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1 a.a. 2005/2006 Laurea Specialistica in Fisica Corso di Fisica Medica 1 Conduzione nervosa 30/3/2006

2 Terminazioni pre-sinaptiche Mitocondri Sintesi dei neuro trasmettitori (NT) Attività enzimatica Trasporto NT dentro la terminazione Trasporto NT dentro le vescicole Pompe Ca e pompe Na/K Vescicole sinaptiche NT a basso peso molecolare Zone attive secondo tipo di vescicole terminazioni pre-s Granuli secretori contengono NT peptidici

3 PPSE Potenziale post-sinaptico Potenziale post-sinaptico Eccitatorio depolarizza la cellula rendendo il potenziale meno negativo e avvicinandolo al valore di soglia per il potenziale d azione PPSI Potenziale post-sinaptico Inibitorio iperpolarizza la cellula rendendo il potenziale più negativo e allontanandolo dal valore di soglia per il potenziale d azione Il funzionamento del neurone pre-sinaptico è simile nelle diverse sinapsi

4 NT Ioni Trasmissione diretta Nella trasmissione sinaptica diretta il neurotrasmettitore va ad agire su un canale ionico trasmettitore dipendente Esterno Interno il quale come conseguenza modifica la propria permeabilità agli ioni La funzioni di canale ionico e di recettore per il neurotrasmettitore sono svolte da un unica molecola proteica

5 Trasmissione indiretta Nella trasmissione sinaptica indiretta invece il neurotrasmettitore va ad agire su un recettore di membrana il quale da inizio ad Ioni una serie di eventi NT interni alla cellula che hanno come effetto ultimo la modifica della permeabilità di un canale ionico La funzioni di canale ionico e di recettore per il NT sono svolte da due distinte molecole proteiche

6 Differenziazioni Sinapsi dirette o sinapsi ionotropiche sono veloci l effetto dei neuro trasmettitori è breve hanno un effetto principalmente sulla permeabilità della membrana Sinapsi indirette o sinapsi metabotropiche agiscono più lentamente l effetto dei neurotrasmettitori è più duraturo oltre a modificare la permeabilità, hanno un effetto più ampio sul metabolismo cellulare richiedono una minor quantità di NT

7 Interazioni Di qualsiasi tipo sia la sinapsi il neurotrasmettitore non entra mai nella cellula post-sinaptica viene rilasciato nella fessura sinaptica, agisce dall esterno sulla cellula post-sinaptica ritorna direttamente o indirettamente dentro la cellula che lo ha rilasciato Ciascuna sinapsi è eccitatoria o inibitoria ma naturalmente lo stesso neurone riceve molteplici contatti sinaptici sia eccitatori che inibitori

8 Neurotrasmettitori Alcuni sono esclusivamente eccitatori, ad esempio il Glutammato Altri sono esclusivamente inibitori, ad esempio la Glicina Molti possono essere sia eccitatori che inibitori a seconda del tipo di recettore o canale ionico presente nella membrana post-sinaptica Le sinapsi eccitatorie (tipo I di Gray) si possono riconoscere dalle sinapsi inibitorie (tipo II di Gray) in base alla loro morfologia

9 Tipi di Gray Tipo I di Gray Tipo II di Gray

10 Caratteristiche Caratteristiche Eccitatorie (I) Inibitorie (II) Fessura sinaptica Spec. membrana Zone attive Vescicole sinaptiche Spine dendritiche Localizzazione 30 nm asimmetriche spesse ed estese tondeggianti spesso presenti asso-dendritica 20 nm simmetriche meno spesse e poco estese ovali di norma assenti asso-somatica

11 Giunzioni neuro-muscolari Altro tipo di sinapsi che non appartiene alle due categorie menzionate sopra e che si trova nel sistema nervoso periferico sinapsi tra i motoneuroni e le fibre dei muscoli scheletrici

12 Funzionamento L assone dei motoneuroni in prossimità della fibra muscolare si ramifica dando luogo origine ad una serie di bottoni pre-sinaptici ravvicinati in una struttura chiamata placca Il neurotrasmettitore usato in giunzioni neuromuscolari è l acetilcolina

13 La quantità di neuro trasmettitore liberato è molto maggiore che nelle altre sinapsi ad ogni potenziale d azione del motoneurone segue un potenziale d azione nella fibra con conseguente contrazione Azione

14 membrana Stimoli Se un assone è sottoposto ad un piccolo segnale i assone R i dispersa R C f.e.m. R i assone R C i dispersa Se la carica iniziale Q in C è zero e si collega alla pila (segnale), al tempo t la carica e la d.d.p. V = Q/C aumenteranno Il tempo necessario per raggiungere un valore determinato V è dato dalla costante τ = RC

15 R Circuito R.. V f.e.m. R C R C.. circuito RC effetto della resistenza di membrana R V(x) = V 0 e -x/λ t con λ = 0.05 cm, valore tipico di un assone mielinico

16 Segnale V (mv) potenziale di equilibrio Na + permeabilità della membrana (unità arbitrarie ) t (ms) potenziale di riposo potenziale di equilibrio K + K + Na t (ms)

17 Impulsi L osservazione diretta degli impulsi nervosi richiede di inserire una sonda dentro il nervo!!! Elettrodi piazzati sulla pelle possono captare piccoli segnali elettrici Elettroencefalografo Elettroecardiografo La resistenza del fluido interstiziale non è nulla se molti assoni sono simultaneamente attivi il potenziale del corpo nelle loro vicinanze subisce una variazione rispetto ad altri punti d.d.p. superficiale < 50 μv segnale amplificabile!!

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