APPARATO NERVOSO INTRODUZIONE

Transcript

1 APPARATO NERVOSO INTRODUZIONE Nei Protozoi il carattere della irritabilità, proprio del citoplasma vivente, è sufficiente ad assicurare le reazioni necessarie per la vita dell'organismo. Nei Metazoi (animali) più semplici lo strato ectodermico possiede, scaglionati qua e là frammisti alle comuni cellule di rivestimento, particolari elementi, recettori sensitivi, i quali con l'estremità libera, fornita di solito di un corto prolungamento periferico, sono in contatto con l'ambiente esterno e con l'altra si prolungano con un secondo, fibra centrale, che trasmette l'eventuale stimolo, raccolto dalla cellula, ad un elemento muscolare vicino (effettore), creando così la possibilità di una risposta motoria. Salendo nella scala evolutiva, in Metazoi un po più complessi, gli elementi contrattili si allontanano dallo strato ectodermico e formano organi muscolari che occupano parti profonde del corpo ed altrettanto fanno quelli sensitivi, che lasciano al loro posto alla superficie il prolungamento periferico che diventa più lungo e formano un neurone sensitivo. Quest'ultimo si mette in rapporto con una cellula nervosa sempre derivata dall'ectoderma, neurone motore, che è provvista pure di prolungamenti, dei quali alcuni brevi e per lo più ramificati si connettono con le espansioni di esso e l'altro raggiunge gli elementi contrattili. Se questi sono costituiti da numerosi gruppi di cellule formando un organo motore, ognuno corredato di propri neuroni motori, quello sensitivo si mette in rapporto con un terzo elemento nervoso, pure differenziatosi dall'ectoderma, situato tra i due, e che fa da collegamento, neurone intermedio o di associazione. Questo è provvisto pure di due prolungamenti opposti, riceve da un lato lo stimolo dell'elemento sensitivo e con l'altro prolungamento lo trasmette a più neuroni motori contemporaneamente. In una organizzazione ancora più evoluta, gli elementi associativi aumentano di numero e si avvicinano a quelli motori con i quali sono in rapporto, in modo da creare organi particolari, centrali, che ricevono per mezzo di fibre l'impulso sensitivo da elementi superficiali o comunque periferici e Io possono trasmettere a più gruppi muscolari insieme, oppure a serie. Si costituiscono cioè degli organi nervosi, centrali, con neuroni associativi e motori, che sono collegati per mezzo di fibre con gli elementi sensitivi rimasti periferici. La concentrazione tende ad avvenire anche per le cellule sensitive, ma in maniera più limitata, nel senso che essa si verifica per distretti nei quali si avvicinano soltanto i corpi cellulari, restando al loro posto di origine i prolungamenti periferici. Si formano in tal modo piccoli organi nervosi, gangli sensitivi costituiti da ammassi, distrettuali, di cellule sensitive che finiscono col trovarsi nelle immediate vicinanze, ma sempre separati, dei centri di associazione e motori e con i loro prolungamenti periferici continuano a raccogliere stimoli dal proprio, rispettivo, territorio, abbastanza esteso, e mandano gli altri ai centri. Negli animali più semplici, i neuroni motori e di associazione vengono a costituire organi scaglionati a gruppi e simmetricamente disposti ai due lati dell'asse del corpo (vermi), ed in quelli più evoluti, concentrandosi ancora, un sistema unico di cellule nervose associative e motrici, nevrasse, che riceve le fibre, centrali, dai gangli sensitivi posti nelle vicinanze e dal quale ne partono altre destinate agli organi motori; nel suo interno si trovano perciò cellule nervose associative, motrici e fibre che uniscono tra loro i diversi aggruppamenti. Il sistema nervoso rappresenta uno dei due dispositivi di regolazione degli animali; l'altro corrisponde al sistema endocrino. In molti casi i due sistemi si integrano nella funzione di controllare e di regolare le manifestazioni fisiologiche e quelle comportamentali. Il sistema endocrino consiste di unità secernenti discrete, diffuse in tutto l'organismo, che indirizzano molecole segnale (gli ormoni) a specifiche cellule bersaglio, utilizzando come via di trasmissione il sistema circolatorio sanguigno. Il sistema nervoso rappresenta invece una complessa rete di cellule e di prolungamenti cellulari percorsa da segnali che

2 trasmettano informazioni da e per specifiche stazioni strategicamente distribuite nell'organismo. I messaggi percorrono i prolungamenti dei neuroni alla velocità di 100 m/s e cioè 360 chilometri l'ora; questo significa che nell'uomo i segnali nervosi spostano dall'encefalo alla mano o viceversa in pochi ms. Un secondo carattere, peculiare del sistema nervoso, è rappresentato dal suo controllo estremamente puntuale e preciso Una terza caratteristica particolare consiste nel fatto che il sistema nervoso presenta una complessità strutturale non confrontabile con altri sistemi, e ciò gli consente di integrare una gran quantità di informazioni di natura diversa, e di innescare una gamma di risposte più ampia di quella consentita dal sistema endocrino. In linea di massima, il sistema nervoso svolge tre funzioni che si intersecano: ricezione di stimoli