

refrattarietà

assoluta e

relativa

Sommazione spaziale

dei potenziali

graduati

PSP: Post-Synaptic Potential

EPSP: Excitatory Post-Synaptic

Potential

I recettori del GABA sono una classe di

recettori che rispondono al legame del

Acido γ-amminobutirrico (GABA), uno

dei più importanti neurotrasmettitori

inibitori nel sistema nervoso centrale,

che attivano canali del cloro.Gabaergico

Sommazione temporale dei potenziali graduati

Conduzione del

potenziale d’azione in

assoni non mielinizzati

La conduzione del potenziale

d’azione è esclusivamente

anterograda.

La conduzione retrograda del

potenziale d’azione è resa

impossibile da due fattori:

a) i canali del Na+ a monte

della zona dell’assone

interessata dal potenziale

d’azione sono nello stato

refrattario

b) i canali del K+ a monte della

zona dell’assone interessata

dal potenziale d’azione sono

aperti e lasciano fluire cariche

positive all’esterno dell’assone

inducendo ripolarizzazione

Conduzione saltatoria nei neuroni con

assoni mielinizzati

A livello dei nodi di Ranvier si rigenerano i

potenziali d’azione

La guaina mielinica presenta delle interruzioni, dette nodi di Ranvier, in corrispondenza

dei quali si ha l'effettivo passaggio di ioni attraverso il plasmalemma assonale, grazie alla

presenza di numerosi canali del Na+ e del K+ che rinnovano il potenziale d'azione: il fatto

che tale fenomeno si verifichi solo a livello nei nodi di Ranvier consente un notevole

"risparmio" in termini del tempo di conduzione.

II nodi di Ranvier

Un assone non mielinizzato del

diametro di 500 µm ha una velocità

di conduzione di circa 20 m/sec

Un assone mielinizzato del

diametro di 5 µm ha una

velocità di conduzione di circa

50 m/sec

Assoni non mielinizzati e mielinizzati

Due fattori influenzano la velocità di conduzione del potenziale d’azione nei neuroni:

a) Diametro dell’assone nelle fibre non mielinizzate

b) Resistenza della membrana assonale alla dispersione di cariche (mielinizzazione)

Codificazione dell’intensità dello stimolo

Più ampia sarà la depolarizzazione persistente soprasoglia e maggiore sarà la frequenza di

scarica dei potenziali d’azione ed il rilascio di neurotrasmettitore.

La massima frequenza di scarica dipenderà esclusivamente dalla velocità di apertura e

riposizionamento dei canali del Na+, il cui ciclo è nell’ordine del millisecondo.

Destino dei neurotrasmettitori rilasciati

Un neurotrasmettitore può segnalare a livello post-sinaptico mediante due tipi di proteine recettoriali:

( i) canali ionici attivati da ligandi e (ii) recettori metabotropi.

I canali ionici attivati da ligando combinano in un unico complesso proteico sia la funzione

recettoriale che quella canale.

I recettori metabotropi attivano generalmente proteine G, che possono modulare i canali ionici sia

direttamente (per interazione con le subunità alfa o beta/gamma) che indirettamente (tramite la

produzione di secondi messaggeri, ad esempio il cAMP).

Tipi di segnalazione operati dai neurotrasmettitori su cellule post-sinaptiche

Principali neurotrasmettitori e loro recettori su cellule bersaglio (I)

SNC = Sistema nervoso centrale

Principali neurotrasmettitori e loro recettori su cellule bersaglio (II)

I recettori GABA possono essere proteine canale o recettori matabotropi.

Entrambi legano l’acido g-aminobutirrico (GABA), inducendo l’apertura dei canali del Cl-

mediante attivazione di proteine G.

Anche la glicina induce l’apertura dei canali del Cl-.

Sistema motorio somatico e sistema nervoso autonomo

Il sistema nervoso autonomo è l'insieme di cellule e fibre che innervano gli organi

interni e le ghiandole, controllando le funzioni vegetative.

Si divide in simpatico e parasimpatico.

Le due sezioni sono antagoniste.

L’attività parasimpatica predomina nello stato di tranquillità e nello svolgimento di

funzioni quali il riposo, l’assunzione di cibo e la digestione.

Al contrario la branca simpatica è dominante in situazioni di stress (risposta di

attacco o fuga).

Sistema nervoso autonomo

Mydriasis – Dilatazione della pupilla

SV- Aumento della forza della sistole ventricolare;

Heart rate- frequenza sistolica

Vie motorie

somatiche ed

autonome

La corteccia surrenale è una

ghiandola endocrina che

secerne ormoni steroidei .

La midollare è un ganglio

simpatico modificato che

secerne adrenalina.

I prodotti delle due strutture

sono veicolati dal sangue.