sensoriali, integrazione di questi ed emissione di segnali agli organi effettori. Con il termine di integrazione si intende il processo mediante il quale le informazioni relative agli stimoli ambientali, raccolte dalle cellule recettoriali, vengono interpretate (anche alla luce di precedenti esperienze) e associata a risposte degli organi effettori. L integrazione rappresenta una attività prevalentemente a carico del sistema nervoso centrale - S.N.C., il complesso dell'encefalo e del midollo spinale (definito anche nevrasse). Si definisce complessivamente come sistema nervoso periferico S.N.P. l'insieme dei recettori, dei neuroni e dei rispettivi prolungamenti che consentono la connessione tra sistema nervoso centrale e il resto dell'organismo. Il tessuto nervoso si dice che è costituito da cellule perenni, neuroni, unità funzionali del tessuto e da cellule stabili della nevroglìa (o glia), entità cellulari trofiche e di sostegno. Il tessuto ha il compito di avvertire i cambiamenti dell ambiente (interno ed esterno) e di far sì che l organismo di reagisca ad essi con movimenti o secrezioni. Abbiamo già sottolineato che nei neuroni sono esaltate due proprietà fondamentali del protoplasma: irritabilità (facoltà di avvertire stimoli) per variazioni ambientali di vario tipo, anche di intensità molto bassa, e conducibilità, trasformazione degli stimoli in impulsi elettrochimici trasportati a distanza da prolungamenti cellulari. Negli organismi superiori i recettori sono le strutture in cui neuroni sensitivi captano le variazioni dell ambiente interno o esterno che possono evocare risposte, trasmesse da neuroni motori agli effettori, muscoli e ghiandole. Quando la stimolazione di un recettore determina risposta di un effettore si parla di arco riflesso. In un organismo superiore però non tutti gli stimoli debbono evocare risposta: altri neuroni, definiti associativi, sono intercalati fra cellule sensitive e motrici col compito di selezionare gli impulsi, di coordinare i movimenti e di presiedere a facoltà superiori (memorizzazione, ideazione ecc.). Oltre al differenziamento dei tre tipi di neuroni, sensitivi, motori e associativi, negli animali superiori si ha la centralizzazione del tessuto nervoso, per proteggerlo il più possibile da traumi, dato che le cellule nervose, assumendo la loro specializzazione, hanno perduto la capacità di riprodursi, divenendo perenni, insostituibili. Anche i neuroni sensitivi, che per la loro funzione hanno bisogno di raggiungere posizioni periferiche, si portano in profondità nell organismo; raggiungono la periferia mediante prolungamenti che, se lesi, possono essere rigenerati. Gli elementi del tessuto nervoso, con i loro prolungamenti, formano il sistema nervoso (S.N.), complesso anatomico-funzionale. Nei Vertebrati c è un S.N. centrale (S.N.C.) protetto da strutture scheletriche, costituito da un ammasso nervoso intracranico, encefalo, che si continua col midollo spinale, accolto nello speco vertebrale; c è poi il S.N. periferico (S.N.P.), costituito da nervi, che partono dal S.N.C. e si irradiano in tutto il corpo, e da gangli, gruppi di neuroni esterni al S.N.C. Il S.N.C. coordina, integra e seleziona gli impulsi provenienti dai recettori tramite cellule gangliari del periferico e comanda, con impulsi per lo più autogeni, gli effettori ancora tramite il S.N.P. Il S.N. autonomo (S.N.A.) è quella parte del S.N. (sia centrale che periferico) che regola le attività della vita vegetativa, cioè le attività vitali elementari, contrapposte a quelle della vita di relazione, che riguardano i rapporti col mondo esterno. Le cellule associative e le cellule motrici per la muscolatura volontaria si trovano tutte nel S.N.C. Le cellule sensitive sono raggruppate tutte nei gangli scaglionati ai lati del midollo spinale e alla base dell encefalo. Infine le cellule effettrici del S.N.A. (secretorie e motorie per la muscolatura liscia) si trovano nei gangli del S.N.A. NEURONE: cellula perenne, che può raggiungere dimensioni notevoli, consta di un corpo cellulare, pirenoforo, contenente il nucleo circondato da citoplasma, detto pericarion, e di prolungamenti che si irradiano dal pirenoforo, i dendriti, in genere brevi e numerosi, e un unico neurite, o assone (o cilindrasse), spesso molto lungo. Il pirenoforo è il centro trofico che mantiene in vita e all occorrenza rigenera i prolungamenti; i dendriti aumentano la superficie disponibile per l arrivo degli impulsi; il neurite è il prolungamento con cui il neurone contrae complessi rapporti di contatto, sinapsi, con le altre cellule nervose o con gli effettori. Pirenoforo: possiede un nucleo centrale che per la sua intensa attività metabolica è voluminoso, sferico, con cromatina finemente dispersa, poco colorabile ;possiede di solito un unico grosso nucleolo. Nei grossi neuroni della donna vi si può distinguere la cromatina sessuale (corpo di Barr), a ridosso dell involucro nucleare. I pirenofori della maggior parte dei vertebrati sono localizzati nel nevrasse che, ricordiamo, costituisce il complesso dell'encefalo e del midollo spinale. Fanno eccezione i corpi cellulari dei neuroni sensoriali.

3 Nel pericarion, con tecniche diverse, si possono mettere in evidenza per l osservazione al MO mitocondri, aree intensamente colorabili, fibrille, pile di Golgi, oltre al diplosoma, gocce lipidiche. Elementi caratterizzanti sono proprio le fibrille, denominate neurofibrille, e le aree più colorabili, distribuite a macchie di leopardo e denominate corpi di Nissl, che nel loro complesso costituiscono la sostanza tigroide. Le neurofibrille occupano il pericarion e si spingono fin nei più sottili prolungamenti; al ME risultano formate da fasci di neurofilamenti di tre tipi diversi, del diametro di 10 nm, pluridirezionali nel pericarion, a decorso longitudinale nei prolungamenti. Presenti anche neurotubuli, più abbondanti nei prolungamenti. I corpi di Nissl si trovano anche nei dendriti, ma mancano nel neurite e nella zona di pericarion da cui si distacca, definita cono di emergenza. Al microscopio elettronico consta di pacchetti di cisterne di RER e di ribosomi liberi. Sede di proteosintesi, fornisce materiale di ricambio anche per l assone, privo di ribosomi (vedi avanti). Il Golgi, scoperto proprio nei grossi neuroni, appare al ME costituito da pile di dittiosomi, circondate da vescicole, disposte intorno al nucleo a metà strada fra involucro e plasmalemma, sempre presenti all emergenza dei prolungamenti. I mitocondri sono dappertutto, numerosi; piccoli e allungati, hanno creste lamellari spesso longitudinali. Dendriti: sono prolungamenti ripetutamente ramificati, con rami che si distaccano ad angolo acuto, assottigliandosi progressivamente; ampliano la superficie recettrice del neurone. Talvolta radi, talvolta fitti, ora brevissimi, ora più lunghi, di solito non si spingono molto lontano dal pirenoforo. I dendriti contengono sostanza di Nissl, mitocondri, neurofilamenti e neurotubuli, come il pericarion, ma non pile di dittiosomi del Golgi. Spine dendritiche (o sinapsiche), piccole estroflessioni peduncolate collegate con prolungamenti di altri neuroni, sono abbondanti particolarmente a metà altezza dell arborizzazione. Neurite (o assone, o cilindrasse): è una sottile e lunghissima estroflessione cilindrica, unica, che parte da una regione conica del pericarion, priva di tigroide e ricca di neurofibrille convergenti, detta cono di emergenza. Delimitato da una membrana plasmatica definita assolemma, comincia con un segmento iniziale, più stretto. A seconda del tipo di neurone, il suo diametro varia da frazioni di µm a qualche µm, la lunghezza da frazioni di mm a più di un metro; le sue ramificazioni si distaccano ad angolo retto. Lungo tutto il suo decorso, il citoplasma del neurite, assoplasma, contiene tubuli di SER, mitocondri, neurofilamenti e neurotubuli, tutti orientati longitudinalmente. Le sostanze per il ricambio provengono dal pirenoforo; si è visto che molte scorrono alla velocità di 1-6 mm al giorno e costituiscono il flusso assonico lento. Ci sono poi altre sostanze, genericamente definite mediatori chimici (come le catecolamine, ad esempio la noradrenalina), contenute in vescicole che vanno anche 100 volte più veloci (in entrambi i sensi), che costituiscono il flusso assonico rapido; provengono dal Golgi o da invaginazioni dell estremità distale dell assolemma e vengono trasportate dai neurotubuli. I neurotubuli hanno la funzione specifica di trasporto delle vescicole mediante proteine motrici delle loro membrane. La chinesina trasporta vescicole cariche di mediatori chimici verso l estremità +, distale, la dineina riporta le vescicole scariche al pirenoforo, sotto forma di corpi multivescicolari. Il neurite ha il compito di ricevere l impulso dal pirenoforo e di convogliarlo a distanza, per trasmetterlo ad altri neuroni a livello di strutture specializzate definite sinapsi. NEUROGLIA (o GLIA): è costituita da una popolazione cellulare più numerosa dei neuroni, derivata da una cellula staminale definita spongioblasto, diversa da quella dei neuroni, detta neuroblasto. L istologia tradizionale riconosce quattro tipi di cellule: epèndima, macroglìa, oligodendroglìa, microglìa, ma l esistenza di quest ultima è discussa. A parte l ependima, si tratta di cellule munite di prolungamenti di varia forma e numero, che svolgono funzione trofica e di sostegno per i neuroni, rilevando nel S.N. i compiti del tessuto connettivo; fanno infatti da veicolo per il liquido tissulare. Esiste una barriera emato-encefalica che impedisce a sostanze tossiche e coloranti immesse nel sangue di raggiungere i neuroni, barriera che diviene efficientissima nell adulto, mentre lo è meno nel giovane. La glia condiziona il metabolismo dei neuroni: l unità funzionale dei fisiologi è il neurone con tutte le sue cellule gliali, che coprono con i loro pedicelli tutta la superficie del neurone lasciata libera dalle sinapsi. Cellule di sostegno localizzate nel sistema nervoso centrale vengono definite cellule gliali cioè cellule collanti dal greco glia cioè colla in riferimento alla loro funzione meccanica. EPENDIMA: riveste le cavità del S.N.C. Le sue cellule filtrano il liquido tissulare proveniente dai plessi corioidei, reti vascolari delle tele corioidee (pia madre), trasformandolo in liquido cefalo-rachidiano. MACROGLIA: è costituita da cellule ramificate, astrociti, con nuclei grandi e chiari. Il citoplasma degli astrociti, povero di organuli, è caratterizzato da gliosomi (lisosomi), gliofibrille (microfilamenti) e da discrete quantità di glicogeno. Regolano la composizione del fluido extracellulare condizionando il metabolismo dei

4 neuroni (incorporano il K + che fuoriesce dai neuroni eccitati, recuperano il GABA, l acido glutammico ecc. OLIGODENDROGLIA: difficile da evidenziare, è costituita da cellule piccole, con nucleo più colorabile di quello degli astrociti e pochi prolungamenti sottili scarsamente ramificati. Al ME presentano RER, Golgi, mitocondri, microtubuli. Ubiquitarie, circondano i pirenofori come cellule satelliti e si interpongono in lunghe file fra i neuriti, che avvolgono con i loro prolungamenti rivestendoli con una sostanza bianca, ricca di lipoidi, isolante, che rende più veloce la conduzione dell impulso: la mielina (vedi S.N.P.). Si indica col termine di fibra nervosa l assone col suo rivestimento di mielina e di cellule che l hanno prodotta. Nel S.N.C. le fibre mielinizzate costituiscono la sostanza bianca; i raggruppamenti dei pirenofori la sostanza grigia.. Gli elementi gliali definiti oligodendrociti formano le guaine isolanti di melina intorno ai neuriti di molti neuroni del sistema nervoso centrale. Ricordiamo che, nel sistema nervoso periferico, sono invece le cellule di Schwann gli elementi di sostegno specializzati per la produzione delle guaine mieliniche. I processi citoplasmatici dei neuroni acquisiscono la mielina nel corso dello sviluppo del sistema nervoso centrale allorché le cellule di Schwann o gli oligodendrociti si accrescono alla periferia di tali prolungamenti, in modo tale da disporre sottili lamine del proprio citoplasma di spessore praticamente identico a quello di due plasmalemmi accollati, in più strati concentrici; l'aspetto di tale rivestimento ricorda quello di un rollè di vitella. Ricordiamo che esiste una patologia degenerativa, nota come sclerosi multipla, che comporta il graduale deterioramento dei rivestimenti mielinici con una conseguente perdita progressiva del coordinamento neuro muscolare. MICROGLIA: apparterrebbe al sistema istiocitario (cioè alle cellule capaci di fagocitare elementi estranei, contribuendo, con gli altri elementi a formare la barriera ematoencefalica. La microglia non è stata individuata con sicurezza al ME, e alcuni ne negano l esistenza, attribuendo agli oligodendrociti o agli astrociti la capacità di convertirsi in macrofagi. Come abbiamo già visto parlando della membrana cellulare, il segnale trasmesso lungo il pirenoforo e i processi citoplasmatici del neurone dal dendrite alla terminazione neuritica corrisponde a un fenomeno elettrochimico che dipende da un flusso di ioni attraverso il plasmalemma della cellula nervosa. Se consideriamo un neurone in condizione di riposo cioè non impegnato nella trasmissione di segnali nervosi, il potenziale di membrana risulta tipicamente di - 70 mv. Esso viene definito potenziale di riposo. Il potenziale di membrana si origina a causa della presenza di differenze nella composizione ironica delle soluzioni intra ed extra cellulari e della permeabilità selettiva del plasmalemma. Il principale catione cioè ione a carica positiva nel comparto esterno è rappresentato dal sodio (Na + ) per quanto anche il potassio (K + ) sia rappresentato in una certa misura. All'interno della cellula la situazione appare invertita, essendo il potassio il più rappresentato mentre il sodio presenta una concentrazione di gran lunga minore. Di regola le cellule risultano più permeabili al sodio che al potassio e ciò suggerisce che il plasmalemma sia più corredato di canali per il potassio che per il sodio: in un neurone a riposo, per esempio, la permeabilità al potassio è circa 50 volte maggiore di quella al sodio. I canali del Na sono NORMALMENTE CHIUSI, mentre quelli del K sono NORMALMANTE APERTI: Il Na + però entra con sinporto assieme al glucosio, ma viene fatto riuscire continuamente tramite la pompa Na + -K +. Ricordiamo però che NON solo questi ioni contribuiscono alla differenza di potenziale. I canali normalmente aperti o chiusi sono detti canali ionici ad accesso regolato, perché permettono alla cellula di modificare il proprio potenziale di membrana in risposta agli stimoli ricevuti. Se per esempio lo stimolo apre moltissimi canali per il K+, questi tendono a uscire in eccesso, a favore di gradiente, e quindi l'interno della cellula diverrà ancora più negativo rispetto all'esterno, cioè la cellula si iperpolarizza. Se invece lo stimolo apre i canali per il Na+, aumenta l'afflusso di Na+ all'interno e la cellula si depolarizza, cioè diminuisce la differenza di potenziale. L'ampiezza di queste variazioni di potenziale è proporzionale allo stimolo. Se in una cellula nervosa lo stimolo supera una certa soglia, allora la risposta non è più graduale, ma si assiste a una forte aumento della differenza di potenziale, quasi come una reazione a valanga e si arriva a valori di mv (potenziale di azione). In questo caso in fisiologia si parla di risposta TUTTO O NULLA, cioè l'ampiezza è indipendente dallo stimolo, purchè esso

5 superi una certa soglia. Di questo particolare potenziale sono responsabili speciali canali ionici detti voltaggiodipendenti, che possono essere per il Na o per il K: in risposta al voltaggio si aprono o si chiudono. Dal gioco di apertura o chiusura di questi canali dipende il rapido innalzamento del potenziale, la sua altrettanto rapida discesa e il ritorno allo stato iniziale. Quando cessa il potenziale di azione abbiamo una fase in cui il Na+ è tornato allo stato normale, ma il K è ancora alto (potenziale postumo). Un nuovo stimolo che arriva in questo momento sarebbe inefficace: il neurone è incapace di rispondere alla depolarizzazione (periodo refrattario). Quindi due stimoli susseguenti devono essere intervallati dal giusto periodo di tempo. A questo punto si può comprendere come si propaga lo stimolo: partendo dall'estremità di un neurone, la depolarizzazione assicura che venga depolarizzata anche la zona a "valle", mentre quella a "monte" è ancora nel periodo refrattario. Si può dire che il potenziale di azione in effetti non si sposta, ma viene via via generato lungo la membrana del neurone, nella direzione dendriti - pirenoforo-assone. Ricordiamo che se l'assone è mielinizzato, la propagazione dello stimolo percorre abbastanza velocemente il tratto dei dendriti e del pirenoforo, quindi diventa molto veloce grazie alla conduzione saltatoria: la depolarizzazione si propaga saltando i tratti dove l'assone è mielinizzato (la mielina per la sua composizione si comporta da "isolante") e praticamente avviene solo nei punti dove l'assone è scoperto, cioè dove la membrana si può depolarizzare, In questo modo si ottiene anche in assoni di notevole lunghezza una velocissima propagazione dello strimolo (conduzione saltatoria). LA SINAPSI Abbiamo visto come la stimolazione di un dendrite di un neurone possa produrre un potenziale di azione che viene poi trasmesso lungo il neurite fino al suo estremo distale. Dobbiamo ora considerare il meccanismo con il quale l'impulso viene trasmesso da neurone a neurone in un circuito nervoso. Il sistema giunzionale fra due neuroni prende il nome di sinapsi : quindi la sinapsi rappresenta un peculiare sistema giunzionale che controlla la comunicazione fra neuroni. Il neurone che trasmette il segnale é anche definito cellula presinaptica, e quello che riceve i segnali con il termine cellula postsinaptica. Occorre preliminarmente definire due tipi di sinapsi: quella di natura elettrica e quella di natura chimica. La sinapsi elettrica consente ai potenziali di azione di diffondere direttamente da una cellula nervosa presinaptica a una postsinaptica. I neuroni coinvolti sono uniti reciprocamente da giunzioni comunicanti: questa modalità si trova soprattutto in animali inferiori anche se presente fra i vertebrati: l'altro tipo di sinapsi è la sinapsi chimica: in corrispondenza di questa si nota un esiguo interstizio, detto fessura sinaptica, la quale separa i due neuroni reciprocamente collegati. Data la presenza dell interstizio, le due cellule non possono essere accoppiate elettricamente; dunque un potenziale di azione non può essere trasmesso direttamente dalla membrana del neurone postsinaptica. Sul versante presinaptico è presente la così detta terminazione nervosa, cioè un rigonfiamento terminale del neurite. Il citoplasma della terminazione contiene numerose vescicole sinaptiche, in ognuna delle quali sono immagazzinate migliaia di molecole di neurotrasmettitore, una sostanza chimica che ha il ruolo di messaggero intercellulare nella fessura sinaptica. Un neurone libera il proprio neurotrasmettitore negli interstizi della sinapsi nel momento in cui il potenziale di azione, che sta percorrendo l'assone, giunge al terminale neuritico e tende a depolarizzare la membrana presinaptica: in questo fenomeno giocano un ruolo importante gli ioni calcio: il brusco aumento della concentrazione all'interno del citoplasma di ione calcio dovuta al potenziale di azione induce la fusione delle vescicole sinaptiche con il plasmalemma del terminale neuritico e provoca il rilascio del neuro trasmettitore nell'intersizio sinaptico. La membrana postsinaptica presenta peculiari proteine che funzionano da recettori specifici dei confronti del neuro trasmettitore. Questi recettori sono associati a canali responsabili del transito di particolari ioni essi si aprono e si chiudono regolando il flusso ionico attraverso la membrana postsinaptica. Un dato recettore è correlato a un determinato neuro trasmettitore, ed è evidente che canali ionici della membrana postsinaptica rispondono a stimoli chimici, al contrario dei canali voltaggio dipendenti che sono responsabili della comparsa del potenziale di azione. Il trasferimento di ioni calcio altera il potenziale di membrana del neurone postsinaptico. A seconda del tipo di recettori di recettori, i neuro trasmettitori che si legano alla membrana postsinaptica

6 possono eccitarla o inibirla. In entrambi i casi la molecola del neuro trasmettitore viene attaccata rapidamente da peculiari enzimi che la degradano, la riducono in piccoli pezzetti, in grado di essere nuovamente trasferiti al versante presinaptico, dove tali spezzoni molecolari vengano riciclati. Una fondamentale funzione della sinapsi consiste nel polarizzare la trasmissione del segnale nervoso cioè di consentire la sua progressione solo in un senso nell'ambito di un circuito neurale. Un altro rilevante ruolo della sinapsi è quello di integrare segnali eccitatori e segnali inibitori nel contesto di una informazione complessa. Se il piede si porta a livello di un dendrite si avrà una sinapsi asso-dendritica (asso-spinosa se in corrispondenza di una spina dendritica); se si porta sul pirenoforo sarà asso-somatica, se su un altro neurite asso-assonica. Sono state però descritte anche sinapsi dendro-dendritiche, somatodendritiche e somato-somatiche, meno tipiche. Nelle sinapsi inibitorie ( IPSP ) la membrana postsinaptica iperpolarizza la membrana, rendendola ancor più negativa cha a riposo, e questo rende ancor più difficile l'innesco di un potenziale d'azione. Nelle sinapsi eccitatorie (EPSP) si ha invece l'instaurarsi nelle membrana postsinaptica di una depolarizzazione, che porta il potenziale ai valori di soglia e permette la generazione del potenziale di azione con l'apertura dei canali del Na+ e tutto quanto abbiamo già visto. Entrambi i tipi di segnale sono graduabili. In quanto dipendono dal numero di molecole di neurotrasmettitore che si legano al versante postsinaptico: però in genere un singolo EPSP non è sufficiente, e occorre una sommazione temporale o spaziale. (vedi figura). neurotrasmettitore funzione luogo di azione ACETILCOLINA eccitatrice muscolo SNC eccit. o inib. su SNP altre strutture placca mot. NORADRENALINA eccit. o inib. SNC ADRENALINA SNP SEROTONINA inibitrice SNC DOPAMINA eccit. o inib. SNC SNP GABA ac. Gamma- inibitrice SNC amminobutirrico placca mot. GLICINA inibitrice SNC AC: GLUTAMMICO eccitatrice SNC ENDORFINE inibitrice SNC

7 PLACCA MOTRICE: è una sinapsi neuromuscolare. La terminazione nervosa di un motoneurone, giunta in corrispondenza di una fibra muscolare, perde i suoi rivestimenti (guaina mielinica e nevrilemma) e si ramifica. Le ramificazioni sono alloggiate in fessure sinaptiche primarie, scavate sulla membrana della fibra muscolare; le fessure si trovano in zone delle fibre muscolari particolarmente ricche di nuclei e sarcoplasma, dette suole terminali. Il sarcolemma delle fessure primarie si solleva in fitte pieghe longitudinali, a formare fessure sinaptiche secondarie, il cui complesso costituisce l apparato sottoneurale. La membrana presinaptica (assolemma) è separata dall apparato sottoneurale da una fessura sinaptica di nm, ricca di materiale glicoproteico. Le vescicole sinaptiche (del diametro di nm) contengono acetilcolina che, una volta liberata, depolarizza il sarcolemma, propagandosi sulla membrana della fibra muscolare che si continua nel reticolo sarcoplasmatico che libera ioni calci: in questo modo può iniziare la reazione fra astina e miosina, che porta alla contrazione muscolare. L apparato sottoneurale contiene acetilcolinesterasi, per rimuovere rapidamente l acetilcolina quando termina l impulso. Abbiamo quindi visto come due neuroni si trasmettono fra loro lo stimolo, ma occorre considerare che nel sistema nervoso milioni di neuroni si integrano fra loro nel funzionamento, con principi organizzativi riassumibili in tre tipi: circuiti convergenti, quando più neuroni si portano su un unica cellula postsinaptica; si ha una somma di informazioni. Circuiti divergenti, da una sola cellula a più cellule postsinaptiche: distribuzione dell informazione a più distretti. Circuiti riverberanti, in cui l informazione torna al neurone di partenza: forse da questi dipende la memoria. Nel sistema nervoso i pirenofori dei neuroni non sono diffusi in modo uniforme, ma concentrati in gangli, al di fuori del SNC, o in nuclei interni al nevrasse. Questa modalità fa sì che si hanno serie di centraline. In organismi inferiori il sistema nervoso è costituito da una rete diffusa di neuroni, ma via via che si sale nella scala evolutiva si assiste a una concentrazione in certe zone dei neuroni, in pratica a una centralizzazione. Nei vertebrati il SN (sistema nervoso) si divide in SN centrale, dove avviene l elaborazione delle informazioni, e SN periferico, dove passano i segnali da e per il SNC, quindi si parla di sistema sensorio afferente o sensitivo che porta i segnali al SNC (per) e sistema nervoso efferente o motorio (da). Se il sistema afferente riceve stimoli dall ambiente esterno comprende neuroni sensoriali somatici, se riceve stimoli dai visceri è composto da neuroni sensoriali viscerali. I segnali efferenti possono essere somatici volontari se vanno ai muscoli scheletrici, oppure se vanno ai visceri transitare dal sistema nervoso autonomo, diviso in simpatico (in genere eccita) e parasimpatico (in genere deprime). Il sistema nervoso centrale è costituito dal midollo spinale, contenuto all interno delle vertebre, che riceve e porta informazioni a tutto il corpo e che cranialmente si espande nell encefalo, dove le informazioni sensitive vengono integrate, elaborate e ripartono i segnali efferenti che determinano la risposta agli stimoli. Le cellule associative e le cellule motrici per la muscolatura volontaria si trovano tutte nel S.N.C. Le cellule sensitive sono raggruppate tutte nei gangli scaglionati ai lati del midollo spinale e alla base dell encefalo. Infine le cellule effettrici del S.N.A. (secretorie e motorie per la muscolatura liscia) si trovano nei gangli del S.N.A.. Infine nel sistema nervoso si distingue la sostanza grigia, composta essenzialmente dai pirenofori dei neuroni, dalla sostanza bianca, costituita dagli assono o neuriti, ricoperti di mielina. MIDOLLO SPINALE (SNC): la sostanza grigia, centrale, in sezione trasversa forma una H, con corna ventrali (anteriori nell uomo) e dorsali (posteriori); nello spazio sono colonne (cioè prismi) ventrali e dorsali. Le corna ventrali, più larghe, contengono i pirenofori e i dendriti di cellule dette motoneuroni; le corna dorsali contengono cellule associative. I neuriti dei motoneuroni escono dal midollo e formano le radici ventrali dei nervi, le cui fibre vanno a raggiungere i muscoli scheletrici. Dorsalmente arrivano al midollo assoni provenienti da cellule sensitive, che formano le radici dorsali dei nervi. La sostanza bianca è suddivisa in cordoni (ventrali, dorsali, laterali destri e sinistri); aumenta via via che ci si avvicina all encefalo: nelle regioni più cefaliche sono infatti contenuti anche neuriti in transito provenienti dai distretti sottostanti. GANGLI CEREBROSPINALI: piccoli territori nervosi scaglionati ai due lati del tronco encefalico e del midollo spinale, sono formati da cellule nervose sensitive dall aspetto atipico, definite neuroni pseudounipolari, con un solo prolungamento che si biforca a T; uno dei due bracci della T raggiunge il S.N.C., l altro si spinge alla periferia e va a far parte di un nervo, per portarsi infine su un recettore; entrambi i bracci nei quali il prolungamento si biforca hanno aspetto di assone, ma quello diretto verso la periferia ha conduzione centripeta ed è perciò funzionalmente un dendrite. Cellule satelliti gangliari, gliali, sono appiattite intorno ai pirenofori delle cellule pseudounipolari; altre cellule della glia, le cellule di Schwann, rivestono di mielina tutti i loro prolungamenti. I gangli sono inseriti in prossimità dell ingresso

8 dei nervi sensitivi encefalici e alla metà delle radici dorsali (radici posteriori nell uomo) dei nervi misti, spinali ed encefalici, radici formate dagli stessi prolungamenti delle cellule pseudounipolari; le radici dorsali si congiungono alle radici ventrali (anteriori nell uomo), costituite da fibre provenienti dai motoneuroni, e si formano così i nervi misti (motori e sensitivi). Il circuito neuronale più semplice che esista è l arco riflesso (parte destra della figura), catena di due neuroni: uno sensitivo, posto nel ganglio, porta l impulso dalla periferia ad un motoneurone del S.N.C. (corna anteriori del midollo spinale), che determina risposta motoria senza intervento di cellule associative. Esempio: il riflesso rotuleo, stimolazione di un recettore (organo muscolo-tendineo) che porta all estensione della gamba (contrazione del quadricipite femorale). Altri più comuni archi riflessi prevedono l intervento di un neurone associativo ( come nello stimolo dolorifico cutaneo, che porta a flessione della gamba), situato nelle corna posteriori del midollo spinale). Molte fibre afferenti (nei mammiferi) o associative però non danno luogo solo ad archi riflessi, ma si impegnano nella sostanza bianca e salgono verso l encefalo: infatti quando noi flettiamo una gamba in seguito per esempio a una puntura di una spina, mediante un arco riflesso, contemporaneamente registriamo anche il dolore a livello encefalico, proprio perché delle fibre sensitive portano lo stimolo dolorifico ai centri superiori, e decidiamo il da farsi, per esempio di allontanarci, provocando una risposta che torna tramite vie motorie al midollo, va alle cellule motrici che inviano ai muscoli il segnale opportuno, nel nostro caso di spostarci lontano dalla spina. Inoltre ricordiamo che in questi casi entra in gioco anche un segnale inibitore (IPSP) che, passando tramite le associative al motoneurone controlaterale, agisce sul muscolo antagonista. Ulteriori dettagli sul manuale su cui si può proseguire. Quindi la sostanza bianca del midollo spinale è formata da neuriti rivestiti di mielina che in parte salgono verso l encefalo portando le informazioni (vie sensitive: esclusivamente eccitatorie) o ne discendono (vie motorie: eccitatrici o inibitrici) con la risposta elaborata. Le radici anteriori e posteriori si uniscono insieme a formare un nervo misto. NERVI: sono formati da numerose fibre nervose (l assone rivestito da mielina) riunite in fasci, associate a connettivo organizzato in vari livelli. Le FIBRE NERVOSE: possono essere mieliniche o amieliniche cioè non completamente rivestite; nel primo caso sono entità costituite da assoni rivestiti completamente da mielina.